デジタルビデオカメラを用いた矢状面歩行解析におけるマーカー位置の計測誤差

研 究 報 告

デ

ジ

タ

ル

_{ビ デ オ カ}

メ

ラ

を

用

い

た

矢 状 面 歩行 解 析

に

お け

る

　　　　　　　

マ

ー

カ

ー

位 置

の

_計

測

誤 差

＊

鈴 木 良

和

1）

　

佐 藤 春

彦

2）＃

下 田

隼

人

1）

要 旨

　

民

生 用 デジ タ ル カ メ ラと ビデ オ 画 像 を

簡

便 に 扱 え るパ ソコ ン の 普及 に よ り

，

二次 元 での運 動 解 析 を 臨 床 で

行 う

ことが可

能

になっ た

。

本

研

究

で は_， デジ タ ル ビデ オカ メラとパ ソ コ ンによる 簡 易 運 動 計 測システム の

臨 床

に お

け

る

適応 範

囲

を 見極

め る た め

，

矢

状 面 での

歩 行

を 対

象

に

簡

易 運 動 計 測 システムで 得 られ る 関 節

位

置

座 標

と

，

十／に 研 究 用 途で用い ら れてい る三次 元 動 作 解 析 システ ム で得 ら れ る 関 節 位 置 座 標 を 比 較 し

，

その

計 測 精 度 を 検

討 する こ とを 目 的 と し た

。

対 象

は

健 常

成 人

男 性

9

名

（

平 均 身

長

169

、

9

±

5

．

6cm

，

_体

垂

64．

1

±

6．

2kg ，

年 齢

20．

1

±

1．

3

歳

〕 と し

，

各

被

験 者の股 関 節

・

膝 関 節

・

足 関

節

・

つ _{ま 先 に}

赤

_{外 線 発 光}マ

ー

カ

ー

を

貼 付

し

，

最 適 歩 行 速 度で歩 か せ た

。

そ れ らの赤 外 線 発 光マ

ー

カ

ー

の矢 状 而にお け る 位 置 座

標

の

計

測 を，

簡

易 運 動 計 測シス テ ムと

E

次 元

動作 解 析

システム と を

同期

させて

行

っ た

。

簡 易 計 測

システムでは

，

ビ デ オカ メラ での

撮

影

時 に 生 じ る 視 差 を

，

考 案

し た セ グメ ン ト

変換 法

にて

補

正

す

るこ と も

試

み た

。

両

シス テ ムで 計 測 さ れ たマ

ー

カ

ー

位 置の軌 跡の

．・

致 度 を 相 関 分 析で比 較 し た 結 果

，

視 差の

補

正の有 無に関 わ ら

ず

，

股 関 節，

膝 関 節

，

足

関節

，

つ ま

先

の

位 置

座

標

と

も相 関 係 数

が

0

．

95

以 上 と

軌 跡

のパ タ

ー

ンにおい て は

，

高

い

一

致

を 示 し た

。

ま た

，

セ グメン ト長の

誤

差 は

，

4

％

未 満

であっ た

。

両

シ ス テ ム の差の

大

き さ と しては

，

今 回の撮 影の 範 囲 設 定 （

1

．

9m

×

3

，

4m

_）

におい ては

，

つ ま

_先

の鉛

直 方 向

座

標 位 置

で

，

視

差の

補

正 を

行

わ な い

_場

合

’

ド均

2

．

5cm

の差 が

見

ら れ た。 し か し な が ら

，

視 差

の

補

正 を

行 う

と

，

そ

の

差

は

1

．

5

　cm に

縮 小 し

た。 以 上の こと よ り

，

矢 状 面 に お け る

歩 行

を二次 元の

簡 易

シス テ ム で

計測

し た

場 合

，

関節 位 置

の

動 き

の パ タ

ー

ン を 捉 え る ヒでは

，

高 価 な 三 次 元シ ス テ ム と

同 様

の傾

向

を

捉

える ことがロ亅

．

能

で

あ

る が

，

つ _ま

_先

が

床

か ら

何

セ ンチ

E

がっ てい るか とい っ た

，

距 離

の

大

きさを

議 論 す

る

場 合

は

，

カ メ ラ に よ る

視差

を

考 慮

に人れ る必

要

が あ る と 示

峻

さ れ た

。

キ

ー

ワ

ー

ド

　

モ

ー

ショ ンキャプ チャ

ー，

二 次 元 解 析

，

簡 易

運

動 計

測 は じ め に

　

