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重篤スポーツ外傷のAI予測基盤の確立-選手心理と認知バイメカの連結的理解による-

研究課題

研究課題/領域番号 23K24737
補助金の研究課題番号 22H03480 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分59020:スポーツ科学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

小笠原 一生  大阪大学, 大学院医学系研究科, 講師 (70443249)

研究分担者 寺田 吉壱  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (10738793)
内山 彰  大阪大学, 大学院情報科学研究科, 准教授 (70555234)
SUBHASH・REVANKAR Gajanan  大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任助教(常勤) (70899773)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2025年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワードスポーツ外傷・障害予測 / 認知力学 / 前十字靭帯損傷 / リスク予測 / 意思決定 / 行動選択 / 外傷予防 / 機械学習 / 認知負荷 / アスレティックトレーニング / 心理認知 / バイオメカニクス / スポーツ外傷・障害予防
研究開始時の研究の概要

本研究は重篤スポーツ外傷である膝前十字靭帯損傷の成り立ちを選手の心理・認知からバイオメカニクスに渡るリスクの連鎖の産物であると位置づけ、最規模サーベイとスポーツ映像の解析およびバイオメカニクス実験の融合によって、どのような心理特性や行動選択が、関節に負担となる力学を引き起こし、最終的にACL損傷に至らしめたかを明らかにすることで、新たな重篤スポーツ外傷・障害のリスク予測法と予防法の確立を行う。

研究実績の概要

2023年度は2022年度から継続して、受傷後間もない前十字靭帯(ACL)損傷患者および健康人を対象に、心理特性のWebアンケート調査を継続して実施した。研究拠点である大阪大学医学部附属病院を中心に神戸大学医学部附属病院、関西労災病院、第2大阪警察病院で実施した。Webアンケートでは2,000名を超える参加者を得た。ここで得た情報は、心理特性から外傷リスクを予測するための学習データとなる。解析結果をより、スポーツ復帰に4週間以上を要する重篤外傷既往者は、目的指向性のうちタスク志向性と、他者からの承認欲求度が有意に高いことが明らかとなった。これは欧米の先行研究とは異なる我が国独特の特性のようで、英文誌に報告した。また、より詳しい解析のため、ACL損傷患者10名を対象に半構造化インタビューを実施し受傷時のエピソードや、心理描写、社会認知的要素の聞き取りを行った。こちらは解析と論文執筆を継続中である。
スポーツ中の認知負荷を再現した心理物理実験3件を新規に立ち上げた。うち、終了した1件については、23名のスポーツ経験者に対し片脚着地動作中の動作選択(意思決定)に関して調べた。対象者には動作開始後にレーザーポインタによって左右2点の着地目標点を提示し、いずれかの着地目標点を選択して、片脚で着地後、立位を保持するよう求めた。その結果、着地後の姿勢動揺が抑えられるよう、着地目標点の出現範囲を予測して動作を開始すること、着地目標点の提示タイミング以前の身体重心位置やその速度方向が着地目標点選択に関与することがわかった。残る2件は、やはり運動中の意思決定に関するもので、1つは粗大歩行動作(ステップを含む)で、1つは腕リーチ動作であり、継続して実施中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究は当初の計画以上の進展がある。
スポーツ外傷の背景に潜む心理特性の大規模Webアンケート調査においては、当初の予定を上回る対象者をリクルートでき、十分な学習データを得られた。また、解析結果より、欧米の先行研究とは異なる我が国独特の心理特性が重篤外傷の誘引となっている可能性が見出され、その結果は、臨床的にも合理性があることから、極めて興味深い知見となった。英文誌に受理されたことも研究を進展させた。今後も本調査は継続することから、さらなる発展が予想される。
ラボ実験を主体とした、スポーツ場面の認知負荷状況を再現した心理物理実験においても2023年度に3件を新規に立ち上げ、1件はすでに終了した。以上のことから、本研究を構成するサブプロジェクトをバランス良く進められている。

