骨盤方向評価における慣性測定単位の妥当性と信頼性:体系的レビュー

サマリー

本系統的レビューでは、骨盤の向き評価における慣性測定単位(IMU)の妥当性と信頼性を評価しました。IMUは特に仙骨ベースの位置で制御された課題で最も妥当性が示されましたが、骨盤の傾斜度や回転、高速運動時、臨床集団においてパフォーマンスはより変動しました。

要約

骨盤の向き評価は歩行、姿勢、スポーツの生体力学において基本的です。しかし、実験室ベースのモーションキャプチャシステムの使用はコストが高く、制御された環境に限定されます。慣性測定装置(IMU)は従来の実験室の携帯可能な代替手段を提供しますが、配置、校正、センサー融合の設定やプロトコルに異なり、臨床現場での解釈を複雑にすることがあります。したがって、本系統的レビューでは機能的およびスポーツ特有の課題におけるIMUベースの骨盤姿勢の妥当性と信頼性を検討しました。 PubMed、Web of Science、IEEE Xploreで骨盤の向き(例:傾き、斜め、回転)をIMUで評価した関連研究を検索し、PRISMAガイドラインを用いて報告しました。対象研究には、ヒト参加者からのデータを報告し、光学モーションキャプチャシステムに対するIMUの妥当性または信頼性を報告した研究が含まれていました。12件の研究が選考基準を満たし、12項目の方法論的品質ツールを用いて検証されました。 IMUの妥当性結果は、含まれた研究ごとに異なりました。骨盤傾きは最も高い精度を示し、最近の研究では平均二乗根誤差(RMSE)は通常0.2°から4.9°の間で、平均差は最小限でした。傾斜と回転はより大きな変動を示し、高速走行時にはRMSE値は6°から11°に達しました。IMUの信頼性結果は、継続的な機能活動中でも良好から優れた再現性を示しました(クラス内相関係数(ICC)0.87–1.00)。逆に、全股関節形成術後の個人における骨盤傾斜の信頼性は低く(ICC = 0.08)。IMUは、特に制御されたタスクや仙骨ベースの配置が用いられる場合に有用な骨盤の姿勢測定を提供すると考えられています。しかし、骨盤の傾斜や回転、高速または複雑な運動時、臨床集団において妥当性はより変動します。プロトコルの標準化、報告の改善、異なるアプリケーション間での性能の明確化にはさらなる研究が必要です。

概要

骨盤の向きを正確に評価することは、人間の動きパターンを理解し、正確な臨床判断を行い、筋骨格系障害を持つ健康で運動能力の高い個人に影響を与える微妙な状態を特定するために^{不可欠です。}骨盤の向きは一般的に、傾き、回転、斜め^の3つの要素で説明されます。異常な骨盤の向きは関節負荷や筋肉・運動効率に影響を与え、腰痛や股関節変形性関節症などの筋骨格系疾患と関連^{しています。}スポーツ集団では、これがパフォーマンスの制限や怪^{我リスクの増加}とも関連しています。したがって、臨床的に利用可能な骨盤の姿勢測定方法は、評価、リハビリテーションモニタリング、スポーツ^{パフォーマンス研究に不可欠です。}

光学モーションキャプチャシステムは、骨盤の向きを定量化するための実験室ベースの参照手法として広く使われています。しかし、使用はしばしば管理された環境に限定され、日常的な臨床や^{スポーツの場}面ではあまり実用的でない場合があります ^9,10。慣性測定装置(IMU)は通常、三軸加速度計、ジャイロスコープ、磁力計を含み、実験室^{11、12、13、14、15、16}の外での骨盤姿勢評価の携帯手段としてますます利用されています。IMUセンサー融合アルゴリズム(例:Madgwick、Mahony、Kalmanフィルター)が3次元の骨盤の向きを推定するために使用されますが、処理方法の違いは^17,18の測定性能に影響を与える可能性があります。

しかし、IMUを用いた骨盤の向き評価は、センサーの配置(例:仙骨や腰椎)、校正手順、サンプリング頻度、融合アルゴリズムなど、過去の研究で報告された複数の方法論的要因に影響^{されます。}これらの研究間の違いは、IMUに基づく骨盤向き評価の正確性と再現性に関する一貫性の不一致に寄与^{する可能性があります。}IMUは下肢の運動学および腰椎の動きに対して検証されています(14,21,22)が、骨盤の傾き、回転、または傾斜に焦点を当てたエビデンスは依然として限られており、方法論的にも一貫していません。

したがって、本系統的レビューはIMUに基づく骨盤の向き評価に関する利用可能な証拠を評価することを目的としました。主な目的は、骨盤の向き測定におけるIMUの妥当性と信頼性を検証することでした。副次的な目的は、センサー配置、較正手順、センサー融合アプローチなど、研究間で報告された方法論的特徴を要約し、直接比較を制限するエビデンスギャップを特定することでした。

