超音波画像を用いた伸張反射感受性の計測

使用超声图像测量牵张反射敏感性

基本信息

批准号：
14780648
负责人：
山本紳一郎
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Shibaura Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

伸張反射は,筋長センサ(筋紡錘)が伸張されるとそのインパルスが脊髄へ伝達され,無意識に筋収縮を生じるという定型的な応答を呈する.ところが,異なる筋間でこれらの伸張反射応答を比較する場合,たとえ同じ関節に同じ機能を有する筋でも,起始-停止位置が異なり,すなわち関節角度変化あたりの筋長(筋紡錘長)変化が異なり,単純に反射応答の大きさを比較できない.さらに,筋線維は筋の起始-停止方向に平行に収縮するのではなく,様々な形状で腱に筋収縮力を伝達している.したがって,その筋線維とほぼ同様に機能する筋紡錘の長さ変化は,たとえ同じ関節角度変化であっても与えられる刺激強度が筋によって異なるので,骨格筋間において伸張反射応答を直接比較することは困難である.そこで,本研究の目的は,筋線維長変化を非侵襲でin vivoに超音波画像を用いて解析し,伸張反射感受性の計測方法を確立するとともに,適切な伸張反射感受性計測システムを構築することである.平成14年度文部科学省研究設備整備費補助金申請で超音波画像診断装置が導入できたので,格段に超音波画像の解像度や画像取得サンプリングレートが130Hzに向上した.この装置を用いて,静的および動的な筋線維長変化を計測できる計測支援ソフトウェアを開発できた.その結果,二次元超音波画像から数十本の筋線維を自動的に同定し,動的に自動追尾することが可能となった.新たなアクチュエータとして,空圧モータの導入を計画したが,ダイレクトドライブ(DD)モータに比べて大きな角速度および角加速度を得ることができたが,速度制御が困難であることから,当初の通りDDモータを用いてシステム構築を行った.足関節,肘関節,手指関節用の反射誘発装置を開発することができ,上記の超音波画像計測支援ソフトウェアを用いて,伸張反射と筋線維動態の同時計測を可能にする伸張反射感受性計測システムを構築することができた.

扩展反射显示出标准响应，当肌肉长度传感器（肌肉主轴）扩展时，脉冲将脉冲传递到脊髓，并且其脉冲被传递到脊髓，从而导致无意识的肌肉收缩。但是，当比较不同肌肉之间的这些延伸反射反应时，即使肌肉在相同的关节中具有相同的功能，原点位置也有所不同，即每个关节角度变化的肌肉长度（肌肉纺锤长度）变化，并且反射反应的大小不能简单地比较。此外，将肌肉收缩力以各种形状传递给肌腱，而不是与肌肉的原点方向收缩。因此，肌肉主轴的长度变化几乎在相同的肌肉纤维中起作用，很难直接比较骨骼肌之间的伸展反射反应，因为即使关节角度变化，给定的刺激强度也取决于肌肉。因此，这项研究的目的是在肌肉纤维长度变化中使用肌肉纤维长度变化。在体内分析超声图像的目的，建立一种测量伸展反射灵敏度的方法，并建立适当的扩展反射敏感性测量系统。教育，文化，体育，科学与技术部2002年的研究机构维护拨款引入了超声成像诊断设备，该设备可显着提高超声图像的分辨率，并将图像获取的采样率提高到130Hz。使用此设备，我们能够开发可以测量静态和动态肌肉纤维长度变化的测量支持软件。结果，可以自动从二维超声图像中自动识别数十个肌肉纤维，并且现在可以自动动态地跟踪运动。尽管计划作为新的执行器，但可以比直接驱动器（DD）电动机获得更大的角速度和加速度，但是由于速度控制很困难，因此系统使用DD电动机构建了系统。可以开发用于踝关节，肘部和手指接头的反射诱导器设备，并使用上述超声图像测量支持软件，可以构建一个拉伸反射敏感性测量系统，以同时测量扩展反射和肌纤维纤维化。