EMSアシストによるClosed Kinetic Chain訓練システムの研究

2005 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 15300208
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: リハビリテーション科学・福祉工学
• 研究機関: 吉備国際大学
• 研究代表者: 河村 顕治 吉備国際大学, 保健科学部, 教授 (40278974)
• 研究分担者: 加納 良男 吉備国際大学, 保健科学部, 教授 (70116200)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• キーワード: 電気刺激 / 閉運動連鎖 / 筋収縮 / 筋力増強 / 培養神経細胞 / 神経再生 / 下肢リハビリテーション / PC12細胞

研究概要

1.等運動性CKC運動におけるEMS作用の解析
EMSアシストを加え理想的な下肢の等運動性CKC訓練システムを製作した。本訓練機はサイクロイド曲線を利用してなめらかな膝の屈伸が行える。訓練中は蹴る力の方向が股関節と膝関節の中間から足部に向かうのが理想である。そこで足部出力をフィードバックしてこの理想的な範囲内に出力のベクトルが収まるようにEMSで制御するメカニズムを持たせた。具体的にはフットプレートの下に設置したロードセルがつま先方向への出力を検知した時、耳MS装置の電源がオンとなり、ハムストリングあるいは下腿三頭筋に電気刺激が加わるようにした。本システムを利用すれば、高齢者などで不規則な足部出力を行っても、EMS制御により理想的パターンでのCKC運動が可能である。
2.培養神経細胞による最適な電気刺激の検討
PC12培養神経細胞にNicolet Viking IV筋電計による100mA,30分の電気刺激を直接与えたところ細胞の生存保持と神経再生が強く促進されることを見出した。PC12m3の細胞100万個を25cm^2のフラスコに蒔き、5日間培養後無血清下に100mAで30分通電処理を行なったところPC12親細胞に比べ、PC12m3の細胞において高いp38MAPキナーゼの活性が見られた。通電処理は転写因子であるCREBを活性化するが、そのCREBの活性はp38MAPキナーゼ阻害剤であるSB203580によって大きく抑制されるが、ERKの阻害剤であるU0126では抑制されないことが観察された。これらの結果は、身体に及ぼす諸々の環境変化はp38MAPキナーゼを活性化して神経細胞を活性化していることを示唆している。さらにp38MAPキナーゼはERKによって活性化される転写因子のCREBを活性化することから神経突起形成はp38MAPキナーゼ系のみで誘導されることが示唆される。

