パーキンソン病患者の機能的移動能力と認知機能の計測・評価システムの開発

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04290
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 高橋 正樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (10398638)
• 研究分担者: 岡田 洋平 畿央大学, 健康科学部, 准教授 (80511568) ; 青山 朋樹 京都大学, 医学研究科, 教授 (90378886)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 医療・福祉 / 知能ロボティクス / 計測工学 / 解析・評価 / 機械力学・制御

研究実績の概要

過去3年間パーキンソン病(PD)患者、健常高齢者、健常若年者を対象にLaser計測システムを用いてTimed up and go test(TUG)を評価した際の、足接地位置、下肢移動軌跡、歩行の時空間指標について検証し、PD患者は方向転換の際、視覚指標の近くに足を接地し、その足接地パターンが方向転換時の歩幅の低下と関連することを解明した。その結果、PD患者が方向転換する際の移動軌跡に関する事前の運動プログラムを生成する際に、視覚指標に対する依存が健常者と比較して高い可能性が示された。Laser計測システムを用いたTUG評価により、PD患者が方向転換する際の移動軌跡に関する行動特性が明らかになり、その特性はPD患者の視空間ワーキングメモリの低下や視空間性ワーキングメモリに基づく運動発現の障害を反映する可能性が示唆された。本結果は歩行に関する国際専門雑誌に投稿し査読中である。
また、画像と深度情報を同時に取得可能なRGB-Dセンサを4台用いた非接触型3次元動作計測システムを構築した。提案システムは個人モデル作成フェーズと計測フェーズから構成される。個人モデル作成フェーズでは、4台のRGB-Dセンサの中央に両手を広げたT字ポーズをとり、頭部、体幹、腰部、大腿、下腿について点群モデルと特徴点を獲得する。計測フェーズでは、4台のRGB-Dセンサで取得した全身の点群データと各部位の点群モデルとを照合することにより、各部位の特徴点を特定する。この照合は前時刻の計測位置から運動モデルを用いて推定した各部位の位置に基づいて、点群データと個人モデルをICP (Iterative Closest Point)アルゴリズムを用いて行う。本アルゴリズムの計測精度を3次元光学式動作計測システムと比較することで検証し、動作計測に用いるうえで妥当であることを確認した。本結果は国際会議に投稿し査読中である。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Contralateral Limb Effect on Gait Asymmetry and Ipsilateral Pain in a Patient with Knee Osteoarthritis (2020)
  • 著者名/発表者名: Iijima Hirotaka、Inoue Mami、Suzuki Yusuke、Shimoura Kanako、Aoyama Tomoki、Madoba Katsuyuki、Takahashi Masaki
  • 雑誌名: JBJS Case Connector 巻: 10 ページ: e0418～e0418
  • DOI: 10.2106/JBJS.CC.19.00418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low Back Pain as a Risk Factor for Recurrent Falls in People with Knee Osteoarthritis (2020)
  • 著者名/発表者名: Iijima Hirotaka、Shimoura Kanako、Aoyama Tomoki、Takahashi Masaki
  • 雑誌名: Arthritis Care & Research 巻: - ページ: -
  • DOI: https://doi.org/10.1002/acr.24136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hip abductor muscle weakness and slowed turning motion in people with knee osteoarthritis (2020)
  • 著者名/発表者名: Iijima Hirotaka、Yorozu Ayanori、Suzuki Yusuke、Eguchi Ryo、Aoyama Tomoki、Takahashi Masaki
  • 雑誌名: Journal of Biomechanics 巻: 101 ページ: 109652～109652
  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2020.109652
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of somatosensory and/or vestibular sensory information in subjective postural vertical in healthy adults (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Junji、Shiozaki Tomoyuki、Tsujimoto Naohide、Ikuno Koki、Okada Yohei、Shomoto Koji
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 714 ページ: 134598～134598
  • DOI: doi:10.1016/j.neulet.2019.134598
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebellar Transcranial Magnetic Stimulation Reduces the Silent Period on Hand Muscle Electromyography During Force Control (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsugi Akiyoshi、Douchi Shinya、Suzuki Kodai、Oku Kosuke、Mori Nobuhiko、Tanaka Hiroaki、Nishishita Satoru、Bando Kyota、Kikuchi Yutaka、Okada Yohei
  • 雑誌名: Brain Sciences 巻: 10 ページ: 63～63
  • DOI: 10.3390/brainsci10020063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebellar transcranial direct current stimulation modulates the effect of cerebellar transcranial magnetic stimulation on the excitability of spinal reflex (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsugi Akiyoshi、Okada Yohei
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 150 ページ: 37～43
  • DOI: 10.1016/j.neures.2019.01.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proximal gait adaptations in individuals with knee osteoarthritis: A systematic review and meta-analysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Iijima Hirotaka、Shimoura Kanako、Ono Tomoko、Aoyama Tomoki、Takahashi Masaki
  • 雑誌名: Journal of Biomechanics 巻: 87 ページ: 127～141
  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2019.02.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insole-Based Estimation of Vertical Ground Reaction Force Using One-Step Learning With Probabilistic Regression and Data Augmentation (2019)
