歩行時の動的バランスの定量評価に関する研究

• Project/Area Number: 17700441
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Rehabilitation science/Welfare engineering
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 関根 正樹 Chiba University, 大学院・工学研究科, 助教 (50373494)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2007: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2005: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: バランス / 加速度センサ / 角速度センサ / 歩行 / 転倒 / 姿勢角

Research Abstract

本研究では、加速度センサと角速度センサを用いた動作測定装置を開発するとともに、臨床において実用的で定量的な動的バランスの評価方法を提案することを目的とした。本年度は、リハビリテーションや転倒教室など臨床の場で、歩行を中心とした移動動作の評価に用いられるTimed up & goテスト(以下、TUGテスト)を工学的に解析・評価し、動的バランスの定量化が可能なパラメータに関して検討した。動的バランスの定量化方法を検討するために、試作した動作測定装置を用いて歩行が自立レベルである片麻痺患者10名(以下、歩行自立群)、監視レベルである片麻痺患者10名(以下、歩行監視群)を対象にTUGテストを測定した。その結果、動的なバランス能力が低い歩行監視群は、歩行自立群に比べてTUGテストの遂行時間が有意に長くなり(P<0.05)、その原因は座位からの立ち上がりや着座動作よりも歩行の遂行時間が影響していることが明らかになった。そこで、歩行時の腰背部の動揺に着目し、歩行監視群と歩行自立群の腰背部に生じる加速度を比較したところ、歩行監視群は左右方向と上下方向において有意に小さいRMS値を示した(P<0.01)。さらに、1周期ごとに算出したRMS値をみると歩行監視群は歩行自立郡に比べて値のばらつきが大きくなる傾向がみられた。また、角速度センサの出力から体幹の回転角度幅を算出したところ、歩行監視群ではロール角度幅の再現性が有意に低下した(P<0.05)。以上の結果から、歩行監視群では動的なバランス能力の低下にともないゆっくりとした動作で安全性を確保していること、歩行の再現性が乏しいことが確認された。加速度センサと角速度センサを用いた動作測定装置は動的なバランスを評価する上で有用な情報を提供し、特に体幹の加速度RMS値や回転角度幅が動的バランスを定量化するパラメータになりうると示唆された。

Research Products

• [Journal Article] 角速度を用いた水平外乱刺激時の姿勢応答の計測 (2007)
  • Author(s): 飯島賢一, 柳田純一, 関根正樹, 田村俊世
  • Journal Title: 生体医工学 45(4) Pages: 285-291
  • NAID: 110006614032
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳卒中片麻痺者におけるTimed up and Go Testの動作フェーズの検出に関する検討 (2006)
  • Author(s): 東 祐二, 山越憲一, 藤元登四郎, 関根正樹, 田村俊世
  • Journal Title: 生体医工学 44(4) Pages: 739-746
  • NAID: 110006249839
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improving the accuracy of pedometer used by the elderly with the FFT algorithm (2006)
  • Author(s): Ichinoseki-Sekine N, Kuwae Y, Higashi Y, Fujimoto T, Sekine M, Tamura T
  • Journal Title: Medicine ＆ Science in Sports ＆ Exercise 38(9) Pages: 1674-1681
• [Journal Article] 高齢者のバランス機能改善を目的とした足裏刺激装置の開発 (2006)
  • Author(s): 山本弘毅, 吉村拓巳, 関根正樹, 田村俊世
  • Journal Title: 第21回生体・生理工学シンポジウム論文集 Pages: 413-414
• [Journal Article] 高齢者の歩容に対応した歩数計の開発-カウントアルゴリズムの検討- (2006)
  • Author(s): 関根正樹, 木内尚子, 前田祐佳, 田村俊世, 桑江 豊, 東 祐二, 藤元登四郎, 大島秀武, 志賀利一
  • Journal Title: 第21回生体・生理工学シンポジウム論文集 Pages: 521-522
• [Journal Article] 加速度センサを用いた脳卒中片麻痺患者のTUGテストの定量的評価 (2005)
  • Author(s): 東 祐二, 山越憲一, 桑江 豊, 湯地忠彦, 藤元登四郎, 関根正樹, 田村俊世
  • Journal Title: 生体医工学 43・Suppl.1 Pages: 599-599
• [Journal Article] 脳卒中片麻痺者における基本動作の定量評価 (2005)
  • Author(s): 東 祐二, 山越憲一, 桑江 豊, 湯地忠彦, 藤元登四郎, 関根正樹, 田村俊世
  • Journal Title: 第20回生体・生理工学シンポジウム論文集 Pages: 179-180
• [Journal Article] Quantitative evaluation of movement by Timed up and go test
  • Author(s): Higashi Y, Yamakoshi K, Fujimoto. T, Sekine M, Tamura T
  • Journal Title: IEEE Engineering in Medicine Biology Magazine
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 加速度と角速度を用いた行動計測装置の開発 (2007)
  • Author(s): 吉村拓巳, 関根正樹, 田村俊世
  • Organizer: システム・情報部門学術講演会2007
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-11-28
• [Presentation] 角速度センサを用いた歩行の自立度の評価 (2007)
  • Author(s): 関根正樹, 田村俊世, 桑江豊, 東祐二, 藤元登四郎
  • Organizer: 生体医工学シンポジウム2007
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 水平外乱刺激における立位姿勢応答 (2007)
  • Author(s): 飯島賢一, 柳田純一, 関根正樹, 田村俊世
  • Organizer: 生体医工学シンポジウム2007
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Book] 先端医療シリーズ36 リハビリテーション医学の新しい流れ 第18章 各種製品の臨床評価.加速度センサを用いた動作解析法の開発 (2005)
  • Author(s): 東 祐二, 藤元登四郎, 田村俊世, 関根正樹
  • Publisher: 先端医療技術研究所