理 学 療 法 士

は

，

患 者

の歩 行 を 見 て 歩 行 障

害

の原

因

を

推

察

した り

，

治 療 効 果 を 判 定 し た り とい うこと を 日 常 的に

行

っ てい る。 その

方 法

は， 特 別 な 道 具 を 用い

ず 観 察

に よ っ て

行

わ

れ

る

た

め

簡 便

で

あ

る が

，

検 者

の

主 観

に 依

存

し

，

患 者

の

歩 行

が 正

常

か 異 常 かの判 断 は 熟 練 度 に 左 右 さ れ ＊

　 MeとLsur 巳ment 　Erl

’

or　of　Markers　Positicm　Deτecting 　 by 　a

　

Standardized

　V［deo

−

Based　Analysis　il1匸hc　Sagit／／at 　Plane 1） 北 單 大 学 大 学 院 医療 系研 究科

　 Yoshiknzu　Suzuki

、

　RPT

．

　Hayato　Shim〔〕da

，

　RPT：Graduate　SchoD且

　 of　Medk二al　SCicnce

、

　KitasatO　1

．

rllversitv 2） 北 里 大 学 医療 衛 生 学 部

　 〔〒228

−

8555 神 奈 川県相 誉莫原市北里1

−

15

−

1〕

　

Haruhiko

　Sato

，

　RPT

，

　PhD：School　of　AllicdHealthSciences

．

　

KitasaLO

　University ＃

　

E

・

mait：

haru

＠kiLasato

・

u

、

ac

．

jp

　 （受 付 口　2〔｝07年2月5日／ 受 理日　2〔xo8年1月29日 ） る 1）L）

。

　

・

方

，

歩

行

分

析

の

客 観

的 なデ

ー

タ

収 集

の

方法

と して

研 究

室

な

どで

用

い ら れる三

次元 動 作 解 析 装 攪

や

床 反

力 計

を

用

い た

方法

が

あ

る。 こち ら は 運

動

を

定

量

的

に

捉

え る こと がで きるが

，

非 常

に

高価

な ため

機 器

を

導 入

し て ま で

歩 行 分 析

を

行 う施 設

は 限 ら れている

、

t

　 市

販の ビ デ オ カメ ラは 患

者

の

姿勢

，

運動

を

記 録 す

る

媒

体 と して臨 床で も よ

く使

用 さ れてい る

。

般

的

に は

繰 り

返 し

動 作

を

観 察 す

る とい っ た

用 途

に

用

い ら れるが

，

そ

れ 以

外

に も ビデオの フ レ

ー

ム を

数

え るこ とで

，

1

歩 行 周 期

峙 間 を 計 測 し た り

，

ビデオ

画像

をパ

ー

ソ ナ ルコ ン ピュ

ー

タ

ー

に

取 り込

み

画 像解 析

ソ フ トで

ド肢

の

関節 角 度 を測 定

し た

り

とい っ たことで

用

いるこ と がで

き

る3〕

。

　

近

年

では

動 画

を

扱

えるパソ コ ンが

普 及

したた め

，

パソ コ ン とビ デオ カメラに よる

簡 易 運動 計 測

シ ス テムを

構 築

す

る こ と が

容 易

に なっ た。

安 価

な シス テ ム の

登 場

によ

り

，

90 理学 療 法 学 　 第

35

巻 第

3

号

今 後

は 歩 行の

定

量 的 評

価

と して

，

積 極 的 に 活 用 さ れ るこ と

も期 待

で きる

。

し か し な が ら， 臨 床で記 録 さ れた画 像 か ら

位 置

のデ

ー

タ を

抽 出

し た 場 含

，

どの

程 度

の

精 度

が

確

保 さ れ る か といっ た 情 報 は 広 く知 ら れてお らず

，

実 用 に いたっ ていない

．

ビデ オで

記

録 し た 画

像

に 生 じ る

計

測

誤

差 に は

，

カメラ の基 本

構

造 その ものに 依

存

す る 姜 因 や 撮 影 卜 （被 写 体 まで の距 離 撮 影 面 像の大 き さ ）の 要 因 が あ る

。

　