プロトコル

本システマティックレビューは、PRISMA 2020年の推奨報告項目ガイドラインに従って実施^{されました。}システマティックレビュープロトコルは、登録番号CRD420251179585として国際前向的システマティックレビュー登録簿(PROSPERO)に登録されました。プロトコルの詳細は以下でご覧いただけます:

(https://www.crd.york.ac.uk/PROSPERO/view/CRD420251179585)

検索戦略

PubMed、Web of Science、IEEE Xploreは2025年11月1日に検索され、人間におけるIMUを用いた骨盤の向き評価に関する独自研究論文を特定しました。収録された記事は英語の出版物に限定され、検索期間は2005年から2025年までに限定されていました。検索日制限は近年IMU技術の急速な発展に伴い、最新の測定方法のみが対象となるためでした。参考文献リストのスクリーニング、引用追跡、手動検索などの補助的な検索方法は行われませんでした。表1は各データベースで使用される検索詳細と検索文字列を示しています。

データベース
PubMed(出版情報)	(慣性測定単位*[タイトル/要旨] またはIMU*[タイトル/要旨]または加速度計*[タイトル/要旨]またはジャイロスコープ*[タイトル/要旨]または着用可能*[タイトル/要旨])および(骨盤[タイトル/要旨]または骨盤[タイトル/要旨]または「骨盤の傾き」[タイトル/要旨]または「骨盤回転」[タイトル/要旨]または「骨盤傾斜」[タイトル/要旨]または「骨盤の向き」[タイトル/要旨]または「前方骨盤傾斜」[タイトル/要旨]、または「後方骨盤傾き」[タイトル/要旨])AND(有効*[タイトル/要旨]またはaccurac*[タイトル/要旨]または合意[タイトル/要旨]または「Bland-Altman」[タイトル/要旨]または信頼性*[タイトル/要旨]または重複*[タイトル/要旨]または再提出*[タイトル/要旨]要旨] またはICC[タイトル/要旨] またはSEM[タイトル/要旨] またはMDC[タイトル/要旨])
Web of Science(科学の網)	(「慣性測定単位*」またはIMU*または加速度測定*またはジャイロスコープ*またはウェアラブル*)そして(骨盤または骨盤の傾き、または「骨盤の傾き」、または「骨盤傾斜」、または「骨盤の向き」、または「前方骨盤傾き」または「後方骨盤傾き」)および(有効な*または正確*、合意、または「ブランド-アルトマン」、信頼性*、反復*、重複*、または重複*、ICC、SEM、MDC)
IEEE Xplore	(「慣性測定単位」または「慣性測定単位」、IMU、IMU、加速度計、加速度計、ジャイロスコープ、ジャイロスコープ、またはウェアラブル)および(「骨盤」または「骨盤回転」または「骨盤傾斜」または「骨盤傾斜」または「骨盤の向き」「前方骨盤傾き」または「後方骨盤傾き」)および(妥当性、検証、正確性、一致、「ブランド・アルトマン」、信頼性、再現性、ICC、SEM、MDCなど))

表1:各データベースで使用される検索文字列。 PubMed、Web of Science、IEEE Xploreで使用される検索文字列で、骨盤の姿勢評価における慣性測定単位(IMU)の妥当性および/または信頼性を評価する研究を特定します。 この表をダウンロードするには、こちらをクリックしてください。

適格基準

研究は人間参加者を対象とした場合、IMUを用いて骨盤の傾き、回旋、または斜めを測定し、また、IMUの妥当性や信頼性に関するデータを光学的モーションキャプチャと比較して報告しました。含まれた研究は、定量的妥当性(例:RMSE、バイアス、相関、ブランド–アルトマン)および信頼性指標(ICC、測定標準誤差[SEM]、最小検出変化[MDC])を報告したオリジナルの実験研究でした。動物、シミュレーション、非骨盤セグメント評価に焦点を当てた研究、比較指標が欠如(記述的アウトカムのみを報告)、レビュー、プロトコル、要旨、症例報告などの非独自研究であれば除外されました。

研究の選考と選考

著者は、2名の非著者評価者の助けを借りて、タイトルと要旨の関連性を精査し、最終的な収録を決定するために全文レビューを行い、PRISMA 2020フローダイアグラムで論文を要約しました。取得したすべての記録は重複がないか確認され、重複した記録は削除されました。

データ抽出

抽出されたデータには、著者、年、参加者の特徴、IMU(配置、ブランド、モデル、センサー数、サンプリング率、センサー融合/向きアルゴリズム)、テスト課題(立つ、歩く、しゃがむ、走る)、および報告されたアウトカム(RMSE、バイアス、相関、ICC、SEM、MDC)が含まれていました。抽出したデータは標準化されたExcelスプレッドシートで2回照合されました。

