神経回路網を備えた自律歩行モデルによる歩行の経年的変容に関する生体力学的解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650260
• Research Institution: Institute for Developmental Research, Aichi Human Service Center
• Principal Investigator: 渡壁 誠 愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 治療学部, 研究員 (70182946)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 晋彦 愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 治療学部, 研究助手 ; 赤滝 久美 愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 治療学部, 研究員 (30280811) ; 三田 勝己 愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 治療学部, 部長 (40100169)
• Keywords: 二関節筋 / 下肢関節 / 年齢変容 / 機構学モデル

Research Abstract

高齢化社会を目前にして,健康で豊かな社会を築いてゆくために,いわゆる老化による身体機能の低下を工学的に把握することが益々重要な課題となっている。本研究では,神経回路網を備えた歩行モデルを導入し,年令による身体機能の変化が歩行に及ぼす影響および歩行状態の変化の発生メカニズムの生体力学的解析をめざす。特に身体機能の低下としては,これまで工学が全く着手しなかった「拘縮(関節運動範囲の減少)」を取り上げる。拘縮は,特殊な疾患を除いて,病気の治療や高齢化による安静不動が継続した結果,関節運動の範囲が狭くなる障害をさす。病理学的には関節自身の変性と筋短縮の二つに大別される。筋には二つの関節を同時に運動させる二関節筋が存在するため,拘縮による関節の運動範囲への影響は隣接関節の角度に依存しない場合と,これに依存するものがある。股・膝関節の運動範囲は関節自身の可動域と大腿直筋,ハムストリングスの筋長との相互作用によって決定され,6種類の肢位における股関節と膝関節角度を直交座標平面にプロットした六角形で表現される。また,膝・足関節では二関節筋が腓腹筋のみなので,それらの運動範囲は5種類の肢位における膝関節と足関節角度の五角形で表現される。まず,10〜75歳の健常男性87名について関節角度の計測を行なった。計測は従来の臨床検査法とは異なり下肢の股・膝・足関節について隣接関節の角度を規定した状態で行なう。その結果,股・膝関節の運動範囲は六角形,膝・足関節は五角形で表現でき,本モデルの妥当性が確認された。また,20歳以上の被検者について統計分析を行った結果,年令に依存した股関節最大屈曲・伸展の減少,足関節最大底屈・背屈の減少,ハムストリングス・大腿直筋・腓腹筋の短縮が認められた。

Research Products

• [Publications] 平松,野中,渡壁,加藤,三田: "下肢関節可動域の年齢変容:幾何学的解析"第15回生体生理工学シンポジウム論文集. 15. 73-76 (2000)
• [Publications] 渡壁,三田,野中,平松,加藤: "幾何学的表記法を用いた下肢関節可動性の分析"第13回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 00-35. 88-89 (2001)