革新的な足部骨運動推定システム開発による足変形メカニズム解明と新規治療法への展開

通过开发创新的足部骨骼运动估计系统来阐明足部变形机制并开发新的治疗方法

• 批准号: 22KJ0722
• 负责人: 松本 優佳
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0722/
• 关键词: 足部; 運動学; 機械学習; 歩行

本研究では、非侵襲的に動作中の足部3次元骨運動を推定する新たなシステムを機械学習に基づいて開発し、外反扁平足患者の歩行動作における足部3次元骨運動と各骨に働く力学的ストレスを評価することで、外反扁平足の発症・進行メカニズムを解明することを目的とした。まず、足部表面に貼付した反射マーカーとCT画像から得られる３次元骨形態・骨運動の対応関係を求めることで、運動中の足部３次元骨姿勢を推定するシステムを予備的ではあるが構築した。具体的には、健常者の足部皮膚表面上に41個の反射マーカ（直径4 mm）を貼付して３つの足部姿勢（底屈位、背屈位、中間位）でCT撮像を行い、足部姿勢の変化に伴う反射マーカーの3次元運動と足部各骨の３次元姿勢の対応関係を求めた。同様のデータを、２方向X線装置やCT装置に基づいて屍体足部においても取得することで、量と質を相互補完的に担保したデータベースの構築を行なった。次に、反射マーカの3次元位置変化を入力、足部各骨の3次元位置・姿勢の変化を出力（正解データ）として深層ニューラルネットワークの教師あり学習を行なった。データの量が蓄積されるにしたがって、運動中の足部３次元骨姿勢をより高い精度で推定することが可能となった。また、足部に41個の反射マーカーを貼付した被験者について、モーションキャプチャシステムと床反力計を用いて、動作計測（歩行・走行・ジャンプ動作）を実施した。今後は、システム構築に必要なデータの収集をさらに進めつつ、システムの問題点の検討と改善に努める予定である。また、運動中の反射マーカーデータから骨姿勢の推定を試みる予定である。

In this study, the three-dimensional bone movement of the foot was presumed in the non-invasive and non-invasive movement of the foot. In this study, it was presumed that the three-dimensional bone movement of the foot was performed in patients with anti-flatfoot, and in patients with external anti-flatfoot, the three-dimensional bone movement of each bone was performed. The surface of the foot and the surface of the foot are affected by the reflection image of the foot, the image of the CT, the shape of the three-dimensional bone, the movement of the bone, the presumption of the posture of the foot, the presumption of the posture of the foot, the image of the foot, the image of the three-dimensional bone. On the surface of the skin of the foot, there are 41 reflex sensors (diameter 4 mm) on the surface of the skin of the foot, and the CT images of the foot posture (bottom flexion, dorsal flexion, middle position). The posture of the foot, and the three-dimensional motion of each bone of the foot. The same as the two-way X-ray device, the CT device, the foot of the body, the foot, the body, the foot, the foot, the The second, the reflection, the third-dimensional position, the input force, the third-dimensional position, the third-dimensional position and the third-dimensional position of each bone of the foot. In order to determine the accuracy of the three-dimensional bone posture of the foot, it is presumed that it is possible to do so. There are 41 reflexes in the feet and feet, and the reflexes are paid to the victim. The counter force of the bed is calculated with the gear, the action plan (the action) is applied. In the future, it is necessary to make sure that the collection is in progress, and that there is a need to improve the situation. In motion, the reflection is in motion, the bone posture is presumed, and the bone posture is presumed.

项目成果

着地時におけるヒト足部の運動と力学の性差

着陆时人类足部运动学和力学的性别差异

• 发表时间: 2022
• 作者: 松本優佳;金村尚彦;荻原直道
• 通讯作者: 荻原直道