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Development of an Automatic Gait Abnormality Detection System Using Deep Learning

Research Project

Project/Area Number 20J11009
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 52020:Neurology-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

佐藤 謙一郎  東京大学, 大学院医学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords姿勢推定 / 深層学習 / パーキンソン病 / リモート検出
Outline of Research at the Start

専門医の視診に匹敵するような歩行評価を行えるAIを開発し歩行状態スクリーニングとして用いることが出来れば、歩行障害をいち早く拾い上げ、早期からの医学的介入・社会的支援につなげることが出来ると期待できる。また新型コロナウイルス感染症を契機に今後さらに推進されていくであろうオンライン診療とも親和性が高いと考えられる。
そこで本研究では、一般的なビデオカメラで撮影した歩行動画に対して深層学習によるpose estimatorを適用して情報を抽出するというアプローチにより、患者の歩行状態・疾患状態の自動判定を数秒のビデオ動画から行える頑健な歩行自動判定システムを構築することを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

当初の予定としては、2020年4月から入院患者を中心に歩行動画データを取得し解析を進めていく予定であった。ところが、研究開始とちょうど前後してCOVID-19パンデミックに伴い緊急事態宣言(1回目)が発出されたため、研究計画の一部変更を余儀なくされた。感染防止対策の一環として接触を避けるために、実データの取得は一旦延期とし、まずは公開されている類似データを用いて条件検討および手法の拡張を行った。
具体的には、まず公開されているデータとして1。(http://www.cs.toronto.edu/~taati/index.htm)および2。(https://zenodo.org/record/54551#.Xq2oYy3AOql)を入手した。(1)についてはパーキンソン病の診察時の総合スケールであるUPDRSのうち特定動作をパーキンソン病(PD)患者にしてもらい、それ動画動画にとって、姿勢推定ライブラリの一つであるCPMを適用して二次元での姿勢推定をしたものである。患者の座位に対してカメラの位置や向きを固定して撮影しているため他施設への外的妥当性が高いとは言えない点があるため、それを克服するべく、手や足の反復運動から周期情報データのみを抽出する手法を開発した。本検討は、この研究を進めていく上で重要な解析手法の一つになることが期待できる。この成果は筆頭著者として発表した。
以上をまとめると、初年度はCOVID-19による大学閉鎖などの影響を受けて変更の一部変更を余儀なくされたものの、代わりにデータを用いた条件検討および新規手法の開発、また関連して派生的な検討をも行うことができた。次年度以降は当初の計画をベースにさらに研究を発展させていく方針である。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2021 2020 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Predicting amyloid risk by machine learning algorithms based on the A4 screen data: Application to the Japanese Trial‐Ready Cohort study2021

    • Author(s)
      Sato Kenichiro、Ihara Ryoko、Suzuki Kazushi、Niimi Yoshiki、Toda Tatsushi、Jimenez‐Maggiora Gustavo、Langford Oliver、Donohue Michael C.、Raman Rema、Aisen Paul S.、Sperling Reisa A.、Iwata Atsushi、Iwatsubo Takeshi
    • Journal Title

      Alzheimer's & Dementia: Translational Research & Clinical Interventions

      Volume: 7 Issue: 1

    • DOI

      10.1002/trc2.12135

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Neuropsychiatric adverse events of chloroquine: a real-world pharmacovigilance study using the FDA Adverse Event Reporting System (FAERS) database2020

    • Author(s)
      Sato Kenichiro、Mano Tatsuo、Iwata Atsushi、Toda Tatsushi
    • Journal Title

      BioScience Trends

      Volume: 14 Issue: 2 Pages: 139-143

    • DOI

      10.5582/bst.2020.03082

    • NAID

      130007845360

    • ISSN
      1881-7815, 1881-7823
    • Year and Date
      2020-04-30
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Autocorrelation-based method to identify disordered rhythm in Parkinson’s disease tasks: A novel approach applicable to multimodal devices2020

    • Author(s)
      Sato Kenichiro、Mano Tatsuo、Iwata Atsushi、Toda Tatsushi
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 15 Issue: 10 Pages: 0238486-0238486

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0238486

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Attempt to Predict A/T/N-Based Alzheimer’s Disease Cerebrospinal Fluid Biomarkers Using a Peripheral Blood DNA Methylation Clock2020

    • Author(s)
      Sato Kenichiro、Mano Tatsuo、Suzuki Kazushi、Toda Tatsushi、Iwatsubo Takeshi、Iwata Atsushi、for Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative
    • Journal Title

      Journal of Alzheimer's Disease Reports

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 287-296

    • DOI

      10.3233/adr-200205

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Remarks] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/d101

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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