加速度センサを用いた歩行計測によるリハビリテーションプロセスの評価

Abstract

[要旨]歩行は人間にとって最も基本的な運動である.そのため歩行能力の低下は日常生活において多大な影響をもたらす.本研究では加速度センサを用いた歩行計測を行い,重心動揺を算出,歩行を定量的に評価する手法を提案する.加えて,提案手法を右膝前十字靭帯損傷者に適用し,術後のリハビリにおける改善過程の評価を行う.実験方法として,健常者と被リハビリ者に対して,重心位置である腰背部に加速度センサを貼付し,平地で歩行計測を行わせる.この際にメトロノームを116bpmに設定し,音にあわせて歩行を行わせる.この実験により得られた加速度データに対して2階積分を行い,重心の変位を算出する.さらに積分誤差やドリフトにより発散した値を回帰式により減算し,相対変位を求める.この解析により得られた上下,左右方向の相対変位を重心移動軌跡として歩行の評価に用いた.結果は健常者の前額面内における重心移動軌跡が左右対称であることに対して,初期段階のリハビリを行っている被リハビリ者は第4象限から第2象限を反復移動していた.これは右足を庇っているため右足に体重をあまり乗せずに左足に切り返していたためである.2か月にわたって歩行計測を行った結果,計測結果は被リハビリ者の重心移動軌跡のグラフの第1象限から第4象限に向かって縦の線が伸びていた.これは,リハビリ効果により右足に体重をのせる過程を示していると考えられる.このことから,提案手法を用いることにより被リハビリ者はリハビリにより歩行が改善されていることが定量的に評価された.[Abstract] Gait is one of the common motions for human. The purpose of this research is to assess the rehabilitation process for the patient injured right knee by gait measurement using accelerometer. The sensor was attached to lower back of the subject. Subjects were instructed to walk on the hallway with metronome. The metronome was set to 116 bpm. We estimated the center of mass (CoM) after calculating the second integral of the acceleration date obtained from the experiment. Relative displacement fitted regression formula is calculated because integration error noise and drift exude calculated displacement. The result shows the healthy subjects gait drawing a symmetry CoM. The patient gait draws oblique lines because the patient walked with protecting right knee. The patient gait comes to healthy subject’s trajectory because the patient putting weight on right by rehabilitation effects. We could assess the gait improvement by using our proposal method

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