| 研究課題/領域番号 |
17K13160
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| 研究機関 | 福井工業大学 |
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研究代表者 |
辻本 典央 福井工業大学, スポーツ健康科学部, 准教授 (20757520)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ランニング / 下肢慢性障害 / 足部 / 外反 / 床反力 / モーメント |
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| 研究実績の概要 |
ランニング支持期中に足部が受ける地面反力は、支持期前半に後足部外反モーメント（後足部を外反方向に動かす力）として作用する。この後足部外反モーメントにより発生する後足部外反動作が過度に大きくなると、下肢慢性障害が導かれると考えられている。そのため、ランニングによる下肢慢性障害のリスク評価には、後足部外反モーメントの大きさを評価することが重要である。
後足部外反モーメントの測定には床反力計が必要であるため、実験室内での評価に限られてきたが、これまでの研究により、後足部外反モーメントは、足関節中心に対する足圧中心（COP）の側方距離（Lankcop）によって90%近くを説明できることが示されてきた。このLankcopは足圧中心データと足関節中心データにて算出可能であるため、可搬性に富むビデオカメラと足圧分布測定器によって、実験室外での測定が可能な変数である。
足圧分布測定器によってLankcopを導くためには、足圧分布測定器内で構成されているCOPの座標系と、足関節中心が存在する空間座標系を統一させる必要がある。また、足圧分布測定器によって導かれるLankcopが、実際に後足部外反モーメントを評価できるのかを検証するためには、足圧分布測定器を用いてLankcopを算出すると同時に、床反力計にて後足部外反モーメントを算出する必要がある（床反力計の上に足圧分布測定器を載せて測定することで可能）。その際、足圧分布測定器が床反力計の上に載ることで発生する床反力データのずれを補正する必要がある。
2018年度では、これら、座標系を統一させる手法と、同時測定時に発生する床反力計データのずれの補正手法を確立させることができた。これにより、足圧分布測定器を用いてLankcopを測定し、その測定した値が後足部外反モーメントを精度良く評価しているかを検証できる状態となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2017～2019年度の3年の研究期間において、ランニング支持期中にランナーが受ける後足部外反モーメントを簡易的に評価する手法を確立することを目的としている。2017年度までに、後足部外反モーメントと、モーメントを構成する４つの要素（床反力の側方成分、足関節中心の高さ、床反力の垂直成分、足関節中心と足圧中心の側方距離）を測定し、どの要素が主に後足部外反モーメントの大きさに寄与しているかを検証した。その結果、主に足関節中心と足圧中心の側方距離（Lankcop）によって後足部外反モーメントを評価できる可能性が高いことを見出した。さらに、床反力データから導かれたLankcopを用いると、後足部外反モーメントの大きさの約90%を評価できることが示された。
この結果を受け、次のステップとして、実験室以外の場で後足部外反モーメントの評価を行うことを目指し、可搬性に富む足圧分布測定器を用いて導かれたLankcopにて後足部外反モーメントの評価が可能かを検証する実験を行うことを予定していた。この実験を行うためには、床反力計を用いた測定（後足部外反モーメントの算出に使用）と、足圧分布測定器を用いた測定（足圧分布測定器によるLankcopの算出に使用）を同時に行う必要があった。
2018年度には、足圧分布測定器を用いたLankcopの導出手法や、床反力計と足圧分布測定器の同時測定手法は確立できていた。しかし、実際に実験を行うには、床反力計より少し大きな足圧分布測定器を床反力計の上に載せる必要があり、その際、床反力計から出ている部分が周りの床に触れない状態になるような特殊な実験環境を作る必要があった。その環境を満たすためには施設の工事が必要となったため、実験は2019年度に持ち越すこととなった。2019年度には実験環境整備の工事に着手できる目途が立っており、上記の測定を実施できる予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、2019年度の前半までを目途に、床反力計と足圧分布測定器の同時測定を行う実験環境を整えるための工事を行い、その工事が終了次第、実験を進める予定である。
床反力計と足圧分布測定器の同時測定を行う際に問題になると考えられる点は、足圧分布測定器が上に置かれた状態で床反力計のデータを収集するため、足圧分布測定器の厚み分、床反力計に力が加わる作用点にずれが生じ、床反力計のみで測定した場合と比べてCOPのデータにずれが生じることである。床反力計にて得られるCOPのデータは後足部外反モーメントの計算に使われるため、データにずれが生じた状態では後足部外反モーメントの値が不正確になる可能性がある。しかし、この問題については、2018年度に予備実験を完了させ、ずれを修正するプログラムを作成済である。
また、本研究で用いる足圧分布測定器においては、足圧分布測定器上のCOP座標系と、その上の空間座標系を一致させるシステムがなく、これらの座標系を一致させなければ、COP座標と足関節中心座標で得られるLankcopを算出することができないことも問題点であった。しかし、この点についても、2018年度に予備実験を完了させており、足圧分布測定器を用いた際のCOP座標系と空間座標系を一致させる手法を確立済である。
よって、床反力計と足圧分布測定器を用いた同時測定の実験を行った後には、スムーズに解析が行える状態となっている。そのため、2019年度内には足圧分布測定器を用いたLankcopと、後足部外反モーメントの大きさの関係性を明らかにすることができ（仮説では、高い関係性が認められると考えている）、ランニング支持期中にランナーが受ける後足部外反モーメントを簡易的に評価する手法を確立できると考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験を進めるにあたり、床反力計と足圧分布測定器の同時測定が行える環境を整備する工事が必要となった。そのため、当初2018年度に実施予定であった実験（足圧分布測定器を用いたLankcopと後足部外反モーメントの関係性を検証する実験）を実施することができなかった。工事完了後の実験環境の整備状況によって、準備すべき備品の大きさなどが変わるため、2018年度に実験のために購入を予定していた備品関係の費用は、工事後の2019年度の使用に繰り越すこととした。そのため、次年度使用額が発生した。この使用額は、実験環境整備の工事が終了次第、執行できる予定である。
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