[1059] 歩行中180°方向変換時の頭頚部，体幹における回旋運動開始時間の検討
キーワード：歩行, 方向変換動作, 頭頚部回旋
【はじめに，目的】高齢者における転倒の要因として歩行，立ち上がり，方向変換動作が7割を占め，さらに直線歩行よりも方向変換動作の転倒率が高いとの報告もある。歩行時は，若年者，高齢者ともに頭頚部を固定する特徴があるが，Aftab E. Patlaらは方向変換時に先行して，頭頚部が回旋すると報告している。一方，高齢者では方向変換時において頭頚部，体幹の柔軟性低下からそれらの分節運動が減少することにより，頭頚部，体幹，骨盤が一体となって回旋するという報告もある。さらに，頭部の動きと重心動揺に関しても関係性が報告されていることから，方向変換時の頭頚部，体幹，骨盤の動作解析は非常に重要であると考えられる。
方向変換動作に関する研究は，三次元動作解析システムを用いたものが多く，非常に高価であり，臨床応用は困難であると考えられる。近年，簡便かつ安価な加速度センサと角速度センサの2種類が搭載された6軸センサが実用化され，歩行周期時間の算出などに使用されている。また，我々は第48回全国理学療法学術大会において歩行時180°方向変換動作における6軸センサの有効性をVICONとの比較により検討し，高い信頼性があると報告した。
そこで，今回は，若年者における歩行時180°方向変換時の頭頚部，体幹の回旋開始時間を6軸センサのみを使用し検証することを目的とした。
【方法】対象は，15名の健常若年者（年齢：21.1±0.64歳，身長171.1±6.1cm，体重62.9±6.7kg，BMI21.4±1.4）である。計測には，小型無線ハイブリッドセンサWAA-010（ワイヤレステクノロジー社製）を使用し，6軸センサは頭頂，第7胸椎棘突起，第4腰椎棘突起の3部位に装着した。サンプリング周波数は100Hzに設定し，検出されたデータはButterworth filterにてローパスフィルター補正を行った（遮断周波数6Hz）。
歩行路は10mとし，直線歩行5回の各部位の回旋角速度を測定し，その後，直線歩行に180°方向変換を加えた歩行を同様に10回計測した。方向変換の合図はブザーを使用し，ブザーが鳴ったら方向変換するように指示した。各歩行速度は快適歩行速度とし，視線に関しては特に指示をせず行った。
各部位の回旋開始時間算出方法は，5回計測した直線歩行時の時系列角速度から，各被験者における直線歩行の基準角速度（平均±標準偏差×2）として算出し，方向変換歩行10回において基準角速度から逸脱した時系列角速度を回旋開始時間とした。その結果から頭頂，第7胸椎棘突起，第4腰椎棘突起の回旋開始時間の差を一元配置分散分析により統計解析を行った。統計学的有意水準は5%未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】本実験のすべての手順は，ヘルシンキ条約に基づき，全ての被験者には本研究の主旨を文書及び口頭にて説明し，研究の参加に対する同意を書面にて得た。
【結果】一元配置分散分析を行った結果，被験者ごとの回旋開始時間の平均値は頭頂で2.42秒，第7胸椎レベルで2.77秒，第4腰椎レベルで，2.81秒であった。頭頂と第7胸椎レベルでの回旋開始時間の間に有意水準5%未満で有意差を認め，頭頂と第4腰椎レベルでも有意差を認めた。第7胸椎レベルと第4腰椎レベルでは有意差を認めなかった。
【考察】今回，頭頂の回旋開始時間と第7胸椎レベルでの回旋開始時間の間に有意な差が認められ，Sakineh B．Akramらの先行研究と同様の結果となった。また，第7胸椎レベルでの回旋開始時間と第4腰椎レベルでの回旋開始時間との間には有意差は認められず，先行研究とは異なった結果となった。これは，6軸センサの感度が高いために，床反力などの下肢の影響を受けやすく，回旋開始時間の測定に誤差を生じたためと考えられる。また，ヒトが方向変換時に頭部の回旋が体幹の回旋に先立ち起こることは，視覚による制御を行う目的であると報告されていることから，頭頂と体幹の回旋開始時間には有意差を認めたが，体幹と腰部の回旋開始時間には認めなかったと考えられる。
