[P-KS-31-3] 角速度センサを用いた歩行時の体幹傾斜角度の測定
―若年者と高齢者の比較―
Keywords:角速度センサ, 歩行, 体幹傾斜角度
【はじめに，目的】
臨床でしばしば観察される跛行の1つに，体幹の前傾や側方傾斜がある。これらの定量的評価に3次元動作解析装置が用いられるが，機器が高価で操作に熟練を要し，測定場所が限定される。そのため，近年は小型で軽量であり，測定場所の制約を受けにくい加速度や角速度センサが注目されている。しかし，角速度センサを用いて体幹傾斜を測定し，健常者の体幹傾斜がどの程度であるかを示した報告はない。そこで本研究では，角速度センサを用いて健常な若年者と高齢者における体幹傾斜角度の測定を試み，体幹傾斜角度の参考値を得ることと加齢による影響を明らかにすることを目的とした。
【方法】
対象は，性別と体型によりマッチングさせた健常若年者20名（男性9名，年齢24±2歳，身長161.4±6.8cm，体重56.4±7.1kg，BMI21.6±2.1kg/m2：若年群）と独歩で日常生活が自立した地域在住の健常高齢者20名（男性9名，年齢68±3歳，身長159.6±7.5cm，体重56.0±7.3kg，BMI21.9±1.5 kg/m2：高齢群）とした。除外基準として，明らかな脊柱変形，整形外科的疾患または神経学的疾患を有する者とした。使用機器は，外形寸法40mm×20mm×30mm，質量約30gの角速度センサ（LOGICAL PRODUCT製：以下，センサ）を用い，10m歩行（加速・減速路3mの計16m）の体幹傾斜角度を測定した。測定手順は，椅座位にて体幹直立位で胸骨体に合わせて装着した胸部固定用ベルト（GoPro Chest Mount Harness WGCHM30）にセンサを貼付した。なお，センサの鉛直はデジタル水準器（アカツキ製作所DI-100M）を用いて確認した。センサ装着後，裸足にて快適速度での10m歩行を3回試行した。サンプリング周波数は500Hz，測定時間は30秒間とし，測定データに対してドリフト補正を行った。データ解析は，歩行開始5歩目～10歩目を解析区間とし，解析区間における最大側方傾斜角度，最大前傾角度，平均側方傾斜角度（1歩行周期毎の最大側方傾斜角度の平均），平均前傾角度として算出し，3試行の平均値を分析に用いた。統計処理はSPSS statistics 22（IBM）を用いた。若年群と高齢群の最大体幹傾斜角度，平均体幹傾斜角度の比較には対応のないt検定を用いた。有意水準は5%とした。
【結果】
前額面において，体幹の最大側方傾斜角度は若年群2.5±0.9°，高齢群3.9±1.3°，平均側方傾斜角度は若年群1.8±0.9°，高齢群3.2±1.2°，矢状面において，最大前傾角度は若年群3.5±4.1°，高齢群2.1±2.9°，平均前傾角度は若年群2.2±3.8°，高齢群0.93±2.9°であった。若年群と高齢群の最大側方傾斜角度，平均側方傾斜角度に有意差を認めた（p＜0.05）が，最大前傾角度，平均前傾角度に有意差は認めなかった。
【結論】
角速度センサにより測定した歩行時の側方傾斜角度は先行研究に類似した値を示し，高齢者は若年者より側方傾斜角度が有意に増加していることがわかった。これらの結果から角速度センサは，体幹傾斜の定量的評価や加齢変化の識別に有用であることが示唆された。
臨床でしばしば観察される跛行の1つに，体幹の前傾や側方傾斜がある。これらの定量的評価に3次元動作解析装置が用いられるが，機器が高価で操作に熟練を要し，測定場所が限定される。そのため，近年は小型で軽量であり，測定場所の制約を受けにくい加速度や角速度センサが注目されている。しかし，角速度センサを用いて体幹傾斜を測定し，健常者の体幹傾斜がどの程度であるかを示した報告はない。そこで本研究では，角速度センサを用いて健常な若年者と高齢者における体幹傾斜角度の測定を試み，体幹傾斜角度の参考値を得ることと加齢による影響を明らかにすることを目的とした。
【方法】
対象は，性別と体型によりマッチングさせた健常若年者20名（男性9名，年齢24±2歳，身長161.4±6.8cm，体重56.4±7.1kg，BMI21.6±2.1kg/m2：若年群）と独歩で日常生活が自立した地域在住の健常高齢者20名（男性9名，年齢68±3歳，身長159.6±7.5cm，体重56.0±7.3kg，BMI21.9±1.5 kg/m2：高齢群）とした。除外基準として，明らかな脊柱変形，整形外科的疾患または神経学的疾患を有する者とした。使用機器は，外形寸法40mm×20mm×30mm，質量約30gの角速度センサ（LOGICAL PRODUCT製：以下，センサ）を用い，10m歩行（加速・減速路3mの計16m）の体幹傾斜角度を測定した。測定手順は，椅座位にて体幹直立位で胸骨体に合わせて装着した胸部固定用ベルト（GoPro Chest Mount Harness WGCHM30）にセンサを貼付した。なお，センサの鉛直はデジタル水準器（アカツキ製作所DI-100M）を用いて確認した。センサ装着後，裸足にて快適速度での10m歩行を3回試行した。サンプリング周波数は500Hz，測定時間は30秒間とし，測定データに対してドリフト補正を行った。データ解析は，歩行開始5歩目～10歩目を解析区間とし，解析区間における最大側方傾斜角度，最大前傾角度，平均側方傾斜角度（1歩行周期毎の最大側方傾斜角度の平均），平均前傾角度として算出し，3試行の平均値を分析に用いた。統計処理はSPSS statistics 22（IBM）を用いた。若年群と高齢群の最大体幹傾斜角度，平均体幹傾斜角度の比較には対応のないt検定を用いた。有意水準は5%とした。
【結果】
前額面において，体幹の最大側方傾斜角度は若年群2.5±0.9°，高齢群3.9±1.3°，平均側方傾斜角度は若年群1.8±0.9°，高齢群3.2±1.2°，矢状面において，最大前傾角度は若年群3.5±4.1°，高齢群2.1±2.9°，平均前傾角度は若年群2.2±3.8°，高齢群0.93±2.9°であった。若年群と高齢群の最大側方傾斜角度，平均側方傾斜角度に有意差を認めた（p＜0.05）が，最大前傾角度，平均前傾角度に有意差は認めなかった。
【結論】
角速度センサにより測定した歩行時の側方傾斜角度は先行研究に類似した値を示し，高齢者は若年者より側方傾斜角度が有意に増加していることがわかった。これらの結果から角速度センサは，体幹傾斜の定量的評価や加齢変化の識別に有用であることが示唆された。