[1435] 加速度計を用いた歩行周期時間測定の検者間信頼性および真値の推定精度に歩行速度が及ぼす影響
Keywords:歩行周期時間, 検者間信頼性, 推定精度
【はじめに，目的】
歩行の定量的評価は，根拠に基づく理学療法を実践するために必要である。加速度計は，測定環境の制限が少なく臨床現場でも比較的簡便に歩行の定量的評価を可能にする機器である。加速度計で測定した体幹前方加速度のピークは，初期接地と一致することが報告されており（Zijlstra et al.，2003），歩行周期時間やステップ時間など歩行時間因子の評価に応用されている。一方で，歩行速度が低下すると体幹加速度は平坦化することが指摘されている。それゆえ，加速度解析の際に，目視でのピークの識別が困難となり，検者間信頼性や真値の推定精度が低下する可能性がある。そこで，本研究の目的は，加速度計を用いた歩行時間因子評価の検者間信頼性および真値の推定精度に歩行速度の違いが及ぼす影響を明らかにすることである。
【方法】
加速度計での歩行評価に十分な経験を有する理学療法士6名をデータ解析者（検者）とした。また健常成人男性11名（年齢25±2歳，身長1.69±0.05m，体重60.9±7.5kg：平均値±標準偏差）を被検者として歩行課題を行った。測定課題は，トレッドミル上を裸足での歩行とした。歩行速度は10，20，30，60m/minの4条件とし，いずれの歩行速度も2分間歩行した。測定前には測定環境に慣れるため，十分な練習時間を設けた。歩行条件の測定順序は，被検者ごとランダムに設定し，各歩行条件の間には十分な休憩時間を設けた。
測定機器は，歩行周期の特定のために，フットスイッチと加速度計を用いた。測定では，両機器とも同時に記録した。評価する歩行時間因子は歩行周期時間（s）とし，フットスイッチでの測定値を真値とした。フットスイッチは対象者の右踵部に貼付して，サンプリング周波数を1kHzとした。フットスイッチのデータは，時間で微分し，正のピークを初期接地とした。フットスイッチのデータから，歩行開始30秒後から10歩行周期の平均値を算出した。加速度計は，対象者の第三腰椎部に弾性ベルトで固定し，サンプリング周波数60Hzで体幹前後加速度を測定した。得られた加速度データは，遮断周波数10Hzのローパスフィルターで平滑化した。加速度データの解析において，検者には歩行30秒以降の前後加速度データを提示し，最初のピークから10歩行周期の平均値を算出するよう指示した。
統計解析において，加速度計で評価した歩行周期時間の検者間信頼性は，相対信頼性を級内相関係数（2,1），絶対信頼性を測定の標準誤差で検討した。真値の推定精度は，真値と加速度計による測定値の差から二乗平均平方根誤差を算出して検討した。測定の標準誤差および真値の推定精度が真値の最小可検変化量以下であれば，加速度計による評価の信頼性および精度が良好とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
当院倫理審査会の承認後，ヘルシンキ宣言に従い，対象者全員に研究内容の十分な説明後に同意を得て研究を実施した。
【結果】
歩行周期時間の真値は，10m/minで3.7±1.0s，20m/minで2.1±0.4s，30m/minで1.6±0.2s，60m/minで1.1±0.1sであった。真値の最小可検変化量は10m/minで0.9s，20m/minで0.3s。30m/minで0.2s，60m/minで0.1sであった。検者間信頼性の検討において，級内相関係数は10m/minが0.94，20m/minが0.98，30m/minと60m/minでは0.99であった。測定の標準誤差は，10m/minで0.255s，20m/minで0.045s，30m/minで0.011s，60 m/minで0.001sであった。真値の推定精度は10m/minで0.28s，20m/minで0.18s，30m/minで0.08s，60 m/minで0.04sであった。
【考察】
加速度計を用いた歩行時間因子の評価は，低速度においても，高い検者間信頼性および高い真値の推定精度があることが明らかとなった。検者間信頼性の検討において，被検者の個人差が大きいデータでは検者間の誤差が相対的に小さくなり，係数値が大きくなり見かけ上信頼性が高くなる場合があるが，本研究では，測定の標準誤差を用いて絶対信頼性も検討した。測定の標準誤差および真値の推定精度は，いずれも歩行速度が低いほど増加する傾向にあったが，全ての歩行速度で真値の最小可検変化量以下であった。したがって，本研究で実施した歩行速度の範囲において，加速度計を用いた歩行周期時間の評価は，信頼性と精度が良好であると考えられる。今後，歩行能力が低下した患者においても同様の結果が得られるか検証したい。
【理学療法学研究としての意義】