バイアスリスクと品質評価

含まれた研究の方法論的質は、ウェアラ^{ブルセンサーの}心理測定特性の調査に以前用いられていた心理測定学論文²⁴の「研究デザインの批判的評価」を用いて評価されました。この質評価には12項目が含まれ、最大合計スコアは24で、それをパーセンテージに換算しました。各項目は、研究質問、研究デザイン、測定、分析、推奨の5つのカテゴリーで2(満足)、1(部分的に満足)、または0(不満足)と評価されました。一貫性を高めるため、この品質評価は原稿で認められた2名の非著者評価者によって行われ、違いは議論を通じて解決されました。研究は総合品質スコアに基づいて以下のように分類されました:高品質、85〜100%;中程度の質、70〜84%;質は低く、50〜69%;または非常に低品質で、<50%です。12項目のツールと採点基準は補足表S1に記載されています。

データ統合

研究結果は、妥当性および信頼性の結果、骨盤の動き面、タスクタイプ、主要な方法論的特徴に基づいて研究をグループ化して物語的に統合しました。発見の解釈においては方法論的質が考慮されました。品質スコアのみに基づく除外研究はなく、質の低い研究はより慎重に解釈されました。

結果

研究選択

最初のデータベース検索では714件の潜在的な研究が特定されました(PubMed = 190件、Web of Science = 482件、IEEE Xplore = 42件)。重複除去およびタイトル・アブトラクトスクリーニングの結果、63本の全文論文が適格性評価され、12本の研究が納入・除外基準を満たし本システマティックレビューに含まれました(図1)。

図1:PRISMA 2020の研究選択フローダイアグラム。 PRISMA 2020に基づく研究の特定、スクリーニング、適格性評価、最終的なシステマティックレビューへの組み込みプロセスを示すフローダイアグラム。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

含まれた研究の質

含まれたすべての研究は、2014年から2025年にかけて発表された査読付き実験論文です。方法論的質評価に基づき、3件の研究が高品質(85–100^%)、7件が中程度の品質(70%–84%)、2件が低品質(50%–69%)と評価されました。高品質な研究は、検証のための参照システム(例:Vicon、Optotrak、Qualisys)の使用、アウトカムの明確な報告、適切な統計分析(例:RMSE、ICC、Bland–Altman)などの方法論的強みを示しました。含まれた研究における典型的な制限は、サンプル数が少ないこととIMUセグメントの較正の不完全な記述でした(表2)。

著者	Q1	Q2	Q3	Q4	Q5	Q6	Q7	Q8	Q9	Q10	Q11	Q12	合計	%	品質
Buganè ほか 30	2	0	1	2	0	該当なし	1	2	2	2	2	1	15	68%	LQ
Bolinkら 22	2	2	1	2	1	該当なし	2	2	2	2	1	2	19	86%	本部
Ekdahl et al. 31	2	1	1	2	0	該当なし	2	2	2	0	1	1	14	64%	LQ
Perpiñá-Martínez ほか 32	2	2	1	2	1	該当なし	1	2	2	1	1	1	16	73%	MQ
ルブルーら 35	2	1	1	2	0	該当なし	1	2	2	2	2	1	16	73%	MQ
Lin ら 25	2	2	2	2	1	該当なし	2	2	2	2	2	1	20	90%	本部
Brice ほか 29	2	0	1	2	2	該当なし	2	2	2	2	2	1	18	82%	MQ
アスガリ&ヘラー 27	2	1	1	2	0	該当なし	2	2	2	2	2	1	17	77%	MQ
Bessoneら 28頁	2	1	2	2	0	該当なし	2	2	2	2	1	1	17	77%	MQ
キムら 26	2	1	2	2	2	該当なし	2	2	2	2	1	1	19	86%	本部
ルイス・マラゴンら33	2	2	1	2	0	該当なし	1	2	2	2	2	1	17	77%	MQ
Zügner et al.34	2	2	2	2	0	該当なし	1	2	2	2	2	1	18	82%	MQ

表2:含まれた12件の研究の方法論的質評価。 本レビューで使用された心理測定論文の修正12項目の研究デザイン批判的評価に基づく、含まれた研究の方法論的品質スコア。各項目は2=満足、1=部分的に満足、0=不満足と評価されました。Q1–Q12は 補足表S1に記載された修正方法論的品質項目に対応します。略称:HQ = 高品質;MQ = 中程度の質;LQ = 低品質;N/A = 該当しない。 この表をダウンロードするには、こちらをクリックしてください。

