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多種競技における頭部衝撃継続収集と大規模力学解析に基づく脳震盪発生基準の構築

基于多种运动中头部撞击的持续采集和大规模力学分析建立脑震荡发生标准

基本信息

批准号：
20H04073
负责人：
宮崎祐介
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H04073/
关键词：
傷害バイオメカニクススポーツ脳振盪脳震盪スポーツ外傷

项目摘要

本研究ではスポーツにおける広範な衝撃条件に対応した脳振盪発生基準を構築することを目的とする．具体的には以下の4点に関して研究を行うことを目的としている．(1)マウスピース型衝撃センサによる実競技環境下における衝撃条件・診断情報統合データの継続収集， (2)世界唯一の次世代頭部ダミーとシミュレーションによる衝撃再現に基づく脳変形情報の取得，(3)衝撃条件・診断情報・脳変形挙動からなる脳震盪データベースの構築(4)機械学習により広範な衝撃条件に対応した脳震盪発生基準（人工知能モデル）を構築する．上記のうち(1)については，コロナウイルス禍による制約のため，実競技環境下での頭部衝撃計測は困難であった．そこで，前年度計測を行ったサッカーにおけるヘディングを対象としたマウスピース衝撃センサを用いた衝撃計測結果に基づき，衝撃シミュレーションをさらに実施し，他の競技環境下における頭部衝撃条件との比較を行い，一度のヘディング衝撃の場合は，脳振盪発生レベルに対して定量的に脳ひずみが小さいことを明らかにした．(2)については頚部筋緊張を考慮した有限要素モデルを用いてヘディングにおける脳ひずみへの影響について検討を行った．さらには，(4)の機械学習モデリングについては，時系列波形予測が可能なRNNの一種であるLSTMを用いて，脳内４部位の最大主ひずみ波形を高速に予測する機械学習手法を開発し，これによりアメリカンフットボールや自動車事故などの様々な衝撃条件における脳ひずみ波形を高精度かつ高速に計算可能な手法の開発を行った．

This study aims to establish a benchmark for the generation of oscillations under the shock conditions. The following are the specific objectives of the study: (1)(2) The acquisition of the information of the impact reproduction base of the world's only next generation head.(3) Construction of shock conditions, diagnostic information, vibration parameters, etc.(4) Construction of vibration generation criteria (artificial knowledge) for shock conditions based on mechanical learning. The above note is (1),,, In the past year, the impact measurement results of the previous year were compared with those of the previous year. In the past year, the impact measurement results of the previous year were compared with those of the previous year. In the past year, the impact measurement results of the previous year were compared with those of the previous year. In the past year, the impact measurement results of the previous year were compared with those of the previous year. (2)In the middle of the game, the tension between the two sides is considered. In addition,(4) the mechanical learning method is developed to predict the possible time series waveform of RNN, which is a kind of LSTM. The maximum main waveform of RNN at four positions in the inner part is predicted at high speed. The mechanical learning method is developed to predict the possible time series waveform of RNN at high speed.

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

サッカーにおける頭部傷害シナリオ分類と再現による受傷メカニズム検討手法の構築

通过分类和重现足球中的头部受伤场景来开发一种检查受伤机制的方法

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Cho Kyung-Hyun;Nam Hyo-Seon;Baek Seung-Hee;Kang Dae-Jin;Na Hyejee;Komatsu Tomohiro;Uehara Yoshinari;三原雅史;石津雄大，宮崎祐介，北村光司，西田佳史
通讯作者：
石津雄大，宮崎祐介，北村光司，西田佳史

The Effect of Neck Stiffness on the Response of a Surrogate Head due to Blunt Trauma in Judo

颈部僵硬对柔道钝挫伤替代头反应的影响

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
Proceedings of IRCOBI Conference 2020
影响因子：
0
作者：
Jon Farmer;Sean Mitchell;Paul Sherratt and Yusuke Miyazaki
通讯作者：
Paul Sherratt and Yusuke Miyazaki

ヘディング時に生じる脳ひずみに対する頚部筋の影響

颈部肌肉对头球时大脑变形的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kawamura;A.;Aoi;W.;Abe;R.;Kobayashi;Y.;Kuwahata;M.;and Higashi;A.;重村隼也，宮崎祐介
通讯作者：
重村隼也，宮崎祐介

ヘディングにおける頭部衝撃計測と脳変形挙動シミュレーション

航向过程中的头部冲击测量和大脑变形行为模拟

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hori Amane;Saito Ryuji;Suijo Kenichi;Kushnick Michael R.;Hasegawa Daisuke;Ishida Koji;Hotta Norio;桜場颯太，宮崎祐介，中屋輝，浅井武，中山雅雄
通讯作者：
桜場颯太，宮崎祐介，中屋輝，浅井武，中山雅雄

頭部外傷と脳振盪のバイオメカニクス

头部损伤和脑震荡的生物力学