Building the foundations for artificial intelligence providing treatment strategies of hemiparetic gait

本研究の目的は、片麻痺歩行再建に寄与する歩行関連指標を定量的歩行分析データから抽出する人工知能システムを開発し、病態に応じた運動学的治療指針を提示する学術的基盤を形成することである。高齢者歩行の特徴ベクトルを規定する基本空間を形成する目的で、地域生活に必要な歩行耐久性指標として6分間歩行距離（以下、6MWD）を含む3次元歩行分析を100名の健常高齢者について実施した。次に、片麻痺歩行での6MWDに寄与する特徴量を抽出する目的で、計測を完了した片麻痺患者29名のデータについて、健常者のマハラノビス空間における距離が6MWDに相関する歩行関連指標の組み合わせ（1-10指標）を、マルコフ連鎖モンテカルロ法によって抽出（各500サンプル）した。6MWDと単独で最も高い相関を示した歩行関連指標は、非麻痺肢・荷重応答期の歩行制動力（r = 0.743）であり、麻痺肢からの歩行推進力が大きく、麻痺肢を振り出すための代償がないことが6MWDに寄与すると考えられた。2-10指標の組み合わせで抽出された計4,500サンプルの中から、相関係数0.8以上のマハラノビス距離を構成する特徴量の出現率で重要度サンプリングを実施した。抽出された292サンプル（平均相関係数：0.818）において出現率が20%以上であった項目は、麻痺肢・立脚後期の膝関節角度の左右差（33.2%）、股関節屈曲角度の左右差（24.0%）、非麻痺肢・荷重応答期のleading limb angle（LLA）（22.3%）及び麻痺肢・立脚後期のtrailing limb angle（TLA）（20.2%）の４項目であった。麻痺肢・立脚後期の膝関節・股関節角度は立脚後期に麻痺肢で身体を支持する能力、非麻痺肢LLAは麻痺肢振り出し時の代償に影響され、また、麻痺肢TLA形成は下肢Fugl-Meyerスコアで説明できないことを確認した。

本研究の目的は、片麻痺歩行再建に寄与する歩行関連指標を定量的歩行分析データから抽出する人工知能システムを開発し、病態に応じた運動学的治療指針を提示する学術的基盤を形成することである。高齢者歩行の特徴ベクトルを規定する基本空間を形成する目的で、地域生活に必要な歩行耐久性指標として6分間歩行距離（以下、6MWD）を含む3次元歩行分析を100名の健常高齢者について実施した。次に、片麻痺歩行での6MWDに寄与する特徴量を抽出する目的で、計測を完了した片麻痺患者29名のデータについて、健常者のマハラノビス空間における距離が6MWDに相関する歩行関連指標の組み合わせ（1-10指標）を、マルコフ連鎖モンテカルロ法によって抽出（各500サンプル）した。6MWDと単独で最も高い相関を示した歩行関連指標は、非麻痺肢・荷重応答期の歩行制動力（r = 0.743）であり、麻痺肢からの歩行推進力が大きく、麻痺肢を振り出すための代償がないことが6MWDに寄与すると考えられた。2-10指標の組み合わせで抽出された計4,500サンプルの中から、相関係数0.8以上のマハラノビス距離を構成する特徴量の出現率で重要度サンプリングを実施した。抽出された292サンプル（平均相関係数：0.818）において出現率が20%以上であった項目は、麻痺肢・立脚後期の膝関節角度の左右差（33.2%）、股関節屈曲角度の左右差（24.0%）、非麻痺肢・荷重応答期のleading limb angle（LLA）（22.3%）及び麻痺肢・立脚後期のtrailing limb angle（TLA）（20.2%）の４項目であった。麻痺肢・立脚後期の膝関節・股関節角度は立脚後期に麻痺肢で身体を支持する能力、非麻痺肢LLAは麻痺肢振り出し時の代償に影響され、また、麻痺肢TLA形成は下肢Fugl-Meyerスコアで説明できないことを確認した。