三次元筋骨格モデルで紐解くヒト直立二足歩行における体幹部「ねじり」適応の解明

使用三维肌肉骨骼模型阐明人类直立双足行走中躯干“扭转”适应

基本信息

批准号：
22KJ1881
负责人：
木下勇貴
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ヒトの二足歩行の基盤となった体幹部の回旋運動について、機能形態学的な面からヒトと非ヒト霊長類を比較した。具体的には、研究①胸腰椎の回旋可動域の比較、研究②胸腰椎の幾何学的形態計測、研究③胸腰椎のねじり運動シミュレーションの三つの側面から比較機能形態学を実施した。2022年度は主に、研究①胸腰椎の回旋可動域の測定、及び、研究②胸腰椎の幾何学的形態計測を進めた。いずれも計画通りに進んでおり、データ収集が終了した。研究①では、光学式モーションキャプチャシステムを使って、肩甲帯を取り外したニホンザル筋骨格標本の胸腰椎の回旋運動域を測定した。非ヒト霊長類における胸腰椎の回旋運動域を測定した研究はこれまでになく、非常に貴重なデータを取得することができた。また、以前CT装置を用いて測定した全身屍体の結果と比較したところ、肩甲帯の有無によって回旋運動域に変化が生じることが明らかになった。これらの研究結果をまとめ、現在、国際誌に論文を投稿中である。研究②では、三次元表面形状スキャナーを用いて、霊長類7属26個体463個の胸腰椎のデータを収集した。幾何学的形態計測および伝統的な形態計測を実施し、同一種間での胸椎と腰椎の分化の程度、およびその種間比較を実施した。その結果、回旋に関連する部分の形態はヒトと非ヒト霊長類でほとんど差がないことを明らかにした。また一方で、オナガザル上科とヒト上科では、胸椎と腰椎の形状間における類似性に差があることを発見した。本研究結果について論文を執筆し、現在、国際誌に投稿中である。研究③については、筋骨格運動シミュレーションで使用するモデルを作成する方法の習熟に努めた。今後は、シミュレーションソフトウェアOpenSimの使い方をマスターするとともに、実際にモデルを作成してシミュレーションを動かすことが課題である。

在这项研究中，我们从功能和形态学角度比较了人类和非人类灵长类动物的躯干旋转运动，这是人类双足运动的基础。具体来说，我们从三个方面进行了功能形态学的比较：研究1）胸腰椎旋转运动范围的比较，研究2）胸腰椎的几何形态测量，以及研究3）胸腰椎扭转运动的模拟。 2022财年，我们主要进行研究（1）胸腰椎旋转运动范围的测量和研究（2）胸腰椎几何形态测量。所有项目均按计划进行，数据收集已完成。在研究 1 中，我们使用光学运动捕捉系统来测量肩带被移除的日本猕猴肌肉骨骼标本中胸腰椎的旋转范围。这是第一项测量非人类灵长类动物胸腰椎旋转范围的研究，我们获得了极其有价值的数据。此外，通过与之前使用CT装置对尸体进行全身测量的结果进行比较，可以清楚地看出，旋转运动的范围会根据肩带的有无而变化。我们目前正在总结这些研究成果，并向国际期刊提交论文。在研究2中，使用三维表面形状扫描仪收集了26个灵长类动物属和7个属的463块胸腰椎的数据。通过几何形态测量和传统形态测量来确定同一物种内胸椎和腰椎的分化程度，并在物种之间进行比较。结果显示，人类和非人灵长类动物与旋转相关的部位的形态几乎没有差异。另一方面，他们发现鹿猴总科和人科总科的胸椎和腰椎形状的相似性存在差异。我已经写了一篇关于这项研究结果的论文，目前正在将其提交给一家国际期刊。对于研究 ③，我们致力于学习如何创建用于肌肉骨骼运动模拟的模型。下一个挑战将是掌握如何使用仿真软件 OpenSim，以及如何实际创建模型并运行仿真。