JP6664746B2 - Walking evaluation system and operation method of walking evaluation system - Google Patents
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Description
本発明は、歩行データから歩行評価を行うための歩行評価システムおよび歩行評価方法に関する。 The present invention relates to a walking evaluation system and a walking evaluation method for performing walking evaluation from walking data.
高齢者の増加に伴い、足腰の運動機能の低下による運動器症候群(ロコモティブシンドローム;以下ロコモ)は社会問題となっている。そこで、病院だけでなく、生活に密着した地域でのロコモ予防により、健康寿命の延伸、医療費の削減が期待されている。ロコモ対策には、歩数の量的な増加のみならず歩き方の歩行の質的向上が求められており、個人の歩行がどのような状態であるかを歩行評価することが重要である。 With increasing number of elderly people, locomotor syndrome (locomotive syndrome; hereinafter locomo) due to a decrease in leg and hip motor function has become a social problem. Therefore, prolongation of healthy life expectancy and reduction of medical expenses are expected by preventing locomotion not only in hospitals but also in areas closely related to daily life. Locomo measures require not only a quantitative increase in the number of steps but also a quality improvement in the way of walking, and it is important to evaluate the walking state of an individual in walking.
歩行に問題がある場合には、理学療法士などの専門家が、所定の指標(例えば、リズムや勢い、安定性等)に基づいて目視診断を行って歩行評価を行う。しかしながら、病院以外の介護施設や地域包括ケアシステムの通いの場となっている公民館、フィットネスクラブなどでは、高齢者数に対し専門家数が圧倒的に不足し、個々の歩行機能を詳細に把握できず納得のいく診断が得られにくいという問題がある。また病院でも、歩行評価の指標の統一化がなされていないケースもあり、目視での確認では、評価のばらつきが生じている。 If there is a problem with walking, an expert such as a physiotherapist performs a visual diagnosis based on a predetermined index (for example, rhythm, momentum, stability, etc.) to evaluate walking. However, the number of specialists is overwhelmingly short of the number of elderly people at nursing facilities other than hospitals, public halls, and fitness clubs that are places where community-based comprehensive care systems go, and the individual walking functions are understood in detail. There is a problem that it is difficult to obtain a satisfactory diagnosis because it cannot be performed. In some hospitals, there are cases in which the index of the walking evaluation has not been unified, and there is variation in the evaluation by visual confirmation.
一方、被験者の歩行データを取得して分析し、歩行が正常に行われているか否かを判断することができるシステムが知られている(例えば、特許文献1〜4参照)。
On the other hand, there is known a system capable of acquiring and analyzing walking data of a subject and determining whether walking is performed normally (for example, see
このうち、特許文献1においては、足部圧力と膝部の慣性感圧素子の三次元角度情報から膝関節トルクに基づいた歩行分析結果を算出する歩行分析システムが開示されている。特許文献2においては、足部の加速度、傾斜、角速度センサから、蹴り足、テンポ、足の高度、歩幅のうちのいずれか1つ以上を評価する歩行評価装置が開示されている。特許文献3においては、足部の加速度から周波数スペクトル分布を算出し、第1ピーク、第2ピークとの関係性により健常歩行か否かを判定する歩行評価装置が開示されている。特許文献4では、腰部加速度データから歩行速度、歩幅、歩調を算出し、転倒リスクを判別する歩行解析システムが開示されている。
Among these,
しかしながら、特許文献1〜4に開示された方法では、被験者の歩行データから得られる特定の歩行パラメータに着目して歩行評価を行っている。一方、被験者の歩行の目視診断では、特定のパラメータではなく、所定の指標を採用して歩行評価を行っている。このため、目視診断時に採用する指標に基づいて歩行評価を行うシステムを開発することで、歩行評価のばらつきを抑制し、歩行評価の信頼性を向上させることが望まれている。
However, in the methods disclosed in
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、歩行評価の信頼性を向上させることができる歩行評価システムおよび歩行評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a walking evaluation system and a walking evaluating method that can improve the reliability of walking evaluation.
本発明は、
被験者の歩行データから歩行評価を行うための歩行評価システムであって、
前記被験者の歩行データを取得する歩行データ取得部と、
前記歩行データ取得部により取得された前記歩行データから歩行パラメータを抽出する抽出部と、
係数を記憶した係数記憶部と、
前記抽出部により抽出された前記歩行パラメータと、前記係数記憶部に記憶された前記係数とに基づいて、歩行評価モデルから前記被験者の歩行評価値を算出する評価値算出部と、を備え、
前記係数記憶部に記憶された前記係数は、評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、当該評価基準者の歩行評価基準値とに基づいて、前記歩行評価モデルから得られた値である、歩行評価システム、
を提供する。
The present invention
A walking evaluation system for performing walking evaluation from the walking data of the subject,
A walking data acquisition unit that acquires the walking data of the subject,
An extracting unit that extracts a walking parameter from the walking data acquired by the walking data acquiring unit,
A coefficient storage unit storing coefficients,
The walking parameter extracted by the extraction unit, based on the coefficient stored in the coefficient storage unit, based on a walking evaluation model, an evaluation value calculation unit that calculates the walking evaluation value of the subject,
The coefficient stored in the coefficient storage unit is a value obtained from the walking evaluation model based on a walking parameter extracted from walking data of the evaluation reference person and a walking evaluation reference value of the evaluation reference person. There is a walking evaluation system,
I will provide a.
上述した歩行評価システムにおいて、
前記評価基準者の前記歩行評価基準値を入力する入力部と、
前記抽出部により前記評価基準者の前記歩行データから抽出された前記歩行パラメータと、前記入力部により入力された前記歩行評価基準値とに基づいて、前記歩行評価モデルから前記係数を算出する係数算出部と、を更に備え、
前記係数記憶部に記憶された前記係数は、前記係数算出部により算出された値である、ようにしてもよい。
In the walking evaluation system described above,
An input unit for inputting the walking evaluation reference value of the evaluation reference person,
Coefficient calculation for calculating the coefficient from the walking evaluation model based on the walking parameter extracted from the walking data of the evaluation reference person by the extraction unit and the walking evaluation reference value input by the input unit And a part,
The coefficient stored in the coefficient storage unit may be a value calculated by the coefficient calculation unit.
上述した歩行評価システムにおいて、
前記評価基準者の前記歩行評価基準値は、専門家により決定された値である、
ようにしてもよい。
In the walking evaluation system described above,
The walking evaluation reference value of the evaluation reference person is a value determined by an expert,
You may do so.
上述した歩行評価システムにおいて、
前記評価値算出部により算出された前記歩行評価値に基づいて、前記被験者の歩行評価結果を表示する表示部を更に備える、
ようにしてもよい。
In the walking evaluation system described above,
A display unit that displays a walking evaluation result of the subject based on the walking evaluation value calculated by the evaluation value calculating unit,
You may do so.
上述した歩行評価システムにおいて、
前記歩行評価モデルは、重回帰モデルまたはロジスティック回帰モデルである、
ようにしてもよい。
In the walking evaluation system described above,
The walking evaluation model is a multiple regression model or a logistic regression model,
You may do so.
上述した歩行評価システムにおいて、
前記評価値算出部により算出された前記歩行評価値に基づいて前記被験者の歩行を判定する判定部を更に備える、
ようにしてもよい。
In the walking evaluation system described above,
The apparatus further includes a determination unit that determines the walking of the subject based on the walking evaluation value calculated by the evaluation value calculation unit,
You may do so.
上述した歩行評価システムにおいて、
前記歩行評価モデルは、重回帰モデルであり、
前記評価値算出部は、複数の前記歩行評価値を算出し、
前記判定部は、前記評価値算出部により算出された複数の前記歩行評価値の和に基づいて前記被験者の歩行を判定する、
ようにしてもよい。
In the walking evaluation system described above,
The walking evaluation model is a multiple regression model,
The evaluation value calculation unit calculates a plurality of the walking evaluation values,
The determination unit determines the walking of the subject based on the sum of the plurality of walking evaluation values calculated by the evaluation value calculation unit,
You may do so.
上述した歩行評価システムにおいて、
前記歩行評価基準値は、修正歩行異常性尺度で規定された歩行の異常性を表わす点数に相当する値である、
ようにしてもよい。
In the walking evaluation system described above,
The walking evaluation criterion value is a value corresponding to a score representing the abnormality of walking defined by the modified walking abnormality scale,
You may do so.
上述した歩行評価システムにおいて、
前記歩行評価基準値は、修正歩行異常性尺度で規定された歩行の異常性を表わす点数であって、複数の指標に基づく点数を加算した値である、
ようにしてもよい。
In the walking evaluation system described above,
The walking evaluation criterion value is a score representing the abnormality of walking defined by the modified walking abnormality scale, and is a value obtained by adding scores based on a plurality of indices.
You may do so.
上述した歩行評価システムにおいて、
前記抽出部は、立脚期に関連付けられた歩行パラメータと、遊脚期に関連付けられた歩行パラメータとを抽出する、
ようにしてもよい。
In the walking evaluation system described above,
The extraction unit extracts a walking parameter associated with the stance phase and a walking parameter associated with the swing phase.
You may do so.
