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Identification of Risk Factors for Progression of Locomotive Syndrome by 3-D Gait Analysis System Using Wearable Sensors

Research Project

Project/Area Number 22K11441
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 InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

遠山 晴一  北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (60301884)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
KeywordsTimed up and go test / 動作解析 / キネマティクス / ウェアラブルセンサ / ロコモティブシン ドローム(ロコモ) / ロコモ度 / 下肢キネマティクス / wearable sensor / 歩行解析 / ロコモティブシンドローム
Outline of Research at the Start

年齢60歳以上の地域住民を対象として、ウェアラブルセンサによる歩行解析システムH-Gaitを用いたinstrumented timed up and go test(iTUG)を行ない、TUG課題中の股関節、膝関節および足関節の下肢キネマティクスおよび「ロコモ度」を評価する。さらに12か月後に第2次調査を行い、同対象に対して「ロコモ度」を再評価する。目的変数として第1次調査から第2次調査におけるロコモ度の重症化を、iTUGでのキネマティクスパラメータに加えて年齢、性別、BMI、体組成パラメータを説明変数として、多重ロジスティック回帰分析にてロコモ進行の危険因子を抽出する。

Outline of Annual Research Achievements

Timed up and go test(TUG)は,簡便に複数の移動能力を評価できるテストであり,転倒リスク評価としても用いられている.また,加速度センサを用いて,TUGを区間分けすることにより,より詳細な評価を可能としたinstrumented TUG(iTUG)がある.申請者らが開発した,ウェアラブルセンサを用いた動作解析システムH-Gaitは加速度・角速度センサのデータより下肢関節角度や関節軌跡を算出できる.そこでTUG中の下肢キネマティクスをH-Gaitシステムと光学式3次元動作解析により評価し,H-Gaitシステムの妥当性を検証した.その結果、起立相において,股関節屈曲角度の相関係数は0.916から0.998,膝関節屈曲角度の相関係数は0.995から0.998、着座相における股関節屈曲角度の相関係数は0.933から0.997,膝関節屈曲の相関係数は0.987から0.999であった.また,歩行相における各波形の相関係数は股関節と膝関節に関しては0.9以上,足関節に関しては0.77から0.99の相関が見られた.したがって、H-Gaitは光学式3次元動作解析とTUGにおける歩行相だけでなく,起立や着座区間においても,股関節・膝関節の屈曲角度は高い相関性を示した.一方,足関節においては光学式動作解析との間に十分な相関を示すことができない対象が存在した.これは本システムのキャリブレーションにおける重力ベクトル測定の際,立位と座位における足部セグメントが同一の姿勢を維持できないことに起因する可能性が考えられた.以上の本システムの特徴をふまえることにより,H-Gaitを用いたiTUGテストは住民検診などでの移動能力の評価へ応用が十分可能なことが本研究により示された.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

「いわみざわ健康ひろば」での第1次調査対象がCOVID-19感染蔓延による同施設の休止により第2次調査への参加協力が困難となり、第2次調査に着手できていない状況である。

Strategy for Future Research Activity

TUGでの下肢3次元キネマティク解析のためのH-Gaitプログラム修正および正当性検証をさらに進め、「いわみざわ健康ひろば」での第1次調査のデータを検討することにより、ロコモ発症の危険因子を抽出する予定である。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 6 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Relationship between onset of trunk muscle activities and pelvic kinematics in individuals with and without chronic low back pain2024

    • Author(s)
      Nakata Akimi、Osuka Satoshi、Ishida Tomoya、Saito Yuki、Koshino Yuta、Samukawa Mina、Kasahara Satoshi、Tohyama Harukazu
    • Journal Title

      Journal of Back and Musculoskeletal Rehabilitation

      Volume: 19 Issue: 5 Pages: 1-10

    • DOI

      10.3233/bmr-240028

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of suspensory strategy on balance recovery after lateral perturbation2024

    • Author(s)
      Jiang Linjing、Kasahara Satoshi、Ishida Tomoya、Koshino Yuta、Chiba Ami、Wei Yuting、Samukawa Mina、Tohyama Harukazu
    • Journal Title

      Human Movement Science

      Volume: 94 Pages: 103184-103184

    • DOI

      10.1016/j.humov.2024.103184

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fear-Avoidance Beliefs Associated with Non-Specific Chronic Low Back Pain in College Athletes2024

    • Author(s)
      Osuka Satoshi、Koshino Yuta、Watanabe Kentaro、Kataoka Yoshiaki、Tohyama Harukazu
    • Journal Title

      Journal of Pain Research

      Volume: Volume 17 Pages: 285-292

    • DOI

      10.2147/jpr.s447121

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of toe-out gait modification on patellofemoral joint loading.2023

    • Author(s)
      Sabashi Kento、Chiba Takeshi、Yamanaka Masanori、Tohyama Harukazu
    • Journal Title

