[1508] 慣性センサを用いたTimed “Up and Go” Testの相分けと動作要素分析の試み
Keywords:TUG, 加速度, 角速度
【はじめに，目的】
Timed“Up and Go”Test（以下TUG）では，椅子から立ち上がって3m歩き，目印を回って再び椅子に座るまでの所要時間を計測する。速度条件には通常速度か最大速度を選択することが多いが，2条件の所要時間差が歩行の持久性と安楽性を反映し，応用歩行予備能の指標として有用であるとの報告がある。また,TUGの課題動作は日常生活に関連深い動作によって構成されており，対象者の運動技能を反映する。よって，各動作要素に着目することで，各動作要素の応用歩行予備能への影響を予測することが可能であり，日常生活への影響も予測可能である。そこで，対象者の下部体幹に装着した1つの慣性センサから得られる情報を用いて，TUGを相分けし，各動作要素を分析する。本研究の目的は下部体幹に装着した1つの慣性センサによるTUGの相分けの妥当性を光学式三次元動作解析装置（VICON MX；Oxford Metrics社；以下VICON）との間で検証すること，そして応用歩行予備能に影響が大きい動作要素を検討することとする。
【方法】
対象は健常男子大学生32名（19～26歳）とした。計測装置には対象者の第3腰椎棘突起上に装着した慣性センサ（WAA-010；ワイヤレステクノロジー社）とVICONを使用し，測定周期は共に100Hzとした。課題動作は通常速度と最大速度のTUGとし，各3回実施した。解析には通常速度は3回目のデータを使用し，最大速度は所要時間が最も短いデータを使用した。各データは平滑化処理を行った後，モバイルPC上でExcel2010（Microsoft社）を用いて解析した。慣性センサとVICONの情報を参照し,TUGを5つの相（第1相；立ち上がりと歩き始め，第2相；往路歩行，第3相；方向転換，第4相；復路歩行，第5相；方向転換と座り）に分け，TUGの総所要時間と各相の所要時間を算出した。分析方法は，まず慣性センサによる相分けの基準関連妥当性を確認するためVICONによる相分けとの間で各相の所要時間について相関分析を行った。続いてTUG通常速度とTUG最大速度の総所要時間の比較に対応あるt検定を使用し，各相の変化率（（TUG通常速度－TUG最大速度）/TUG通常速度）の高低差を見るためにKruskal-Wallis検定を行い，多重比較法としてWilcoxonの符号順位検定を全ての組み合わせに対して繰り返し行った後，危険率に対してBonferroni補正を行った。いずれもSPSS Ver22を使用し，有意水準は5％とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究は所属機関の倫理審査委員会で承認され，対象者には研究目的と内容を口頭と書面で説明し，書面で同意を得て実施した（受付番号23722）。
【結果】
5つの相に関して慣性センサとVICONによる相分けの間の相関は通常速度（相関係数0.81～0.94）と最大速度（相関係数0.69～0.94）であり，共に有意な相関を認めた（P＜0.01）。総所要時間にはTUG通常速度9.72±1.47秒（平均±標準偏差）とTUG最大速度5.86±0.75秒の間で有意な差を認め（P＜0.05），各相の2条件の所要時間の比較ではすべての相で有意差を認めた（P＜0.05）。TUG通常速度の各相所要時間は，第1相1.82,0.21秒（中央値,四分位偏差），第2相2.14,0.25秒，第3相1.91,0.23秒，第4相1.72,0.22秒，第5相2.05,0.25秒，TUG最大速度の各相所要時間は，第1相1.29,0.09秒，第2相0.94,0.14秒，第3相1.51,0.24秒，第4相0.69,0.22秒，第5相1.26,0.20秒であった。各相における所要時間の変化率には有意差を認め（P＜0.05），第1相0.27,0.12，第2相0.51,0.09，第3相0.25,0.09，第4相0.61,0.18，第5相0.37,0.10であり，多重比較の結果，第2相は第1相，第3相，そして第5相との間に有意差を認め（P＜0.05），第4相は第1相，第3相，そして第5相との間に有意差を認めた（P＜0.05）。
【考察】
下部体幹に装着した1つの慣性センサによる相分けの妥当性を確認した。若年者はTUG最大速度条件では，TUG通常速度と比較してすべての相の時間を短縮していた。また,TUG最大速度の差に大きく関与しているのは往路歩行相と復路歩行相であった。これは,歩き始めや方向転換,そして減速などの過渡歩行と立ち座りは直進歩行と比較して強い筋力やバランス能力が要求されるため,変化率が低かったと考えられる。また,本研究では対象が若年者であったため，筋力やバランス能力が高く,全ての相の時間を短縮することができたと考える。しかし，本研究では筋力やバランス能力の指標を評価項目に含んでおらず,今後はこれらの項目も含めて検討してゆく必要がある。
【理学療法学研究としての意義】
