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膝関節力学モデルを用いた膝疾患悪化メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 15J07655
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関東京大学

研究代表者

石川 雄己  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード変形性膝関節症 / 平面法則 / 歩行解析
研究実績の概要

最終年度の今年度は,変形性膝関節症(膝OA)患者の実計測結果を用いた解析を行った.実計測は患者のボランティアを募集し,歩容を計測した.その結果をElevation angleを用いて解析し,歩容の特徴抽出を行った.健常者と患者の違いを明らかにした.
主成分分析を利用してElevation Angleと近似平面を導いた.近似平面でどの程度説明できるか確認するため,累積寄与率を算出した.近似平面の法線ベクトル角度差を利用して,健常者との違いを抽出できるか検討した.また,第1主成分ベクトルと第2主成分ベクトルの角度差も算出した.若年健常者群のデータを用いて近似平面を算出し,健常者の代表平面とした.健常者の代表平面の法線ベクトルと各患者の近似平面の法線ベクトルの角度差を算出した.高齢健常者個人に対しても同様に算出した.閾値をF値の最大化で求めた.さらにROC曲線とAUCを用いて,手法の判別精度を確認した.実計測は光学式モーションキャプチャカメラを用いて計測した.健常者のデータはAISTのデータを使用した.
累積寄与率の結果から,平面法則がOA患者でも成り立つことが分かった.高齢健常者と比較して,患者の法線ベクトルが若年健常者代表平面から外れていることが分かった.AUCが0.7を超えていることから,ある程度妥当な指標を探せたことを示している.歩容が健常者と異なっていても,平面法則が膝OA患者においても成り立つことが分かった.Elevation angleを用いた解析によって得られた近似平面の傾きにおいて,第1主成分ベクトルと第2主成分ベクトルが表現する特徴が異なっており,これらを解析することで,患者のタイプを分類することができることが明らかとなった.今後の展望として,得られたこの結果を適用することで,多様に存在する膝OA患者の歩容の特徴を分類し,再現することが可能になると期待される.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Gait analysis of patients with knee osteoarthritis by using elevation angle: confirmation of the planar law and analysis of angular difference in the approximate plane2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishikawa, Qi An, Junki Nakagawa, Hiroyuki Oka, Tetsuro Yasui, Michio Tojima, Haruhi Inokuchi, Nobuhiko Haga, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 31 号: 1-2 ページ: 68

    • DOI

      10.1080/01691864.2016.1229217

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 起立動作において視覚情報の有無が下肢の筋シナジーに与える影響の解析2016

    • 著者名/発表者名
      吉田和憲, Qi An, 石川雄己, 山川博司, 田村雄介, 山下淳, 淺間一
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2016)
    • 発表場所
      山形大学 小白川キャンパス(〒990-8560 山形市小白川町一丁目4-12)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Auxiliary System to Classify Patterns of Patients with Hemiplegia for Transferring Skill of Rehabilitation with Walking Assist Robot2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishikawa, Qi An, Wen Wen, Shu Ishiguro, Koji Ohata, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
    • 学会等名
      4th International Conference on Serviceology (ICServ2016)
    • 発表場所
      Toyosu Campus, Shibaura Institute of Technology (3-7-5 Toyosu, Koto-ku, Tokyo 135-8548)
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アシストロボットを用いたリハビリテーション技能学習のための片麻痺患者歩行解析2016

    • 著者名/発表者名
      石川 雄己, 安 琪, 温 文, 石黒 周, 大畑 光司, 山川 博司, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一
    • 学会等名
      サービス学会第4回国内大会
    • 発表場所
      兵庫県神戸市 神戸大学 百年記念館(神大会館)
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 筋シナジーの時間パターンがヒト起立動作に与える影響の神経筋骨格モデルを用いた解明2015

    • 著者名/発表者名
      安 琪, 石川 雄己, 青井 伸也, 舩戸 徹郎, 岡 敬之, 山川 博司, 山下 淳, 淺間 一
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2015(SSI2015)
    • 発表場所
      北海道函館市 函館アリーナ
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Muscle Synergy Contribution on Human Standing-up Motion Using Human Neuro-Musculoskeletal Model2015

    • 著者名/発表者名
      Qi An, Yuki Ishikawa, Shinya Aoi, Tetsuro Funato, Hiroyuki Oka, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
    • 学会等名
      the 2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2015)
    • 発表場所
      Seattle, U.S.A.
    • 年月日
      2015-05-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シートを使ったベッド上介助動作における技能教示サービスシステムの提案2015

    • 著者名/発表者名
      中川 純希, An Qi, 石川 雄己, 柳井 香史朗, 保田 淳子, 温 文, 山川 博司, 山下 淳, 淺間 一
    • 学会等名
      サービス学会第3回国内大会
    • 発表場所
      石川県金沢市 金沢歌劇座
    • 年月日
      2015-04-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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