膝関節力学モデルを用いた膝疾患悪化メカニズムの解明
| Project/Area Number |
15J07655
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Intelligent mechanics/Mechanical systems
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
石川 雄己 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 変形性膝関節症 / 平面法則 / 歩行解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度の今年度は，変形性膝関節症（膝OA）患者の実計測結果を用いた解析を行った．実計測は患者のボランティアを募集し，歩容を計測した．その結果をElevation angleを用いて解析し，歩容の特徴抽出を行った．健常者と患者の違いを明らかにした．
主成分分析を利用してElevation Angleと近似平面を導いた．近似平面でどの程度説明できるか確認するため，累積寄与率を算出した．近似平面の法線ベクトル角度差を利用して，健常者との違いを抽出できるか検討した．また，第1主成分ベクトルと第2主成分ベクトルの角度差も算出した．若年健常者群のデータを用いて近似平面を算出し，健常者の代表平面とした．健常者の代表平面の法線ベクトルと各患者の近似平面の法線ベクトルの角度差を算出した．高齢健常者個人に対しても同様に算出した．閾値をF値の最大化で求めた．さらにROC曲線とAUCを用いて，手法の判別精度を確認した．実計測は光学式モーションキャプチャカメラを用いて計測した．健常者のデータはAISTのデータを使用した．
累積寄与率の結果から，平面法則がOA患者でも成り立つことが分かった．高齢健常者と比較して，患者の法線ベクトルが若年健常者代表平面から外れていることが分かった．AUCが0.7を超えていることから，ある程度妥当な指標を探せたことを示している．歩容が健常者と異なっていても，平面法則が膝OA患者においても成り立つことが分かった．Elevation angleを用いた解析によって得られた近似平面の傾きにおいて，第1主成分ベクトルと第2主成分ベクトルが表現する特徴が異なっており，これらを解析することで，患者のタイプを分類することができることが明らかとなった．今後の展望として，得られたこの結果を適用することで，多様に存在する膝OA患者の歩容の特徴を分類し，再現することが可能になると期待される．
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Gait Analysis of Patients with Knee Osteoarthritis by Using Elevation Angle: Conrmation of the Planar Law and Analysis of Angular Difference in the Approximate Plane2017
Author(s)
Yuki Ishikawa, Qi An, Junki Nakagawa, Hiroyuki Oka, Tetsuro Yasui, Michio Tojima, Haruhi Inokuchi, Nobuhiko Haga, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
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Journal Title
Advanced Robotics
Volume: 31
Issue: 1-2
Pages: 68-79
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Auxiliary System to Classify Patterns of Patients with Hemiplegia for Transferring Skill of Rehabilitation with Walking Assist Robot2016
Author(s)
Yuki Ishikawa, Qi An, Wen Wen, Shu Ishiguro, Koji Ohata, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
Organizer
4th International Conference on Serviceology (ICServ2016)
Place of Presentation
Toyosu Campus, Shibaura Institute of Technology (3-7-5 Toyosu, Koto-ku, Tokyo 135-8548)
Year and Date
2016-09-06
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