含まれた研究の特徴

参加者

含まれた12件の研究には合計 232 名の参加者が18歳から80歳まで含まれていました。 これらの研究の多くは健康な、レクリエーション、競技的なランナーやゴルファーを評価しましたが、臨床集団、特に全股関節形成術(THA)を受けた個人や膝または股関節変形性関節症の患者を含む研究は2件のみでした。

IMUシステム、配置、センサー融合アルゴリズム

ほとんどの研究は仙骨に置かれたIMUを用いて骨盤データを収集しており、仙骨ベースの配置が^{25、27、28、29、30、31、32、33}、³⁴の研究で最も一般的に報告されたアプローチとなっています。商用システムにはXsens、Delsys、MicroStrain、BTS G-Sensor、IMeasureU、APDM-Opal、aktos-t、RunScribe、TuringSenseが含まれていました。Table 3は各研究のIMU配置、システム、番号の完全な要約を提供します。

研究	参加者はなし	任務	IMUシステム	センサーの配置	いいえ。IMUの一覧	サンプリングレート	フィルタリング方法	センサー融合/向きアルゴリズム
Buganè ほら30	16 健康	ウォーキング	F4A IMU	サクラム	1	100Hz	カットオフ周波数8Hzの4次バターワースローパスフィルター	Matlabの関数「detrend」を用いる
Bolinkら22	股関節または膝のOA患者17名	ウォーキング、シット・トゥ・スタンド、ブロックステップアップ	マイクロストレイン慣性リンク	腰(PSIS間)	1	100Hz	N/R	MATLABのアルゴリズム
ルブルーら	7 健康	ウォーキング	x-IMU x-io テクノロジーズ	骨盤(腰椎5)、太もも、脛骨、足	7	128 Hz	N/R	マホニーのAHRSアルゴリズム
Perpiñá-Martínez et al.32	29人のランナー	ランニング	BTS Gセンサー	S1(仙骨)	1	100Hz	N/R	N/R
エクダールら 31	11人、健康	ウォーキングとスポーツ活動	デルシス・トリニョ・アヴァンティ	仙骨、太もも、脛骨、足	7	240Hz	ローパス4次バターワースフィルター(5Hz)	N/R
Brice ほか 29	8人のエリート女子ボート選手	ボート競技	IMeasureU IMUs v2.0	T1、T7、L2、第2仙骨S2	4	500 Hz	N/R	カルマンフィルター
Lin ほか 25	20人のランナー	ランニング	Xsens MVN Awinda	仙骨、太もも、脛骨、足	7	100Hz	4次、ゼロラグ、ローパスのバターワースフィルターで、カットオフ周波数は8Hzです	Xsens MVN Analyzeが提供する組み込みアルゴリズム
アスガリ&ヘラー。27	6人のランナー	ランニング	APDMオパール	サクラム	1	128 Hz	ハイパスおよびローパスフィルター	カルマンフィルターと補完核融合の違い
ベッソーネら 28	14人、健康	ウォーキング	aktos-t IMU system	骨盤、足、脛、太もも、C7椎骨、胸、前腕、上腕、手、頭	16	143 Hz	ローパスフィルター(10Hz、2次バターワースフィルター)	カスタムフュージョン(iSen 3.08のアルゴリズム)
キムら 26	36人のゴルファー	ゴルフスイング	チューリングセンス・ピボット	L4とT1(L4から骨盤)	2	100Hz	カットオフ周波数12Hzのバターワースフィルター	マッジウィックフィルター
ルイス・マラゴンら33	16 健康	歩行とランニング	RunScribe Sacral 歩行ラボ	仙骨と足	3	500 Hz	N/R	N/R
Zügner et al.34	THA患者49名	ウォーキング	ゲイトスマート™	骨盤(腸骨稜の下)、太ももと、脛骨に2枚	6	102.4 Hz	N/R	N/R

表3:含まれた研究におけるIMUシステムの特徴、センサー配置、サンプリング率、フィルタリング手法、センサー融合アプローチ。 主な研究特徴の概要で、参加者集団、運動課題、IMUシステム、センサー配置、センサー数、サンプリング率、参照系(報告時)などが含まれます。略称:IMU=慣性測定単位;OA = 変形性関節症;PSIS = 後上腸骨棘;THA = 全股関節置換術;N/R = 報告なし。 この表をダウンロードするには、こちらをクリックしてください。

含まれた研究におけるフィルタリングおよびセンサー融合性能の分析は、方法論的多様性と不完全な報告により制限されていました。彼らの融合法を明確に説明した研究は4件だけでした。2つはカルマン^27,29を、1つはマッジウィックアルゴリズム²⁶を使用し、1つはマホニーのAHRSアルゴリズム³⁵を適用しました。方法論的な詳細が不十分だったため、融合アルゴリズムやそれらの独立的な精度への寄与を直接比較することは不可能でした。このばらつきは、骨盤の姿勢精度の違いが課題要求、センサー配置、あるいは基礎となる融合戦略によるものかの判断を複雑にしました。

