2022 Fiscal Year Research-status Report
Risk assessment and prevention of running-related injury in individuals with lower limb amputations
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22K11625
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
保原 浩明 東京理科大学, 先進工学部マテリアル創成工学科, 准教授 (40510673)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / 義足 / 大腿切断 / 地面反力 / ランニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
下肢切断者における非切断側への過負荷蓄積は，筋骨格系障害の発生を通じて，スポーツ活動を中断・断念する主因となるため，その予防策が必要不可欠である．そこで本研究では，下肢切断者におけるランニング関連障害（RRI）の発生リスクならびに予測因子の解明に挑戦する．特に，RRIの誘因となる地面反力の詳細な分析を主とした実験・解析を行う．当該年度は，３名の下肢切断者にフォースプレート内蔵トレッドミル上でランニングを行わせ，その際に記録した地面反力の分析を行うとともに，これまでに取得したデータの二次解析に取り組んだ（計12名）．義足側および非切断側における左右・前後・鉛直地面反力の時系列データを解析対象とし，Statistical Parametric Mapping（SPM）という手法を用いて，地面反力の左右脚差を立脚全体で検証した．その結果，地面反力の左右脚差は主に前後・鉛直成分で顕著であり，特に立脚初期と後期で有意差が検出された．もっとも値の大きい鉛直地面反力に関しては，立脚初期に非切断側が，そして立脚後期では義足側の地面反力が有意に大きい値を示した．これらの結果は立脚全体で非対称性が生じる原因は同一ではなく，それによって発生するRRIリスクも異なることを意味している．接地初期の非切断側への過負荷は脛骨疲労骨折等の発生リスクにつながり，切断側への過負荷は断端と呼ばれる残存部位への衝撃やそれを覆うソケットの揺動にもつながるため，義足パーツの開発と適切な選定がより必要であることが考えられた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
従来は義足ランニング研究では，地面反力の最大値や力積といった特定の特徴量のみを扱うことで，その左右脚差を評価してきた．しかしながらこの手法は特徴点を抽出した時点以外のデータは評価の対象外となり，解析手法としての問題点を抱えていた．本研究ではスポーツ用義足を装着した12名の下肢切断者を対象としてあらたな統計的手法（SPM）による左右脚差の定量評価に成功しており，新たな知見と臨床応用へのシナリオを提供できたと考えている．その一方，感染症対策や実験中の安全対策を徹底するための準備に時間を要したため，計測人数が３名と少なく，次年度以降の課題も浮き彫りになったといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降はフォースプレート内蔵トレッドミル上で運動計測を主とした実験を行う．特に，ここ数年間にわたって感染症による生体計測の困難さはあったものの，次年度以降はその軽減が予想されるため，精力的に計測し，あらたな実験データ蓄積に努めたい．また，本年度のSPM解析によって明らかにした立脚期全体における地面反力の左右脚差を要素分解し，具体的な特徴量（ Loading Rate，Peak braking force および Free moment）との関連を調べる予定でいる．同時に，地面反力の時系列波形からこうした特徴量を算出するアルゴリズムの開発にも取り組み，将来的に応用を検討している障害予防を啓発するユーザーインターフェースの開発の基盤となる技術開発にも取り組む予定でいる．
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| Causes of Carryover |
感染症対策ならびに安全対策用の実験機器整備等から，被験者を動員した実験がすすまず，余剰金が生じた．これに関しては次年度以降の実験で動員する実験系での使用を計画している．
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