研究成果

• [雑誌論文] ストップ動作における下肢ダイナミックアライメントのコントロール (2006)
  • 著者名/発表者名: 加藤茂幸, 河村顕治ほか
  • 雑誌名: 日本臨床スポーツ医学会誌 14巻1号 ページ: 13-18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Isokinetic Closed Kinetic Chain Exercise における膝関節反力の筋骨格モデル解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 河村顕治ほか
  • 雑誌名: 吉備国際大学保健科学部研究紀要 第11号 ページ: 29-34
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 神経生存を維持する因子の解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 加納良男ほか
  • 雑誌名: 吉備国際大学保健科学部研究紀要 第11号 ページ: 79-84
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The effect of dynamic alignment control training in movement pattern during the stop action (2006)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki KATO, Kenji KAWAMURA, et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Clinical Biomechanics Vol.14 No.1 ページ: 13-18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Musculoskeltal Computer Model Analysis of the Knee Reaction Forces during Isokinetic Closed Kinetic Chain Exercise (2006)
  • 著者名/発表者名: Kenji KAWAMURA, et al.
  • 雑誌名: Journal of KIBI International University School of Health Science No.11 ページ: 29-34
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Factors for long term maintenance of neuron (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshio KANO, Kenji KAWAMURA et al.
  • 雑誌名: Journal of KIBI International University School of Health Science No.11 ページ: 79-84
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 神経細胞におけるp38MAPキナーゼの機能 (2005)
  • 著者名/発表者名: 加納良男ほか
  • 雑誌名: 吉備国際大学保健科学部研究紀要 第10号 ページ: 125-130
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effect of Electric Muscle Stimulation on the Lower Extremity Muscle Functions during Isometric Closed Kinetic Chain Exercises (2005)
  • 著者名/発表者名: K.KAWAMURA
  • 雑誌名: International Society of Physical and Rehabilitation Medicine-ISPRM Proceedings of the 3rd World Congress ページ: 759-762
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effect of Contralateral Hip Flexion on the Muscle Recruitment Patterns during Isometric Closed Kinetic Chain Exercises (2005)
  • 著者名/発表者名: K.KAWAMURA
  • 雑誌名: International Society of Physical and Rehabilitation Medicine-ISPRM Proceedings of the 3rd World Congress ページ: 763-767
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Isometric Closed Kinetic Chain Muscle Strength Measurements for Lower Extremity (2005)
  • 著者名/発表者名: K.KAWAMURA
  • 雑誌名: International Society of Physical and Rehabilitation Medicine-ISPRM Proceedings of the 3rd World Congress ページ: 769-772
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Isokinetic Closed Kinetic Chain Exercises in Patients with ACL Deficient Knees (2005)
  • 著者名/発表者名: K.KAWAMURA, et al.
  • 雑誌名: International Society of Physical and Rehabilitation Medicine-ISPRM Proceedings of the 3rd World Congress ページ: 773-776
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Closed Kinetic Chain による下肢筋カ評価 (2005)
  • 著者名/発表者名: 河村顕治ほか
  • 雑誌名: 運動療法と物理療法 Vol.16 No.1 ページ: 13-18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 足関節底背屈運動が下肢閉運動連鎖筋出力に及ぽす影響 (2005)
  • 著者名/発表者名: 河村顕治
  • 雑誌名: 日本臨床バイオメカニクス学会誌 Vol.26 ページ: 187-190
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Heat shock induces neurite outgrowth in PC12m3 cells via the p38 mitogen-activated protein kinase pathway (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshio KANO, Kenji KAWAMURA et al.
  • 雑誌名: Brain Research 1026(2) ページ: 302-306
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] p38 MAP kinase regulating neuronal cell function (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshio KANO, Kenji KAWAMURA et al.
  • 雑誌名: Journal of KIBI International University School of Health Science No.10 ページ: 125-130
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effect of Electric Muscle Stimulation on the Lower Extremity Muscle Functions during Isometric Closed Kinetic Chain Exercises (2005)
  • 著者名/発表者名: K.KAWAMURA
  • 雑誌名: International Society of Physical and Rehabilitation Medicine - ISPRM Proceedings of the 3rd World Congress ページ: 759-762
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effect of Contralateral Hip Flexion on the Muscle Recruitment Patterns during Isometric Closed Kinetic Chain Exercises (2005)
  • 著者名/発表者名: K.KAWAMURA
  • 雑誌名: International Society of Physical and Rehabilitation Medicine - ISPRM Proceedings of the 3rd World Congress ページ: 763-767
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Isometric Closed Kinetic Chain Muscle Strength Measurements for Lower Extremity (2005)
  • 著者名/発表者名: K.KAWAMURA, et al.
  • 雑誌名: International Society of Physical and Rehabilitation Medicine - ISPRM Proceedings of the 3rd World Congress ページ: 769-772
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Isokinetic Closed Kinetic Chain Exercises in Patients with ACL Deficient Knees (2005)
  • 著者名/発表者名: K.KAWAMURA, et al.