ま

ず

，

カメラ の基

本 構

造

（

絞 り

，

レンズ

，

フィ ル ム ） に よる要 因 を 整 理 する

。

カ メ ラか らの

距 離

の異 なる

2

つ の

_{物 体}

を

同 時

に

撮 影

し た

場 合

，

絞

り を

開 きす ぎ

る と

片方

が

不 鮮 明

に

な

る とい

う問 題

が

あ

る

、

これ は

2

つ の

物 体

が カ メ ラ の

被 写 界 深 度

4

−

6〕の

範 囲 内

に お さまっ てい _ない ため で

あ

る。 レンズは

，

屈 折 誤 差 （

収 差 ）

の

問題 を持

つ た め

，

歪んだ

画像

をフ ィル ム に

写

し

出

して し

ま う可 能 性

が

あ

る、

．

フ イル ム に

あ

た る デ ジ タ ルビデ オ カ メ ラ の

電 荷

結 合 素 子

は

，

その

画素 数

が

少 なす ぎ

る と

低

い

画 質

と

な

っ て し

ま う

。

以

E

の

絞 り

，

レン ズ

，

フ ィ ル ム といっ た

構 造

上 の問 題は_，

市

販 さ れてい る デ ジ タ ル ビデオ カ メラに お いて

も ト分 改 善

さ れ ている。 そ し て， 同

様

の

問題

は

，

カ メラ

を使 用

し た三

次元 動 作 解 析 装 置

で

も生

じる

問 題

で

あ

る た め_， デジ タ ル ビ デ オ カ メラとパ ソ コ ン に よ る

簡 易 計

測 シ ステム

特 有

の問 題 と は な ら ない

。

　

誤 差 を生

じ る

要

因

と

して

，

別 に

撮 影

上の 問 題 が

あ

る

。

例

え

ば_，

歩 行

を

矢

状 面 か ら撮

影

した際に カ メ ラ に近い側 の下

肢

に

対

し てカ メラ か ら

遠

い側の ド

肢

が

短 く見 え

て し

ま う

とい

う

現

象

が

あ

る

。

これは

．

ビ デ オカ メラで

撮 影

さ れ た画

像

の中で は_， 同じ

大 き

さの

も

ので

も

レ ンズに

近

い

も

の と

遠

い

も

ので

大 き

さ が

異

なっ て

見 え

て し

ま う視 差

が

存 在 す

るため で

あ

る

。

この

視 差

は

，

カ メ ラか ら

4

．

51n の 距

離

か ら

撮 影

した

30cm

の

棒

をカ メラ から ユ

Ocm

近

づ _け る か

遠 ざ け た 時

に

1cm

程 度 生 ず

るこ と

も あ

る ”

／

、

， つ

ま

り

，

その よ

うな実 空 問

での

位 置座 標

と

画 像

E

の

見 え方

の

違

い 〔

視 差 ）

のた め

，

安 価

なビ デ オ カ メ ラ で は

定

量

的

な

計 測

は

期 待

で

き

ない と

あ き

ら め る

向 き もあ

る。

　 視 差 を取 り除 く方法

と

し

て

，

乎 前側

の

ド肢

と

．

奥側

の

ド

肢

の

光

が レ ンズに人

射 す

る

角 度 を

で

き

るだ け

等

し

くす

る た め にカ メ ラ と

対 象者

との

距 離 を遠 く離 す

とい

う 手段 も

あ

るが

，

この

場 合

，

視 差

は

小

さ

くな

っ て

も識別

で

き

る

最 小

の大 き さが増 し

，

計

測

精 度

が

悪 く

なる

。

位 置

を：

一

三

次

元 で

捉 え

る

DLT

法

（

Direct

　

linear

　

_{transformation}

　method

）

8｝

を使 え

ば

視 差

は

考 慮

し

な く

て よ

く な

るが

，

DLT

パ _ラメ

ー

タの

算 出

は_，

実 空

間

座 標

と

画像

上 の

座 標

との関

係

か ら

導

か れ る

複 雑

な

も

の で

，

市

販のビデオ

を 少 な く

と

も

2

台

同期

して

撮 影

し

な け

れ ば

な

ら

な

い とい

う制 約 もあ り

，

臨

床

で

手軽

に用い ら れ る

方 法

とはい い に

く

い。 そ こ で

今

回 は

，

人体

の

左 右

下

肢 長

が

同

じ

長

さ と

見

立て る セ グ メン ト

変換 法

によ

り奥行 き

の

問 題

の

解 消 を試

みた。 　 本 研 究 で は

，

ビデ オ カメ ラ とパ ソコ ンに よ る 簡 易 運 動 計 測システ ムの 臨 床 に お ける適 応 範 囲 を 見 極め る ため

，

矢

状 面 での

歩 行

に お け る 関

節 位

胃

座

標 を

簡

易 運

動 計

測 シ ステ ム と 三 次 元 動 作 解 析 シス テム と を 同 期 さ せて計 測 し

，

両

者

で

関節 位 置

の軌 跡 が どの程 度

一

致 してい る か を 検 討 し た

，

ま た

奥

行 き補 止の有 無で

，

関 節 位 置 座 標の 計 測 値に どの程 度の差 が 生 じ るのか も 確 認 し た

。

方

法

ユ

，

対 象

　 整 形外 科 疾 患

，

中枢 神 経 疾 患

を

有

さ ない

_{健 常 男 了}

・

大

学

生

9

名

〔

平 均 身 長

169

．

9

±

5

．

5cm

，

_{平 均 体}

重

64

．

1

±

6

．

lkg

，

平 均 年 齢

20

．

1

±

1

．

3

_歳

_）

_を

_被

_験

_者

_{と し た}

。

_{被 験}

者

には

，

本 研 究

の主

旨

を

書 面及

び凵

頭

で

説 明

し

同 意

を

得

た

。

2

，

測 定 方 法

　 本研 究

で は

簡 易 運 動 計 測

シス テ ムと して

，

デ ジタ ルハ イ ビジ ョ ン ビ デ オ カ メラ

（

GR

−

HDI

：

Victor

社 製

）

1

台

と

パ

ー

ソナルコ ンピュ

ー

タ

ー

（

Dell

　

