パーキンソン病患者の歩行特徴を評価し歩行パターンを改善するウェアラブルバイオフィードバックデバイス：ケースシリーズ

2024-07-31 Wed
パーキンソン病患者の歩行評価におけるウェアラブル生体フィードバック装置の応用：症例シリーズ研究研究背景パーキンソン病（Parkinson’s Disease, PD）患者はしばしば異常な歩行パターンを示し、これは彼らの自立性と生活の質に重大な影響を及ぼします。歩行の異常は主に歩幅の縮小、歩数の増加、支持相と離地時の地面反力の低下によって表れます。これらの歩行問題は患者の転倒リスクを大幅に増加させ、また彼らの自立性と生活の質を低下させます。
パーキンソン病患者の歩行問題を改善するために、近年ウェアラブル生体フィードバック技術が重要な研究方向となってきました。ウェアラブル生体フィードバック装置は歩行活動中にリアルタイムで歩行特性を抽出し、特定の歩行イベントに基づいて個別化されたフィードバック刺激を提供することにより、患者が自身の歩行異常を認識することを強化します。今回研究で用いられたウェアラブル振動触覚バイディレクショナル・インターフェース（Bidirectional Interface, BI）はこの原理に基づいて開発されました。
研究の出典この研究は、Thomas BowmanとAndrea Pergoliniなどが共同で行い、イタリアのFondazione Don Gnocchi（ミラノとフィレンツェ）とScuola Superiore Sant’Anna（ピサ）で行われました。この論文は2024年に『Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation』誌に掲載されました。
研究のプロセス研究対象と方法本研究では症例シリーズの研究方法を採用し、7名のパーキンソン病患者を対象に行いました。年齢は70.4±8.1歳、Hoehn and Yahr（H&Y）スコアは2.7±0.3です。これらの患者は、連続5日間にわたって前トレーニング評価、3回のトレーニングセッション、そして後トレーニング評価に参加しました。各トレーニングは40分間で、患者がBI装置に慣れるためのものでした。研究では10メートル歩行テスト（10MWT）と2分間歩行テスト（2MWT）が使用されました。
研究の流れ前トレーニング評価（Pre-TRN）: 予備評価段階で、患者は生体フィードバックを使用せず（No-BF）と使用（BF）の2つの条件で、ランダムに歩行テストを実施しました。歩行パラメータのデータは圧力感応シューズインソールと運動追跡システムで収集されました。
トレーニングフェーズ: 各患者は3回のトレーニングを行い、それぞれ40分間続けました。トレーニング内容には、生体フィードバックの原理の説明、座位および立位での歩行トレーニング、地面を歩くトレーニングなどが含まれます。
後トレーニング評価（Post-TRN）: トレーニングの終わりに、再度10MWTと2MWTを行い、トレーニング前後の歩行パラメータの変化を比較し、トレーニングの効果を評価しました。
生体フィードバック戦略BI装置には2種類の生体フィードバック戦略が設計されました：
支持相強化戦略: 後足の踵が接地してから支持相までの振動時間を増加させ、歩行の足の転がりメカニズムを改善することを目指しています。
離地強化戦略: 圧力中心が前足部にあるときに振動ユニットが活性化し、離地イベントまで持続します。これは歩行の離地メカニズムを促進するために設計されました。
データ分析方法研究では、生体フィードバックの有無による歩行パラメータの違いを評価するために、記述統計分析と両側ウィルコクソン符号ランクテスト（p < 0.05）が使用されました。
主要な研究結果歩行パラメータの改善研究の結果は以下の通りです：
歩行速度と歩幅:
生体フィードバック装置を使用した後、歩行速度が著しく向上し（0.72 m/sから0.95 m/sへ、p=0.043）、歩幅が増加しました（0.87 mから1.05 mへ、p=0.023）。
2MWTの歩行距離:
生体フィードバックを使用した後、患者の2MWTでの歩行距離も著しく増加しました（97.5 mから118.5 mへ、p=0.028）。
二足支持相の時間:
研究ではさらに、二足支持相の時間が著しく減少したことを発見しました（29.7%から27.2%へ、p=0.018）。
生体フィードバック戦略の即時効果と長期効果研究では即時効果とトレーニング効果を比較し、即時効果は限られている一方で、短期トレーニングにより、生体フィードバックが歩行改善に与える効果がより顕著であることが明らかになりました。
使用性と安全性すべての研究対象者は、有害事象なしに研究を無事に完了しました。SUS（システム使用性スケール）のスコアは、5名の被験者が60から80.3の範囲でシステムの使用性を評価し、2名の被験者は80.3を超えるスコアを出し、システムの使用性が高いと評価されました。
研究の結論本研究は、BI装置がパーキンソン病患者の歩行特性をモニターし、同期振動フィードバックを提供するためのものとして、実行可能かつ安全であることを示しています。短期トレーニングにより、顕著な歩行改善効果が示され、装置が臨床評価およびリハビリにおけるポテンシャルを証明しました。将来はさらなるランダム化比較試験が必要であり、家庭環境での適用効果や長期的な利益を検証することになります。
研究の価値と意義この研究は、将来BI装置を臨床評価およびリハビリツールとして用いるための初歩的な支持を提供しており、パーキンソン病患者の歩行改善に新たな治療オプションを提供しています。特に家庭や現実環境での適用ポテンシャルは非常に期待されており、将来は遠隔データ収集と分析を通じて、頻繁に病院に通うことが困難な患者が、いつどこでも歩行トレーニングとリハビリを行うことができます。