      Gait & Posture

      Volume: 104 Pages: 135-139

    • DOI

      10.1016/j.gaitpost.2023.06.019

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Validity of AI-Based Gait Analysis for Simultaneous Measurement of Bilateral Lower Limb Kinematics Using a Single Video Camera2023

    • Author(s)
      Ino Takumi、Samukawa Mina、Ishida Tomoya、Wada Naofumi、Koshino Yuta、Kasahara Satoshi、Tohyama Harukazu
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 23 Issue: 24 Pages: 9799-9799

    • DOI

      10.3390/s23249799

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Change in sensory integration and regularity of postural sway with the suspensory strategy during static standing balance2023

    • Author(s)
      Jiang Linjing、Kasahara Satoshi、Ishida Tomoya、Koshino Yuta、Chiba Ami、Yoshimi Kazumasa、Wei Yuting、Samukawa Mina、Tohyama Harukazu
    • Journal Title

      Frontiers in Neurology

      Volume: 14 Pages: 1290986-1290986

    • DOI

      10.3389/fneur.2023.1290986

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improved responsiveness for JKOOS+ compared to KOOS in Japanese patients undergoing total knee arthroplasty2023

    • Author(s)
      Lyman S, Omori G, Nakamura N, Takahashi T, Tohyama H, Fukui N, Ikeda H, Sasho T, Saito T, Hayashi Y, Deie M
    • Journal Title

      J Orthop Sci

      Volume: 16 Issue: 5 Pages: 260-9

    • DOI

      10.1016/j.jos.2023.08.021

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Early Changes in Postural Balance Following Inverted V-Shaped High Tibial Osteotomy in Patients With Knee Osteoarthritis2023

    • Author(s)
      Sabashi Kento、Chiba Takeshi、Iwasaki Koji、Onodera Tomohiro、Kondo Eiji、Iwasaki Norimasa、Tohyama Harukazu
    • Journal Title

      Journal of Applied Biomechanics

      Volume: 39 Issue: 2 Pages: 124-129

    • DOI

      10.1123/jab.2022-0273

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of Lower-Limb Kinematics during Timed Up and Go (TUG) Test in Subjects with Locomotive Syndrome (LS) Using Wearable Gait Sensors (H-Gait System).2023

    • Author(s)
      Yoshiaki Kataoka, Yuki Saito, Ryo Takeda, Tomoya Ishida, Shigeru Tadano, Teppei Suzuki, Kentaro Nakamura, Akimi Nakata, Satoshi Osuka, Satoshi Yamada, Mina Samukawa, Harukazu Tohyama
    • Journal Title

      Sensors (Basel, Switzerland)

      Volume: 23(2) Issue: 2 Pages: 687-687

    • DOI

      10.3390/s23020687

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Inertial Sensor-Based Assessment of Static Balance in Athletes with Chronic Ankle Instability2023

    • Author(s)
      Yuta Koshino, Moeko Akimoto, Daiki Kawahara, Kentaro Watanabe, Tomoya Ishida, Mina Samukawa, Satoshi Kasahara, Harukazu Tohyama
    • Journal Title

      Journal of Sports Science and Medicine

      Volume: 22 Pages: 36-43

    • DOI

      10.52082/jssm.2023.36

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Evaluation of gait characteristics in subjects with locomotive syndrome using wearable gait sensors.2022

    • Author(s)
      Yuki Saito, Tomoya Ishida, Yoshiaki Kataoka, Ryo Takeda, Shigeru Tadano, Teppei Suzuki, Kentaro Nakamura, Akimi Nakata, Satoshi Osuka, Satoshi Yamada, Mina Samukawa, Harukazu Tohyama
    • Journal Title

      BMC musculoskeletal disorders

      Volume: 23(1) Issue: 1 Pages: 457-457

    • DOI

      10.1186/s12891-022-05411-9

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 膝関節屈曲角度の違いがバランスボールに両足を乗せて行う背臥位ブリッジエクササイズにおける下肢体幹筋活動に与える影響2023

    • Author(s)
      三好 航平, 大須賀 聡, 石田 知也, 中田 光海, 遠山 晴一
    • Organizer
      日本運動器科学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 変形性膝関節症患者における下腿加速度と膝関節の荷重分布との関係 ウェアラブルセンサーを用いて2023

    • Author(s)
      佐橋 健人, 岩崎 浩司, 安倍 雄一郎, 渡邊 謙太郎, 千徳 風真, 千葉 健, 小野寺 智洋, 近藤 英司, 岩崎 倫政, 遠山 晴一
    • Organizer
      日本整形外科学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 変形性膝関節症患者における歩行中の膝関節内側荷重量とKinematicsの関連2023

    • Author(s)
      佐橋健人, 渡邊謙太郎, 千徳風真, 千葉健, 岩崎浩司, 小野寺智洋, 岩崎倫政, 近藤英司, 遠山晴一
    • Organizer
      北海道整形災害外科学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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