Dimension



DXCO5

ユ：

工ntel　

Pentium

　

CPU

　

3．

O

　

GHz ，

　

l

　

GB

　

RAM

_＞

_{か ら}

_な

る シ ス テ ムを

構 築

した

。

今

回 川いた デ ジ タ ルハ イビジ ョ ンビ デ オカ メラ は

，

撮 影 素

子 がレ

3

型

プロ _グレッ シ ブ

118

万

画 素

CCD ，

　

F

_値

_が

F1．

8

〜

F22

．

e

，

_{シ ャッ} タ

ー

ス ピ

ー

ド

が

1A5

〜

1

〆ユ

000

_，

光

学 ズ

ー

ム が ユ

0

倍

で可

能

な

性

能の も の で

あ り

，

ピントの

調 節

は

自動 調 節 機 能 を用

い て

，

光学

ズ

ー

_ム

_{機 能}

_は

_用

_い

_{ず 撮 影}

_{し た}

_。

_{矢 状 面}

_{で の}

_{歩 行}

_を

_{撮 影 す}

_る た め

，

ビデ オ カ メ ラ は

床 面

か ら

L2m

の

高

さ0）

位 置

に

歩

行

の

進 行方 向

と

垂 直

と

な

る よ

う

に

，

歩 行路 か

ら

51n

離 れ

た

位 置

に

設 置

し

，

計 測 範 囲

は

進 行 方 向

で

3

．

4m

，

高

さ

1

．

9m

とし た

（

図

1

）

。

同時

に

，

三

次 元 動 作 解 析

シ ス テ ム

（

OPT

（）

TRAK

　

3020

：

Northern

　

Digital

_{社 製）}

を

_川

いて

，

三

次 元位 置

デ

ー

タ

を収 集

し た

。

＝

一

_{次 元 動 作 解 析}

_{シ ス テ ム} も ビデ オ カ メ ラと 同

様

，

進

行 方 向

と 垂

直

な

位

置に設 置 し た。

計 測 周 波 数

は

，

簡 易 運 動 計 測

シ ス テム は

6011z

，

三

次

元

動 作 解 析

シ ス テ ムは

12011z

に

設 定

した

。

　 簡 易

シ ス テ ムと三

次

元

動 作 解 析

シ ス テム の同 期には

，

同 期 装 置 （

PH

−

100

：デ ィ ケ イエ イ チ

_{社 製}

） を

_用

い た

。

具 体 的

には

．

同期

装

置

の発 光 が ビデオ 画

像

に 映 り込 む よ

う

に ビデ オ カ メ ラと

対 峙

さ せ て

設置

し

，

発 光 と 同 時に同

期 装 置

か ら

出 力 さ

れる

同 期 信 号

を

AD

変 換 機 （

OPTO

−

TRAK

　

L

）ata　

Acquisition

　

Unit

　

ll

；

Northern

　

Digital

杜

製

） を

介

し て 三

次

元

動

作

解

析システムを 制 御 す るパ

ー

ソ

ナル コ ンピュ

ー

タ

ー

（

Dell

　

Dimcnsion

：

lntel

　

Per

］tiurn　

W

CPU

　

2

，

8

　

GHz

，

512

　

MB

　

RAM

_{） に}

_取

_{り込 ん で 同 期 さ せ}

た

。

　 歩 行

の

条件

を

揃

え る た め

，

被

験

者

が

履

く靴 はゴ ム底の

1

．

9m

73

．

4m

驫

畜

讌

_{薦 ダ}

i

鷲

_欝

”

♂

串

．

°

　 　

5m 　 註 偽 穿 誓 … 〆

，

　

囁

早

　

炉

嚀

雫

魚

_鈩

广

　

p

　

く

　

　

　

マ

サ

　

　

げ

　

．

、

靉

選

ン

 