本研究は，加速度計を用いた歩行評価の適用を理解するための基礎的知見としての意義がある。
歩行の定量的評価は，根拠に基づく理学療法を実践するために必要である。加速度計は，測定環境の制限が少なく臨床現場でも比較的簡便に歩行の定量的評価を可能にする機器である。加速度計で測定した体幹前方加速度のピークは，初期接地と一致することが報告されており（Zijlstra et al.，2003），歩行周期時間やステップ時間など歩行時間因子の評価に応用されている。一方で，歩行速度が低下すると体幹加速度は平坦化することが指摘されている。それゆえ，加速度解析の際に，目視でのピークの識別が困難となり，検者間信頼性や真値の推定精度が低下する可能性がある。そこで，本研究の目的は，加速度計を用いた歩行時間因子評価の検者間信頼性および真値の推定精度に歩行速度の違いが及ぼす影響を明らかにすることである。
【方法】
加速度計での歩行評価に十分な経験を有する理学療法士6名をデータ解析者（検者）とした。また健常成人男性11名（年齢25±2歳，身長1.69±0.05m，体重60.9±7.5kg：平均値±標準偏差）を被検者として歩行課題を行った。測定課題は，トレッドミル上を裸足での歩行とした。歩行速度は10，20，30，60m/minの4条件とし，いずれの歩行速度も2分間歩行した。測定前には測定環境に慣れるため，十分な練習時間を設けた。歩行条件の測定順序は，被検者ごとランダムに設定し，各歩行条件の間には十分な休憩時間を設けた。
測定機器は，歩行周期の特定のために，フットスイッチと加速度計を用いた。測定では，両機器とも同時に記録した。評価する歩行時間因子は歩行周期時間（s）とし，フットスイッチでの測定値を真値とした。フットスイッチは対象者の右踵部に貼付して，サンプリング周波数を1kHzとした。フットスイッチのデータは，時間で微分し，正のピークを初期接地とした。フットスイッチのデータから，歩行開始30秒後から10歩行周期の平均値を算出した。加速度計は，対象者の第三腰椎部に弾性ベルトで固定し，サンプリング周波数60Hzで体幹前後加速度を測定した。得られた加速度データは，遮断周波数10Hzのローパスフィルターで平滑化した。加速度データの解析において，検者には歩行30秒以降の前後加速度データを提示し，最初のピークから10歩行周期の平均値を算出するよう指示した。
統計解析において，加速度計で評価した歩行周期時間の検者間信頼性は，相対信頼性を級内相関係数（2,1），絶対信頼性を測定の標準誤差で検討した。真値の推定精度は，真値と加速度計による測定値の差から二乗平均平方根誤差を算出して検討した。測定の標準誤差および真値の推定精度が真値の最小可検変化量以下であれば，加速度計による評価の信頼性および精度が良好とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
当院倫理審査会の承認後，ヘルシンキ宣言に従い，対象者全員に研究内容の十分な説明後に同意を得て研究を実施した。
【結果】
歩行周期時間の真値は，10m/minで3.7±1.0s，20m/minで2.1±0.4s，30m/minで1.6±0.2s，60m/minで1.1±0.1sであった。真値の最小可検変化量は10m/minで0.9s，20m/minで0.3s。30m/minで0.2s，60m/minで0.1sであった。検者間信頼性の検討において，級内相関係数は10m/minが0.94，20m/minが0.98，30m/minと60m/minでは0.99であった。測定の標準誤差は，10m/minで0.255s，20m/minで0.045s，30m/minで0.011s，60 m/minで0.001sであった。真値の推定精度は10m/minで0.28s，20m/minで0.18s，30m/minで0.08s，60 m/minで0.04sであった。
【考察】
加速度計を用いた歩行時間因子の評価は，低速度においても，高い検者間信頼性および高い真値の推定精度があることが明らかとなった。検者間信頼性の検討において，被検者の個人差が大きいデータでは検者間の誤差が相対的に小さくなり，係数値が大きくなり見かけ上信頼性が高くなる場合があるが，本研究では，測定の標準誤差を用いて絶対信頼性も検討した。測定の標準誤差および真値の推定精度は，いずれも歩行速度が低いほど増加する傾向にあったが，全ての歩行速度で真値の最小可検変化量以下であった。したがって，本研究で実施した歩行速度の範囲において，加速度計を用いた歩行周期時間の評価は，信頼性と精度が良好であると考えられる。今後，歩行能力が低下した患者においても同様の結果が得られるか検証したい。
【理学療法学研究としての意義】
本研究は，加速度計を用いた歩行評価の適用を理解するための基礎的知見としての意義がある。