誘発筋音図を用いた骨格筋の力学的定数の推定

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本研究の目的は,単収縮時の筋の収縮機構を明らかにするため,電気的に誘発された筋音図を用いて筋の力学的モデルにおける各要素の動的な変化を定量的に捉えることを試み,力学的定数推定のための筋音図解析法の確立,さらに本手法のロボット制御や筋機能評価への応用を検討することであった.平成18年度においては,筋モデルの各要素の生理学的意味を検討するため,対象とする筋を上腕二頭筋から筋線維組成(遅筋線維と速筋線維の構成比率)の異なるヒラメ筋と腓腹筋に広げ,筋モデルのシステム同定を試みた.実験では,20歳代の成人男性10名の協力の下,ヒラメ筋と腓腹筋を対象に電気的に誘発した単収縮時の筋音図および筋力の導出・記録を行った.また,導出した筋音図と筋力からFFTアルゴリズムを用いてフーリエ変換を行い,筋の周波数応答特性から筋モデルとそのパラメータの推定を行った.その結果,筋音図を用いた場合,筋モデルの構造が既に報告した三つの一次遅れ要素とむだ時間要素からなるシステムに位相補償要素を追加する必要があることが明らかとなった.また,筋モデルのパラメータは,上腕二頭筋,ヒラメ筋,および腓腹筋のすべてにおいて,三つの一次遅れ要素の極の中で一つは0.5〜4Hzに存在し,他の二つは6〜15Hzに存在することが明らかになった.さらに,前者の極は筋による差はあまりなく,後者の極はヒラメ筋で比較的低く,腓腹筋で比較的高く現れる傾向が示された.現在は,こうしたパラメータの特徴と筋線維組成との関連を検討している.