加速度計を使用して日常生活に上肢のパフォーマンスを定量化する方法

この加速度計を用いた手法の全体的な目的は、日常生活における上肢のパフォーマンスを定量化し、それによってリハビリテーションの進捗と成果を追跡することです。この方法は、脳卒中のリハビリテーションにおける重要な疑問への回答に役立ちます。例えば、ある介入が、クリニックや研究室だけでなく、現実世界における個人の機能を改善できるかどうかといった点です。

この手法の最大の利点は、上肢のパフォーマンスを数値的に定量化でき、自己申告に依存しないことです。この方法はもともと脳卒中のリハビリテーションのために開発されましたが、理学療法や作業療法のサービスを受けている他の人々にも適用可能です。例えば、脳損傷や多発性硬化症の患者、さらには脳性麻痺を持つ子供たちなどにも適用できます。

最初はこの手法はステップ数が多く困難に思えるかもしれませんが、数回使用すれば各手順は非常にルーチン化されます。本手法の実演は、当研究室のメンバーであるMaggie Blandが行います。まず、2台の加速度計をドッキングステーション経由でコンピュータに接続し、バッテリーを充電して、実験全行程を通じて記録が行われるようにしてください。

加速度計をコンピューターに接続した後、適切なソフトウェアを開いて初期化を行います。次に、ソフトウェア内で「Initialization（初期化）」を選択し、各加速度計の時計とローカルコンピューターを同期させます。加速度計を被験者に装着させる予定のデータ収集開始日時と、その少なくとも24時間後の終了日時を入力してください。

次に、サンプリングレートのドロップダウンメニューから30 Hzを選択し、LEDオプションとワイヤレスオプションはチェックを外したままにします。バッテリー寿命を延ばすためにIdle Sleep Modeを有効にし、Enter Subject Infoを選択して初期化プロセスを完了させます。その後、加速度計の装着部位（手首）および身体の側（右または左）など、被験者固有の情報を入力してください。

必要に応じて、その他の被験者固有の情報を入力してください。これらの入力内容は識別目的のみに使用され、データ解析には影響しません。最後に、Initialize Devicesを選択してプロセスを完了します。

初期化が確認されたら、加速度計をコンピュータから取り外します。まず、参加者の両手首に加速度計を1つずつ装着してください。次に、参加者に一日中、通常通りの活動を行うよう依頼し、最初は加速度計に違和感があるかもしれませんが、すぐに慣れることを伝えてください。

加速度計は防水仕様であり、シャワー中や皿洗い中でも装着可能であることを参加者に伝えてください。ただし、長時間の水泳中は装着しないよう指示してください。さらに、昼寝中や就寝中も加速度計を装着したままにするよう依頼してください。

最後に、2台の加速度計を取り外すタイミングと、加速度計および装着記録を返却または郵送する方法について説明します。その後、参加者に通常の日常生活を送るよう促しながら、帰宅させてください。24時間以上の装着期間を経て加速度計が返却されたら、それらをコンピューターに接続し、記録されたデータをダウンロードします。

ソフトウェア内で「Download」を選択し、「Change Location」ボタンを使用してコンピューター上のデータ保存場所を選択します。AGDファイルを生成するオプションを選択してください。迅速に確認可能な小規模なファイルの場合は、Epochドロップダウンメニューから「10 seconds」を選択し、「Download All Devices」を選択します。

次に、加速度計が計画された期間にわたって装着されていたこと、およびデータが装着ログと一致していることを確認するため、「File」から「Open AGD File」をクリックし、開くファイルを選択してデータを視覚的に確認します。その後、日次グラフで収集されたデータを確認してください。活動が通常の起床時間帯に行われていること、および夜間を除いて長時間にわたる無活動期間がないことを確認します。

必要に応じて、グラフのスケールを縮小し、より短い時間間隔に焦点を当てます。最後に、計算用のファイルを生成するために、ダウンロードプロセスを繰り返しますが、データを1秒ごとのエポックにビン分けするため、Epochドロップダウンボックスから1秒を選択してください。健康な成人から得られたこの対称的なプロットは、上肢が一日中同時に活動していることを示しています。

利き手（優位肢）と非利き手（非優位肢）が同様に使用されています。この対称性は、手の利きに関する一般的な認識とは相反するものです。次に、プロットは底 부분이広く端が丸みを帯びた樹形となっており、これらの丸みを帯びた端は、一方の肢が動いている間にもう一方が比較的静止している活動を表しています。

丸みを帯びたエッジの対称性は、1日を通じて両手が動作の遂行と安定化の両方において同様に活動していることを示しています。最後に、中心部の暖色系の輝きは、上肢の動きで最も頻度が高いものが低強度であり、両肢からほぼ等しく寄与していることを示しています。その他の結果は、左肢に中程度の不全麻痺と機能障害を引き起こした脳卒中患者の上肢活動を示しています。

非対称なプロットは、麻痺側上肢が日常生活においてほとんど活動していなかったことを示しており、ピーク値が低いことは、低強度の活動のみが行われたことを意味しています。最後に、中央の寒色系は動作頻度が低いことを示しています。習熟すれば、本手法のセットアップには約10分かかります。

加速度計が回収されると、処理に約20分かかります。この手順を行う際は、加速度計の回収後にデータを視覚的に確認することが非常に重要です。この手法の開発により、脳卒中研究者が、クリニックや研究室の外での日常生活における腕と手の活動を探索する道が開かれました。

このビデオを視聴することで、加速度計を用いて日常生活における上肢のパフォーマンスを定量化する方法を習得できます。これにより、リハビリテーションの経過と成果を追跡することが可能になります。