高齢者でノルディックウォーキング歩行や姿勢の評価のための適切なモーションキャプチャ技術を実証

目的は、ノルディックウォーキングの歩行と姿勢分析のためのデータ収集技術の最適な使用を実証することでした。加速度計は、6分間歩行テストのような長い期間の分析（ すなわち繰り返しサイクル）のために使用されるべきである一方で、三次元モーションキャプチャは、短時間の分析（ すなわち、単一の歩行サイクル）の間に使用されるべきです。

この実験の全体的な目標は、ノルディックウォーキングポールが歩行パターンと姿勢の整列の両方に及ぼす影響、特に高齢者の動向を明らかにすることです。この方法は、北極ウォーキングを使用して高齢者の歩行と姿勢を改善する方法など、バイオメカニクスの分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。そして、そのような歩行と姿勢の変数を評価する最適な方法は何か。

この手法の主な利点は、ノルディックウォーキングに関連する歩行と姿勢を評価するための2つの効率的な方法を示していることです。この手法の意味合いは、治療の設定にまで及ぶ可能性があります。具体的には、ノルディックポールの使用として、さまざまな歩行や状態に役立つ場合があります。

この手順を実演するのは、私の大学院生の1人であるZach Bonsegenです。まず、各参加者にポールのセットを提供し、背筋を伸ばして立つように指示します。次に、ポールの先端をつま先の前に置き、肘を体の横に置いてもらいます。

肘が体の横に約90度の角度を形成するまでポールを長くするように参加者に指示し、調整が参加者の身長の約65%に対応していることを確認します。次に、ポールをしっかりと締め、ブーツの先端を後ろに傾けます。リストストラップを固定する前に、ポールを腰の後ろに置き、背筋を伸ばして立つように、参加者に正しい体の姿勢を指導します。

また、参加者に胸を張って立ち、肩の力を抜いて立ってもらいます。次に、各参加者にリストストラップを固定してもらい、ポールの先端を後ろに置き、腕を横に緩めてもらいます。両手を開いたまま、約100メートルの間、最小限の腕の振りで歩き始めるように被験者に指示します。

手を開いたまま、ポールを後ろに引きずりながら、参加者にもっと速く、より大きな腕の動きで歩き始めるように指示します。次に、参加者に、誰かと握手しようとしているかのように手を上げる様子をイメージしてもらいます。最後に、腕が前方に振られたら、参加者にハンドルをそっと握ってもらい、地面に力を加えます。

腕を振るたびに、ポールを地面から少し持ち上げ、その後のストライドごとにポールをしっかりと植えるように個人に指示します。ポールの先端は、足の正中線と位置合わせする必要があります。このプロトコルとの一貫性を確保するためには、この手法を学び、理解することが重要です。

これを確実に実現するために、指示を 4 つの簡潔なステートメントに分割して、物事を簡略化し、すべての参加者から最適なパフォーマンスが得られるようにしました。各参加者の人体測定測定値を収集することからデータ収集を開始します。巻尺を使用して、各脚の長さを上前腸骨棘から内側くるぶしの中心までの距離として測定することから始めます。

次に、骨間距離と呼ばれる左右の骨の間の距離と、ショルダーオフセットを測定します。キャリパーを使用して、各関節の骨の隆起間の距離を見つけることにより、各関節の幅を測定します。これは、膝の幅、足首の幅、肘の幅、手首の幅を測定し、手の厚さを測定するために行います。

最後に、標準の体重計を使用して参加者の体重を測定し、巻尺を使用して参加者の身長を測定します。歩行パターンと姿勢のアライメントを長期間にわたって評価するには、6分間の歩行テスト中のデータ収集に加速度計システムを使用します。加速度計システムは、特定の各身体セグメントの加速度と角速度の両方を測定するために、少なくとも6つのセンサーで構成され、それぞれに加速度計とジャイロスコープが組み込まれていることを確認してください。

参加者に配置する前に、すべてのセンサーがシステムのドッキングステーションにしっかりとドッキングされていることを確認して、それらを同期してシステムを校正します。次に、調節可能なフックとループストラップを使用して、セニョールを手首の後方、足首の前方、腰椎のL5椎骨、胸骨の上の体幹に取り付けます。サンプリングレートを最小の100ヘルツに設定します。

