ダイナミックな身体動作に関する体幹部の力学的貢献の解明

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本研究課題の目的は，従来まで構築されていなかった，体幹部の自由度を考慮に入れたヒトの順・逆問題解析手法に基づいた筋骨格シミュレーションモデルを構築することであった．この目的を達成するために，本年度は，１）体幹筋群を考慮に入れた筋骨格モデルを構築すること，２）構築した筋骨格モデルを用いて身体動作をシミュレートし，その結果を評価することに取り組んだ．筋骨格モデルの構築では，各身体部位に付着している筋腱複合体の振る舞い（力－長さ関係，力－速さ関係，興奮メカニズム等）や足部と地面の相互作用を表現するモデルを，C言語を基にプログラミングし，それぞれの設定変数を独立的に変更することを可能にした．このことによって，現在まで考慮されていなかった体幹部に含まれる関節（腰仙/胸腰関節など）を跨ぐ筋腱複合体の振る舞いを評価することが可能になった．次に，構築した筋骨格シミュレーションシステムを用いて歩行動作シミュレートした．その結果，シミュレートした歩行動作から得られた筋骨格モデルの運動力学的データは，実測値および先行研究のものと概ね一致していることが確認された．このことから，本研究で構築したシミュレーションシステムは，他のシミュレーションシステムと同等の水準でヒトの歩行動作を評価することが可能であることが明らかとなった．以上の成果から本研究課題では，従来まで明らかにされていなかった体幹部の運動および力発揮特性を評価するモデルの確立に成功し，体幹部の力発揮特性を考慮に入れた動作解析を可能にした．この成果は，下肢および上肢筋群による身体運動の制御に留まっていた従来の知見を，体幹部も含めた神経筋骨格制御にまで拡張するものであり，今後のヒトの運動メカニズムの理解に寄与することが期待できる．