上述した歩行評価システムにおいて、
前記抽出部は、ヒールロッカー期に関連付けられた歩行パラメータと、アンクルロッカー期に関連付けられた歩行パラメータと、フォアフットロッカー期に関連付けられた歩行パラメータと、を抽出する、
ようにしてもよい。
In the walking evaluation system described above,
The extraction unit is configured to extract a walking parameter associated with the heel rocker period, a walking parameter associated with the ankle rocker period, and a walking parameter associated with the forefoot rocker period,
You may do so.
また、本発明は、
被験者の歩行データから歩行評価を行うための歩行評価方法であって、
前記被験者の歩行データを取得するデータ取得ステップと、
前記歩行データから歩行パラメータを抽出する抽出ステップと、
前記歩行パラメータと、係数記憶部に記憶された係数とに基づいて、歩行評価モデルから前記被験者の歩行評価値を算出する評価値算出ステップと、を備え、
前記係数記憶部に記憶された前記係数は、評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、当該評価基準者の歩行評価基準値とに基づいて、前記歩行評価モデルから得られた値である、歩行評価方法、
を提供する。
Also, the present invention
A walking evaluation method for performing a walking evaluation from the walking data of the subject,
A data acquisition step of acquiring the walking data of the subject,
An extraction step of extracting a walking parameter from the walking data,
An evaluation value calculation step of calculating a walking evaluation value of the subject from a walking evaluation model based on the walking parameters and the coefficients stored in the coefficient storage unit,
The coefficient stored in the coefficient storage unit is a value obtained from the walking evaluation model based on a walking parameter extracted from walking data of the evaluation reference person and a walking evaluation reference value of the evaluation reference person. There is a walking evaluation method,
I will provide a.
上述した歩行評価方法において、
前記評価基準者の歩行データを取得するデータ取得ステップと、
前記評価基準者の前記歩行データから歩行パラメータを抽出する抽出ステップと、
前記評価基準者の歩行を目視して、前記歩行評価基準値を決定する決定ステップと、
前記評価基準者の前記歩行パラメータと、前記歩行評価基準値とに基づいて、前記歩行評価モデルから前記係数を算出する係数算出ステップと、を更に備え、
前記係数記憶部に記憶された前記係数は、前記係数算出ステップにおいて算出された値である、
ようにしてもよい。
In the walking evaluation method described above,
A data acquisition step of acquiring the walking data of the evaluation criterion,
An extraction step of extracting a walking parameter from the walking data of the evaluation criterion,
A determination step of visually determining the walking of the evaluation reference person and determining the walking evaluation reference value;
A coefficient calculating step of calculating the coefficient from the walking evaluation model based on the walking parameter of the evaluation reference person and the walking evaluation reference value,
The coefficient stored in the coefficient storage unit is a value calculated in the coefficient calculation step,
You may do so.
上述した歩行評価方法において、
前記決定ステップにおいて、前記歩行評価基準値の決定は、専門家が前記評価基準者の歩行を目視して行う、
ようにしてもよい。
In the walking evaluation method described above,
In the determining step, the determination of the walking evaluation reference value is performed by an expert by visually observing the walking of the evaluation reference person,
You may do so.
本発明によれば、歩行評価の信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, the reliability of walking evaluation can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜図9を参照して、本発明の実施の形態における歩行評価システムおよび歩行評価方法について説明する。図1に示すように、本実施の形態における歩行評価システム200は、歩行評価モデルを用いて、被験者の歩行データから歩行評価を行うためのシステムである。なお、図1は、歩行評価システム200のブロック図を示しているが、各ブロックを結ぶ線は、情報の流れを示すことを意図して描かれている。
A walking evaluation system and a walking evaluation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a walking
本実施の形態では、人の歩行に異常があるか否かを評価するための尺度の一例として、修正歩行異常性尺度(Modified Gait Abnormality Rating Scale:GARS−M)を用いる。修正歩行異常性尺度については、例えば、小林まり子、外5名、“地域高齢者における動画観察による歩行異常性尺度の評価者間信頼性”(理学療法学 2012年、第39巻、第7号、397頁〜403頁)に記載されている。GARS−Mでは、図2に示す7つの指標(Gars1〜Gars7)の修正歩行異常性尺度に基づいて付与された歩行の異常性を点数で表わす。点数は、0点〜3点で付けられて、点数が大きい方が異常度が深刻になることを表わしている。通常、点数は整数で付けられ、4段階の評価になっている。 In the present embodiment, a modified Gait Abnormality Rating Scale (GARS-M) is used as an example of a scale for evaluating whether there is an abnormality in human walking. Regarding the modified gait abnormality scale, for example, Mariko Kobayashi and five others, “Inter-rater reliability of the gait abnormality scale by video observation in the elderly in the community” (Physical Therapy 2012, Vol. 39, No. 7) Pp. 397-403). In GARS-M, the abnormalities of gait given based on the modified gait abnormalities scale of the seven indices (Gars1 to Gars7) shown in FIG. 2 are represented by scores. The score is given from 0 to 3 points, and indicates that the larger the score, the more serious the abnormality. Normally, points are given as integers and are evaluated on a four-point scale.
一般的には、理学療法士などの専門家は、被験者の歩行評価を行う際、被験者の歩行を目視診断し、GARS−Mの7つの指標の評価を行って点数を決定している。本実施の形態による歩行評価システム200は、これらの7つの指標(Gars1〜Gars7)の各々で点数に相当する数値(歩行評価値)を自動的に算出することで、被験者の歩行評価を行う。ここで、専門家とは、歩行評価について専門知識を有する者をいう。専門家の例としては、理学療法士、義肢装具士、リハビリテーション科専門医、整形外科医が挙げられるが、歩行評価についての専門知識を有していれば、これらの者に限られることはない。
Generally, when a physiotherapist or the like evaluates a subject's gait, the gait of the subject is visually diagnosed, and seven points of GARS-M are evaluated to determine a score. The walking
図1に示すように、歩行評価システム200は、歩行データ取得部(データ取得装置)1と、システム本体201と、を備えている。このうちシステム本体201は、データ受信部202と、データ記憶部203と、モデル記憶部204と、抽出部205と、係数記憶部206と、評価値算出部207と、入力部208と、係数算出部209と、判定部210と、表示部211と、を備えている。システム本体201は、例えば、パーソナルコンピュータで構成することができる。
As shown in FIG. 1, the walking
歩行データ取得部1は、被験者および評価基準者の歩行データを取得するように構成されている。歩行データ取得部1は、後述するように少なくとも1つのセンサを有しており、歩行データ取得部1を装着した被験者(または評価基準者)が歩行すると、センサの計測値から被験者の歩行データが得られるようになっている。歩行データ取得部1の詳細については後述する。
The walking
データ受信部202は、歩行データ取得部1から送信される歩行データを受信するように構成されている。データ受信部202は、無線または有線の通信手段を有し、所定の通信方式で歩行データ取得部1と通信を行う。
The
データ記憶部203は、データ受信部202が受信した歩行データを記憶するように構成されている。すなわち、被験者から取得された歩行データが記憶されるとともに、評価基準者から取得された歩行データが記憶される。
The
モデル記憶部204は、後述する評価値算出部207および係数算出部209で用いられる歩行評価モデルが記憶されるように構成されている。歩行評価モデルについては後述する。
The
抽出部205は、歩行データ取得部1により取得された歩行データから複数の歩行パラメータ(特徴量)を抽出するように構成されている。抽出部205は、立脚期に関連付けられた歩行パラメータと、遊脚期に関連付けられた歩行パラメータとを抽出してもよい。このうち立脚期については、ヒールロッカー期に関連付けられた歩行パラメータと、アンクルロッカー期に関連付けられた歩行パラメータと、フォアフットロッカー期に関連付けられた歩行パラメータとを抽出するようにしてもよい。
The extracting
より具体的には、抽出部205は、図5に示すような曲げデータ、圧力データおよび加速度データから、歩行パラメータを抽出する。例えば、後述するMP曲げデータから、ヒールロッカー期、アンクルロッカー期およびフォアフットロッカー期におけるMP曲げ計測値の最小値や最大値、レンジ値、傾き等を算出する。歩行パラメータの抽出方法の詳細については後述する。
More specifically, the
評価値算出部207は、抽出部205により抽出された複数の歩行パラメータと、係数記憶部206に記憶された複数の係数とに基づいて、歩行評価モデルから被験者の歩行評価値(以下、Gars値と記す)を算出するように構成されている。評価値算出部207は、上述したモデル記憶部204に記憶された歩行評価モデルを用いて、Gars1〜Gars7の各々でGars値を算出する。
Based on the plurality of walking parameters extracted by the
歩行評価モデルは、歩行パラメータと係数とからGars値を算出する。歩行評価モデルは回帰分析の手法を採用してGars値を算出するようにしてもよく、歩行評価モデルの例としては、単回帰モデルや重回帰モデル、ロジスティック回帰モデルが挙げられる。本実施の形態では、重回帰モデルを例にとって説明する。 The walking evaluation model calculates a Gars value from a walking parameter and a coefficient. The gait evaluation model may calculate the Gars value by using a regression analysis technique. Examples of the gait evaluation model include a simple regression model, a multiple regression model, and a logistic regression model. In the present embodiment, a multiple regression model will be described as an example.