骨盤向き評価におけるIMUの妥当性

骨盤傾斜、傾斜、回転に関するIMUを評価した研究^{22、25、26、27、28、29、30、31、33、34、35}では、光学モーションキャプチャシステムと比較して、すべての条件で均一ではなく、平面およびタスク特異性の妥当性が示されました(表4)。含まれた研究は、歩行^{22,28,30,31,33,34,35}、ランニング^25、27、32、³³、スポーツ特有の動作26,29,31を含む幅広い運動課題を調査しました機能的文脈におけるIMUパフォーマンスの広範な概要を提供します。

報告されたRMSE値は、骨盤傾斜で0.69°から4.90°(22,25,27,28,30,33,35)、骨盤傾斜(22,25,27,28,33,35)で0.77°から4.75°まで幅を広げました。.骨盤回転は最も変動が大きく、高速ランニングやその他の要求の高い動作時のRMSE値は1.22°から7.77°の範囲で、^{25、27、28、30、33}、³⁵でした。

骨盤向きのバイアス値は、IMU測定値と光学的モーションキャプチャ(OMC)との平均体系的差として8件の研究で報告されました。25,26,27,28,29,30,33,34。Buganèらは骨盤傾きの比較的大きな負のバイアス値(−9.9°から−5.7°)、より小さい傾斜バイアス(−1.2°から−1.4°)、そして骨盤回旋のわずかな過大評価(+0.7°から+1.5°^)を報告しました。Briceら²⁹は、漕ぎ中に骨盤の矢状体バイアス(S2レベル)が−2.7°から−0.09°の範囲と報告されました。AsgariとHeller²⁷はすべての骨盤面で最小限のバイアス(−0.50°から−0.10°)を観察し、Bessoneら²⁸も同様に低いバイアス(−0.7°から−1.7°)を報告しました。Linら²⁵はまた、走行速度に応じて骨盤傾斜のバイアス(−0.18°から+1.5°)および回転バイアス(−1.1°から+0.99°)が報告されましたが、同じ研究でIMUはOMC系に対する骨盤傾斜(−3.3°から−4.1°)を過小評価しました。

対照的に、Ruiz-Malagónらは歩行および高速ランニング時のバイアス^値がより大きく、骨盤傾斜のバイアスは最大+4.6°、骨盤回旋バイアスは−11.2°に達しました。患者では、Zügnerら³⁴は骨盤傾きの平均誤差がOMCと比較して−0.5°の小さな誤差を示しました。骨盤の向きに関する相関係数は研究ごとに大きく異なり、運動面や課題要求に応じて、ある課題では低いまたは負の値から、他では強い一致を示すことまで幅があります。22,26,27,30。

Linら²⁵は高速走行時の相関係数が低く変動が大きいと報告された(0.44–0.89)一方、Ruiz-Malagónらは全体的に相関係数が弱く、負の値も含む(−0.48から0.76)報告した。全体として、妥当性は制御された課題で強く見られ、高速動作は誤差が大きく、一致度が弱いと関連していました。骨盤傾きのRMSE値は低いことがよく報告されましたが、骨盤変数間の一致は研究間で均一ではなく、特により厳しいランニング条件下でパフォーマンスの低下が顕著でした。より良いパフォーマンスは、仙骨ベースのIMU配置および標準化された校正手順を用いた研究でより多く報告されましたが、方法論的報告が不完全だったため、研究間の直接比較は限られていました。

骨盤向き評価におけるIMUの信頼性

信頼性は4件の研究で評価されました(表4)。ほとんどの研究では骨盤の向きに関して良好から優秀なICC値が報告されており、健康で運動能力の高い集団 ^26、32、35では0.81から0.99の範囲でした。しかし、THA後の個人では骨盤傾斜信頼性が低いと報告されており、すべての集団で信頼性が一貫して高かったわけではありません(ICC = 0.08)³⁴。Lebleuらは、歩行中の骨盤可動域(ROM)においてセッション間信頼性が高い^{ことを発見しました} が、信頼性は運動面や校正方法によって異なります。Perpiñá-Martínezら^はまた、 走行中の骨盤傾斜、傾斜、回転に関してICC値>0.80を報告しています。これらの発見は、継続的な機能活動中の一貫した測定を示唆しています。Kimら²⁶ は、ゴルフスイング中の骨盤回旋および傾斜度のICC値を0.91から0.99と報告し、このスポーツ特有の課題で高い再現性を示している。

