身体運動中の筋張力筋線維動態推定システムの開発によるトレーニグ処方の作成効果判定

要旨

平成16〜18年度の3年間で、以下の研究を行い、それと高齢者トレーニングの先行研究を基に、自ら移動できるための高齢者のQOLに関するトレーニング基準を作成した。 脚伸展動作の筋張力配分について、1:PCSA(生理学的筋横断面積)法、2:EMG法、3:最適化法を比較した。その結果、最適化法は、PCSAを基にした最大張力Fmaxに大きく依存し、単関節筋に比べて、二関節筋の値はかなり小さくなることがわかった。 コンピュータシミュレーション:Hillタイプの筋腱複合体モデルを用い、垂直跳をシミュレートした。跳躍高最大という目的関数で、筋モデルの収縮要素に神経指令を入力し、骨格・筋腱複合体を検討した。実験:一方、ヒトの垂直跳を、腓腹筋の筋と腱の動態を超音波法とモーションキャプチャシステムを用いて解析した。動作は、足首だけの反動を用いない垂直跳、スクワット姿勢からの反動なしの垂直跳、直立位からの反動を用いた垂直跳、20cmの台から跳び下りての垂直跳であった。筋腱複合体全体の伸縮は、主に腱組織に依存し、筋は力-長さ-速さ関係の至適域で活動し、筋が大きな力を発揮しやすいように腱が補っていることが定量的に得られた。 高齢者の立ち上がり動作を可能にする最低限の筋力(関節トルク)を推定した。40cmの椅子からの立ち上がり動作をモーションキャプチャで撮影し(計85試行)、関節角度データを基に、シミュレーションを用いて多種多様な立ち上がり動作(約5万種類)を生成した。生成された各動作の中で、下肢3関節それぞれのトルクが最小になる動作を推定した。その結果、膝関節と股関節の関節トルクの和の最小値は「116Nm(体重あたり1.57Nm/kgw)」であることがわかった。 椅子からの立ち上がりにおける身体技法を用いた動作をバイオメカニクス的に検討した。その結果、身体技法を用いると、特に膝トルクが小さいことがわかった。この動作は、コンピュータシミュレーションの膝トルク最小の動作と一致した。

主題