重回帰モデルは、以下の式(1)で示される。
係数記憶部206は、上述した歩行評価モデルで用いられる複数の係数を記憶するように構成されている。各係数は、Gars1〜Gars7の各指標に関連付けられるとともに、対応する歩行パラメータに関連付けられている。係数記憶部206は、例えば、HDD(ハードディスクドライブ)、SSD(ソリッドステートドライブ)、メモリ装置、メモリカード(例えば、SDカードなど)、またはUSBメモリ等の記憶媒体を含んでいる。係数記憶部206は、上述したデータ記憶部203およびモデル記憶部204と共通の記憶媒体によって構成されていてもよい。
The
係数記憶部206に記憶された係数は、評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、当該評価基準者の歩行パラメータを取得する際に得られた歩行評価基準値とに基づいて、上述した歩行評価モデルから得られた値である。歩行評価基準値とは、被験者とは異なる評価基準者の歩行を目視診断した専門家により決定された点数であって、歩行評価システム200における歩行評価値(Gars値)の基準値となる値である。この値を本明細書では、Gars基準値と記す。このような係数の算出は、後述する係数算出部209で行われる。
The coefficients stored in the
係数算出部209は、評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、専門家により決定されたGars基準値(歩行評価基準値)とに基づいて、上記式(1)に示す歩行評価モデルから係数を算出するように構成されている。係数算出部209は、上述したモデル記憶部204に記憶された歩行評価モデルを用いて、Gars1〜Gars7の各々で係数を算出する。すなわち、係数算出部209は、上記式(1)のyに、予め目視診断した専門家により決定された各評価基準者のGars基準値を代入するとともに、式(1)のx1〜xnに当該評価基準者に関連付けられた歩行パラメータを代入して、係数を算出する。係数は、Gars1〜Gars7の各々について算出される。算出された係数は、Gars1〜Gars7と関連付けられて、係数記憶部206に記憶されている。
The
入力部208は、専門家により決定されたGars基準値を入力するように構成されている。入力部208は、例えば、キーボード、マウス、またはタッチパネル等の入力デバイスを含んでいる。
The
判定部210は、評価値算出部207により算出されたGars値に基づいて、被験者の歩行を判定するように構成されている。より具体的には、判定部210は、評価値算出部207により算出された複数のGars値の和を算出し、Gars値の和に基づいて被験者の歩行を判定する。例えば、Gars1〜Gars7の各々において算出されたGars値を合計し、得られたGars値の和が、判定基準値である9点を超えるか否かが判定部210により判定される。Gars値の和が9点を超える場合、判定部210は、被験者の歩行が異常であり、転倒リスクが高いと判定する。一方、Gars値の和が9点以下である場合、判定部210は、被験者の歩行に異常がなく、転倒リスクは低いと判定する。なお、判定基準点数は、転倒リスクが高くなるとみなせる点数を設定すればよく、9点であることに限られることはない。
The
表示部211は、評価値算出部207により算出されたGars値に基づいて、被験者の歩行評価結果を表示するように構成されている。
The
例えば、図8に示すように、歩行評価結果としてGars値から算出される偏差値をレーダーチャートで表示するようにしてもよい。図8は、Gars1〜Gars5に対応するGars値を表示した例を示している。ここで、「リズム」はGars1に対応し、「勢い」はGars2に対応し、「安定性」はGars3に対応し、「接地性」はGars4に対応し、「可動域」はGars5に対応する。ここでは、Gars1〜Gars5に対応するGars値を、それぞれ80点を平均としたときの偏差値で示している。偏差値は、上述した判定部210で算出するようにしてもよい。
For example, as shown in FIG. 8, a deviation value calculated from the Gars value as a walking evaluation result may be displayed on a radar chart. FIG. 8 shows an example in which Gars values corresponding to
また、例えば、図9に示すように、歩行評価結果としてGars値の偏差値を星マークの数で表示するようにしてもよい。図9は、Gars1〜Gars5の各々で算出されたGars値を、星マークで表示した例を示している。 Further, for example, as shown in FIG. 9, the deviation value of the Gars value may be displayed as the number of star marks as the walking evaluation result. FIG. 9 shows an example in which Gars values calculated in each of Gars1 to Gars5 are displayed by star marks.
さらに、例えば、図8にも図9にも示されていないが、上述した判定部210による被験者の歩行の判定結果を表示するようにしてもよい。この場合、判定部210により得られたGars値の和が9点を超える場合には、被験者の転倒リスクが高い旨を表示し、Gars値の和が9点以下である場合には、被験者の転倒リスクは低い旨を表示する。
Further, for example, although not shown in FIG. 8 or FIG. 9, the determination result of the walking of the subject by the
表示部211は、任意の表示デバイスを含んでいてもよい。例えば、システム本体201がパーソナルコンピュータで構成されている場合には、パーソナルコンピュータに付属または組み込まれるLCDディスプレイまたはCRT(陰極線管)ディスプレイ等の表示デバイスを含んでいてもよい。または、例えば、携帯情報端末(携帯電話、スマートホン、タブレット端末等)のLCD(液晶表示ディスプレイ)若しくはOLED(有機ELディスプレイ)等の表示デバイスを含んでいてもよい。
The
次に、本実施の形態における歩行データ取得部1について説明する。ここでは一例として、特開2018−011890号公報に開示された歩行データ取得部1を適用する例について図3を用いて概略的に説明する。歩行データ取得部1の構成は、被験者(または評価基準者)の歩行データを取得することができれば、図3に示す構成に限られることはない。例えば、特開2018−011890号公報に開示された他の実施の形態の構成を採用してもよく、この公報に開示された構成以外の構成を採用してもよい。あるいは、歩行データ取得部1は、加速度センサを有する携帯端末やタブレット端末等で構成されていてもよい。携帯端末やタブレット端末であっても、加速度センサにより計測された加速度を計測時間に関連付けられて加速度データを作成することができる。さらには、データ取得部1は、被験者(または評価基準者)の足Fに取り付けられた圧力センサ等のセンサを有し、センサにより計測された計測値を計測時間に関連付けられて歩行データを作成可能に構成されていれば、任意の構成を適用することができる。
Next, the walking
図3に示す歩行データ取得部1は、被験者の足Fに装着可能な装身具10と、曲げ計測部20と、圧力計測部30と、を備えている。本実施の形態では、装身具10が靴下11である例を示しているが、靴やインソールなどであってもよい。曲げ計測部20および圧力計測部30は、装身具10としての靴下11に取り付けられている。
The walking
曲げ計測部20は、被験者の足FのMP関節軸の周りの屈曲度を計測するMP曲げセンサ21と、足首部Aの屈曲度を計測する距腿曲げセンサ22と、を有している。各曲げセンサ21、22により計測された屈曲度は計測時間と関連付けられて、歩行データの一例である曲げデータ(図5、図6参照)が作成される。
The bending
圧力計測部30は、被験者の足裏圧力を計測する。図3に示す圧力計測部30は、被験者の足Fの裏側において踵部の圧力を計測する踵圧力センサ31と、被験者の足Fの裏側においてMP関節部の圧力を計測するMP圧力センサ32と、被験者の足Fの裏側において母趾(足指部の一例)の圧力を計測する足指圧力センサ33と、を有している。各センサ31〜33により計測された圧力は計測時間と関連付けられて、歩行データの一例である圧力データ(図5、図6参照)が作成される。
The
図3に示す歩行データ取得部1は、被験者の下腿部Lの加速度を計測する加速度センサ40(加速度計測部)を更に備えている。加速度センサ40は、ボックス12内に収容されて、ベルト13によって取り付けられている。この加速度センサ40は、3軸方向の加速度を計測可能に構成されており、下腿部Lの上下方向加速度、前後方向加速度および左右方向(足Fの内外方向)加速度を計測する。加速度センサ40により計測された加速度は計測時間と関連付けられて、歩行データの一例である上下方向加速度データ、前後方向加速度データおよび左右方向加速度データ(図5参照)が作成される。
The walking
上述のようにして作成された各歩行データは、歩行データ取得部1の出力部(図示せず)から出力されて、上述したシステム本体201のデータ受信部202に送信される。歩行データ取得部1は、データ受信部202に対応するように無線または有線の通信手段を有し、所定の通信方式で通信を行う。
Each of the walking data created as described above is output from an output unit (not shown) of the walking
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、被験者の歩行データから歩行評価を行うための歩行評価方法について、主として図4を用いて説明する。なお、歩行評価システム200のデータ記憶部203には、各種の処理の実行を制御するプログラムが記憶されており、システム本体201は、このプログラムを読み出して実行することにより、歩行評価システム200の動作を制御して、以下に示す歩行評価方法が実現される。歩行データ取得部1の動作は、データ記憶部203に記憶されたプログラムによって制御されてもよいが、このプログラムとは独立して、歩行データ取得部1は自身に記憶された独自のプログラムを実行して動作が制御されるようにしてよい。
Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described. Here, a walking evaluation method for performing walking evaluation from the walking data of the subject will be mainly described with reference to FIG. The
被験者の歩行評価値を算出する前に、評価基準者の歩行データから歩行評価モデルの係数を算出して係数記憶部206に記憶させる。すなわち、歩行評価モデルの係数を、被験者とは異なる複数の評価基準者の歩行データから算出する。評価基準者の人数(または評価基準者から得る歩行データ数)は、被験者の歩行評価精度や歩行評価モデルの係数の精度に応じて決定することができる。
Before calculating the walking evaluation value of the subject, the coefficient of the walking evaluation model is calculated from the walking data of the evaluation reference person and stored in the
まず、装着ステップS101として、例えば図3に示す歩行データ取得部1が、評価基準者に装着される。この場合、評価基準者の両方の足Fに各センサが取り付けられた歩行データ取得部1の靴下11が装着される。また、上述したボックス12が取り付けられたベルト13が、評価基準者の下腿部Lに巻き付けられる。
First, as the mounting step S101, for example, the walking
装着ステップS101の後、データ取得ステップS102として、評価基準者に装着された歩行データ取得部1により評価基準者の歩行データを取得する。
After the mounting step S101, as the data obtaining step S102, the walking
具体的には、まず、各曲げセンサおよび加速度センサの基準値が計測される。この場合、評価基準者は、立位姿勢で10秒程度静止する。この状態で計測された計測値が、各曲げセンサおよび加速度センサのゼロ点(計測基準値)としてそれぞれ設定される。圧力センサは、歩行データ取得部1を評価基準者に装着する前にゼロ点設定されるようにしてもよい。
