ダイナミックな身体動作に関する体幹部の力学的貢献の解明

阐明躯干对动态身体运动的机械贡献

• 批准号: 18J21267
• 负责人: 工藤 将馬
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21267/
• 关键词: 筋骨格モデル; コンピュータシミュレーション; 体幹部; 歩行動作; 走行動作; 剛体リンクモデル; AIC; モデリング; 自由度; 汎化性能; 適合度

本研究課題の目的は，従来まで構築されていなかった，体幹部の自由度を考慮に入れたヒトの順・逆問題解析手法に基づいた筋骨格シミュレーションモデルを構築することであった．この目的を達成するために，本年度は，１）体幹筋群を考慮に入れた筋骨格モデルを構築すること，２）構築した筋骨格モデルを用いて身体動作をシミュレートし，その結果を評価することに取り組んだ．筋骨格モデルの構築では，各身体部位に付着している筋腱複合体の振る舞い（力－長さ関係，力－速さ関係，興奮メカニズム等）や足部と地面の相互作用を表現するモデルを，C言語を基にプログラミングし，それぞれの設定変数を独立的に変更することを可能にした．このことによって，現在まで考慮されていなかった体幹部に含まれる関節（腰仙/胸腰関節など）を跨ぐ筋腱複合体の振る舞いを評価することが可能になった．次に，構築した筋骨格シミュレーションシステムを用いて歩行動作シミュレートした．その結果，シミュレートした歩行動作から得られた筋骨格モデルの運動力学的データは，実測値および先行研究のものと概ね一致していることが確認された．このことから，本研究で構築したシミュレーションシステムは，他のシミュレーションシステムと同等の水準でヒトの歩行動作を評価することが可能であることが明らかとなった．以上の成果から本研究課題では，従来まで明らかにされていなかった体幹部の運動および力発揮特性を評価するモデルの確立に成功し，体幹部の力発揮特性を考慮に入れた動作解析を可能にした．この成果は，下肢および上肢筋群による身体運動の制御に留まっていた従来の知見を，体幹部も含めた神経筋骨格制御にまで拡張するものであり，今後のヒトの運動メカニズムの理解に寄与することが期待できる．

该研究主题的目的是基于人类的前向和反问题分析方法构建肌肉骨骼模拟模型，该方法考虑了躯干的自由度，直到现在尚未构建。为了实现这一目标，今年我们研究了1）构建一个考虑核心肌肉的肌肉骨骼模型，以及2）使用构造的肌肉骨骼模型模拟身体运动并评估结果。在肌肉骨骼模型的构建中，表达了附着在每个身体部位的肌肉刺激络合物（力长度关系，力速关系，激发机制等）的模型以及基于C语言的脚和地面之间的相互作用，从而可以独立地独立更改每个设置。这使得评估肌肉骨骼复合物的行为，该肌肉骨骼复合物跨越了躯干中包含的关节（例如腰椎/胸腔切开术），直到现在才被考虑。接下来，使用构造的肌肉骨骼模拟系统模拟步行运动。结果，已经证实，从模拟步行运动获得的肌肉骨骼模型的动力学数据通常与实际测量值和先前的研究一致。这表明本研究中构建的仿真系统可以评估与其他模拟系统等效水平的人类步行行为。基于上述结果，该研究主题已成功建立了一个模型，用于评估行李箱的运动和力量劳累特征，直到现在才尚未澄清，这使得有可能分析运动的动力劳累特征。这项成就扩展了传统知识，该知识仅限于通过下肢和上肢肌肉控制身体运动，以控制神经肌肉骨骼控制，包括躯干，并有望有助于对人类运动机制的未来理解。

项目成果

The relationship between muscle tensions of the hip and knee extensors and ball speed during baseball pitching.

棒球投球时髋部和膝部伸肌的肌肉张力与球速之间的关系。

• 发表时间: 2018
• 作者: Yamaguchi;A.;Kudo;S.;Fujimoto;M.;Sato;T.;Nagano;A.
• 通讯作者: A.

赤池情報量基準に基づいた体幹部の動作解析に適した剛体セグメントモデルの検討

基于赤池信息准则的适合躯干运动分析的刚体节段模型研究

• 发表时间: 2018
• 作者: Kudo S;Fujimoto M;Sato T;and Nagano A.;下寳賢人，藤本雅大，本城豊之，寺田昌史，伊坂忠夫;工藤将馬，藤本雅大，佐藤隆彦，長野明紀
• 通讯作者: 工藤将馬，藤本雅大，佐藤隆彦，長野明紀

Kinetic Characteristics of the Trunk during Walking

行走时躯干的动力学特性

• 发表时间: 2019
• 作者: Kudo S;Fujimoto M;Sato T;and Nagano A
• 通讯作者: and Nagano A

歩行・走行動作中における体幹部の複雑な運動の評価 ～多自由度剛体リンクモデルを用いた解析～

步行、跑步时躯干的复杂动作评价～利用多自由度刚性连杆模型进行分析～

• 发表时间: 2019
• 作者: Kudo;S.;Fujimoto;M.;Sato;T.;Nagano;A.;工藤将馬
• 通讯作者: 工藤将馬

野球の打撃技術における回転軸の意識がスイング動作に及ぼす影響

棒球击球技术中旋转轴意识对挥杆动作的影响

• 发表时间: 2019
• 作者: Kudo;S.;Fujimoto;M.;Sato;T.;Nagano;A.;工藤将馬;工藤将馬,藤本雅大,佐藤隆彦,長野明紀;山口敦士,佐藤隆彦,工藤将馬,長野明紀;森本尭夫,工藤 将馬,佐藤隆彦,長野明紀
• 通讯作者: 森本尭夫,工藤 将馬,佐藤隆彦,長野明紀