丶

婦

ノ

ー

魂

尋

錫

塚

．

ノ d 1

．

2m

ノ

／ 一 一

濁

C 　 　 　 図1 実 験 装 概の概 妛

．

三次 元動 作 解 析装 置 との同期 を取 る た め

，

ビ デ オ カ メ ラ に 「司期 を 知 らせる発 光が写しこまれ る よう同期 装

置

を歩 行路の

後 方

に 設 置し た

．

〔a ：被験 者

，

b

：同 期 装 置

，

　c ：デ ジ タル ビデ オ カメ ラ

，

　

d

： 三次元動 作解 析装 置） 灰 色で示し た部分は

，

カメ ラか ら5m は な れ た位 置における撮 影 範囲 （キャ リ ブ レ

ー

ショ ン面 ） を示 す

．

被 験 者

サ イ ズに

合

わ せて

着 用

させ た

。

ま

た

．

被 験 者

の

服

装 は

体

に

密 着 す

る シャ ツ とスパ ッ ツ とした

。

関

節 位

置の

同 定

のため に

使 用 す

るマ

ー

カ

ー

は， ビ デ オ カメラ で 認 識 しや

す くす

るため に

反射

テ

ー

プ

を巻

い た

直 径

3cm

の

球

状

のマ

ー

カ

ー

の 上に， 三次 元 動 作 解 析システ ム用の赤

外

線 発 光

マ

ー

カ

ー

を貼 付

し た

も

のを

使

用 し た

。

マ

ー

カ

ー

の

貼 付 部 位

は

左 大 転

子，

左 膝外

側 関

節

裂 隙

，

左 外

果

，

左 第

5

中

足

骨 骨

頭 と右 膝

内

側 関 節 裂 隙

，

右 内

果

，

右 第

工

中

足

骨 骨 頭

の

合計

7

箇 所

．

と し た

。

貼

り

付

け に は 両 面 テ

ー

プ と サ

ー

ジカ ル テ

ー

プ

を使

い

，

左 大 転 子

はスパ ッ ツ の 上 か ら

，

左

藤 関 節 外 側 裂 隙

，

左 外

果，

右膝 内

側 関 節 裂 隙， 右

内

果 へ は

_{皮 膚}

上に

直接

，

そ して

，

左 第

5

中 足 骨 頭 と右 第

1

中

足 骨 頭

へ _は

_靴

の上

か

ら

固 定 し

た

、

，

　

歩

行

の

際

，

被 験 者

に は

腕

を

胸

の

前

で

糾

ませ

，

視

線

は前

方

に

向 け

るよ

う指 示 を与 え

，

快 適 速 度

で

歩

か せ た

。

歩 行

の

試行 回数

は

3

回 とし

，

全 試 行

に おい て

左

ド肢 がカメ ラ の 手 前 側

，

右

下

肢

が カ メ ラ の

奥

側になる よ

う

撮

影

した

（

図

1

）

U

　 簡 易

運

動 計 測

シ ス テ ム で は

，

ビデオで

歩 行 を撮 影 後

，

その画

像

を

動 画 取 り込

み ソフ ト

CCapDVHS

：

Dclphi

　

6．

O

PersonaL

）

を

用

い てパ

ー

ソナルコ ンピュ

ー

タ

ー

に

取 り込

み

，

1

秒 間

60

フレ

ー

ム の

画 像

に

変 換 し

た

。

マ

ー

カ

ー

位

置の計 測には 画

像解 析

ソ フ ト 〔

Scion

　

image

：

Sci

〔｝n

案

1

：

製 ）

を 用いた

。

画 像 解 析

ソ フ

ト

で は

距 離 を

ピク セ ル

（

画 素 ）

数で

表

す た め

，

これ を

実 際

の

距 離

の

単位

に

換 算す

る

必 要

が あ る

，

そのた め

，

今

回 はあ らか じ め

被 験 者

の

左 大

転 子 と左 膝 裂 隙の マ

ー

カ

ー

間

の

距 離

を

巻 尺

で ミリメ

ー

トル 単

位

に て 計 測 し

対 象 者

の左

側 下肢

を キャ リブレ

ー

シ ョ ン

面

o 　 　 　 o 〔

XI

，

YI

）

魂

_詔

A

． _．

凋

・ 　 　 　 0

⇒

°

1

⇒

°

B

購

゜ ． 　 　 　 0 （X11

，

Y

「

三_）

G

　 　 　 　 図2　セグメ ント変 換

．

による視 差の補1ト

A

，

簡 易 運 動 計 測シ ステムで計 測 し た右 膝 関 節 位 置 （

Xl

，

Y1

） と 右 足 関 節 位 置

　