Specifically, first, reference values of each bending sensor and acceleration sensor are measured. In this case, the evaluation reference person stands still for about 10 seconds in the standing posture. The measurement value measured in this state is set as a zero point (measurement reference value) of each bending sensor and acceleration sensor. The pressure sensor may be set to a zero point before the walking
次に、評価基準者の歩行データを計測する。この場合、評価基準者が、例えば10m程度の歩行を行う。この間、各センサにより計測された計測値が計測時間に関連付けられて歩行データが作成される。作成された歩行データは歩行データ取得部1の記憶部(図示せず)に記憶される。
Next, the walking data of the evaluation reference person is measured. In this case, the evaluation reference person walks, for example, about 10 m. During this time, the walking data is created by associating the measurement value measured by each sensor with the measurement time. The created walking data is stored in a storage unit (not shown) of the walking
計測終了後、歩行データ取得部1の記憶部に記憶された歩行データがデータ受信部202に送信(出力)される。このようにして、図5に示すような評価基準者の歩行データを取得することができる。図5には、歩行データの例として、踵圧力データ(波形A)、MP圧力データ(波形B)、足指圧力データ(波形C)、MP曲げデータ(波形D)、距腿曲げデータ(波形E)、左右方向加速度データ(波形F)、前後方向加速度データ(波形G)、上下方向加速度データ(波形H)が示されている。
After the measurement is completed, the walking data stored in the storage unit of the walking
評価基準者が歩行している間、決定ステップS103として、理学療法士である専門家が評価基準者の歩行を目視診断して、評価基準者のGars基準値(歩行評価基準値)を決定する。この場合、評価基準者の歩行を目視診断した専門家が、Gars1〜Gars7の各々において0点〜3点の範囲で点数を整数で付ける。各点数は、Gars1〜Gars7毎にGars基準値として入力部208に入力される。なお、決定ステップS103は、評価基準者の歩行の様子を動画撮影し、その後に動画を専門家が目視診断して、Gars基準値を決定するようにしてもよい。この場合においても、決定したGars基準値は、入力部208に入力される。
While the evaluation criterion is walking, as a determination step S103, an expert who is a physiotherapist visually diagnoses the gait of the evaluation criterion and determines the Gars reference value (gait evaluation criterion value) of the evaluation criterion. . In this case, an expert who visually diagnoses the walking of the evaluation reference person assigns an integer in the range of 0 to 3 points in each of Gars1 to Gars7. Each score is input to the
データ取得ステップS102の後、抽出ステップS104として、取得された評価基準者の歩行データから、抽出部205により歩行パラメータを抽出する。
After the data acquisition step S102, as an extraction step S104, a walking parameter is extracted by the
この場合、まず、歩行データを、図5および図6に示すように、歩行パラメータを抽出するための複数の期間に区分けする。より具体的には、歩行データを、(1)ヒールロッカー期、(2)アンクルロッカー期、(3)フォアフットロッカー期、(4)前半遊脚期、(5)後半遊脚期に区分けする。歩行パラメータを抽出する方法について以下に説明する。 In this case, the walking data is first divided into a plurality of periods for extracting walking parameters as shown in FIGS. More specifically, the walking data is divided into (1) a heel rocker period, (2) an ankle rocker period, (3) a forefoot rocker period, (4) a first half swing period, and (5) a second half swing period. . A method for extracting the walking parameter will be described below.
1歩行周期は、足Fが床面に接地している立脚期と、足Fが床面から離れている遊脚期と、に区分けされる。このうち立脚期は、図6に示すように、(1)ヒールロッカー期(立脚初期)と、(2)アンクルロッカー期(立脚中期)と、(3)フォアフットロッカー期(立脚終期)とに区分けされる。遊脚期は、(4)前半遊脚期と(5)後半遊脚期とに区分けされる。なお、図6では、横軸に、1歩行周期を100%とする無次元時間を示し、縦軸に、各センサで計測された計測値を無次元数で示している。図6では、一例として、図6(a)において踵圧力データを示し、図6(b)においてはMP圧力データを示し、図6(c)においてMP曲げデータを示し、図6(d)において距腿曲げデータを示している。 One walking cycle is divided into a stance phase in which the foot F is in contact with the floor and a swing phase in which the foot F is away from the floor. As shown in FIG. 6, the stance phase includes (1) a heel rocker phase (early stance phase), (2) an ankle rocker phase (middle stance phase), and (3) a forefoot rocker phase (end stance phase). It is divided. The swing phase is divided into (4) the first swing phase and (5) the second swing phase. In FIG. 6, the abscissa indicates a dimensionless time when one walking cycle is 100%, and the ordinate indicates a measurement value measured by each sensor as a dimensionless number. In FIG. 6, as an example, heel pressure data is shown in FIG. 6 (a), MP pressure data is shown in FIG. 6 (b), MP bending data is shown in FIG. 6 (c), and FIG. 9 shows the thigh bending data.
ヒールロッカー期は、図7に示すように、床面に踵部100が接地してから、MP関節部101が床面に接地するまでの期間である。より具体的には、ヒールロッカー期は、踵部100の圧力が正の値になった時点(踵接地時点T1)から、MP関節部101の圧力が正の値になった時点(MP接地時点T2)までの期間となる。通常、MP接地時点T2では、母趾102は接地しておらず、母趾102の圧力はゼロである。ヒールロッカー期では、図7に示すように、主として踵部100を軸にして、足Fの全体が床面に接地する方向に足Fおよび下腿部Lが回転するように変形する。
As shown in FIG. 7, the heel rocker period is a period from when the
アンクルロッカー期は、MP関節部101が床面に接地してから、踵部100が床面から離れるまでの期間である。より具体的には、アンクルロッカー期は、MP関節部101の圧力が正の値になった時点(MP接地時点T2)から、踵部100の圧力がゼロになった時点(踵離地時点T3)までの期間となる。通常、踵離地時点T3では、MP関節部101は接地し、MP関節部101の圧力は正の値になる。アンクルロッカー期では、図7に示すように、主として足首部Aの距腿関節軸103を中心にして、足Fの全体が床面に接地されながら、下腿部Lが前側に回転するように足首部Aが変形する。
The ankle rocker period is a period from when the MP
フォアフットロッカー期は、踵部100が床面から離れてから、母趾102が床面から離れるまでの期間である。より具体的には、フォアフットロッカー期は、踵部100の圧力がゼロになった時点(踵離地時点T3)から、母趾102の圧力がゼロになった時点(足指離地時点T4)までの期間となる。通常、足指離地時点T4では、MP関節部101が離地し、MP関節部101の圧力はゼロになる。フォアフットロッカー期では、図7に示すように、主としてMP関節軸を中心にして、足指部が床面に接地されながら、踵部100が持ち上げられる方向に足Fが回転するように変形する。
The forefoot rocker period is a period from when the
歩行データを上述した各期間に区分けする場合、踵圧力データ、MP圧力データおよび足指圧力データから、ヒールロッカー期、アンクルロッカー期およびフォアフットロッカー期が定められる。この場合、踵圧力データから、踵部100の圧力がゼロから正の値になる踵接地時点T1が特定される。また、MP圧力データから、MP関節部101の圧力がゼロから正の値になるMP接地時点T2が特定される。そして、踵圧力データから、踵部100の圧力が正の値からゼロになる踵離地時点T3が特定され、足指圧力データのグラフから、母趾102の圧力が正の値からゼロになる足指離地時点T4が特定される。これらの特定された時点T1〜T4により、図6に示すように、(1)ヒールロッカー期、(2)アンクルロッカー期、(3)フォアフットロッカー期を定めることができる。
When the walking data is divided into the above-described periods, a heel rocker period, an ankle rocker period, and a forefoot rocker period are determined from the heel pressure data, the MP pressure data, and the toe pressure data. In this case, the heel contact time point T1 at which the pressure of the
そして、(4)前半遊脚期および(5)後半遊脚期を定めることができる。すなわち、足指離地時点T4から次の踵接地時点T1までの期間が遊脚期となる。この遊脚期を半分に(中間時点T5で)区分けし、(4)前半遊脚期と(5)後半遊脚期とを定めることができる。 Then, (4) the first half swing period and (5) the second half swing period can be determined. That is, the period from the toe take-off time T4 to the next heel contact time T1 is the swing phase. This swing phase can be divided into halves (at an intermediate time point T5), and (4) a first half swing phase and (5) a second half swing phase can be determined.
