Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

超音波 / 筋線維 / 腱組織 / 弾性特性 / 力発揮 / 筋形状 / 三次元構築 / 羽状角 / 筋束長 / 筋-腱複合体 / 筋収縮 / 関節トルク

本研究の目的は,ヒト生体における筋特性(筋線維組成,筋形状,神経系の興奮水準)を非侵襲的に評価する為のシステムを構築する事である.本研究により開発した超音波断層法を用いる事により,ヒト生体での運動中の筋線維及び腱組織の動態がリアルタイムで計測できるようになった.さらに,この方法と,電気刺激法とを組み合わせることにより協働筋群間の収縮特性が明らかになった.これらの方法を用いて垂直とび動作,自転車駆動動作及び歩行動作中の腓腹筋内側頭の筋線維と腱組織の動態を明らかにした結果,関節が動く場合,SSC動作(短縮-伸長サイクル動作)中にも,筋線維の短縮は殆ど見られず,ほぼ一定の筋線維長で張力を発生していることが明らかになった.この事は,これらの身体運動中に筋線維は等尺性収縮を行っていることを示しており,この事は,張力発生に有利な条件で力を発生することが出来ることを意味している.一方,この間に腱組織が伸長-短縮することがみられ,腱組織の伸長中に弾性エネルギーが蓄えられ,その後急激に放出されることにより高いパワー発揮が生じることが明らかになった.結論として,本研究により開発された評価システムを用いる事により,筋線維は張力発揮に有利な状態で活動することが出来,それは弾性体である腱組織によるものであることが明らかになった.

冠状動脈 / 3次元構築 / 血流測定 / 超音波 / カテーテル / 血流解析モデル / X線造影 / 電気回路モデル / 末梢抵抗 / 心筋内血管 / 自律神経系

まず,心筋内血管のフラクタル構造に関する解剖学的知識から,末梢血管抵抗のモデル化を行い,また,心筋外血管の非線形弾性率を考慮し,冠状動脈血流に対する電気回路モデルの精緻化を行った.冠動脈X線造影の画像データから,冠動脈の3次元構造を再構築し,血流の電気回路モデルに還元する手法について,基礎的な検討を行い,有用性を確認した.
また,カテーテルのガイドワイヤに取り付けたマイクロ圧力センサ,カテーテル上の超音波血流センサを用いて,軽度の狭心症の疑いのある患者の冠動脈内血圧・血流速の計測を行った.モデルの評価に用いるための詳細なデータの取得はできなかったが,データ計測の手法として十分信頼できることを確認した.
さらに,胸部交感神経系遮断の臨床例に基づき,ホルモン・自律神経系が心臓動態に及ぼす影響を検討した.また,自律神経活動を含めた非線形システムとしての数理モデル化を行うため,心拍変動とホルモンの関係(研究協力者の手取屋らによる実験報告)に基づき,心臓自律神経制御状態をグラフィカルモデルにより推定する可能性を検討した.さらに,心拍変動とホルモンに由来する心臓自律神経制御状態を確率モデルを用いて記述するために独立成分分析等による共分散構造解析の可能性を検討した.特に解析の結果得られる因子の独立性を検定するために理論的な考察を行った.

【研究分担者】
川上泰雄	東京大学	大学院・総合文化研究科	助教授	(Kakenデータベース)
深代千之	東京大学	大学院・総合文化研究科	助教授	(Kakenデータベース)
金久博昭	東京大学	大学院・総合文化研究科	助教授	(Kakenデータベース)
織田龍夫	アロカ株式会社	超音波開発部	主任(研究職/">(Kakenデータベース)

【研究分担者】
阪上学	金沢大学	医学部	助手	(Kakenデータベース)
高田重男	金沢大学	医学部	教授	(Kakenデータベース)
笠木伸英	東京大学	大学院・工学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
村田昇	理化学研究所	脳科学総合研究センター	研究員