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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780648/
• 关键词: 伸張反射; 超音波画像; 筋線維; 非侵襲; in vivo; 筋伸張刺激; 運動制御; 生体計測; ヒト

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.

Stretching reflex, tendon length (tendon spindle), stretching reflex, involuntary tendon contraction reflex. When the tension reflex response is compared between different tendons, the same joint has the same function, the start-stop position is different, the joint angle is changed, the tendon length (tendon spindle length) is changed, and the pure reflex response is compared. In addition, the tendon dimension is parallel to the tendon start-stop direction, and the tendon contraction force is equal to the shape of the tendon. In addition, the stress intensity of the tendon is different from that of the tendon, and the tension reflex between the tendons is difficult to compare. The purpose of this study is to analyze the application of ultrasonic imaging in vivo and to establish a measurement method for stretch reflex sensitivity, and to construct a measurement system for stretch reflex sensitivity. Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology Research Equipment Maintenance Grant Application for Ultrasonic Image Diagnostic Device Introduction, Segment Ultrasonic Image Resolution, Image Acquisition, 130Hz Up This device is used in the middle of the test, the static and dynamic cable length change measurement, measurement support software development. As a result, the two-dimensional ultrasonic image is divided into dozens of original rib dimensions, automatic synchronization, automatic collision detection, and automatic collision detection. The introduction of new air pressure sensors is planned to increase the angular velocity and angular acceleration, and the speed control is difficult to construct. Development of reflection sensing devices for foot joints, elbow joints, and finger joints, and construction of ultrasonic imaging support systems for simultaneous measurement of tensile reflection and tendon dimensional dynamics.

项目成果

大向 真司: "筋線維超音波画像の画像処理に関する研究"第15回日本機械学会バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 145-146 (2003)

Shinji Ohmukai：“肌纤维超声图像的图像处理研究”第15届日本机械工程师学会生物工程学会议论文集145-146（2003）。

S.Yamamoto, T.Kumagai, H.Obata, H.Koyama, T.Komeda, K.Nakazawa: "Effect of Different Joint Angle on Stretch Reflex Sensitivity in Lower leg Muscles"A New Beginning for Human Health : Engineering in Medicine and Biology Society, IEEE. 1483-1486 (2003)

S.Yamamoto、T.Kumagai、H.Obata、H.Koyama、T.Komeda、K.Nakazawa：“不同关节角度对小腿肌肉牵张反射敏感性的影响”人类健康的新起点：医学和工程学