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Clinical application of gait feedback system using wearable sensor

Research Project

Project/Area Number 20K11157
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionKagoshima University

Principal Investigator

Ryoji Kiyama  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 准教授 (60315413)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川田 将之  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (30783477)
牧迫 飛雄馬  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (70510303)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsフィードバック / 歩行 / ウェアラブルセンサー / 歩行練習 / バイオフィードバック / リハビリテーション / trailing limb angle
Outline of Research at the Start

脳卒中片麻痺者に対するバイオフィードバックを用いた歩行練習の効果については多くの先行研究があり,コンセンサスが得られている。しかし,先行研究で用いられている方法は機器の利便性や費用の面から,研究施設での利用に限定されている。そこで,ウェアラブルセンサーとタブレットPCにより,歩行中の関節運動をリアルタイムでフィードバックできるシステムを作成した。本研究では,脳卒中片麻痺者を対象に有効性を検証する。

Outline of Final Research Achievements

We developed a gait feedback system using wearable sensors, and investigated its clinical application. For healthy adults, immediate gait alteration after gait training using this system was analyzed. An auditory stimulation was given to the participants when their joint angle reached target during gait. As the results, gait changed according to the target after feedback gait training using our system. Gait velocity also increased.
For patients with stroke, knee osteoarthritis, or lumbar spinal canal stenosis, similarly gait alterations were shown after feedback gait training. These results indicate the usefulness of our gait feedback system in clinical practice.
However, no significant increase in gait velocity was observed in patietns. Further analysis regarding the appropriate kind and target value for gait feedback, depending on physical function of patients, was needed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ウェアラブルセンサ-を用いた歩行フィードバックシステムの臨床応用について検証した。フィードバックを用いた歩行練習の有用性についてはコンセンサスが得られているものの,環境整備の困難さから臨床で利用されるには至っていない。本システムは,利便性や汎用性の面から臨床で利用しやすいため,これからの歩行リハビリテーションに貢献すると考えられる。
本システムは自主的な練習や,遠隔遠隔リハビリテーションにも応用可能である。また,歩行練習と効果判定を同時に行うシステムであり,歩容変化のビックデータの構築にも寄与すると考えられ,発展性が高いと考えている。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] For Patients with Stroke, Balance Ability Affects the Leg Extension Angle on the Affected Side2022

    • Author(s)
      Matsuzawa Y, Miyazaki T, Takeshita Y, Araki S, Nakatsuji S, Fukunaga S, Kawada M, Kiyama R
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 12 Issue: 19 Pages: 9466-9466

    • DOI

      10.3390/app12199466

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of Leg Extension Angle on Knee Flexion Angle during Swing Phase in Post-Stroke Gait2021

    • Author(s)
      Matsuzawa Yuta、Miyazaki Takasuke、Takeshita Yasufumi、Higashi Naoto、Hayashi Hiroyuki、Araki Sota、Nakatsuji Shintaro、Fukunaga Seiji、Kawada Masayuki、Kiyama Ryoji
    • Journal Title

      Medicina

      Volume: 57 Issue: 11 Pages: 1222-1222

    • DOI

      10.3390/medicina57111222

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Relationships between gait regularity and cognitive function, including cognitive domains and mild cognitive impairment, in community-dwelling older people2021

    • Author(s)
      Miyazaki T, Kiyama R, Nakai Y, Kawada M, Takeshita Y, Araki S, Makizako H
    • Journal Title

      Healthcare

      Volume: 9 Issue: 11 Pages: 1571-1571

    • DOI

      10.3390/healthcare9111571

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Relationship between Leg Extension Angle at Late Stance and Knee Flexion Angle at Swing Phase during Gait in Community-Dwelling Older Adults2021

    • Author(s)
      Miyazaki Takasuke、Kiyama Ryoji、Nakai Yuki、Kawada Masayuki、Takeshita Yasufumi、Araki Sota、Hayashi Hiroyuki、Higashi Naoto、Makizako Hyuma
    • Journal Title

      International Journal of Environmental Research and Public Health

      Volume: 18 Issue: 22 Pages: 11925-11925

    • DOI

      10.3390/ijerph182211925

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ウェアラブルセンサーによるリアルタイムフィードバックを用いた歩行練習の即時効果: 若年健常成人と入院患者における検討2022

    • Author(s)
      宮﨑宣丞,竹下康文,下世大治,柿元翔吾,中島将武,荒木草太,松澤雄太,中井雄貴,川田将之,木山良二
    • Organizer
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 回復期脳卒中片麻痺者の Physical Cost Index と身体機能・歩行パラメータの関連2021

    • Author(s)
      荒木草太, 松浦央憲, 東條竜二, 中村俊博, 竹下康文, 松澤雄太, 宮﨑宣丞, 指宿勝巳, 足立貴志, 中井雄貴, 川田将之, 木山良二
    • Organizer
      第19回日本神経理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 口頭による教示が歩容に与える即時的変化-健常成人による予備研究2021

    • Author(s)
      宮﨑宣丞, 福崎弘樹, 竹下康文, 荒木草太, 松澤雄太, 指宿勝巳, 足立貴志, 中井雄貴, 川田将之, 木山良二
    • Organizer
      第26回日本基礎理学療法学術大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 脳卒中片麻痺歩行の下肢伸展角に影響を及ぼす因子の検討2020

    • Author(s)
      松澤雄太, 米良隼紀, 宮﨑宣丞, 山口祐弥, 竹下康文, 荒木草太, 中辻晋太郎, 貴嶋芳文, 川田将之, 木山良二
    • Organizer
      第18回日本神経理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 地域在住高齢者における加齢による歩容の変化2020

    • Author(s)
      荒木草太, 木山良二, 牧迫飛雄馬, 川田将之, 宮﨑宣丞, 竹下康文, 中井雄貴, 林浩之, 東直人, 窪薗琢郎, 中村俊博, 竹中俊宏, 大石充
    • Organizer
      第57回日本リハビリテーション医学会学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 地域在住高齢者における歩行の定常性,対称性と認知機能の関連2020

    • Author(s)
      宮﨑宣丞, 木山良二, 竹下康文, 荒木草太, 川田将之, 中井雄貴, 富岡一俊, 谷口善昭, 竹中俊宏, 牧迫飛雄馬
    • Organizer
      第62回日本老年医学会学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 地域在住高齢者における歩行の対称性と下肢筋量の左右差の関連2020

    • Author(s)
      竹下康文, 木山良二, 宮﨑宣丞, 荒木草太, 川田将之, 中井雄貴, 富岡一俊, 谷口善昭, 竹中俊宏, 牧迫飛雄馬
    • Organizer
      第62回日本老年医学会学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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