研究	骨盤変数	RMSE(°)	バイアス / 平均差(°)	r	ICC	SEM(°)	MDC(°)
Buganè ほか 30	傾き、傾斜、回転	傾き = 0.73;傾斜度=1.22;回転数 = 2.66	バイアス: 傾け方:−9.9から−5.7;傾斜度は−1.24から−1.41;回転 +0.71から+1.5	0.88–0.95	N/R	N/R	N/R
Bolinkら 22	傾き、傾斜	傾き=2.7;傾斜率 = 2.68	N/R	0.86–0.94	0.94 -1.00	N/R	N/R
ルブルーら 35	傾き、傾斜、回転	チルト=0.9から1.0;傾斜度=1.1から1.2;回転 = 1.5	N/R	N/R	0.81–0.93	0.5–2.2	N/R
Perpiñá-Martínez ほか 32	傾き、傾斜、回転	N/R	N/R	N/R	傾き0.868;傾角0.963;回転数0.922	N/R	N/R
Ekdahl et al. 31	骨盤矢状面、冠状動域、横方向動域	N/R	平均差: 矢状面傾き:0.67°から2.13°;日冠傾斜度:−0.46°から0.61°;横回転:−0.72°から−0.87°	N/R	N/R	N/R	N/R
Brice ほか 29	S2(ローイング)での矢状体傾き	Tilt = 2.43から4.90	バイアス: 傾き −2.70 から −0.09	N/R	N/R	N/R	N/R
Lin ら 25	傾斜、斜め、回転(ランニング)	チルト=4.31から4.59;傾角 = 4.29 から 4.75;ローテーション = 6.47 から 7.77	バイアス: 傾き−0.18から+1.5;傾斜度は−3.3から−4.1;回転数−1.1から+0.99	0.44–0.89	N/R	N/R	N/R
アスガリ&ヘラー 27	傾き、傾斜、回転	チルト = 0.69;傾斜率 = 0.77;回転≈1.22。	バイアス: 傾き−0.10;傾斜率−0.50;回転数−0.49	N/R	N/R	N/R	N/R
Bessoneら 28頁	傾き、傾斜、回転	傾斜 = 2.5;傾斜率=2.4;回転数 = 2.9	バイアス: 傾斜−0.7;傾斜度−1.7;回転数−1.3	傾き = -0.011;傾斜率 = 0.82;回転 = 0.83	N/R	N/R	N/R
キムら 26	傾斜、回転	N/R	平均差: 斜め 1.65	傾角 = 0.92	0.91–0.99	N/R	N/R
			回転数 0.76	回転 = 0.99
ルイス・マラゴンら 33	ROM:チルト、斜め、回転(ウォーク/ラン)	N/R	バイアス: チルト+0.2から+4.6;傾斜度は−1.1から−6.1;回転+0.7から−11.2	−0.48から0.76	−1.62から0.83	N/R	N/R
Zügnerら 34	傾き(THA患者)	N/R	平均差: 傾き−0.5	N/R	0.08	N/R	N/R

表4:IMUベースの骨盤姿勢評価の妥当性と信頼性アウトカムの要約。 骨盤傾き、傾斜度、回旋に関する報告されたアウトカムのまとめで、RMSE、バイアスまたは平均差、相関係数などの妥当度指標、利用可能な場合はICC、SEM、MDCなどの信頼性指標も含みます。略語:RMSE = 平方根誤差;r = ピアソン相関係数;ICC = クラス内相関係数;SEM = 測定標準誤差;MDC = 検出可能な最小の変化;ROM = 可動域;THA = 全股関節置換術;N/R = 報告なし。 この表をダウンロードするには、こちらをクリックしてください。

データの利用可能性

本システマティックレビューに含まれるすべてのデータは補足ファイルとして提供されています。

補足表S1:心理測定論文の研究デザインの批判的評価。 このファイルをダウンロードするには、こちらをクリックしてください。

補足表S2:12件の研究の生抽出データ。このファイルをダウンロードするには、こちらをクリックしてください。

補足表S3:含まれた研究の方法論的質評価。このファイルをダウンロードするには、こちらをクリックしてください。

ディスカッション

本系統的レビューでは、さまざまな機能的課題、センサーシステム、健康および臨床集団における骨盤の向き(傾き、斜め、回転)を測定するためのIMUの妥当性と信頼性を検討しました。これらの研究結果は、IMUが特に歩行やその他の制御された作業時における骨盤の向き評価において、実現可能かつ合理的に正確なアプローチであることを示唆しています。含まれた研究全体で、ほとんどのIMUシステムは歩行および中速の活動時の光学的モーションキャプチャと良好から優れた整合を示しました。骨盤傾きのRMSE値は一般的に低く、0.69°から4.90°の範囲でした。骨盤の傾斜度や回旋はより大きな変動を示し、IMUから前頭面および横面の骨盤面の向きを推定する上でより多くの課題をもたらしました。報告されたRMSE値は骨盤傾斜で0.77°から4.75°、骨盤回旋で1.22°から7.77°の範囲で、最も大きな誤差は高速ランニング²⁵のようなより要求の高い作業で観察されました。

