加齢によるアキレス腱の力学的特性と筋収縮様式の変化が運動機能に及ぼす影響の解明

阐明与年龄相关的跟腱机械特性和肌肉收缩模式变化对运动功能的影响

基本信息

批准号：
22K11426
负责人：
宮澤拓
金额：
$ 2.58万
依托单位：
University of Human Arts and Sciences
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K11426/
关键词：
腱弾性超音波エコー立位制御加齢筋-腱相互作用

项目摘要

初年度の研究では、超音波エコー画像の画像処理プログラムの作成と実験環境の構築を主に行った。まず本研究予算にて計上した費用で購入した超音波エコーを使用し、下腿三頭筋の起始部から停止部までを描出し動画ファイルとして保存した。動画ファイルを数値解析ソフトウェアMATLABを使用し、起始部から停止部までの１枚のパノラマ画像となるような画像処理プログラムを作成した。具体的には時系列ごとに連続する画像データを相互相関から近似する移動量の位置を見つけ、重ね合わせることで一枚の画像を得た。さらに結合した画像は重なり合う領域を平均化することで平滑化した。結果、起始部から停止部までの全体像を筋の階層的な構造を明瞭に読み取れる質で結合することに成功した。一方結合したパノラマ画像では、筋線維の不明瞭さがみられた。これは筋腱全長を描出する際にプローブを動かしながら動画保存するため1フレームごとの解像度が静止画に比べて落ちるためである。筋線維を自動で読み取るプログラムにて解析することで部位ごとの羽状角の算出ができるように今後目指す予定である。アキレス腱の力学的特性を計測するためには、1．超音波エコーによる筋腱の描出、2．足関節を固定し筋トルクの測定が必要となる。足関節を固定し底屈トルクを測定できるトルク測定器をカスタムメードで作成し、底屈トルクを発揮している際の筋腱の動態を観察した。結果、腱の伸張量と底屈トルクからアキレス腱に加わる張力を算出することができた。しかし、底屈トルクはこれまでに報告された値よりも若干小さいものであった。足関節の固定性の改良などを行い、最大の筋力が発揮できるようにすることで正確な実験環境の構築を図る。今後は健常成人者での予備研究を追加で実施し、正確な計測が可能になり次第、高齢者での計測を開始し、本研究の主たる目的である加齢変化の解明に繋げていく。

在研究的第一年中，我们主要创建了一个用于超声波图像的图像处理程序，并创建了一个实验环境。首先，使用了以本研究预算记录的成本购买的超声回声，并描绘了Triceps Sura的起源和停止作为视频文件。使用数值分析软件MATLAB，创建了一个图像处理程序，以从原点到停止形成单个全景图像。具体而言，通过找到每个时间序列的连续图像数据的互相关并叠加它们的近似移动量的位置来获得一个图像。此外，通过平均重叠区域来平滑组合图像。结果，我们成功地结合了从原点到停止的整体情况，使我们能够清楚地读取条纹的层次结构。另一方面，合并的全景图像显示出肌纤维不清楚。这是因为当绘制肌肉肌腱的整个长度时，与静止图像相比，在移动探针时保存视频并减少每个帧的分辨率。我们计划以未来为目标，以便可以通过使用自动读取肌肉纤维的程序来分析每个位点的钉角度。为了测量阿喀琉斯肌腱的机械性能，1。通过超声回声描绘肌肉肌腱，2。踝关节必须固定，需要肌肉扭矩测量。创建了定制的扭矩测量设备，该设备可以固定踝关节并测量底屈扭矩，并在观察到底屈曲扭矩时的肌肉肌腱动力学。结果，可以根据肌腱的延伸量和足底屈曲扭矩来计算施加到阿喀琉斯肌腱的张力。但是，足底屈曲扭矩比以前报道的值略小。通过改善踝关节固定等，并允许证明最大的肌肉力量，我们旨在创建一个准确的实验环境。将来，我们将在健康成年人中进行其他初步研究，并且一旦获得准确的测量，我们将开始在老年人中进行测量，从而导致老年人，这将有助于阐明这项研究年龄变化的主要目的。