  • 著者名/発表者名: Eguchi Ryo、Takahashi Masaki
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering 巻: 27 ページ: 1217～1225
  • DOI: 10.1109/TNSRE.2019.2916476
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stair climbing ability in patients with early knee osteoarthritis: Defining the clinical hallmarks of early disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Iijima Hirotaka、Eguchi Ryo、Shimoura Kanako、Aoyama Tomoki、Takahashi Masaki
  • 雑誌名: Gait & Posture 巻: 72 ページ: 148～153
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2019.06.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between varus thrust during gait and low back pain in people with knee osteoarthritis (2019)
  • 著者名/発表者名: Iijima Hirotaka、Suzuki Yusuke、Aoyama Tomoki、Takahashi Masaki
  • 雑誌名: Arthritis Care & Research 巻: - ページ: -
  • DOI: https://doi.org/10.1002/acr.24020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of Vertical Ground Reaction Force Using Low-cost Insole with Force Plate-free Learning from Single Leg Stance and Walking (2019)
  • 著者名/発表者名: Eguchi Ryo、Yorozu Ayanori、Fukumoto Takahiko、Takahashi Masaki
  • 雑誌名: IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics 巻: - ページ: 1～1
  • DOI: 10.1109/JBHI.2019.2937279
  • 査読あり
• [雑誌論文] Associations among falls, gait variability, and balance function in idiopathic normal pressure hydrocephalus (2019)
  • 著者名/発表者名: Nikaido Yasutaka、Urakami Hideyuki、Akisue Toshihiro、Okada Yohei、Katsuta Naoya、Kawami Yuki、Ikeji Takuya、Kuroda Kenji、Hinoshita Tetsuya、Ohno Hiroshi、Kajimoto Yoshinaga、Saura Ryuichi
  • 雑誌名: Clinical Neurology and Neurosurgery 巻: 183 ページ: 105385～105385
  • DOI: 10.1016/j.clineuro.2019.105385
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebellum-mediated trainability of eye and head movements for dynamic gazing (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsugi Akiyoshi、Yoshida Naoki、Nishishita Satoru、Okada Yohei、Mori Nobuhiko、Oku Kosuke、Douchi Shinya、Hosomi Koichi、Saitoh Youichi
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 14 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0224458
  • 査読あり
• [雑誌論文] The muscle pre-activity timing of the hamstrings and quadriceps during 180° and 360° rotational jump landings in healthy female subjects (2019)
  • 著者名/発表者名: Bai Daisuke、Okada Yohei、Fukumoto Takahiko、Ogawa Munehiro、Tanaka Yasuhito
  • 雑誌名: Asia-Pacific Journal of Sports Medicine, Arthroscopy, Rehabilitation and Technology 巻: 17 ページ: 16～20
  • DOI: 10.1016/j.asmart.2019.01.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] リハビリテーションと工学研究との連携が拓く可能性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡田 洋平
  • 雑誌名: システム／制御／情報 巻: 63 ページ: 335～340
  • DOI: https://doi.org/10.11509/isciesci.63.8_335
• [雑誌論文] 特集 パーキンソン病up-to-date パーキンソン病のリハビリテーションup-to-date (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡田 洋平
  • 雑誌名: 作業療法ジャーナル 巻: 53 ページ: 955～959
  • DOI: https://doi.org/10.11477/mf.5001201827
• [学会発表] Functional and morphological analysis of the transverse arch of the foot by using precise pressure sensors and 2D ultrasound (2019)
  • 著者名/発表者名: Zeidan Hala, Suzuki Yusuke, Nakai Kengo, Iijima Hirotaka, Eguchi Ryo, Fujimoto Koji, Aoyama Tomoki
  • 学会等名: 13th International Society of Physical and Rehabilitation Medicine World Congress
  • 国際学会
• [学会発表] The foot structure and function in genu varum and medial knee osteoarthritis (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanako Shimoura, Kaho Negoro, Tomoki Aoyama
  • 学会等名: 13th International Society of Physical and Rehabilitation Medicine World Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Immediate Effects of Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation on Pain and Physical Performance during Physical Functional Tests in Individuals with Pre-Radiographic Knee Osteoarthritis (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanako Shimoura, Hirotaka Iijima, Yusuke Suzuki, Tomoki Aoyama
  • 学会等名: 13th International Society of Physical and Rehabilitation Medicine World Congress
  • 国際学会
• [備考] 慶應義塾大学理工学部システムデザイン工学科髙橋研究室
  • URL: http://www.yt.sd.keio.ac.jp/publication.html