（X2

，

YLt）

．

B

，

右 膝関節と右 足関節

．

によ り作ら れ る 下腿 軸と鉛 直 軸とのな す 角θ

，

左 膝 関 節と左 足関節のマ

ー

カ

ー

問の距離

L

を 算 出 する

，

C

．

L とθ に よ り補正され た右 足 関 節 位 置 を （Xlz

，

Ylz）とする

．

とし た。 こ の

換 算

に よ る理

論

上 の

計

測

精 度

は

約

5mm

で

あ

っ た。

　 簡 易 運 動 計 測

システムと三

次 元 動 作 解 析

システムで

収

集

した運

動

デ

ー

タ は_，

Bryant

の フ ィ ル タを 用い て_， 遮

断 周 波 数

6Hz

に て 平 滑 化 し たv

．

／

。

ま た， そ れ ぞ れの デ

ー

タは

1

歩 行

周

期

で正

規化

し た

。

3

．

角罕湘

f

方 法

　

カメ ラ の レ ンズ か ら 見て

奥

側にあ る 下 肢の視 差 を

補

正 す る た め

，

左

右

の 下

肢

の

_長

さ

（

セ グメ ン ト

長 ）

が

等

しい と

仮 定

し

，

短 く写

る

奥

側の ド

肢

の座

標 位 置

を

補

正

す

る セ グメン ト

変 換 法

を

考 案

し た （

図

2

）

、

t 以 卜

．

に

詳 細

を 述べ る

，

，

　

奥

側の下 腿の長 さ を 反 対 側の下 腿の長 さ と 同 じ と

仮 定

し

，

手 前

側の下 腿の 長 さ

L

と

奥

側の 下 腿の角 度デ

ー

タ θ を 用い て

，

次の

_{式 （}

1

_）

，

_（

2

_）

に よ り

新

た に そ れ ぞ れのマ

ー

_カ

ー

_{座 標 を 算 出 し}

_，

_{実 際}の大 き さ に 補 正 し たu

X2 ＝

X

、＋

Lsin

θ ゾ2

≡

yL

÷

Lc

・s θ

………・

（

1

）

　 　

…・

（

2

）

　

Xl

と

Yl

は 補 正 前の右 膝 関 節マ

ー

カ

ー

の位 置 座 標で θ は右 膝 関

節

と右

内果

を 結ぶ線 と 鉛

直軸

との な

す 角 度

であ る

／

．

tL は 左 膝 関 節 と左 外 果のマ

ー

カ

ー

間

の

距 離

を

表

し

，

補

正 さ れ た

右

足 関

節

の座 標

値

が

X

’

z

，

Y12

である

。

　

簡 易 運 動 計 測 シス テム の妥 当 性の

_{検 討}

の た め に

，

簡 易

運 動

計

測 システムと 三 次 元 動

作 解

析 シス テ ムか ら

得

た そ れ ぞ れの マ

ー

カ

ー

座 標

の軌 跡の

一

致

を 見 る た めに

，

重

相

関 係 数1 ω と

_単

相

関係 数

1〔，）11）を 川い て

検 討

し た。 重

相

関 係

数

は， 三

次

元 動

作 解

析 シス テ ム で

計測

し た

位 置

座

標

を 実 測

値 （

真 値

） と

仮 定

し

，

同

一

．

試 行 を

簡 易

運 動

計

測シ ス テ ム で計 測 し た

位 置

座

標

を

推 定 値

と

仮 定

し た

場 合

，

推

定

値 が ど れ ほ ど 実 測

値

と

　

致

してい る か を

_{示 す}

もの で

あ

る

。

単 相

関

係 数

は

，

三 次 元 動

作

解 析システムで計 測 し た

92

理 学療 法学 第

35

巻第

3

号

　　

G

　 　

3

A

週

lo

　 　 振

　 　 橸 　 　

0

　 　 　 　

0

0

0

　 　 　 　 　 　

0

1

（

目 δ

）

豊

蓴

銀

榔

O

　 　

B

20

40

　 　 　 　

60

　 　 　 　

80

歩 行 周 期 （

％

）

100

　 　 　 図3　右つ ま先マ

ー

カ

ー

の軌 跡の

一

例 実 線は 三次元 動 作 解析システム

，

破 線は簡 易 運 動 計測シス テ ムか ら得た鉛 直 方 向に おける右つ ま先のマ

ー

カ

ー

の軌 跡 を示 す

．

A ：補正前は

，

両シ ス テ ム で捉 えたマ

ー

カ

ー

の軌 跡のパ _タ

ー

_{ン は類 似}して い るが

，

大 きさ は異 なっ て いた

，

こ のような 場 合は単 相 関係 数r は高

f

直を示し

，

重相 関係 数Rは低 値を示 す

，

B ： 補 正 後の軌 跡 は

，

A

と比べ _てパ _タ

ー

_{ンが 類 似 した ま ま}

2

_{つ の波 が 近}づ き

，

　