骨盤傾斜が骨盤回旋と比較してより良い結果が得られる一つの説明として、矢状面運動は横面推定よりも累積ドリフト、軟部組織のアーティファクト、アライメント関連の誤差に敏感度が低い可能性があることです。対照的に、骨盤回旋や軽いが斜めは、運動の急激な変化、センサーの整列、研究間の方法論の違いにより影響を受けることがあります。作業の複雑さも関連しており、歩行やその他の制御された作業では誤差が少なく報告されることが多い一方で、高速ランニングでは変動が大きくなりました。さらに、仙骨ベースの配置法は研究で最も一般的に用いられており、骨盤の動きをより安定して近似できる可能性がありますが、方法論的報告が不完全なため、配置の影響をすべての研究で直接比較することはできませんでした。最後に、臨床または術後の集団におけるより限定的な結果は、運動パターンの変化や測定条件がパフォーマンスに影響を与える可能性を示唆していますが、この点はまだ十分に研究されていません。

バイアス結果は、含まれた研究におけるIMUの正確性も支持しています。しかし、Buganèらの初期研究では大きな系統的バイアスと骨盤傾斜(−9.9°から−5.7°)の過小評価^が示され 、センサー融合および較正手順が改良された最近の研究では、すべての平面^27、28、29で一貫して低いバイアス(<2°)が報告されています。Linら²⁵ も同様に最小限の傾きと回転バイアスを報告しましたが、骨盤傾斜の体系的な過小評価を指摘しました。一つの解釈としては、前面精度は磁力計のドリフトや座標系の整列などの要因により敏感である可能性があるが、これらは含まれた研究では直接評価されていない。

作業強度は妥当性に影響を与えるようで、特に骨盤回旋³³で高速ランニング中に誤差やバイアスが高かったことが報告されました。しかし、フィルタリングやセンサー融合法の具体的な貢献は、これらの詳細が不完全に報告されていなかったため特定できませんでした。さらに、腰帯を通じた仙骨IMUの取り付けが高加速作業中の信号乱れに寄与した可能性がありますが、これは直接的な原因を示すというより解釈的な説明とみなすべきです。全体として、これらの結果はIMUのパフォーマンスが課題や測定条件によって異なる可能性があり、定常歩行、制御された運動動作、その他の負担の少ない作業では誤差が少なく報告されることが多いことを示唆しています。

一般的に、IMUに基づく骨盤測定の再現性が高いことが報告された研究であった。Bolinkら²² およびPerpiñá-Martínezらは、歩行およびトレッドミルランニング中に骨盤面全体でICC値が0.90を超えた^と報告し 、短期的な再現性と連続的な機能活動中でも高い一貫性を示しました。Lebleuらは、ICC値が≥0.98、SEM値は通常2.2°未満で高いセッション間信頼性^を観察し 、縦断モニタリングに適合していることを支持しました。Kimら^{はゴルフス} イング解析でICC値が0.91〜0.99であることも確認し、複雑なスポーツ特有の動き条件下でも強い再現性を示しました。THA後の患者における骨盤傾斜の信頼性は非常に低いことが観察されました。その研究では、骨盤に2つのIMUが使用され、その平均値は³⁴が使用されました。この構成は術後患者で一貫したセンサー配置の達成に課題をもたらした可能性があります。しかし、このアプローチの効果が直接評価されていなかったため、これは解釈上のものにとどまっています。

臨床およびスポーツ応用への示唆

レビューされたエビデンスは、IMUが機能的およびスポーツ特有の課題、特に管理された環境において骨盤の向き評価に用いられることを示唆しています。しかし、ほとんどの研究が健康または運動能力のある参加者を対象としていたため、これらの結果が臨床歩行評価、リハビリモニタリング、術後の集団に適用できるかどうかは慎重に解釈されるべきです。持ち運び性により、実験室外での骨盤評価やタスク特有の動作モニタリングに実用的な選択肢となる可能性があります。ただし、走るなどの高速作業や骨盤力学に変化した患者にIMUを適用する場合も注意が必要です。これらの場合は精度や信頼性が低下する可能性があります。IMUの配置、校正、処理手順の標準化は、異なるタスクや環境間での再現性向上のために依然として重要です。

