2021 Fiscal Year Research-status Report
最適な変動的非対称性運動を用いた股関節疾患患者の跛行改善トレーニングの試み
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21K11291
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| Research Institution | Yamagata Prefectural University of Health Science |
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Principal Investigator |
加藤 浩 山形県立保健医療大学, 保健医療学部, 教授 (90368712)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 自然歩行 / 非対称性運動 / ASI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，健康高齢者と股関節疾患患者を対象に自然歩行時における体幹と四肢の動きの左右非対称性の程度を定量化し，最適な変動的非対称性運動のメカニズムを検討するための基礎データの収集を行った．対象は60歳代の健康女性10名（対象群），及び左片側性変形性股関節症の診断を受けた60～70歳代の女性10名（OA群）の計20名とした．
計測課題は，屋内での10m直線歩行路の自然歩行とし，練習を含めて5回計測した．運動学的データの計測には，無線式8軸モーションセンサーを9個使用した．センサー貼付位置は，胸椎部（T7），腰椎部（L3），仙椎部（S2），左右上腕外側上顆，左右大腿外側顆，左右足部外果とした．計測パラメータは，3軸加速度，3軸角速度とした．そして，この6軸センサーの情報を使ってQuaternion（四元数）を算出し，脊椎と四肢の歩行時姿勢情報を推定した．左右非対称性の評価には，非対称性指数（asymmetry index: ASI）を用いた．１歩行周期の検出には，L3センサーの前後加速度情報を使用し初期接地時間の同定を行った．各被検者で5回分の歩行周期を取り出し時間軸で正規化後，加算平均した．統計解析は，対象群とOA群の各計測パラメータの平均値の差を検定した．有意水準は0.05とした．
結果，脊椎回旋角度のASIにおいては，OA群は対象群と比較し，仙椎（S2）で有意な低下が認められた．一方，胸椎（T7），腰椎（L3）においては，有意差は認められなかった．上肢屈伸角度のASIにおいては，OA群は対象群と比較し，有意な低下が認められた．下肢屈伸角度のASIにおいては，OA群は対象群と比較し，大腿，下腿屈伸共に有意差は認められなかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実際にモーションセンサーを用いてQuaternion（四元数）を算出し，脊椎と四肢の歩行時姿勢情報を推定することを試みた．同時に予備実験として，三次元動作解析装置を用いて角度情報の精度について検討した．その結果，角度情報の精度は，運動速度に影響を受ける可能性が出てきた．体幹の回旋角度に関しては運動速度が比較的遅いため，ある程度の精度は確認出来たが，上肢，下肢の振り出し速度に関しては，誤差が大きくなる可能性があり今後の検討課題となった．
次にASIの指標に関しては，加速度，角速度，角度情報，歩幅などあるが，本年度の研究である程度，算出プログラムは完成した．また，センサーの貼付部位や貼付方法に関しては，ある程度のデータを得たので，今後の研究で使用するセンサーの部位を絞り込んでいく予定である．当初，1年目の計画としては，非対称性運動の定量的解析方法の検討，及び，split-belt treadmill（SBT）を用いた種々の非対称性歩行の予備研究実施であった．しかし，新型コロナウイルス感染症による感染拡大防止のため，県外への出張は自粛し，既存のデータで解析をシミュレーションすることに止まったが，概ね現時点では，計画の大きな遅れはない．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，骨関節疾患の既往の無い健常高齢女性（平均年齢60歳）20名を対象に研究を行う．被検者は山形市シルバー人材センターを利用し募集する．方法は三次元動作解析システムVICON MX-T16カメラ（Vicon Motion Systems社製），ダブルベルトトレッドミルsplit R（Human社製）及び，16ch用EMGシステム（Noraxon社製）を使用する．運動力学データの解析においては，三次元動作解析システムにより7～10剛体リンクモデルを作成し，関節モーメント及び骨盤，大腿，下腿，足部の各セグメント間におけるセグメントモーメントパワーからエネルギー変化量を算出する．次にMG解析においては，大殿筋，中殿筋，大腿筋膜張筋，ハムストリング，外側広筋，下腿三頭筋，前脛骨筋の筋活動を計測し，積分EMG解析及びWT周波数解析を用いた量的・質的活動評価を行い，多変量解析を用いて最適な変動的非対称性指数の算出を行う予定にしている．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大の影響で，旅費，人件費，その他費用が余剰となった．余剰分は，次年度の研究で使用する解析用パソコンの購入費補助に使用する．
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| Remarks |
【加藤研究室ホームページ】 http://plaza.umin.ac.jp/~hkato/index.html
【reserchmap】 https://researchmap.jp/hkato_sopt
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