立位姿勢における筋の粘弾性の解明

• Material Type: 文書・図像類
• Title: 立位姿勢における筋の粘弾性の解明
• Author/Editor: 内山, 孝憲
• Author Heading: 内山, 孝憲
• Publication, Distribution, etc.: 慶應義塾大学
• Publication Date: 2018
• Publication Date (W3CDTF): 2018
• Alternative Title: リツイ シセイ ニ オケル キン ノ ネンダンセイ ノ カイメイ; Ritsui shisei ni okeru kin no nendansei no kaimei; Muscle stiffness estimation during quiet standing
• Periodical title: 学事振興資金研究成果実績報告書
• Text Language Code: jpn; eng
• Target Audience: 一般
• Note (General): type:text; 筋の粘弾性は，対象者を計測装置に固定して計測するしかなく，立位を維持しているときの粘弾性は明らかにされていない．また，床反力計では，重心が動揺する面積や動揺の軌跡長が評価されてきたが，筋の粘弾性を推定した例は存在しない．本研究では，成人男性6名を対象として，下腿の筋と足関節の粘弾性を推定した．床反力計の上に対象者を立たせ，下腿の筋の1つである内側腓腹筋に電気刺激を与えて重心の揺らぎ（圧力中心の揺らぎ）を計測した．計測した圧力中心の揺らぎには，ヒトが立位姿勢を維持するときの本来の揺らぎに電気刺激によって誘発された揺らぎが重畳する．そこで，電気刺激を与えずにヒトが立位姿勢を維持するときの本来の揺らぎを計測し，これを自己回帰モデルで近似して，カルマンフィルタを構成した．このカルマンフィルタを用いて，電気刺激による揺らぎをノイズと見做して取り除き，電気刺激を与えたときのヒトの本来の揺らぎとした．これを重畳する信号から差し引いて，電気刺激による揺らぎを抽出した．次に，電気刺激を基準として電気刺激による揺らぎを同期加算平均した．電気刺激を入力とし，同期加算平均した電気刺激による揺らぎを出力とするシステムを同定して，4次の伝達関数を得た．これを2次の伝達関数の積に分解し，その極から固有周波数を求めた．固有周波数は，2Hz程度と0.5Hz程度であった．前者は，歩行中の内側腓腹筋の固有種周波数と同程度であり，後者は足関節周りの共振周波数に近い値であった．内側腓腹筋を円柱と仮定し，体重にしめる内側腓腹筋の割合から内側腓腹筋の質量を求めて弾性を見積もると，30N/m程度であった．また，ヒトを足関節周りに粘弾性を持つ倒立振子と仮定して弾性を見積もると，800nm/rad程度であった．これらの値は，過去の報告と同程度であった．本研究によって，床反力計を用いて，下腿の筋と足関節の弾性を同時に推定することが可能になった． Muscle stiffness has been estimated by fixating participant's hand or leg to an measurement equipment. Therefore the muscle stiffness during quiet standing is unknown. Force plate has been used to measure center of pressure (COP) fluctuation, and the area and length of the fluctuation ere evaluated. It has been never used to estimate muscle stiffness. Six young male participated in the experiment. A participant stood on the force plate and their medial gastrocnemius muscles were electrically stimulated. The COP fluctuation was measured. The COP fluctuation involved intrinsic fluctuation and electrically induced fluctuation. Therefore, the intrinsic fluctuation was model with an autoregressive (AR) model. The AR model was used to construct a Kalman filter. The Kalman filter was used to smooth the measured signal to extract the electrically induced fluctuation. The electrically induced fluctuation was synchronously averaged. The averaged signal was used to estimate the transfer function from the electrical stimulation to the fluctuation. The transfer function was identified as the fourth-order model. The fourth-oder model has two natural frequencies. They were approximately 2 and 0.5 Hz. The natural frequency of 2 Hz provided the medial gastrocnemius muscle stiffness of 30 N/m. The natural frequency of 0.5 Hz provided the ankle stiffness of 800 N/rad. These stiffness were closed to those in previous reports. This study proposed a novel method to estimate muscle and ankle stiffness using a force plate.
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 慶應義塾大学 : 慶應義塾大学学術情報リポジトリ