そして、歩行データに関する歩行パラメータとして、各期間における最小値、最大値、レンジ値および当該期間における波形の傾き等が算出される。このうちレンジ値は、当該期間における最大値と最小値との差である。傾きは、当該期間の始期における値と終期における値との差を、始期から終期までの時間で除算した値である。 Then, as a walking parameter relating to the walking data, a minimum value, a maximum value, a range value in each period, a slope of a waveform in the period, and the like are calculated. The range value is a difference between the maximum value and the minimum value in the period. The slope is a value obtained by dividing the difference between the value at the beginning and the value at the end of the period by the time from the beginning to the end.
ところで、図5に示すように、歩行データ取得部1で取得された歩行データには、上述した各期間が複数現れている。このため、ヒールロッカー期における歩行パラメータを算出する場合には、複数のヒールロッカー期のうちの一のヒールロッカー期における波形から歩行パラメータを算出してもよい。あるいは、複数のヒールロッカー期の波形から加算平均波形や標準偏差値波形を作成し、加算平均波形または標準偏差値波形から歩行パラメータを算出するようにしてもよい。また、歩行データ取得部1を被験者の両足Fに装着している場合には、右足および左足のそれぞれについて歩行パラメータを算出する。すなわち、右足に関して歩行パラメータを算出するとともに、左足に関して歩行パラメータを算出してもよい。また、右足の歩行パラメータと左足の歩行パラメータとの平均値を歩行パラメータとして算出してもよい。さらには、右足の歩行パラメータと左足の歩行パラメータとの変動係数を歩行パラメータとして算出してもよい。他の期間における歩行パラメータについても同様である。このようにして、歩行データから複数の歩行パラメータを抽出することができる。
By the way, as shown in FIG. 5, a plurality of each of the above-mentioned periods appears in the walking data acquired by the walking
抽出ステップS104の後、係数算出ステップS105として、評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、入力部208に入力されたGars基準値とに基づいて、係数算出部209により歩行評価モデルから係数を算出する。より具体的には、Gars1に関し、一の評価基準者の歩行パラメータを、歩行評価モデルを示す上記式(1)のx1〜xnに代入するとともに、当該評価基準者のGars1についてのGars基準値を、上記式(1)のyに代入する。これを評価基準者毎に行うことにより、Gars1に関連付けられた係数a0〜anが算出される。この係数の算出を、Gars1〜Gars7の各々で行い、Gars1〜Gars7に関連付けられた係数a0〜anがそれぞれ算出される。
After the extraction step S104, as a coefficient calculation step S105, based on the walking parameters extracted from the walking data of the evaluation reference person and the Gars reference value input to the
係数算出ステップS105の後、記憶ステップS106として、算出された係数a0〜anが係数記憶部206に記憶される。すなわち、記憶ステップS106において記憶される係数は、評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、当該評価基準者の歩行パラメータを取得する際に得られたGars基準値とに基づいて、歩行評価モデルから得られた値になる。
After the coefficient calculation step S105, as the storage step S106, the
このようにして歩行評価モデルの各係数が係数記憶部206に記憶された後、以下のようにして被験者の歩行評価を行うことができる。
After each coefficient of the walking evaluation model is stored in the
まず、装着ステップS201として、図3に示す歩行データ取得部1が被験者に装着される。この歩行データ取得部1の装着は、上述した評価基準者の装着ステップS101と同様にして行うことができる。
First, as the mounting step S201, the walking
装着ステップS201の後、データ取得ステップS202として、被験者に装着された歩行データ取得部1により、被験者の歩行データを取得する。すなわち、評価基準者の歩行データを取得した際に用いたセンサと同じ計測項目(圧力、曲げ、加速度)を計測するセンサで、被験者の歩行データを取得する。この歩行データの取得は、上述した評価基準者のデータ取得ステップS102と同様にして行うことができる。
After the mounting step S201, in a data obtaining step S202, the walking data of the subject is obtained by the walking
データ取得ステップS202の後、抽出ステップS203として、抽出部205により被験者の歩行データから歩行パラメータを抽出する。この歩行パラメータの抽出は、上述した評価基準者の抽出ステップS104と同様にして行うことができる。
After the data acquisition step S202, as an extraction step S203, the
抽出ステップS203の後、評価値算出ステップS204として、抽出された歩行パラメータと、係数記憶部206に記憶された係数とに基づいて、評価値算出部207により歩行評価モデルから被験者のGars値を算出する。より具体的には、Gars1に関し、被験者の歩行パラメータを、歩行評価モデルを示す上記式(1)のx1〜xnに代入するとともに、係数記憶部206に記憶されたGars1に関連付けられた係数を、上記式(1)のa0〜anに代入する。このことにより、Gars1についてのGars値としてyの値が算出される。このGars値の算出を、Gars2〜Gars7の各々で行い、Gars1〜Gars7に対応した7つのGars値がそれぞれ算出される。
After the extraction step S203, the evaluation
評価値算出ステップS204の後、判定ステップS205として、評価値算出ステップS204において算出されたGars値に基づいて、判定部210により被験者の歩行を判定する。ここでは、Gars1〜Gars7のGars値の和を算出し、このGars値の和に基づいて、被験者の歩行を判定する。例えば、上述したように、Gars値の和が9点を超える場合、被験者の転倒リスクが高いと判定し、Gars値の和が9点以下である場合、被験者の転倒リスクが低いと判定してもよい。
After the evaluation value calculation step S204, in a determination step S205, the walking of the subject is determined by the
判定ステップS205の後、表示ステップS206として、被験者のGars値に基づいて、被験者の歩行評価結果を表示部211に表示する。例えば、図8または図9に示すように、歩行評価結果を表示してもよい。あるいは、判定部210による判定結果を表示部211に表示するようにしてもよい。
After the determination step S205, as a display step S206, the walking evaluation result of the subject is displayed on the
次に、本実施の形態による効果について説明する。 Next, effects of the present embodiment will be described.
本実施の形態によれば、被験者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、係数記憶部206に記憶された係数とに基づいて、歩行評価モデルから被験者のGars値(歩行評価値)が算出される。係数記憶部206に記憶された係数は、被験者とは異なる評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、当該評価基準者の歩行データを取得する際に決定されたGars基準値(歩行評価基準値)とに基づいて、歩行評価モデルから得られた値になっている。すなわち、評価基準者のGars基準値には、目視診断を行う際の所定の指標(ここではGars1〜Gars7のうちのいずれかの指標)に基づいた点数を採用することができ、歩行評価モデルから得られる被験者の歩行評価値を、当該指標に基づいた点数に相当する数値(すなわち、Gars値)にすることができる。このことにより、目視診断時に採用する指標に基づいた被験者の歩行評価を得ることができる。また、そのようは歩行評価を、係数記憶部206に記憶された係数に基づいて行うことができるため、歩行評価の統一化を図ることができ、歩行評価のばらつきを抑制することができる。この結果、歩行評価の信頼性を向上させることができる。
According to the present embodiment, the Gars value (gait evaluation value) of the subject is calculated from the gait evaluation model based on the gait parameters extracted from the gait data of the subject and the coefficients stored in
また、本実施の形態によれば、評価基準者のGars基準値が入力されて、当該評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、入力されたGars基準値とに基づいて、歩行評価モデルの係数が算出される。このことにより、本実施の形態による歩行評価システム200は、歩行評価モデルの係数の算出と、被験者のGars値の算出とを行うことができ、利便性を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the Gars reference value of the evaluation reference person is input, and the walking evaluation is performed based on the walking parameters extracted from the walking data of the evaluation reference person and the input Gars reference value. The coefficients of the model are calculated. Thereby, the walking
また、本実施の形態によれば、評価基準者のGars基準値は、専門家により決定された値になっている。このことにより、被験者のGars値を、専門家による診断を織り込んだ値にすることができる。すなわち、専門家による診断を織り込んでいるために、専門家の診断が織り込まれていない場合よりも精度の良い被験者のGars値を提供することができ、歩行評価の信頼性をより一層向上させることができる。 Further, according to the present embodiment, the Gars reference value of the evaluation reference person is a value determined by an expert. As a result, the Gars value of the subject can be set to a value that incorporates a diagnosis made by a specialist. That is, since the diagnosis by the expert is incorporated, the Gars value of the subject can be provided with higher accuracy than when the diagnosis of the expert is not incorporated, and the reliability of the gait evaluation is further improved. Can be.
