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Biomechanical Analysis of Gait Termination in Children with Cerebral Palsy Using 3D Projection Mapping Technology and the Development of a Training Method

Research Project

Project/Area Number 18K17708
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionAkita University

Principal Investigator

Kimoto Minoru  秋田大学, 医学系研究科, 助教 (40759586)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords歩行停止 / 脳性麻痺 / バイオメカニクス / プロジェクションマッピング / 転倒 / 衝突 / 歩行 / 距離 / 歩行速度 / 3次元歩行解析 / gait termination / バランス / 3次元動作解析 / 歩幅 / 床反力 / 重心 / 課題提示システム / 妥当性検証
Outline of Final Research Achievements

This study demonstrated, using 3D motion analysis data, that children with cerebral palsy (CP) have a reduced ability to terminate gait compared to typically developing children. The CP group has difficulty generating the backward braking force necessary for a sudden stop. The gait characteristics of children with CP, such as shorter step lengths and wider step widths, contribute to their prolonged time and increased number of steps required to stop walking. This research provides insights for training methods aimed at improving gait termination ability in children with CP.

Additionally, there were no established methods to control walking speed for children with CP on the floor before this study. This research proposed a new system utilizing projection mapping technology to control walking speeds at 100% and 125% of the comfortable walking speed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

プロジェクションマッピングを用いた手法は、動作速度を制御できるため、他のバイオメカニクス研究に応用できる可能性がある。物体を用いた方法とは異なり、光での提示は光に触れたり踏んだりすること自体では怪我を誘発しないため、比較的安全である。子どもは一般的に光刺激を好む傾向があるため、発達障害児を含めた体操治療への応用が期待できる。
脳性麻痺児の歩行停止能力が低いことを客観的データで示したことは、脳性麻痺児が学校生活をはじめとする社会参加を安全に行うことに、間接的に寄与する可能性がある。衝突・転倒予防のためのトレーニング法の提案や、学校・施設の環境整備に対する知見を提供した意義は大きい。

Report

(7 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Book (4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Gait velocity control using projection mapping for children with spastic diplegia cerebral palsy2023

    • Author(s)
      Kimoto Minoru、Okada Kyoji、Mitobe Kazutaka、Saito Masachika、Sakamoto Hitoshi
    • Journal Title

      Clinical Biomechanics

      Volume: 108 Pages: 106043-106043

    • DOI

      10.1016/j.clinbiomech.2023.106043

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis of stopping motion with one leg in sudden gait termination2022

    • Author(s)
      村山大河, 木元稔, 齊藤結奈, 岡田恭司
    • Journal Title

      Annual Report of The Tohoku Section of Japanese Physical Therapy Association

      Volume: 34 Issue: 0 Pages: 33-40

    • DOI

      10.15049/artsjpta.34.0_33

    • ISSN
      0915-2180, 2189-5686
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 脳性麻痺の歩行2022

    • Author(s)
      木元稔
    • Journal Title

      バイオメカニズム学会誌

      Volume: 4 Pages: 235-240

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  • [Journal Article] Analysis of center of mass and center of pressure displacement in the transverse plane during gait termination in children with cerebral palsy2021

    • Author(s)
      Kimoto Minoru, Okada Kyoji, Mitobe Kazutaka, Saito Masachika, Kawanobe Uki, Sakamoto Hitoshi
    • Journal Title

      Gait & Posture

      Volume: 90 Pages: 106-111

    • DOI

      10.1016/j.gaitpost.2021.07.015

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relationship between walking efficiency and muscular strength of the lower limbs in children with cerebral palsy2019

    • Author(s)
      Kimoto Minoru、Okada Kyoji、Sakamoto Hitoshi、Kondou Takanori、Kawanobe Uki
    • Journal Title

      Journal of Physical Therapy Science

      Volume: 31 Issue: 3 Pages: 232-235

    • DOI

      10.1589/jpts.31.232

    • NAID

      130007615902

    • ISSN
      0915-5287, 2187-5626
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    • Peer Reviewed / Open Access
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    • Author(s)
      Kimoto Minoru、Yonetsu Ryo、Okada Kyoji、Horioka Wataru、Kondou Takanori、Sasaki Makoto、Sakamoto Hitoshi
    • Journal Title

      Physical Therapy Reviews

      Volume: 24 Issue: 6 Pages: 358-365

    • DOI

      10.1080/10833196.2019.1664083

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      木元稔,岡田恭司,川野辺有紀,堀岡航,仲村真哉, 三澤晶子, 坂本仁
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      木元稔,岡田恭司,水戸部一孝,齋藤正親,川野辺有紀,堀岡航,佐々木美帆,仲村真哉,三澤晶子,坂本仁
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      木元稔,岡田恭司,水戸部一孝,齋藤正親,川野辺有紀,堀岡航,佐々木美帆,仲村真哉,三澤晶子,坂本仁
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      第40回東北理学療法学術大会
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      第40回東北理学療法学術大会
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      木元稔,岡田恭司,小船屋理子,堀岡航,川野辺 有紀,仲村真哉,坂本仁
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      第25回日本基礎理学療法学会学術大会
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  • [Presentation] 脳性麻痺児における移動能力と下 腿筋の筋硬度の関係2020

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      仲村真哉,小船屋理子,川野辺有紀,坂本仁,木 元稔
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  • [Presentation] KINEMATIC AND KINETIC ANALYSIS OF UNPLANNED GAIT TERMINATION IN CHILDREN WITH CEREBRAL PALSY2019

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      Kimoto M, Okada K, Mitobe K, Sakamoto H, Kawanobe U, Horioka W, Wakasa M, Saito A
    • Organizer
      World Confederation for Physical Therapy Congress 2019
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脳性麻痺児における歩行の非計画的停止動作 - 歩行時と歩行停止時の関節角度比較 -2019

    • Author(s)
      木元稔, 岡田恭司, 坂本仁, 川野辺有紀, 堀岡航, 小船屋理子
    • Organizer
      第37回 東北理学療法学術大会
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  • [Presentation] 急な歩行停止における制動力の変化 ―模擬障害物の提示位置を変化させた場合での分析―2019

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      木元稔, 岡田恭司, 坂本仁, 川野辺有紀, 小船屋理子, 堀岡航, 仲村真哉
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      Kimoto M, Okada K, Mitobe K, Sakamoto H, Kawanobe U, Horioka W, Wakasa M, Saitou A
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      WCPT Congress 2019
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      木元稔, 岡田恭司, 水戸部一孝, 齋藤 正親, 川野辺有紀, 木元美沙子, 堀岡航, 坂本仁, 齊藤明, 若狭正彦
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      木元稔, 岡田恭司, 水戸部一孝, 齋藤 正親, 川野辺有紀, 堀岡航, 佐々木美帆, 坂本仁, 齊藤明, 若狭正彦
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    • URL

      https://www.gipc.akita-u.ac.jp/~kimoto_minoru/

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Published: 2018-04-23   Modified: 2025-01-30  

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