• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

日常歩行中の股関節負荷の定量化を目指した新たな簡易計測方法の確立

Research Project

Project/Area Number 22K17583
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

稲井 卓真  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (20932487)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords歩行 / センサ / 加速度 / リハビリテーション / モーメント / インパルス / 股関節 / 簡易センサ / 負荷
Outline of Research at the Start

近年、変形性股関節症の進行に関連する、日常歩行に関する唯一のリスク因子として股関節累積負荷が報告された。しかし、動作解析装置を用いずに股関節累積負荷を定量化する方法は確立されておらず、この指標を日常的かつ継続的に評価することができない。そこで、本研究は簡易センサで日常歩行中の股関節累積負荷を定量化する方法を確立する。具体的には、簡易センサから収集可能な、歩行中の身体部位の加速度情報から、股関節累積負荷を構成する股関節モーメントインパルスを推定するモデルを構築し(1)どの身体部位の加速度情報からインパルスの推定が可能か、(2)どの身体部位の加速度情報を用いることで推定精度が高いかを検証する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究計画の目的は、簡易センサで日常的かつ継続的に股関節累積負荷の評価が可能な社会を目指し、そのために(1)各身体部位の加速度情報から歩行中の股関節モーメントインパルスを推定すること、および(2)各モデルの妥当性を検証し、推定精度が高いモデルを決定することである。
2022年度、健常成人188名を対象とした歩行データを用いて分析を実施した。具体的には、歩行中の腰部、手関節、膝関節、足関節、足部、胸部の計6か所の加速度波形を計算し、各部位の加速度波形から股関節を含む下肢関節モーメントを機械学習で推定し、それぞれのモデルの精度を検証した。機械学習のセッティングについて、188名のうち152名を訓練データ、36名をテストデータとし、中間層が1層(ノード数は20)のバックプロパゲーションを用いた。推定精度の検証のために、正規化平均二乗誤差平方根(NRMSE)を計算した。その結果、他の部位と比較して、歩行中の腰部の加速度を用いて股関節を含む下肢関節モーメントを推定することで最も高い精度が得られることが明らかとなった(稲井と高林、2022)。2023年度には、歩幅・ケイデンスと立脚期の股関節モーメントインパルスの関係を明らかにして、学会で成果を発表した(稲井と高林,2023)。ケイデンスなどの歩行指標は簡易センサから計測が可能であり,本知見は本研究課題の「簡易センサから歩行中の股関節モーメントインパルスの推定精度の向上」に資する知見だと考える。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

股関節モーメントインパルスをより高い精度で推定するための重要な基礎知見を得ているため。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、加速度センサから下肢関節モーメントインパルスを推定するためのアルゴリズム開発を進める。現状は股関節モーメントの推定が中心であったため,モーメントのインパルスの精度検証も実施していく。

Report

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

    (6 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Lower-limb sagittal joint angles during gait can be predicted based on foot acceleration and angular velocity2023

    • Author(s)
      Inai T, Takabayashi T
    • Journal Title

      PeerJ

      Volume: 11:e16131 Pages: 1-16

    • DOI

      10.7717/peerj.16131

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Estimation of lower-limb sagittal joint moments during gait using vertical ground reaction force2022

    • Author(s)
      Inai T, Takabayashi T
    • Journal Title

      Journal of Biomechanics

      Volume: 145 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2022.111389

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 変形性股関節症と歩行2022

    • Author(s)
      稲井卓真、高林知也
    • Journal Title

      バイオメカニズム学会誌

      Volume: 46 Pages: 207-212

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 歩幅・ケイデンスと立脚期の股関節屈曲・伸展モーメントインパルスの関係2023

    • Author(s)
      稲井卓真,高林知也
    • Organizer
      第10回日本運動器理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 歩行中の身体部位の加速度を用いた下肢関節モーメントの推定ー機械学習による検証ー2022

    • Author(s)
      稲井卓真、高林知也
    • Organizer
      第27回日本基礎理学療法学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 歩行中の下腹部合成加速度を用いた股関節屈曲角度の推定2022

    • Author(s)
      稲井卓真、小林吉之、須藤元喜、山城由華吏、植田智也
    • Organizer
      第27回日本基礎理学療法学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

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

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi