Modeling three-dimensional muscle stiffness based on three-dimensional ultrasound and elastography integration

基于三维超声和弹性成像集成的三维肌肉硬度建模

• 批准号: 22K17765
• 负责人: 梅原 潤
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kansai Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K17765/
• 关键词: 骨格筋; スティフネス; エラストグラフィー; 超音波イメージング; 数理モデル; 3次元筋スティフネス; 3次元超音波イメージング

本研究課題では、ヒト生体の骨格筋を対象とし、その3次元形状と受動的張力の関係性を定量化することによって、骨格筋の柔軟性の新たな指標となる3次元筋スティフネスをモデル化することを目的としている。従来の筋スティフネスは筋を1次元的に捉えて過度に単純化し、筋の本来の3次元的な形状変化を考慮できていないという問題点があった。本研究では、この問題に対して、エラストグラフィーによる受動的張力計測と3次元超音波イメージングによる3次元形状計測という手法、さらに数学的アプローチによるモデル化を用いて取り組んでいる。当該年度では、超音波エラストグラフィーを用いて3次元的姿勢変化に伴う受動的張力の変化を計測できる実験環境を構築し、3次元姿勢と受動的張力の関係性の定式化を進めた。これまでの受動的張力の計測は、足や膝など2次元的運動しかない関節を跨ぐ筋を対象としており、肩のような3次元的運動をする関節に跨る筋は対象とされておらず、その計測を可能とする実験系は確立されていなかった。そこで本研究では、ダイナモメータを使用して被検者が力を抜いた状態で様々な上肢姿勢をとっている時に、エラストグラフィーによる受動的張力とモーションキャプチャによる上肢姿勢の同時計測が可能な実験環境を作成した。これにより、上肢の姿勢に対応した筋の受動的張力の値を獲得することができた。さらに、取得したデータを低次元空間で表現することによって、3次元姿勢と受動的張力の関係性を従来のモデルで定式化できる可能性があることまで分かりつつある。

This research topic で は, ヒ ト raw body の skeletal muscle を like と seaborne し, そ の と three dimensional shape by the dynamic tension of の masato is sexual を quantitative す る こ と に よ っ て, skeletal muscle の softness の new た な index と な る three yuan jin ス テ ィ フ ネ ス を モ デ ル change す る こ と を purpose と し て い る. 従 to の reinforcement ス テ ィ フ ネ ス は reinforcement を 1 yuan に catch え て excessive に し 単 purification, jin の originally の な shape variations of three dimensional を consider で き て い な い と い う problem point が あ っ た. This study で は, こ の problem に し seaborne て, エ ラ ス ト グ ラ フ ィ ー に よ る by dynamic tension meter measuring と three dimensional ultrasound イ メ ー ジ ン グ に よ る three dimensional shape measuring と い う gimmick, さ ら に mathematical ア プ ロ ー チ に よ る モ デ ル change を with い て group take り ん で い る. When the annual で は, ultrasound エ ラ ス ト グ ラ フ ィ ー を with い て pose variations of three dimensional に with う の by dynamic tension variations change を measuring で き る be 験 environment を construct し, 3 dimensional posture と by dynamic tension の masato is sexual の demean を into め た. の こ れ ま で の by dynamic tension meter measuring は や, foot knee な ど 2 dimensional movement し か な い masato section を across ぐ reinforcement を like と seaborne し て お り, shoulder の よ う な 3rd dimensional movement を す る masato section に across る reinforcement は like と seaborne さ れ て お ら ず, そ の measuring を may と す る be は 験 department establish さ れ て い な か っ た. そ こ で this study で は, ダ イ ナ モ メ ー タ を use し て by 検 が force を sorting い た state で others 々 な upper limb posture を と っ て い る に, エ ラ ス ト グ ラ フ ィ ー に よ る by dynamic tension と モ ー シ ョ ン キ ャ プ チ ャ に よ る upper limb posture の and measuring が may な be 験 environment を made し た. The <s:1> れによ and the <s:1> value of the tension of the 応 <s:1> た tendon <e:1> being moved by the に posture of the upper limb を were obtained by を とがで とがで た た た た. さ ら に, get し た デ ー タ を low dimensional space performance で す る こ と に よ っ て, 3 dimensional posture と by dynamic tension の masato is sexual を 従 to の モ デ ル で demean で き る possibility が あ る こ と ま で points か り つ つ あ る.

项目成果

筋の“3次元姿勢－張力関係”のモデリング

肌肉“3D姿势-张力关系”建模

• 发表时间: 2022
• 作者: 梅原潤;福田紀生;近田彰治;平島雅也
• 通讯作者: 平島雅也

骨格筋3次元形状計測における3次元超音波イメージングの妥当性検証

3D超声成像对骨骼肌3D形状测量的有效性验证

• 发表时间: 2022
• 作者: 梅原潤;福田紀生;近田彰治;平島雅也
• 通讯作者: 平島雅也