機能的電気刺激を用いた上肢姿勢制御における運動特性の評価

使用功能性电刺激评估上肢姿势控制的运动特性

• 批准号: 16760189
• 负责人: 巖見 武裕
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760189/
• 关键词: 機能的電気刺激; 脊髄損傷; 車いす; 関節モーメント; 上肢; シミュレーション; モデル

【目的】本研究では,FESによって特定の筋を機能させたとき,手先位置の3次元空間において,どの方向にどれだけの力を発生できるかを計算できるシミュレーションモデルを構築する.今年度はその応用例として,脊椎損傷者が車いすを駆動する時の手先の運動特性を解析する.【方法】健常青年男性のCTより得られたDICOMデータをもとに,3次元上肢筋骨格モデルを作成した.そして,筋の力学モデルに上肢剛体リンクの運動シミュレーションを適用し,FES刺激時の動的荷重下における上肢運動を解析した.また,ロボット・マニピュレータの機構解析に用いられる動的操作力楕円体という概念を用いて,車いす操作時の手先位置の運動特性を評価した.個々人の保有する筋力特性を各関節に発揮可能な非対称な最大関節トルクとして捉え,その実測値に基づく動的可操作性楕円体の概念を提案した.この楕円体は,手先位置から楕円体表面までの距離が長い方向ほど手先力の発揮しやすいことを示すため,個々人の残存機能に応じた上肢運動特性を定量的に評価することができる.また,本モデルの妥当性を評価するため,脊椎損傷者の車いす操作を計測してモデル解析の結果と比較した.被験者は脊髄損傷者7名(年齢36〜70歳・損傷レベルTH6〜L2)である.なお,本実験は被験者に対する十分なインフォームド・コンセントの後に行った.【結果】本研究により,FESによって特定の筋を機能させることにより,手先に発生できる力の方向が変化することが確認された.また,脊髄損傷者の車いす駆動に関する実験では,使用者は平地走行では駆動後期に,スロープ昇降時には駆動期全般に渡ってハンドリム回転方向に最大力を発揮できる姿勢をとっていることが確認された.これらはモデル解析の結果と一致した.

目的：在这项研究中，我们将构建一个仿真模型，该模型可以计算当特定肌肉通过FES运行时，可以在手部位置的三维空间中产生多少力。今年，当脊柱损伤驱动轮椅时，我们将分析手的运动特征。 [方法]基于从健康年轻人的CT扫描获得的DICOM数据，我们创建了三维上肢肌肉骨骼模型。将上肢刚性链路的运动模拟应用于戴尔，以分析FES刺激过程中动态载荷下的上肢运动。此外，使用用于分析机器人操纵器机制的动态可操作力椭圆形的概念，我们评估了轮椅操作期间手部位置的运动特征。我们将持有的肌肉强度特征视为可施加在每个关节上的不对称最大关节扭矩，并根据实际测量值提出了动态可操作性椭圆形的概念。椭圆形的圆形身体表明，从尖端位置到椭圆形表面的距离越长，更可能施加手部力，因此可以根据个体的其余功能进行定量评估上肢运动特征。此外，为了评估该模型的有效性，测量了脊柱损伤的轮椅操作，并将其与模型分析的结果进行了比较。受试者为7例脊髓损伤（年龄36-70岁，损伤水平Th6-L2）。该实验提供了有关受试者的足够信息。这是在融合的出口后进行的。 [结果]这项研究证实，当特定肌肉通过FES起作用时，手指产生的力的方向会发生变化。此外，在轮椅驾驶脊髓损伤的实验中，可以证实用户处于一个位置，他可以在平坦的驾驶过程中以及在斜坡上抬起和所有驾驶期间在手部边缘旋转方向上发挥最大的力量。这些与模型分析的结果一致。

项目成果

車いす最適設計のための3次元上肢運動解析

3D 上肢运动分析以实现最佳轮椅设计

• 发表时间: 2006
• 期刊: バイオメカニズム 18
• 作者: 三浦弘樹;佐々木誠;大日方五郎;巖見武裕;長谷和徳
• 通讯作者: 長谷和徳

肩関節亜脱臼のTES治療を目的とした筋運動系のシミュレーションモデル

TES治疗肩关节半脱位的肌肉运动系统仿真模型

• 发表时间: 2004
• 期刊: 福祉工学シンポジウム2004 講演論文集 No.04-42
• 作者: 中村康二;巖見武裕 他
• 通讯作者: 巖見武裕 他