A

と 比べて左 き さの差 も小 さ くなっ た

，

こ の よ う な場 合 は単 相 関 係 数r

，

重 相 関係 数

R

共 に高 値 を示す

．

位 置 座 標

と

同

一

試 行 を簡 易 運 動 計 測

シ ステムで

計 測 し

た

位 置 座 標

で

，

値

の

変 化

の

度 合

い （パ タ

ー

ン

）

が どの

程 度

　致

し てい る か を

表

し てい る。

す

なわ

ち

，

重相 関 係 数

は

波 形

の

一

致 度

を

示

し

，

単 相 関 係 数

は

波 形

のパ タ

ー

ンの

類

似 度

を

示 す （

図

3

）

。

　 簡 易

運

動 計 測

シ ス テ ム と

F

次 元

動 作 解析

シ ス テム の

誤

差

は

，

1

歩 行 周 期 中

に

両

シ ス テム

_問

に生 じ た

差

の

絶 対 値

を

平均 す

ることで

示

した。

具 体 的

な

計 算 式

は

式

（

3

）

に

示 す

。

　

マ

ー

カ

ー

位 置 堅 標の差

d − ⊥

Σ

焦

、

厩

一

_劃



…

 

　

鵠 は 三

次

元

動 作 解 析

シ ス テ ム で

計 測

さ れ た

位 置

座

標

，

濺

は

簡 易

シス テム で

計 測 さ

れ た

位 置

座

標

，

n は

1

歩 行 周

期 中

の

計 測

デ

ー

タ の

総 数

を

示 す

。

　

ま た

，

三

次

元

動 作 解 析

シ ス テ ム によ り測 定 し たセ グメ ン

_ト長

li

と

比

べ

，

_{簡 易 運動 計 測}

シ ス テムで

計測

し た

同 様

の セ グメ ン ト

長

li

に どの

程 度

の

誤

差 が あ る か を

確

か め るため

，

2

つ の シ ス テムで

計 測

さ れ た

1

歩

行

周 期の セ グ メ ン トの

比

を

式  

を

用

い て

求

め た。 このセ グメ ン ト 比 を

左 右

の

大 腿

，

下 腿

，

足 部

の

各

セ グメン トに

関

して

算

出

した

。

セ グ・ ン ・・

峠

Σ

掛

・・

…・

…・

一

…

（・

・

　 　 　 邑

　

三

次

元

動 作 解 析

シ ス テムで

計

測 し た 試 行 中

，

マ

ー

カ

ー

が

カ メ ラ で

捉 え

ら れ

ず

デ

ー

タ が

欠 如

し

，

1

歩 行 周

期

分

の デ

ー

タ が

抽 出

で き な かっ た

試 行

に

関

して は 分

析

か ら 除 外 した

。

分 析

か ら 除

外

さ れ た 試

行

は 全

部

で

2

試 行

，

．

被

験

者

ユ

人 あ

た

り

2

か ら

3

試 行

を

分 析

に

用

い

，

9

_名

の

_{対 象 者}

か ら

合 計

25

デ

ー

タ

収 集

し た。

　 簡 易

運

動 計 測

シ ス テ ム で

計 測

され たマ

ー

カ

ー

位 置

と

，

三

次 元 動作 解 析

シス テム で

計 測

し たマ

ー

カ

ー

位 置

の差に

関

して

，

各 関 節

に お け る 差 を

Tukey

の

_多

重 比 較 を 用い て

検 定

し た

。

比 較には 統 計 処 理ソ フ ト

（

SPSS

　

l5

．

OJ

　

for

Windows

：

SPSS

　

Japan

_{） を}

_用

い た

。

有 意水 準

は

5

％

未 満

と し た

。

結

果

　 簡 易

運

動計

測 シス テ ム と 己 次 元 動 作 解 析 シス テムで 得 た

1

歩 行

周 期で の

各

マ

ー

カ

ー

座

標の

進 行 方 向 成 分

の

重 相

関 係 数

R

は

，

全て

0

．

95

以 上 と

高

かっ た

（

表

1）

。

鉛

直

方

向

成

分

では

，

視 差の補 正 を 行

う

前

の右

（

奥

側

）

つ ま

先

の 座 標にお け る

簡

易 運 動

計

測 システ ム

と

ミ

次

元

動 作 解 析

シ ス テ ムの 重

相 関係 数

が

O

．

68

と_，

左

（

カ メラ 側

）

つ ま

先

の重

相

関 係 数 よ り小 さ かっ た が， 視 差の

補

正

後

は

重 相

関 係 数 が

0

．

8

以 上 に

向

上 し た （

表

1

）

，

，

　