  • 雑誌名: International Society of Physical and Rehabilitation Medicine - ISPRM Proceedings of the 3rd World Congress ページ: 773-776
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Closed kinetic chain muscle strength measurements for lower extremity (2005)
  • 著者名/発表者名: Kenji KAWAMURA, et al.
  • 雑誌名: The Journal of Physical Medicine Vol.16 No.1 ページ: 13-18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effect of ankle movement on the muscle recruitment patterns during isometric closed kinetic chain exercises (2005)
  • 著者名/発表者名: Kenji KAWAMURA
  • 雑誌名: Japanese Journal of Clinical Biomechanics Vol.26 ページ: 187-190
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cloning of aging related gene(1) Cellular aging pp.704-725 (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshio KANO
  • 雑誌名: Seibutsuyakkagaku Jikkenkoza Vol.6 Proliferation of Cells and Growth Factor (III) Use of Culture Cells Hirokawa, Tokyo ページ: 753
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] EMSによる下肢機能解析 (2004)
  • 著者名/発表者名: 河村顕治 他
  • 雑誌名: 吉備国際大学保健科学部研究紀要 第9号 ページ: 81-86
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 前十字靭帯損傷膝における開運動連鎖及び閉運動連鎖による下肢筋力評価 (2004)
  • 著者名/発表者名: 阿部信寛, 河村顕治 他
  • 雑誌名: 日本整形外科学会雑誌 78巻2号 ページ: S382
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 対側股関節屈曲が下肢閉運動連鎖筋出力に及ぽす影響 (2004)
  • 著者名/発表者名: 河村顕治 他
  • 雑誌名: 日本臨床バイオメカニクス学会誌 Vol.25 ページ: 315-319
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 前十字靭帯損傷者における等速性閉運動連鎖運動時の筋出カ様式 (2004)
  • 著者名/発表者名: 松尾高行, 河村顕治 他
  • 雑誌名: 日本臨床バイオメカニクス学会誌 Vol.25 ページ: 203-207
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 足部がサイクロイド曲線を描く Isokinetic Closed Kinetic Chain Exercise における膝関節反カの筋骨格モデル解析 (2004)
  • 著者名/発表者名: 河村顕治 他
  • 雑誌名: 日本整形外科学会雑誌 78巻 8号 ページ: S1060
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Low-frequency vibratory sound induces neurite outgrouth in PC12m3 cells in which nerve growth fector-induced neurite outgrowth is impaired (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshihisa KOIKE, Kenji KAWAMURA, Yoshio KANO et al.
  • 雑誌名: Tiss. Cult. Res. Commun. 23 ページ: 81-90
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Heat shock induces neurite outgrowth in PC12m3 cells via the p38 mitogen-activated protein kinase pathway (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Kano, Kenji KAWAMURA et al.
  • 雑誌名: Brain Research 1026(2) ページ: 302-306
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Analysis of lower extremity muscl functions by electric muscle stimulation (2004)
  • 著者名/発表者名: Kenji KAWAMURA, et al.
  • 雑誌名: Journal of KIBI International University School of Health Science No.9 ページ: 81-86
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Knee Rehabilitation with Open Kinetic Chain and Closed Kinetic Chain Exercise in ACL Injury (2004)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro ABE, Kenji KAWAMURA, et al.
  • 雑誌名: J.Jpn.Orthop.Assoc. 78(4) ページ: S382
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effect of contralateral hip flexion on the muscle recruitment patterns during isometric closed kinetic chain exercise (2004)
  • 著者名/発表者名: Kenji KAWAMURA, et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Clinical Biomechanics Vol.25 ページ: 315-319
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The muscle recruitment patterns during isokinetic closed kinetic chain exercises in patients with ACL deficient knees (2004)
  • 著者名/発表者名: Takayuki MATSUO, Kenji KAWAMURA, et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Clinical Biomechanics Vol.25 ページ: 203-207
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Musculoskeltal Computer Model Analysis of the Knee Reaction Forces during Isokinetic Closed Kinetic Chain Exercise (2004)
  • 著者名/発表者名: Kenji KAWAMURA, et al.
  • 雑誌名: J.Jpn.Orthop.Assoc. 78(8) ページ: S1060
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Low-frequency vibratory sound induces neurite outgrouth in PC12m3 cells in which nerve growth factor-induced neurite outgrowth is impaired (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshihisa KOIKE, Kenji KAWAMURA, Yoshio KANO et al.
  • 雑誌名: Tiss.Cult.Res.Commun. 23[ ページ: 81-90
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Establishment of ncurotransmitter-hypersensitive PC12 variant cells deficient in nerve growth factor-induced neurite outgrowth (2003)
  • 著者名/発表者名: Ryuji Yamaguchi, et al.
  • 雑誌名: Tiss. Cult. Res. Commun 22 ページ: 101-108
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Establishment of neurotransmitter-hypersensitive PC12 variant cells deficient in nerve growth factor-induced neurite outgrowth (2003)
  • 著者名/発表者名: Ryuji YAMAGUCHI, et al.
  • 雑誌名: Tiss.Cult.Res.Commun 22 ページ: 101-108
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] 細胞老化関連遺伝子の探求 (1) 細胞老化 廣川 生物薬科学実験講座 第6巻 細胞増殖と成長因子 [III] 培養細胞の利用(井出利憲編)(pp.704-725) (2005)
  • 著者名/発表者名: 加納良男
  • 総ページ数: 753
  • 出版者: 廣川書店,東京
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より