今後の研究の推進方策

本研究は特に問題なく進んできており、また、2024年度に取り組む、ACL損傷経験者を対象とした半構造化インタビューや、ラポでの心理物理実験の大半は2023年度に基盤が確立している。したがって、今後も、予定どおりのスケジュールで研究を推進する。研究体制については、3名の研究分担者と2023年度から継続している博士院生は変わりなく研究に従事する。週1回の進捗ミーティングを継続しており、進捗の共有に抜かりはない。また、2024年度より、博士院生1名、修士院生1名がサププロジェクトを担当する。研究分担者の寺田との関数データ解析を用いたリスク予測に最終的に着手する。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Decreased moment of inertia of the lower limb facilitates a rapid hip internal rotation in a simulated foot impact maneuver. A laboratory-controlled biomechanical study for a precursor mechanism of noncontact anterior cruciate ligament injury2024

    • 著者名/発表者名
      ARITA Kazuki, OGASAWARA Issei, KONDA Shoji, MATSUO Tomoyuki, UNO Yuki, YOSHIDA Natsuki, ZHANG Xuemei, NISHIZAWA Izumi, LIU Jianting, NAKATA Ken
    • 雑誌名

      The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness

      巻: - 号: 6

    • DOI

      10.23736/s0022-4707.23.15483-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Absorption function loss due to the history of previous ankle sprain explored by unsupervised machine learning2024

    • 著者名/発表者名
      Zhang Xuemei, Ogasawara Issei, Konda Shoji, Matsuo Tomoyuki, Uno Yuki, Miyakawa Motoi, Nishizawa Izumi, Arita Kazuki, Liu Jianting, Nakata Ken
    • 雑誌名

      Gait and Posture

      巻: 109 ページ: 56-63

    • DOI

      10.1016/j.gaitpost.2024.01.021

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] The deterministic condition for the ground reaction force acting point on the combined knee valgus and tibial internal rotation moments in early phase of cutting maneuvers in female athletes2023

    • 著者名/発表者名
      Ogasawara Issei, Ohta Ken, Revankar Gajanan S., Konda Shoji, Shimokochi Yohei, Koga Hideyuki, Nakata Ken
    • 雑誌名

      Journal of Sport and Health Science

      巻: - 号: 3 ページ: 376-386

    • DOI

      10.1016/j.jshs.2023.11.005

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Individual Variation in Adaptive Ability of the Anticipated Postural Stability During a Dual-Task Single-Leg Landing in Female Athletes2023

    • 著者名/発表者名
      Ogasawara Issei, Revankar Gajanan S., Konda Shoji, Matsuo Tomoyuki, Aoyama Chisa, Nakata Ken
    • 雑誌名

      Orthopaedic Journal of Sports Medicine

      巻: 11 号: 7

    • DOI

      10.1177/23259671231177312

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Individual Variation in Adaptive Ability of the Anticipated Postural Stability During a Dual-Task Single-Legged Landing in Female Athletes2023

    • 著者名/発表者名
      Issei Ogasawara, Gajanan S. Revankar, Shoji Konda, Tomoyuki Matsuo, Chisa Aoyama, Ken Nakata
    • 雑誌名

      Orthopaedic Journal of Sports Medicine

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] スポーツにおける前十字靭帯損傷の成り立ちと予防戦略2023

    • 著者名/発表者名
      小笠原一生
    • 学会等名
      第1回日本スポーツ整形外科学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 競技特性に基づくACL損傷の成り立ち思考から考えるACL損傷予防2023

    • 著者名/発表者名
      小笠原一生
    • 学会等名
      第34回日本臨床スポーツ医学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 足関節捻挫既往が片脚着地時の垂直床反力波形に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      張 雪美, 小笠原 一生, 中田 研
    • 学会等名
      第49回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 前十字靭帯損傷の発生シナリオに基づく新たな予防戦略2022

    • 著者名/発表者名
      小笠原一生
    • 学会等名
      第33回日本臨床スポーツ医学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 日本のスポーツ実施者における目標志向性の特徴2022

    • 著者名/発表者名
      古賀由希子, 小笠原一生, 岩崎晋, 長井寛斗, 西田京平, 神崎至幸, 星野祐一, 松下雅彦, 黒田良祐, 内田良平, 武靖浩, 中田研
    • 学会等名
      第33回日本臨床スポーツ医学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 動きからみた重篤スポーツ外傷リスクとその回避戦略2022

    • 著者名/発表者名
      小笠原一生
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ACL 損傷予防のバイオメカニクス2022

    • 著者名/発表者名
      小笠原一生
    • 学会等名
      第49回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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