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2019 年度 実施状況報告書

深層学習による糖尿病足病変再発リスクに応じた歩行支援プログラムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 19K12915
研究機関星城大学

研究代表者

林 久恵  星城大学, リハビリテーション学部, 准教授 (80444404)

研究分担者 河野 健一  国際医療福祉大学, 成田保健医療学部, 講師 (10638480)
岩本 哲哉  国立保健医療科学院, その他部局等, 研究員 (40782412)
小池 孝康  岐阜保健大学短期大学部, その他部局等, 助教 (10720253)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード糖尿病性足潰瘍 / 歩行 / 階層的クラスタリング / ディープクラスタリング / リスクの層別化
研究実績の概要

糖尿病神経障害および下肢動脈血流障害を伴う糖尿病性足潰瘍の再発予防には、歩行時に足底にかかる負荷量の管理が不可欠であることが指摘されている。しかし、足底圧を測定できない環境において、歩行に伴うリスクを把握し、安全に歩行練習を進めることは困難な課題であった。
そこで、本研究では、歩行時の足底圧および足潰瘍の再発に影響を及ぼす因子について調査を行い、深層学習により足潰瘍の再発リスクを分類すること、リスクに対応した歩行再建支援プログラムを構築し、足潰瘍再発予防効果を検証することを目的とする。
初年度の課題として、歩行時足底圧と下肢機能の測定結果および測定後6ヶ月間の足潰瘍形成・足趾切断に関する追跡調査を行い、潰瘍再発・足趾切断のリスク分類を行った。糖尿病性足潰瘍の治療を実施している医療機関3施設にて、適格基準を満たし本研究参加の同意が得られた102例204肢を登録し、追跡調査を完了した症例を対象に解析を行った。歩行中の足圧軌跡や負荷量に直接的な影響を及ぼす因子から、4つのクラスターに分類した。各クラスターの潰瘍再発・足趾切断率はそれぞれ 0%・3.7%・9.8%・22.2% であり群間に有意差を認めた(p=0.046, log-rank)。歩行に影響を及ぼす因子を用いたクラスタリングによって、潰瘍再発・足趾切断リスクを分類できることが確認できた。
また、歩行時の足底圧と足圧中心の軌跡を二次元画像に変換し、足圧パターンとして提示することで、歩行時に顕在化する足圧の問題を視覚的に把握できることが解析過程で明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

対象症例の潰瘍再発・足趾切断リスクを分類するため、歩行時足底圧と下肢機能の測定結果および測定後6ヶ月間の足潰瘍形成・足趾切断に関する追跡調査の結果を集約し、多面的に解析を行った。
潰瘍再発・足趾切断と歩容との関連を検討するための解析方法の検討に時間を要したが、結論として、歩容に関する情報は、階層的クラスタリングを行うことで実用的な潰瘍再発・足趾切断リスク分類が可能になることが確認できた。
階層的クラスタリング以外の解析として、ディープクラスタリングを試行した。歩行時の足底圧と足圧中心の軌跡を二次元画像(足圧パターン)に変換してリスク分類を試みたが、解析結果と臨床像は一部乖離していた。しかし、足圧パターンには足趾切断既往を有する症例や神経障害を有する症例の特徴が反映されており、歩行に伴う足圧の問題を視覚的に把握する際に有用であることが分かった。

今後の研究の推進方策

初年度の調査結果より、潰瘍再発および足趾切断例は全例血液透析症例であり、その主たる原因は血流障害の増悪であることが分かった。また、歩行時の足底負荷の最大値が相対的に低く、活動量が低いことも確認できた。歩行時の足底圧については、足趾切断既往を有する場合に特徴的な足圧中心軌跡(COP)と圧の集中が観察された。したがって、歩行再建プログラムは血流障害の増悪予防を考慮し、COPの偏移および圧の集中がみられる症例に対しては活動量の拡大を安全に進める工夫が必要になると考える。これらの課題に対応するプログラムを設定し介入効果の検証を進めたい。

次年度使用額が生じた理由

活動量のモニタリングに必要なセンサーを初年度に購入するための予算を確保していたが、購入予定の製品より実用的なセンサーが発売されるという情報を受け、当該製品の発売を待ってから購入することにしたため次年度使用額に変更が生じた。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] 包括的高度慢性下肢虚血(CLTI)の重症化予防における理学療法2019

    • 著者名/発表者名
      林 久恵, 大塚 未来子
    • 雑誌名

      理学療法学

      巻: 46 ページ: 457-464

    • DOI

      https://doi.org/10.15063/rigaku.46-6kikaku_Hayashi_Hisae

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 片側下肢Rocker Sole着用が歩行時の下肢関節運動に及ぼす影響~Pivot Pointを中足骨頭下に設定したRocker Soleを用いて~2019

    • 著者名/発表者名
      渡部 祥輝, 河辺 信秀, 林 久恵
    • 雑誌名

      日本下肢救済・足病学会誌

      巻: 11 ページ: 110-115

    • DOI

      https://doi.org/10.7792/jlspm.11.110

    • 査読あり
  • [学会発表] その足の管理, 患者さんに任せますか?2019

    • 著者名/発表者名
      林 久恵
    • 学会等名
      第4回日本心血管理学療法学会・第6回日本糖尿病理学療法学会【産学連携セッション】
    • 招待講演
  • [学会発表] 「歩行を守る」理学療法士の活動の実態は?2019

    • 著者名/発表者名
      林 久恵
    • 学会等名
      第11回日本下肢救済・足病学会学術総会【関連学会コラボレーション企画】
    • 招待講演
  • [学会発表] 足病変の診療における理学療法の展望―専門医との連携により叶えられたこと これから叶えたいこと―2019

    • 著者名/発表者名
      林 久恵
    • 学会等名
      第16回日本下肢救済・足病学会 北海道地方会学術集会【特別公演】
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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