慣性センサーによる高齢者の歩行中の同時収縮の解析手法の開発

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健康寿命の延伸のため、歩行障害の予防は重要である。特に高齢者の歩行能力低下の原因の1つである下肢筋の拮抗筋との同時収縮の延長は予防すべき障害である。近年、歩行障害の運動学・運動力学解析のため、慣性センサーを用いた研究が行われ、日常環境で、かつ簡便に歩行速度や歩幅といった距離・時間因子の解析が可能となった。しかし、慣性センサーのみで筋活動を推定した方法は報告されていない。そこで慣性センサーによる歩行解析により、歩行中の下肢筋の同時収縮を反映できるかという学術的な疑問が生じる。本研究では歩行障害の予備軍を日常環境で、かつ簡便に発見するために、同時収縮時間の延長を反映する慣性センサーによる歩行解析手法を開発する。これにより臨床において歩行障害の予備軍となりうる高齢者を簡便に発見し、適切な運動療法を実施することで、健康寿命の延伸を図る仕組みの構築を目指す。我々はパイロットスタディとして、慣性センサーで同時収縮を推定出来るのか、その可能性を検討するため、筋電図と加速度波形の関連について調査を行った。対象は整形外科クリニックに通う外来患者11名である。下腿腓頭に装着した加速度波形から加速度を微分したjerkを算出、表面筋電図を用い、前脛骨筋と腓腹筋外側部の筋活動と同時収縮の指標である、%co-contractionを計算し、一歩行周期の立脚期を４つに分類し、それぞれで歩行中のjerkと%co-contractionの関係性を調査した。その結果、荷重応答期において中等度の負の相関関係を示した。正常歩行メカニズムにおいて荷重応答期は衝撃吸収の時期である。この時期の加速度波形は歩行周期の中でも大きく、前脛骨筋の筋活動はピークとなり、腓腹筋の活動は小さく、同時収縮は小さい。一方、荷重応答期に同時収縮が大きい例であると、この時期の加速度は小さくなることが分かった。