より具体的には、本実施の形態による歩行評価モデルでは、専門家により予め決定された評価基準者のGars基準値に基づいて被験者の歩行評価を行っている。このことにより、歩行評価の指標として、専門家による診断が織り込まれたGars基準値を用いることができる。このため、歩行評価の指標の信頼性を向上させることができ、被験者の歩行評価の精度をより一層向上させることができる。 More specifically, in the walking evaluation model according to the present embodiment, the walking evaluation of the subject is performed based on the Gars reference value of the evaluation reference person predetermined by the expert. As a result, a Gars reference value into which a diagnosis by an expert is incorporated can be used as an index of the walking evaluation. For this reason, the reliability of the walking evaluation index can be improved, and the accuracy of the walking evaluation of the subject can be further improved.
また、本実施の形態による歩行評価モデルでは、専門家により決定された評価基準者のGars基準値が係数記憶部206に記憶されている。このことにより、被験者の歩行診断を行う際に専門家がいなくても(言い換えると、専門知識を持っていなくても)、専門家による診断が織り込まれた歩行評価を行うことができる。このため、信頼性を向上させた歩行評価を容易に行うことができる。
In the walking evaluation model according to the present embodiment, the Gars reference value of the evaluation reference person determined by the expert is stored in
また、本実施の形態によれば、算出されたGars値に基づいて被験者の歩行評価結果が表示される。このことにより、被験者の歩行評価結果を迅速かつ容易に知ることができ、利便性を向上させることができる。 Further, according to the present embodiment, the walking evaluation result of the subject is displayed based on the calculated Gars value. As a result, the walking evaluation result of the subject can be quickly and easily known, and the convenience can be improved.
また、本実施の形態によれば、歩行評価モデルは、重回帰モデルになっている。重回帰モデルは、計算を単純化させることができるという利点と、説明変数(歩行パラメータ)の選択を試すことができるという利点と、を有している。また、重回帰モデルは、目的変数に寄与する説明変数の影響度合いや原因を容易に検討することができるという利点も有している。このことにより、被験者の歩行の改善指導に役立てることができる。例えば、Gars1に関して、あるパラメータの影響度合いが高いことが示された場合には、このパラメータで示される数値を高めるように被験者の歩行を指導することができる。この場合、当該被験者のGars1の点数を低くすることができ、その結果として歩行を改善させることができる。 Further, according to the present embodiment, the walking evaluation model is a multiple regression model. The multiple regression model has an advantage that the calculation can be simplified and an advantage that the selection of the explanatory variable (gait parameter) can be tried. The multiple regression model also has the advantage that the degree of influence and cause of the explanatory variable contributing to the objective variable can be easily examined. This can be used to provide guidance for improving the walking of the subject. For example, when it is indicated that the degree of influence of a certain parameter is high regarding Gars1, it is possible to instruct the subject to walk so as to increase the numerical value indicated by this parameter. In this case, the score of Gars1 of the subject can be reduced, and as a result, walking can be improved.
また、本実施の形態によれば、算出されたGars値に基づいて被験者の歩行が判定される。このことにより、被験者の歩行の異常の有無を迅速かつ容易に知ることができ、利便性を向上させることができる。例えば、Gars1〜Gars7に対応するGars値の和に基づいて、被験者の歩行が判定されてもよく、この場合には、被験者の歩行の異常の有無に関する総合的な判定結果を迅速かつ容易に知ることができる。 Further, according to the present embodiment, the walking of the subject is determined based on the calculated Gars value. This makes it possible to quickly and easily know whether or not the subject has an abnormality in walking, thereby improving convenience. For example, the walking of the subject may be determined based on the sum of the Gars values corresponding to Gars1 to Gars7. In this case, the comprehensive determination result regarding the presence or absence of abnormalities in the walking of the subject is quickly and easily known. be able to.
また、本実施の形態によれば、評価基準値は、修正歩行異常性尺度(GARS−M)で規定された歩行異常性尺度を示す値になっている。この修正歩行異常性尺度は、専門家個人による評価のバラツキが少ない尺度になっているため、評価基準値の決定が、専門家個人(例えば、経験の浅い専門家など)によってばらつくことを抑制することができる。このため、歩行評価の信頼性をより一層向上させることができる。なお、評価基準値の決定の際に専門家個人による評価のバラツキを低減するためには、例えば、複数の専門家により決定された評価基準値の平均値から、係数を算出するようにしてもよい。 Further, according to the present embodiment, the evaluation reference value is a value indicating the gait abnormality scale defined by the modified gait abnormality scale (GARS-M). Since this modified gait abnormality scale is a scale in which there is little variation in the evaluation by the individual expert, the determination of the evaluation reference value is prevented from being varied by the individual expert (for example, an inexperienced expert). be able to. For this reason, the reliability of the walking evaluation can be further improved. In addition, in order to reduce the variation in the evaluation by the expert when determining the evaluation reference value, for example, a coefficient may be calculated from the average value of the evaluation reference values determined by a plurality of experts. Good.
また、本実施の形態によれば、歩行データから抽出される歩行パラメータは、立脚期に関連付けられた歩行パラメータと、遊脚期に関連付けられた歩行パラメータと、を含んでいる。このことにより、被験者の歩行の改善指導の際、Gars値への影響度合いが高いパラメータが、立脚期に関しているのか、遊脚期に関しているのかを特定することができる。このため、歩行の改善指導ポイントを絞ることができ、適格な指導を行うことが可能になる。 Further, according to the present embodiment, the walking parameters extracted from the walking data include the walking parameters associated with the stance phase and the walking parameters associated with the swing phase. This makes it possible to specify whether the parameter having a high degree of influence on the Gars value is related to the stance phase or the swing phase during the guidance for improving the walking of the subject. For this reason, it is possible to narrow the points for improving walking and to provide appropriate guidance.
また、本実施の形態によれば、歩行データから抽出される歩行パラメータは、フォアフットロッカー期に関連付けられた歩行パラメータと、アンクルロッカー期に関連付けられた歩行パラメータと、フォアフットロッカー期に関連付けられた歩行パラメータと、を含んでいる。このことにより、被験者の歩行の改善指導の際、Gars値への影響度合いが高いパラメータが、どのロッカー期に関しているのかを特定することができる。このため、歩行の改善指導ポイントをより一層絞ることができ、適格な指導を行うことが可能になる。 Further, according to the present embodiment, the walking parameters extracted from the walking data are the walking parameters associated with the forefoot rocker period, the walking parameters associated with the ankle rocker period, and the walking parameters associated with the forefoot rocker period. Walking parameters. This makes it possible to specify which locker period a parameter having a high degree of influence on the Gars value at the time of instructing the subject to improve walking. For this reason, the improvement guidance points of walking can be further narrowed down, and appropriate guidance can be provided.
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明による歩行評価システム200および歩行評価方法は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the
(変形例)
なお、上述した本実施の形態においては、歩行評価モデルが重回帰モデルである例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、歩行評価モデルは、ロジスティック回帰モデルであってもよい。
(Modification)
In the above-described embodiment, an example has been described in which the walking evaluation model is a multiple regression model. However, the present invention is not limited to this, and the walking evaluation model may be a logistic regression model.
ロジスティック回帰モデルは、以下の式(2)で示される。
更に、歩行評価モデルは、重回帰モデルやロジスティック回帰モデルであることに限られない。例えば、歩行評価モデルには、決定木、サポートベクタマシン(SVM)、ランダムフォレスト(RF)等を適用してもよい。 Further, the walking evaluation model is not limited to a multiple regression model or a logistic regression model. For example, a decision tree, a support vector machine (SVM), a random forest (RF), or the like may be applied to the walking evaluation model.
また、上述した本実施の形態においては、Gars1〜Gars7(Gars指標)の各々において評価基準者のGars基準値を決定し、Gars1〜Gars7の各々において被験者のGars値を算出する例について説明した。しかしながら、Gars1〜Gars7の7つの指標に加えて(または代えて)、他の指標として、Gars1〜Gars7の各々のGars基準値の和を、目的変数としてもよい。この場合、Gars1〜Gars7の各々のGars基準値の和を式(1)のyに代入して、当該指標に関連付けられた係数a0〜anが算出される。この係数と、被験者の歩行データから抽出された歩行パラメータとに基づいて上記式(1)から被験者のGars値の和が算出される。この場合、被験者の歩行の異常の有無に関する総合的な判定結果を迅速かつ容易に知ることができる。
In the above-described embodiment, an example has been described in which the Gars reference value of the evaluation reference person is determined in each of Gars1 to Gars7 (Gars index), and the Gars value of the subject is calculated in each of Gars1 to Gars7. However, in addition to (or instead of) the seven indices Gars1 to Gars7, as another index, the sum of the Gars reference values of Gars1 to Gars7 may be used as the target variable. In this case, the sum of the respective Gars reference value Gars1~Gars7 are substituted into y of the equation (1), the coefficient associated with the
上述した本発明によれば、歩行評価の信頼性を向上させることができる歩行評価システムおよび歩行評価方法を提供することができる。このため、本発明は産業上利用可能な発明である。例えば、本発明は、電気機器産業、ソフトウェア産業、靴下製造業、靴製造業、インソール製造業、医療やリハビリテーション分野などの様々な分野で利用可能である。 According to the present invention described above, it is possible to provide a walking evaluation system and a walking evaluation method capable of improving the reliability of walking evaluation. Therefore, the present invention is an invention that can be used industrially. For example, the present invention can be used in various fields such as the electrical equipment industry, software industry, sock manufacturing industry, shoe manufacturing industry, insole manufacturing industry, medical and rehabilitation fields, and the like.
