三次元人体モデルを用いた後方転倒の床面衝突時における股関節の力学的応答分析

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  • Mechanical Response Analysis on The Hip Joint upon Collision with the Floor after a Backward Fall using a Three-Dimensional Human Body Model

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抄録

<p>【目的】転倒の床面衝突によって引き起こされる骨折は，高齢者にとって生活の質を左右する重大な障害である。この骨折機序を解明するために三次元人体モデルを用いて転倒の床面衝突時における関節の力学的負荷が検討されてきているが，転倒動作の個体差にも影響される可能性がある。そこで，本研究は後方転倒における股関節に焦点を当て，後方転倒動作の個体差が三次元モデルを用いて推定した股関節の力学的負荷に及ぼす影響を分析した。</p><p>【方法】三次元人体モデルを作成し，その股関節には弾性要素1 個を備えた。床面の材料特性はコンクリートに設定した。転倒動作のシミュレーションにおいて弾性要素にかかる力を股関節の力学的負荷として評価した。参加者は健常成人男性10名（22.1 ± 1.0 歳）とした。参加者を体操用安全マットに後方転倒させ，その時の動作をモーション・キャプチャー・システムで撮影した。その後方転倒動作を三次元人体モデルにシミュレーションさせ，床面衝突時における股関節の力学的負荷を推定した。</p><p>【結果】股関節の力学的負荷の前方成分のピークは1.05 ± 0.48 kN，後方成分のピークは0.88 ± 0.41 kN であった。近位成分のピークは1.49 ± 0.87kN，遠位成分のピークは2.15 ± 1.23 kN であった。最も大きい近位成分のピークは大腿骨頚部の破壊荷重に達しており，その値を有していた参加者は他の参加者とは異なる部位を床面に最初に衝突させていた。力学的負荷が最も小さかった参加者は，床面衝突後に身体が跳ね返っていなかった。</p><p>【結論】後方転倒時における股関節の力学的負荷は，床面に最初に衝突する部位と衝突後における臀部と大腿部の動作の違いに影響した。</p>

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