小型センサを用いた歩行評価により人工膝関節全置換術後のフレイルを予測できるか？

• Project/Area Number: 20K19470
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
• Research Institution: Konan Women's University
• Principal Investigator: 三栖 翔吾 甲南女子大学, 看護リハビリテーション学部, 講師 (20824105)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥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: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 歩行 / 人工膝関節全置換術 / 変形性膝関節症 / 小型センサ / 加速度 / 評価 / 慣性センサ / フレイル

Outline of Research at the Start

人工膝関節全置換術術後の経過において、術前からの機能低下が十分改善せず、フレイル状態が継続もしくは新規発症してしまう患者が一定数存在する。本研究の目的は、人工膝関節全置換術術後患者において小型慣性センサにより評価された客観的歩行機能が、その後のフレイル状態の発症・継続を予測できるのかどうかを十分なサンプルサイズで複数施設において前向きに調査することで、歩行評価によるフレイル予測能を明確にすることである。本研究により、退院後も機能低下が遷延し要介護状態となるリスクが高い患者の抽出が可能になり、より効率的なリハビリテーションが提供できるようになると考える。

Outline of Annual Research Achievements

人工膝関節全置換術 (Total Knee Arthroplasty: TKA) 術後の経過において、術前からの機能低下が十分改善せず、フレイル状態が継続もしくは新規発症してしまう患者が一定数存在する。TKA術後の機能低下の遷延、フレイルの継続・新規発症を予防するためにリハビリテーションが実施されるが、効率的なリハビリテーション介入のためには上記リスクが高い患者を予測、抽出することが非常に重要となる。近年、小型慣性センサによる客観的な歩行機能評価の妥当性が確立され、フレイルの発生をより早期から予測できる可能性が想定される。本研究の目的は、TKA術後患者において小型慣性センサにより評価された客観的歩行機能が、その後のフレイル状態の発症・継続を予測できるのかどうかを十分なサンプルサイズで複数施設において前向きに調査することで、歩行評価によるフレイル予測能を明確にすることとした。歩行評価は、小型慣性センサを対象者の第3腰椎棘突起部および両踵部に装着し、快適速度にて15mの歩行路を歩行した際に得られる加速度・角速度データを用いて行う。
本研究は、交絡因子を考慮した上でアウトカムであるフレイルの発生に影響する因子を検討するために、十分なサンプルサイズを確保する目的で複数施設での多施設研究を計画していた。期間を延長してデータ計測を行っており、2023年度では研究協力施設が2施設増え、計測を進めることができた。しかし、現状では追跡調査まで完了した患者は15名程度、ベースラインのみデータ計測を実施した患者は40名程度と不十分であり、主だった研究結果の報告はできていない。今後もサンプル数の確保を進められる状況にあるため、本研究課題については、再度研究期間を延長して実施予定としている。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

当初より、COVID-19の感染流行により、研究協力施設との情報交換や、センサを用いた歩行評価方法の共有、予備実験をなかなか進めることができなかった。また、研究協力予定となっていた施設の都合が悪くなってしまい、その施設との共同研究を進めることが困難となってしまった。さらに、研究協力施設におけるTKA実施件数も大幅に減少してしまい、データ計測があまり実施できていなかった。
しかし、本年度は3施設でのデータ収集が可能な体制を築くことができ、現在ベースラインの計測を進めている。ただし、本研究は1年間の縦断的調査を実施するものであり、まだ十分なサンプル数を確保することができていない。以上より、研究期間を延長する予定である。

Strategy for Future Research Activity

データ測定、データベースの共有の方法および環境は構築できている。上記のように、本年度は研究協力施設を増やすことができ、データ測定を進めることができた。次年度はデータ測定を進めることでサンプル数の確保を行い、データのまとめも行っていく予定である。
万が一、研究を遂行する上で問題が生じた場合や、TKAとフレイルに関する新しい知見が生じた場合には、適宜研究協力者と密に連携を図り打開策を講じる。