上述した本実施の形態による歩行評価システム200および歩行評価方法による歩行評価の適合度および精度を調べた。以下に示す実施例においては、単なる例として、2つのセンサ構成で歩行データを取得して、歩行評価モデルの適合度および精度を調べた例について説明する。上述したように、本発明による歩行評価システムおよび歩行評価方法は、多様な特徴を持つ歩行データから歩行パラメータを抽出して係数を求めることにより歩行評価の信頼性を向上させることができる。このため、本発明による歩行評価システムおよび歩行評価方法は、以下に示すセンサ構成に制限されるものではなく、任意のセンサ構成で、歩行評価の信頼性を向上させることができる。
The suitability and accuracy of walking evaluation by the walking
(実施例1)
実施例1では、歩行評価モデルが重回帰モデルである場合の、歩行評価モデルの適合度および精度を調べた。実施例1では、歩行データ取得部1のセンサを、図10に示すような第1センサ構成で構成した場合と、第2センサ構成で構成した場合とで、歩行データをそれぞれ取得した。第1センサ構成で使用した曲げセンサは、図3に示すMP曲げセンサ21と距腿曲げセンサ22とし、圧力センサは、図3に示す踵圧力センサ31とMP圧力センサ32と足指圧力センサ33とした。各センサ構成で使用した歩行パラメータの個数は、図10に示すようになった。
(Example 1)
In Example 1, the fitness and the accuracy of the walking evaluation model were examined when the walking evaluation model was a multiple regression model. In the first embodiment, the walking data is acquired when the sensor of the walking
実施例1では、29人の男性と29人の女性から歩行データを取得し、各センサ構成において101個の歩行データを得た。101個の歩行データには、各被験者の右足および左足の少なくとも一方の歩行データが含まれている。各々の歩行データに対して理学療法士である専門家により歩行診断を行い、Gars基準値を決定した。Gars基準値の分類は、図11に示すようになった。 In the first embodiment, walking data was obtained from 29 men and 29 women, and 101 walking data were obtained for each sensor configuration. The 101 pieces of walking data include walking data of at least one of the right foot and the left foot of each subject. For each gait data, a gait diagnosis was performed by a physiotherapist to determine the Gars reference value. The classification of the Gars reference value is as shown in FIG.
各センサ構成に関連付けられた歩行データをランダムにサンプリングして、3/4の歩行データを評価基準者の歩行データとして歩行評価モデルの係数を算出するために用いた。残りの1/4の歩行データを被験者の歩行データとしてGars値を算出するために用いた。 The walking data associated with each sensor configuration was randomly sampled, and 3/4 walking data was used as the walking data of the evaluation reference person to calculate the coefficients of the walking evaluation model. The remaining quarter of the walking data was used to calculate Gars values as walking data of the subject.
上述した本実施の形態で説明した算出方法と同様にして、Gars値を算出した。算出されたGars値に基づいて、各センサ構成における自由度調整済み決定係数を算出した。この算出には、統計ソフトウェア(SPSS Statistics ver.17.0)を用いた。より具体的には、以下の式を用いて自由度調整済み決定係数を算出した。
ここで、
yiは、評価基準者のGars基準値であり、
また、nは歩行データ数(サンプル数)であり、pは独立変数の数(本実施例ではモデルで選択された歩行パラメータ数)である。 N is the number of walking data (the number of samples), and p is the number of independent variables (the number of walking parameters selected by the model in the present embodiment).
自由度調整済み決定係数は、Gars1〜Gars7毎に算出し、それらの平均値を図12に示す。 The determination coefficient after the degree of freedom adjustment is calculated for each of Gars1 to Gars7, and the average value thereof is shown in FIG.
図12に示すように、第1センサ構成および第2センサ構成における自由度調整済み決定係数はいずれも0.5を超えた。自由度調整済み決定係数が0.5を超えると、一般にモデルの適合度は良いとされている(例えば、“SPSSで学ぶ医療系多変量データ解析”(東京出版)、2008、P52参照)。このことから、この歩行評価システム200および歩行評価方法は良好な適合度を有していると考えられる。
As shown in FIG. 12, the determination coefficients after the degree of freedom adjustment in the first sensor configuration and the second sensor configuration both exceeded 0.5. If the coefficient of determination adjusted with the degree of freedom exceeds 0.5, it is generally considered that the model has good fitness (for example, see “Medical Multivariate Data Analysis with SPSS” (Tokyo Shuppan), 2008, p. 52). From this, it is considered that the walking
また、算出されたGars値に基づいて、各センサ構成における平均二乗誤差平方根(RMSE)を算出した。この算出には、以下の式を用いた。
平均二乗誤差平方根は、Gars1〜Gars7毎に算出し、それらの平均値を図12に示す。 The root mean square error is calculated for each of Gars1 to Gars7, and their average values are shown in FIG.
図12に示すように、第1センサ構成および第2センサ構成における平均二乗誤差平方根はいずれも0.5を下回った。平均二乗誤差平方根が0.5を下回ると、算出されたGars値を整数化するために四捨五入した際に、整数化されたGars値が、1点以上ずれることを回避できる。すなわち、四捨五入によってGars値の精度が低下することを防止できる。このため、この歩行評価システム200および歩行評価方法は良好な精度を有していると考えられる。
As shown in FIG. 12, the root mean square error of the first sensor configuration and the second sensor configuration were both less than 0.5. If the root mean square error is less than 0.5, it is possible to prevent the calculated Gars value from being shifted by one or more points when the calculated Gars value is rounded to an integer. That is, it is possible to prevent the accuracy of the Gars value from decreasing due to rounding. Therefore, it is considered that the walking
さらに、算出されたGars値に基づいて、各センサ構成における正答率(Accuracy)を求めた。より具体的には、歩行評価モデルから得られたGars値と、専門家のGars基準値(真値)から混合行列を作成し、以下の式から求めた。
正答率は、Gars1〜Gars7毎に算出し、それらの平均値を図12に示す。 The correct answer rate is calculated for each of Gars1 to Gars7, and the average value thereof is shown in FIG.
図12に示すように、第1センサ構成および第2センサ構成における正答率はいずれも0.8を超えた。このため、この歩行評価システム200および歩行評価方法は良好な精度を有していると考えられる。
As shown in FIG. 12, the correct answer ratio in the first sensor configuration and the second sensor configuration both exceeded 0.8. Therefore, it is considered that the walking
(実施例2)
実施例2では、歩行評価モデルがロジスティック回帰モデルである場合の、歩行評価の適合度および精度を調べた。実施例2で使用した歩行データ、歩行データ取得部1のセンサ構成および歩行パラメータは、実施例1と同様とした。
(Example 2)
In Example 2, the fitness and the accuracy of the walking evaluation were examined when the walking evaluation model was a logistic regression model. The walking data, the sensor configuration of the walking
実施例2においても、評価基準者の歩行データには、実施例1で用いた歩行データを用い、被験者の歩行データには、実施例1で用いた歩行データを用いた。 Also in the second embodiment, the walking data used in the first embodiment is used as the walking data of the evaluation reference person, and the walking data used in the first embodiment is used as the walking data of the subject.
上述した変形例と同様にして、Gars値を算出した。算出されたGars値に基づいて、各センサ構成における再現率(Recall)を求めた。より具体的には、歩行評価モデルから得られたGars値と、専門家のGars基準値(真値)から混合行列を作成し、以下の式から求めた。
再現率は、Gars1〜Gars7毎に算出し、それらの平均値を図13に示す。 The recall is calculated for each of Gars1 to Gars7, and the average value thereof is shown in FIG.
図13に示すように、第1センサ構成および第2センサ構成における再現率はいずれも0.7を超えた。このため、この歩行評価システム200および歩行評価方法は良好な精度を有していると考えられる。
As shown in FIG. 13, the recall in the first sensor configuration and the second sensor configuration both exceeded 0.7. Therefore, it is considered that the walking
さらに、算出されたGars値に基づいて、各センサ構成における正答率(Accuracy)を求めた。正答率は、実施例1と同様にして求めた。 Further, based on the calculated Gars value, the correct answer rate (Accuracy) in each sensor configuration was obtained. The correct answer rate was obtained in the same manner as in Example 1.
正答率は、Gars1〜Gars7毎に算出し、それらの平均値を図13に示す。 The correct answer rate is calculated for each of Gars1 to Gars7, and the average value thereof is shown in FIG.
