2018 Fiscal Year Research-status Report
足部・歩行機能指標に基づく変形性膝関節症のリスク評価手法の開発と縦断研究
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18K18363
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
安在 絵美 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 産総研特別研究員 (70814987)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 変形性膝関節症 / 歩行 / 足部変形 / 剪断力 / 足底圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では変形性膝関節症の歩行中の足底圧に着目し，地域で利用可能な歩行計測装置の開発と重症度推定のための評価指標の構築を目指している．これまでの研究で歩行中の足底圧中心軌跡と疼痛程度との関連が見られていることから，本研究では歩行中の回内運動を含めた重症度評価モデルの構築を目的とし，研究を進めてきた．当該年度の成果として下記が挙げられる．
① 小型高感度の三軸フォースセンサを用いた足底3軸力計測装置の開発を行い，スマートフォンでの制御ならびにデータ表示可能なシステムを構築した．また，先行研究で行われている膝の動態評価についても同時計測できるよう，加速度センサを同期できるようシステムに組込んだ．これらの成果については，特許出願を進めるとともに，学会発表などを行った．
② ①の装置を用いて健常者を対象とした予備実験を行った結果，通常歩行中の足底力（圧力＋剪断力）が許容荷重の範囲内で計測でき，歩行中の足裏の部分的な圧力ならびに剪断力を捉えられることが確認できた．
③ 地域在住高齢者のうち，膝痛を訴える高齢者を対象とし，実証実験を行い，高齢者や疾患を持つ対象者でも問題なく計測できることを確かめた．また，変形性膝関節症と診断されるものは足部変形有無や膝の動態に違いが見られた．
④ 現在，③の対象者について運動指導士による膝の痛みにアプローチする運動介入を行っており，疼痛強度の変化による歩行特徴の変化について検討している．
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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
本年度はこれまでの成果や知見を応用し，計測デバイスの開発などおおむね順調に進めることができた．小型高感度の三軸フォースセンサを応用した計測装置では，無線伝送（Bluetooth，サンプリング100Hz）により，スマートフォン等でのデータ提示が可能であり，日常的環境下で無拘束に測定できるよう設計した．これらは実証実験により大きな問題はなかったが，計測場所の建物によってBluetooth通信に影響（通信距離が短縮するなど）
が見られた．この課題については，場所を変更することで問題なく実施できたため，計測実施に際して問題ないと考えている．また，地域高齢者を対象とした歩行計測実験では，健常高齢者ならびに膝痛がある高齢者(65歳以上)30名を対象に本デバイスを用いた計測を実施できた．結果として，通常歩行中の足底力（圧力＋剪断力）が許容荷重内で計測でき ，歩行中の足裏の部分的な圧力ならびに剪断力を捉えられることが確認できた．さらに，うち膝の痛みのある10名については，運動指導士による半年間の運動指導介入を行った．介入後の測定結果として，介入前と比べ座位時の膝屈曲角度が減少するなど，すべての人で改善していた．現在これらの変化に伴う歩行特徴の変化について分析を進めている．分析を進める中で，疼痛強度の評価は主観評価となっていることから，心理的影響を受けやすいなどの問題からこれらの変化を捉えることが課題となっている．現在はフェイススケールなど段階的な評価を行っているが，VASスケールなどの定量的スケールを用いたほうが良いか検討を進めている．
足部の剪断力については，それに起因する足部の運動を検討し，モデル化を行うため，今後東京大学整形外科の足外科チームと実験を実施し，基礎検討を行う予定である，これらの基礎検討後に医学的実験についても実施する方向でスケジュールを変更し，進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
・開発した装置とモーションキャプチャシステムで得られる足部運動量の比較
開発した装置について，モーションキャプチャシステムとの同時計測による比較実験を行い，足部の動的運動を推定可能かどうかについて検討を行う．基礎的な検討を行うため，今回のターゲットは日常的に過回内が発生する患者（20～60歳）を対象とし，足部運動と足底剪断力の比較を行う．また，年齢や性別をマッチする健常者との比較も行い，装置の妥当性を検証する．現在倫理申請を済ませ，8月から実施し年内に終了する予定で進めている．なおこれらの基礎検討や医学的実験については東京大学医学部付属病院の整形外科（足外科チーム）と一緒に進めていく予定である．
・地域高齢者を対象とした縦断実験
本年度の実験データから疼痛程度と足底圧・足底剪断力の関連性について分析を進める．昨年度の半年間の介入結果から疼痛評価指標の再検討，測定項目の再検討を行う．地域高齢者を対象とした実証実験については，秋田県の潟上市などが行う高齢者事業の中で実施し，運動指導士や保健師と連携を図りながら引き続き進める予定である．
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| Causes of Carryover |
特許出願に伴い，予定していた国際会議での発表を次年度以降に延期したため
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Research Products
(5 results)
