片脚立位制御能力に足部アーチ構造と足趾機能が果たす役割の機械学習による評価
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22K11325
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
栗原 俊之 立命館大学, 総合科学技術研究機構, プロジェクト研究員 (10454076)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 静止立位バランス / 足部アーチ構造 / 足圧板 / 重心動揺 / 足アーチ / 足趾機能 / 機械学習 |
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| Outline of Research at the Start |
足部アーチ構造および足趾筋力が片脚立位制御能力に与える影響を明らかとすることを目的とし、以下の3つの研究課題を行う。研究課題1では2000名以上の小学生・中学生・高校生の足部形態と静止立位重心動揺のデータから機械学習によりデータの特徴量を抽出する。研究課題2では立位バランス能力を評価する指標を再検討し、足部アーチ構造及び足趾筋力が片脚立位制御能力に与える影響を明らかとする。研究課題3ではそれらをアスリートや高齢者、また妊婦など幅広い年代の被験者に適応できるような足部アーチ構造および片足立位制御能力の評価方法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
姿勢制御能力の定量のため、中学生・高校生のべ3000名の閉眼片脚立位姿勢時の足圧板データを解析した。従前の評価としてよく使用されている圧力中心（Center of Pressure: COP）の動揺速度（V_COP）、外周面積（A_COP）を求め、その後、COP軌跡のX方向、Y方向について、COPが支持基底面境界に達するまでの時間（Time to Boundary:TTB）、エントロピー（Approximate entropy: AmEn, Sampling entropy: SmEn）、フラクタル次元の1種であるハースト指数（Hurst Exponent by Detrended Fluctuation Analysis: HDFA）などの時間変動指標を計算した。V_COPとA_COPの相関はそれらの指標と比べても高く（r=0.69）、TTB_X（r=-0.26)、TTB_Y（r=-0.53）、AmEn_X（r=0.04）、AmEn_Y（r=0.25）、SmEn_X（r=0.17)、SmEn_Y（r=-0.26)、HDFA_X（r=-0.35)、HDFA_Y（r=-0.52)などの指標はV_COPの説明変数には選択されなかった。次に、足圧板のデータを前足部（Meta）、中足部（Mid）、後足部（Rear）、母趾（1st Toe）、第2-5趾（2-5Toes）の5カ所に分類し、各領域内の圧力×時間積分（Plantar Pressure Integral）および接地面積（Contact Area）が足全体に占める割合（％PPI、％Area）を計算した。前足部の％Area（r=-0.22）、前足部の％PPI（r=-0.31）、後足部の％PPI（r=-0.29）がV_COPと相関が高く、前足部の接地面積が多いほど重心動揺速度が遅くなっていることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
年度当初の職場異動に伴い本務地が変更となり、新職場での研究環境がなかなか整わなかったため、予定していた実験は行うことができなかった。そのため、購入を予定していた機器の手配が遅れ、次年度に持ち越しとなった。そのため、研究課題１の機械学習について内容変更し、これまでに取得したデータの中から静的バランステストの際の足圧板による荷重位置とCOPデータの特徴量抽出を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度からは研究環境も整い、ようやく三次元足形自動計測機の購入の見込みがついたので、足部形態の三次元測定を行い、研究課題1の足部形態とCOPデータの特徴量抽出を行う。フォースプレートやモーションキャプチャの機器も使用可能となったので、倫理委員会の承認を得た後、研究課題2の疲労課題などの実験を開始する予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