図13に示すように、第1センサ構成および第2センサ構成における正答率はいずれも0.8を超えた。このため、この歩行評価システム200および歩行評価方法は良好な精度を有していると考えられる。
As shown in FIG. 13, the correct answer rate in both the first sensor configuration and the second sensor configuration exceeded 0.8. Therefore, it is considered that the walking
1 歩行データ取得部
200 歩行評価システム
205 抽出部
206 係数記憶部
207 評価値算出部
208 入力部
209 係数算出部
210 判定部
211 表示部
1 walking
Claims (15)
前記被験者の歩行データを取得する歩行データ取得部と、
前記歩行データ取得部により取得された前記歩行データから歩行パラメータを抽出する抽出部と、
係数を記憶した係数記憶部と、
前記抽出部により抽出された前記歩行パラメータと、前記係数記憶部に記憶された前記係数とに基づいて、歩行評価モデルから前記被験者の歩行評価値を算出する評価値算出部と、を備え、
前記係数記憶部に記憶された前記係数は、評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、当該評価基準者の歩行評価基準値とに基づいて、前記歩行評価モデルから得られた値であり、
前記歩行評価基準値は、修正歩行異常性尺度で規定された歩行の異常性を表わす点数である、歩行評価システム。 A walking evaluation system for performing walking evaluation from the walking data of the subject,
A walking data acquisition unit that acquires the walking data of the subject,
An extracting unit that extracts a walking parameter from the walking data acquired by the walking data acquiring unit,
A coefficient storage unit storing coefficients,
The walking parameter extracted by the extraction unit, based on the coefficient stored in the coefficient storage unit, based on a walking evaluation model, an evaluation value calculation unit that calculates a walking evaluation value of the subject,
The coefficient stored in the coefficient storage unit is a value obtained from the walking evaluation model based on a walking parameter extracted from walking data of the evaluation reference person and a walking evaluation reference value of the evaluation reference person. Oh it is,
The gait evaluation system, wherein the gait evaluation reference value is a score representing the gait abnormality specified by the modified gait abnormality scale .
前記評価値算出部は、複数の前記歩行評価値を算出し、
前記判定部は、前記評価値算出部により算出された複数の前記歩行評価値の和に基づいて前記被験者の歩行を判定する、請求項2に記載の歩行評価システム。 The walking evaluation model is a multiple regression model,
The evaluation value calculation unit calculates a plurality of the walking evaluation values,
The walking evaluation system according to claim 2 , wherein the determining unit determines the walking of the subject based on a sum of the plurality of walking evaluation values calculated by the evaluation value calculating unit.
前記被験者の歩行データを取得する歩行データ取得部と、
前記歩行データ取得部により取得された前記歩行データから歩行パラメータを抽出する抽出部と、
係数を記憶した係数記憶部と、
前記抽出部により抽出された前記歩行パラメータと、前記係数記憶部に記憶された前記係数とに基づいて、歩行評価モデルから前記被験者の歩行評価値を算出する評価値算出部と、を備え、
前記係数記憶部に記憶された前記係数は、評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、当該評価基準者の歩行評価基準値とに基づいて、前記歩行評価モデルから得られた値であり、
前記歩行評価基準値は、修正歩行異常性尺度で規定された歩行の異常性を表わす点数であって、複数の指標に基づく点数を加算した値である、歩行評価システム。 A walking evaluation system for performing walking evaluation from the walking data of the subject,
A walking data acquisition unit that acquires the walking data of the subject,
An extracting unit that extracts a walking parameter from the walking data acquired by the walking data acquiring unit,
A coefficient storage unit storing coefficients,
The walking parameter extracted by the extraction unit, based on the coefficient stored in the coefficient storage unit, based on a walking evaluation model, an evaluation value calculation unit that calculates a walking evaluation value of the subject,
The coefficient stored in the coefficient storage unit is a value obtained from the walking evaluation model based on a walking parameter extracted from walking data of the evaluation reference person and a walking evaluation reference value of the evaluation reference person. Oh it is,
The gait evaluation system, wherein the gait evaluation reference value is a score representing a gait abnormality defined by the modified gait abnormality scale, and is a value obtained by adding a score based on a plurality of indices .
前記抽出部により前記評価基準者の前記歩行データから抽出された前記歩行パラメータと、前記入力部により入力された前記歩行評価基準値とに基づいて、前記歩行評価モデルから前記係数を算出する係数算出部と、を更に備え、
前記係数記憶部に記憶された前記係数は、前記係数算出部により算出された値である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の歩行評価システム。 An input unit for inputting the walking evaluation reference value of the evaluation reference person,
Coefficient calculation for calculating the coefficient from the walking evaluation model based on the walking parameter extracted from the walking data of the evaluation reference person by the extraction unit and the walking evaluation reference value input by the input unit And a part,
The walking evaluation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the coefficient stored in the coefficient storage unit is a value calculated by the coefficient calculation unit.
前記歩行評価システムの歩行データ取得部が、前記被験者の歩行データを取得するデータ取得ステップと、
前記歩行評価システムの抽出部が、前記歩行データから歩行パラメータを抽出する抽出ステップと、
前記歩行評価システムの評価値算出部が、前記歩行パラメータと、係数記憶部に記憶された係数とに基づいて、歩行評価モデルから前記被験者の歩行評価値を算出する評価値算出ステップと、を備え、
前記係数記憶部に記憶された前記係数は、評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、当該評価基準者の歩行評価基準値とに基づいて、前記歩行評価モデルから得られた値であり、
前記歩行評価基準値は、修正歩行異常性尺度で規定された歩行の異常性を表わす点数である、歩行評価システムの作動方法。 An operation method of a walking evaluation system for performing walking evaluation from the walking data of the subject,
A walking data acquisition unit of the walking evaluation system, a data acquisition step of acquiring walking data of the subject,
An extraction step of extracting the walking parameter from the walking data , wherein the extraction unit of the walking evaluation system ;
An evaluation value calculation unit of the walking evaluation system includes an evaluation value calculation step of calculating a walking evaluation value of the subject from a walking evaluation model based on the walking parameters and a coefficient stored in a coefficient storage unit. ,
The coefficient stored in the coefficient storage unit is a value obtained from the walking evaluation model based on a walking parameter extracted from walking data of the evaluation reference person and a walking evaluation reference value of the evaluation reference person. Oh it is,
The method for operating a walking evaluation system, wherein the walking evaluation reference value is a score representing a walking abnormality specified by a modified walking abnormality scale .
前記歩行評価システムの歩行データ取得部が、前記被験者の歩行データを取得するデータ取得ステップと、
前記歩行評価システムの抽出部が、前記歩行データから歩行パラメータを抽出する抽出ステップと、
前記歩行評価システムの評価値算出部が、前記歩行パラメータと、係数記憶部に記憶された係数とに基づいて、歩行評価モデルから前記被験者の歩行評価値を算出する評価値算出ステップと、を備え、
前記係数記憶部に記憶された前記係数は、評価基準者の歩行データから抽出された歩行パラメータと、当該評価基準者の歩行評価基準値とに基づいて、前記歩行評価モデルから得られた値であり、
前記歩行評価基準値は、修正歩行異常性尺度で規定された歩行の異常性を表わす点数であって、複数の指標に基づく点数を加算した値である、歩行評価システムの作動方法。 An operation method of a walking evaluation system for performing walking evaluation from the walking data of the subject,
A walking data acquisition unit of the walking evaluation system, a data acquisition step of acquiring walking data of the subject,
An extraction step of extracting the walking parameter from the walking data , wherein the extraction unit of the walking evaluation system ;
An evaluation value calculation unit of the walking evaluation system includes an evaluation value calculation step of calculating a walking evaluation value of the subject from a walking evaluation model based on the walking parameters and a coefficient stored in a coefficient storage unit. ,
The coefficient stored in the coefficient storage unit is a value obtained from the walking evaluation model based on a walking parameter extracted from walking data of the evaluation reference person and a walking evaluation reference value of the evaluation reference person. Oh it is,
The method for operating a walking evaluation system, wherein the walking evaluation reference value is a score representing a walking abnormality defined by the modified walking abnormality scale, and is a value obtained by adding points based on a plurality of indices .
前記抽出部が、前記評価基準者の前記歩行データから歩行パラメータを抽出する抽出ステップと、
前記歩行評価システムの入力部に、前記評価基準者の前記歩行評価基準値が入力される入力ステップと、
前記歩行評価システムの係数算出部が、前記評価基準者の前記歩行パラメータと、前記歩行評価基準値とに基づいて、前記歩行評価モデルから前記係数を算出する係数算出ステップと、を更に備え、
前記係数記憶部に記憶された前記係数は、前記係数算出ステップにおいて算出された値である、請求項12または13に記載の歩行評価システムの作動方法。 A data acquisition step in which the walking data acquisition unit acquires the walking data of the evaluation criterion,
An extraction step wherein the extracting unit, which extracts the gait parameters from the gait data of the evaluation criteria's,
The input of the gait assessment system, an input step of the walking evaluation reference value of the evaluation criteria's are entered,
A coefficient calculating unit of the walking evaluation system , further comprising: a coefficient calculating step of calculating the coefficient from the walking evaluation model based on the walking parameters of the evaluation reference person and the walking evaluation reference value;
The coefficients stored in the coefficient storage unit is a value calculated in the coefficient calculating step, a method of operating a gait assessment system according to claim 12 or 13.
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