Experimental approach for integrative gait control using sinusoidal speed changing protocol

使用正弦变速协议的综合步态控制实验方法

• 批准号: 22K11517
• 负责人: 安陪 大治郎
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Kyushu Sangyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K11517/
• 关键词: 歩行; 歩容変動; 加齢; 動的安定性; 運動習慣; 転倒; 経済速度; バイオメカニクス; 歩容調整; 動的平衡; 運動視差

歩行中の下肢関節角度（股-膝-足）は各々が独立して変動しているように見えるが、三次元プロットすると一平面で近似できる。これは下肢3関節が鉛直方向に統合制御されていることを意味し、Planar Covariation Law（PCL）と呼ばれている。これは脊髄に分散するセントラル・パターン・ジェネレータに制御されており、歩容の安定性に強く関与している。ところが、近年の研究で躓きや障害物回避など幾つかの条件が揃うとPCL平面に歪みが発生することが分かってきた。R4年度は加齢と運動習慣が歩容安定性に及ぼす影響を検討するため、若年鍛錬者、若年非鍛錬者、高齢鍛錬者を対象に正弦波状に歩行速度が変動する条件（=連続過渡応答条件）で歩容変動を比較した。PCL平面の歪みを進行方向の歩容変動とし、速度変化の影響を受けにくい歩隔変動率（%）を横方向（進行方向に対する直行軸）の歩容変動とした。これまでの先行研究では任意の定常速度で歩容変動を評価しているため、各々のデータを直接比較できなかったが正弦波速度変動条件ではその問題を回避できる。本年度は自由歩行速度を基準とした±2kmの速度振幅で30秒-60秒-120秒周期のPCL平面の歪みと歩隔変動率を比較検討した結果、PCL平面の歪みと歩隔変動率に周期依存性は見られなかった。また若年非鍛錬者の歩隔変動率が他群よりやや大きい傾向は見られたが、高齢鍛錬者群と若年鍛錬者群に統計的有意差は見られなかった。これらの結果は定期的な運動習慣によって高齢者でも歩行の安定性を若者と同程度に維持することが可能であることを意味している。言い方を変えると、若者でも運動習慣を持たない場合、高齢者レベルまで歩容の安定性が低下することが示された。また、速度変動と歩幅-ステップ頻度の「位相差」と経済速度との関連性を示した論文が現在査読中である。

下肢关节角度（臀部-膝盖-脚）在行走过程中似乎独立变化，但在三维绘制时，它们可以在单个平面上近似。这意味着下肢的三个关节在垂直方向上被集成控制，被称为平面协变定律（PCL）。这是由分布在脊髓中的中央模式发生器控制的，并且与步态稳定性密切相关。然而，最近的研究表明，当满足绊倒和避障等多种条件时，PCL 平面会发生畸变。在第R4年，为了检查衰老和运动习惯对步态稳定性的影响，我们检查了步行速度以正弦方式波动的条件（=在条件下比较连续瞬态响应步态波动）。 PCL平面的畸变被定义为行进方向上的步态变化，而不易受速度变化影响的步态变化率（%）被定义为横向（垂直于运动方向的轴）的步态变化。行进方向）。在之前的研究中，步态波动是在任意稳定速度下进行评估的，因此不可能直接比较每个数据，但是通过使用正弦速度波动条件可以避免这个问题。今年，我们根据自由步行速度，以±2公里的速度幅度，对PCL平面的畸变和30秒至60秒至120秒周期的步数波动率进行了比较和检验，结果发现： PCL 平面的变形和阶跃变化率 未观察到循环依赖性。此外，虽然年轻非训练者的步距变化率有略大于其他组的趋势，但老年组和年轻训练者组之间没有统计学上的显着差异。这些结果意味着，通过规律的锻炼习惯，老年人有可能保持与年轻人相同水平的行走稳定性。也就是说，年轻人如果没有锻炼的习惯，步态稳定性就会下降到老年人的水平。此外，目前正在审查一篇论文，该论文显示了速度波动、步长和步频之间的“相位差”以及经济速度之间的关系。

项目成果

新編 生理人類士入門（分担執筆; 第3章「直立二足歩行・走行」31-34頁）

新版生理人类学导论（合著者；第 3 章“直立双足行走/跑步”第 31-34 页）

• 发表时间: 2022
• 作者: 福山友見;下平怜奈;西澤尚弥;篠原靖司;村上晴香;家光 素行;安陪大治郎
• 通讯作者: 安陪大治郎