本研究は,高齢者のTUGを分析から加齢に伴う動作要素の実行状況の変化を知り,転倒予測と転倒予防に生かすための基礎データとなる。
Timed“Up and Go”Test（以下TUG）では，椅子から立ち上がって3m歩き，目印を回って再び椅子に座るまでの所要時間を計測する。速度条件には通常速度か最大速度を選択することが多いが，2条件の所要時間差が歩行の持久性と安楽性を反映し，応用歩行予備能の指標として有用であるとの報告がある。また,TUGの課題動作は日常生活に関連深い動作によって構成されており，対象者の運動技能を反映する。よって，各動作要素に着目することで，各動作要素の応用歩行予備能への影響を予測することが可能であり，日常生活への影響も予測可能である。そこで，対象者の下部体幹に装着した1つの慣性センサから得られる情報を用いて，TUGを相分けし，各動作要素を分析する。本研究の目的は下部体幹に装着した1つの慣性センサによるTUGの相分けの妥当性を光学式三次元動作解析装置（VICON MX；Oxford Metrics社；以下VICON）との間で検証すること，そして応用歩行予備能に影響が大きい動作要素を検討することとする。
【方法】
対象は健常男子大学生32名（19～26歳）とした。計測装置には対象者の第3腰椎棘突起上に装着した慣性センサ（WAA-010；ワイヤレステクノロジー社）とVICONを使用し，測定周期は共に100Hzとした。課題動作は通常速度と最大速度のTUGとし，各3回実施した。解析には通常速度は3回目のデータを使用し，最大速度は所要時間が最も短いデータを使用した。各データは平滑化処理を行った後，モバイルPC上でExcel2010（Microsoft社）を用いて解析した。慣性センサとVICONの情報を参照し,TUGを5つの相（第1相；立ち上がりと歩き始め，第2相；往路歩行，第3相；方向転換，第4相；復路歩行，第5相；方向転換と座り）に分け，TUGの総所要時間と各相の所要時間を算出した。分析方法は，まず慣性センサによる相分けの基準関連妥当性を確認するためVICONによる相分けとの間で各相の所要時間について相関分析を行った。続いてTUG通常速度とTUG最大速度の総所要時間の比較に対応あるt検定を使用し，各相の変化率（（TUG通常速度－TUG最大速度）/TUG通常速度）の高低差を見るためにKruskal-Wallis検定を行い，多重比較法としてWilcoxonの符号順位検定を全ての組み合わせに対して繰り返し行った後，危険率に対してBonferroni補正を行った。いずれもSPSS Ver22を使用し，有意水準は5％とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究は所属機関の倫理審査委員会で承認され，対象者には研究目的と内容を口頭と書面で説明し，書面で同意を得て実施した（受付番号23722）。
【結果】
5つの相に関して慣性センサとVICONによる相分けの間の相関は通常速度（相関係数0.81～0.94）と最大速度（相関係数0.69～0.94）であり，共に有意な相関を認めた（P＜0.01）。総所要時間にはTUG通常速度9.72±1.47秒（平均±標準偏差）とTUG最大速度5.86±0.75秒の間で有意な差を認め（P＜0.05），各相の2条件の所要時間の比較ではすべての相で有意差を認めた（P＜0.05）。TUG通常速度の各相所要時間は，第1相1.82,0.21秒（中央値,四分位偏差），第2相2.14,0.25秒，第3相1.91,0.23秒，第4相1.72,0.22秒，第5相2.05,0.25秒，TUG最大速度の各相所要時間は，第1相1.29,0.09秒，第2相0.94,0.14秒，第3相1.51,0.24秒，第4相0.69,0.22秒，第5相1.26,0.20秒であった。各相における所要時間の変化率には有意差を認め（P＜0.05），第1相0.27,0.12，第2相0.51,0.09，第3相0.25,0.09，第4相0.61,0.18，第5相0.37,0.10であり，多重比較の結果，第2相は第1相，第3相，そして第5相との間に有意差を認め（P＜0.05），第4相は第1相，第3相，そして第5相との間に有意差を認めた（P＜0.05）。
【考察】
下部体幹に装着した1つの慣性センサによる相分けの妥当性を確認した。若年者はTUG最大速度条件では，TUG通常速度と比較してすべての相の時間を短縮していた。また,TUG最大速度の差に大きく関与しているのは往路歩行相と復路歩行相であった。これは,歩き始めや方向転換,そして減速などの過渡歩行と立ち座りは直進歩行と比較して強い筋力やバランス能力が要求されるため,変化率が低かったと考えられる。また,本研究では対象が若年者であったため，筋力やバランス能力が高く,全ての相の時間を短縮することができたと考える。しかし，本研究では筋力やバランス能力の指標を評価項目に含んでおらず,今後はこれらの項目も含めて検討してゆく必要がある。
【理学療法学研究としての意義】
本研究は,高齢者のTUGを分析から加齢に伴う動作要素の実行状況の変化を知り,転倒予測と転倒予防に生かすための基礎データとなる。