生体力学シミュレーション研究プロジェクト

研究員: 小田俊明

骨格筋（筋腱複合体）のバイオメカニクス

　骨格筋は，筋線維と結合組織とが直列や並列に繋がった筋腱複合体である．結合組織は粘弾性体であるため筋線維と相互作用し（筋腱相互作用），筋腱複合体の発揮張力や仕事，形状変化，応力分布等に大きな影響を与えると考えられている．筋腱相互作用の機能的意義を明らかにすることは，骨格筋の生理的特性の理解を深めるだけでなく，利便性の高い義肢装具や生体筋に近い機能を持った人工筋肉の設計・開発といった観点からも重要である．しかし，ヒト生体を対象とした実験研究では，非侵襲的に計測可能な項目が限られており，筋腱相互作用と骨格筋の機能との関係については明らかでない部分が多いのが現状である．
　この問題点を解決するため，本研究では，コンピュータシミュレーションと実験研究の長所とを補完的に利用することにより，従来の方法論では扱うことが困難であった研究課題に取り組んでいる．現在，1) 有限要素法を用いた骨格筋のモデリングと，それを用いたシミュレーションや実験解析， 2) Hillタイプモデルを用いた筋腱複合体の生理的特性とパフォーマンスとの関係のシミュレーション，および，実験解析，3) MRI，超音波法等を用いた力発揮時の生体組織の形状変化の実測が進行中である．これらの研究成果は，スポーツ科学，医療，リハビリテーション，人間工学の分野等においての応用が期待できる．

発表論文

・In vivo behavior of muscle fascicles and tendinous tissues of human gastrocnemius and soleus muscles during twitch contraction.
T Oda, H Kanehisa, K Chino, T Kurihara, T Nagayoshi, T Fukunaga and Y Kawakami.
J Electromyogr Kinesiol. 2006 Aug 9; [Epub ahead of print]

・In vivo length-force relationships on muscle fiber and muscle tendon complex in the tibialis anterior muscle.
T Oda, H Kanehisa, K Chino, T Kurihara, T Nagayoshi, E Kato, T Fukunaga and Y Kawakami.
International Journal of Sport and Health Science. 3, pp245-252. 2005

・In vivo fascicle behavior of synergistic muscles in concentric and eccentric plantar flexions in humans.
K Chino, T Oda, T Kurihara, T Nagayoshi, K Yoshikawa, H Kanehisa, T Fukunaga, S Fukashiro, Y Kawakami.
J. Electromyogr. Kinesiol. in press

・Musculotendious factors influencing difference in ankle joint flexibility between women and men.
E Kato, T Oda, K Chino, T Kurihara, T Nagayoshi, T Fukunaga and Y Kawakami.
International Journal of Sport and Health Science. 3, pp218-225, 2005.