【理学療法学研究としての意義】本実験により，小型無線式の6軸センサを用いた計測においても，回旋開始のタイミングを計測できたことから，客観的に動作解析が可能であり，臨床での評価として利用できる可能性が示唆された。また，今回の計測は若年健常者のみでの計測であったが，今後，さらに高齢者や，有病者との比較や転倒歴などの要素を含めた解析を行うことにより，転倒の危険予測因子としての活用や，頭頂，体幹の分離運動の重要性の検討に加え,疾患による機能低下の評価への活用を行うことで,今後の理学療法プログラムの立案も期待できると考えられる。
方向変換動作に関する研究は，三次元動作解析システムを用いたものが多く，非常に高価であり，臨床応用は困難であると考えられる。近年，簡便かつ安価な加速度センサと角速度センサの2種類が搭載された6軸センサが実用化され，歩行周期時間の算出などに使用されている。また，我々は第48回全国理学療法学術大会において歩行時180°方向変換動作における6軸センサの有効性をVICONとの比較により検討し，高い信頼性があると報告した。
そこで，今回は，若年者における歩行時180°方向変換時の頭頚部，体幹の回旋開始時間を6軸センサのみを使用し検証することを目的とした。
【方法】対象は，15名の健常若年者（年齢：21.1±0.64歳，身長171.1±6.1cm，体重62.9±6.7kg，BMI21.4±1.4）である。計測には，小型無線ハイブリッドセンサWAA-010（ワイヤレステクノロジー社製）を使用し，6軸センサは頭頂，第7胸椎棘突起，第4腰椎棘突起の3部位に装着した。サンプリング周波数は100Hzに設定し，検出されたデータはButterworth filterにてローパスフィルター補正を行った（遮断周波数6Hz）。
歩行路は10mとし，直線歩行5回の各部位の回旋角速度を測定し，その後，直線歩行に180°方向変換を加えた歩行を同様に10回計測した。方向変換の合図はブザーを使用し，ブザーが鳴ったら方向変換するように指示した。各歩行速度は快適歩行速度とし，視線に関しては特に指示をせず行った。
各部位の回旋開始時間算出方法は，5回計測した直線歩行時の時系列角速度から，各被験者における直線歩行の基準角速度（平均±標準偏差×2）として算出し，方向変換歩行10回において基準角速度から逸脱した時系列角速度を回旋開始時間とした。その結果から頭頂，第7胸椎棘突起，第4腰椎棘突起の回旋開始時間の差を一元配置分散分析により統計解析を行った。統計学的有意水準は5%未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】本実験のすべての手順は，ヘルシンキ条約に基づき，全ての被験者には本研究の主旨を文書及び口頭にて説明し，研究の参加に対する同意を書面にて得た。
【結果】一元配置分散分析を行った結果，被験者ごとの回旋開始時間の平均値は頭頂で2.42秒，第7胸椎レベルで2.77秒，第4腰椎レベルで，2.81秒であった。頭頂と第7胸椎レベルでの回旋開始時間の間に有意水準5%未満で有意差を認め，頭頂と第4腰椎レベルでも有意差を認めた。第7胸椎レベルと第4腰椎レベルでは有意差を認めなかった。
【考察】今回，頭頂の回旋開始時間と第7胸椎レベルでの回旋開始時間の間に有意な差が認められ，Sakineh B．Akramらの先行研究と同様の結果となった。また，第7胸椎レベルでの回旋開始時間と第4腰椎レベルでの回旋開始時間との間には有意差は認められず，先行研究とは異なった結果となった。これは，6軸センサの感度が高いために，床反力などの下肢の影響を受けやすく，回旋開始時間の測定に誤差を生じたためと考えられる。また，ヒトが方向変換時に頭部の回旋が体幹の回旋に先立ち起こることは，視覚による制御を行う目的であると報告されていることから，頭頂と体幹の回旋開始時間には有意差を認めたが，体幹と腰部の回旋開始時間には認めなかったと考えられる。
【理学療法学研究としての意義】本実験により，小型無線式の6軸センサを用いた計測においても，回旋開始のタイミングを計測できたことから，客観的に動作解析が可能であり，臨床での評価として利用できる可能性が示唆された。また，今回の計測は若年健常者のみでの計測であったが，今後，さらに高齢者や，有病者との比較や転倒歴などの要素を含めた解析を行うことにより，転倒の危険予測因子としての活用や，頭頂，体幹の分離運動の重要性の検討に加え,疾患による機能低下の評価への活用を行うことで,今後の理学療法プログラムの立案も期待できると考えられる。