実用的な解釈のために、RMSEやバイアス値が低いほどIMU導出と基準測定の一致が近いことを示し、ICC値が高いほど再現性が高いことを示します。しかし、これらの指標の実用的な重要性は、意図された応用によって異なります。例えば、臨床的意思決定や縦断的モニタリングでは、より小さな誤差が必要で、制御されたスポーツや歩行タスクにおける広範な動作スクリーニングよりも重要になることがあります。骨盤向き誤差の標準化された閾値が含まれた研究間で一貫して定義されていなかったため、本レビューの結果は比較的に解釈するのが最適であり、一般的に制御されたタスクでより良い結果が見られ、高速または臨床的文脈ではパフォーマンスが一貫性が低いと見られます。

今後の研究方向

IMUに基づく骨盤向きに関する今後の研究は、いくつかの方法論的および臨床的ギャップを解消することを目指すべきです。IMUは制御された運動特有の課題における骨盤の向きに関して良好な妥当性と信頼性を示しているものの、IMUの配置、校正戦略、融合アルゴリズム、フィルタリング手順において研究ごとにばらつきが存在する。したがって、IMUに基づく骨盤評価のための標準化された国際ガイドラインの開発は、研究を大幅に向上させ、臨床翻訳の加速を図るでしょう。今後の優先課題として、臨床集団への検証および信頼性研究の拡大が進められています。含まれた研究の多くは健康または運動能力の高い集団を対象に行われ、腰痛、股関節病理、神経疾患、術後の運動障害患者への一般化が限定されていました。病的な運動パターンは、本レビューで取り上げられていない追加の軟部組織アーティファクト、骨盤協調性の変化、センサーのアライメント問題を引き起こす可能性があります。これらの集団でのさらなる検証が、より広範な臨床応用を推奨する前に必要です。

最後に、今後の研究では、信頼区間、効果量、妥当度指標、センサー融合および校正手順の詳細な記述を定期的に提示することで、報告基準と統計分析を強化することを目指すべきです。標準化されたプロトコルを用いた試験は、異なる運動課題や集団における骨盤IMUの許容精度の基準を確立し、ベストプラクティスの閾値を定義するために不可欠です。

潜在的な制限

このシステマティックレビューのいくつかの限界は、その発見を解釈する際に考慮すべきです。まず、適格研究の総数は比較的少なく、包含・除外基準を満たす研究はわずか12件でした。これらの研究は中程度から高い方法論的質を示しましたが、限られたエビデンス基盤が結論を限定し、異なる運動文脈間でのIMUパフォーマンスのばらつきを過小評価している可能性があります。次に、含まれた研究の多くは健康な若年成人または運動部集団を対象に行われました。第三に、サンプリング頻度、センサー融合アルゴリズム、較正手順、座標系定義など、研究間で高い方法論的ばらつきが見られました。これらの不整合は、研究間の比較可能性を制限しています。さらに、これらの方法論的特徴の不完全かつ一貫性のない報告により、研究を直接比較する能力が制限され、IMUのパフォーマンスに影響を与える要因に関する推論の強さも制限されました。最後に、信頼性の証拠は依然として限られています。一部の研究ではテスト・再検査の信頼性が報告され、SEM値を報告した研究は1件のみでした。MDCは報告されておらず、観察された縦方向の変化が測定ノイズを超え、特にリハビリテーションやスポーツ復帰の文脈で臨床的に意味があるかどうかを解釈する能力を制限しました。

このシステマティックレビューは、IMUが骨盤の向きの有用な測定を提供し、対照的なタスクや仙骨ベースの配置を用いた研究に対する強いエビデンスを示していることを示しています。骨盤傾きの妥当性はより一貫しているように見えたのに対し、骨盤の傾斜や回転、特に高速作業においてはより大きな変動性と不確実性が観察されました。利用可能な信頼性のエビデンスは、機能的およびスポーツ特有の課題において概ね好意的でしたが、臨床集団では限られていました。全体として、不完全な方法論的報告と研究間の異質性が直接比較やより広範な結論を制限しています。エビデンス基盤を強化するためには、標準化されたプロトコルを用いたさらなる研究と臨床集団におけるより堅牢な評価が必要です。

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
心理測定論文の研究デザインの批判的評価	Slack Inc.	該当なし	含まれた研究を評価するために使用された方法論的質評価ツール。
IEEE Xplore	IEEE	該当なし	2025年11月1日に対象となる研究のために電子データベースを検索しました。
Microsoft Excel	マイクロソフト・コーポレーション	該当なし	データ抽出とクロスチェックに使われる標準化されたスプレッドシート。
プロスペロ	ヨーク大学レビュー・普及センター	CRD420251179585	プロトコル登録には国際的な前向きレジスターが使用されます。
PubMed(出版情報)	国立バイオテクノロジー情報センター(NCBI)	該当なし	2025年11月1日に対象となる研究のために電子データベースを検索しました。
Web of Science(科学の網)	クラリベイト	該当なし	2025年11月1日に対象となる研究のために電子データベースを検索しました。