次に、参加者に6分間の歩行テストの2つの試行を行うように依頼します(1つはポールを使用し、もう1つはポールを使用しません)。2 つの試行を順序効果のコントロールにランダムに割り当てます。参加者に、25メートルの歩道を自分で選択した速度で6分間前後に歩くように指示します。

参加者が開始する前に、必ず「開始」をクリックして、加速度計システムによるデータ収集を開始してください。6 分間歩行テストの両方の試行が完了したら、経路に 2 つのフォース プレートが埋め込まれた 3 次元モーション キャプチャ システムを使用して、短時間の歩行イベントを評価します。フォースプレートをモーションキャプチャシステムに同期させるには、まず会社から提供されたワイヤーを介してフォースプレートをコンピューターに接続します。

次に、モーションキャプチャシステムソフトウェアで、システムの寸法、位置、向き、感度、およびその他の必要な情報を入力して、フォースプレートをキャプチャボリュームに追加します。データ内のノイズを防ぐためにフォースプラットフォームがゼロになっていることを確認し、1, 000ヘルツの十分なサンプリングレートで収集していることを確認します。次に、最初にキャプチャスペース内で制御された方法で3マーカーワンドを振ることにより、システムの動的キャリブレーションを完了します。

次に、静的キャリブレーションを実行して、指定された基準点に4つのマーカーLフレームを配置し、コンピューターソフトウェア内でボリュームの設定を選択することにより、グローバルxyz座標系を設定します。モーションキャプチャシステムのキャリブレーションは、収集されたデータの精度を確保するために重要であり、何よりも先に行われます。正確な結果を得るために、画像の誤差が評価され、必要に応じて、最適な値が得られるまでキャリブレーションが繰り返されます。

ソフトウェアをキャリブレーションした状態で、参加者に39個の反射マーカーを取り付け、両面テープで貼り付け、ここに示されている特定の解剖学的ランドマークに配置し、付属のテキストプロトコルに記載されています。最後に、参加者に、システムのキャプチャボリュームを通じて5メートルの歩行を6回試行するように指示します(3回はポール付き、3回はポールなし)。これらの試行を順序効果のコントロールにランダムに割り当てます。

このグラフは、1 回の歩行サイクルにおける典型的な股関節パワー プロファイルを表しており、参加者の極を使用した歩行と極を使用しない歩行を比較しています。H1、H2、H3の矢印は、これらの相を極がある場合とない場合で比較した場合の発電量と吸収量の変化を示しています。ポールを使用すると、ポールなしで歩く場合と比較して、スイング前とスイング初期だけでなく、かかとの接触でも股関節の発電が大幅に小さくなります。

ここに示されているのは、ポールを使用した場合とポールを使用しない場合の比較、1回の歩行サイクルにわたる典型的な膝のパワープロファイルです。ポールを使用する場合、ポールを使用しない歩行と比較して、かかとの接触時、スイング前、およびターミナルスイングでの膝の力吸収が大幅に小さくなります。このテクニックを習得すると、適切に実行されれば、参加者ごとに45〜60分で完了します。

手順を実行するときは、参加者がポールの有無にかかわらず自然に歩くことを確認することが重要です。したがって、フォースプレートがどこにあるかを認識させるべきではありません。この手順に続いて、筋力、特に上半身の筋肉の活性化パターンなどの追加の質問に答えるために、EMGなどの他の方法を実行できます。

このビデオを見た後、2つの異なるモーションキャプチャシステムのうち少なくとも1つを使用して、ノルディックウォーキングの歩行と姿勢を評価する方法を十分に理解しているはずです。このプロトコルにより、バイオメカニクスの分野の研究者は、ノルディックウォーキングが高齢者だけでなく、パーキンソン病の個人など、歩行や姿勢障害を持つ他の集団の歩行と姿勢に及ぼす影響を調査できます。ポールなどの新しい器具を導入すると、運動タスクを実行するために必要な注意のレベルが上がる可能性があるため、参加者は安全な環境でトレーニングを開始することを認識する必要があることを忘れないでください。