表

2

に

，

簡 易

運 動 計 測システ ム と 三次 元

動作 解 析

シ ス テ ムで 計 測 さ れ た 座 標

値

の鉛

直 方 向 成分

の

．

．

．

致 を単 柑 関

係 数r で示 し た

。

補 正

の

有 無

に 関 わ ら

ず

，

全

て の マ

ー

カ

ー

_{位 置}

_で

_{祁 関 係 数}

_が

_0．

₉₅

_以

_E

と_，

軌

跡のパ タ

ー

ン の

高

い

・

致 を 示 し た

（

表

2

）

．

　 簡 易

運

動 計測

シス テ ム で

計 測

さ れ たマ

ー

カ

ー

位 揖

と

，

．

三次 元 動

作解 析

シス テム で

計

測 したマ

ー

カ

ー

位 置

の

差

の 大 き さ

d

は， 鉛

直 方 向 成分

に おい て カ メラ

手前

に

写

る

左

股 関

節

で

0

．

9cm

，

左 膝 関 節

で

O．

．

9

　cm

，

左 足 関 節

で

0

，

6

　cm

，

表

1

簡

易運動 計測 システムと 三次元

動作解析

システムで得た

各

マ

ー

カ

ー

座 標の電 村 関 係 数

R

進行 方 向 鉛直 方 向 　 左 側 （カ メラ手 前 ） 右側 （カ メラ奥 側） _{左 側} （カ メラ手 前） 右 側 （カメ ラ奥側） 補 正 無 補 正 有 補 正 無 補 止 有 目殳関 負行　　〔〕

．

999 ± 0

．

003 胴ミ関

ll

’

t’

j　　O

．

999 ± 0

．

002 足 関 節 　　1

_，

_QOQ

±

Q

．

000

つ ま

JE

　

O

．

995

±

0

．

Ol9

　　 一

〇

．

996± 0

．

005

−

0

．

993

±

0

，

014

　　　

0

．

992

±

0

．

015

0

．

985

±

0

．

028



0

．

985

土

0

．

027

0

．

774 ±

0

．

154　　　　　　　　

−．

O

．

860 ± 0

．

1020

．

755 ± 0

．

122

−

O

．

991　

＝

〔〕

．

0〔〕8　　　0

．

973 ± 0

．

0270

．

941± 0

．

047

0

．

916

±

0

．

125

_〔｝

．

680

±

0

．

_ユ

02



0

．

81

，

1±

0

．

147 （mcan ±

SD

）

表

2

簡

易運動

計

測 システムと 三次元

動作 解析

システムで

得

た

各

マ

ー

カ

ー

座標の単 相 関係 数厂 進 行 方 向 鉛 直 方 向 　 左 側 （カ メラ手 前 ） 右 側 （カ メ ラ奥側） _{左 側} （カ メ ラ手 前） 右側 〔カメ ラ奥 側 ） 補 正 無 補 正 有 補 正 無 補 正 有

Il

殳関 食行　　

0

．

999

：

ヒ

0

．

000

膝 関 節 　 　1

．

000± 0

．

000 足閼節 　

1

．

000

±

0

．

001

つ ま先 　0

．

999± 0

，

001

　　 一

1

．

000± 0

．

000

−．

1

、

000

＝

0

，

000

　　　

0

，

999

±

O

．

OOl

O

，

999± O

．

0020

．

999 ±0

，

002

0

．

957

± （，

．

034

　　　　　　　

−

〔｝

．

986 ± 0

．

Ol3　　　0

．

963± 0

．

024　　　　　　　　

−

0

、

994

±

0

．

007

　　　

0

．

992

±

0

．

009

　　　

0

．

991

±

0

．

010

0

．

956 ± 0

．

0920

．

967±0

．

0320

．

926 ±0

．

080 （mean ±

SD

） 表

3

簡 易運動 計測 システムと三次元動 作 解 析シ ステムで得た各マ

ー

カ

ー

位 置の差

d

（Cln） 進行 方 向 鉛直 方向 　 左側 （カメ ラ于 前 ）

．

右

i

則 （カメ ラ奥側 ） _{左 側} 〔カ メ ラ予前 ） 右側 （カメラ奥 側） 補 正 無 補正 有 補 正 無 補正有 股 関 節 　 　

1

．

07

±

1

．

00

膝関節 　 　1

．

ll± 0

．

89 足関

節　

1

．

92

±

1

．

33

つ ま 先 　 ⊥

．

89± 1

．

69

2

．

53

±

　

1

．

10

＊

2

．

45

±

　

1

．

85

＊ 　 　 　 　 ＊ 3

．

02 ± 2

．

81

3

．

15

±

1

．

69

3

．

70 ± 2

．

58

0

．

90

±

0

．

50

0

．

88 ± 0

．

・

11

0

．

56

±

0

．

23

0

．

64＝ 0

．

3工

1

．

26

±

G

．

49

＊

　　

　　　

　　　

−

2

．

14

±

Q

，

43

＊

　　　　

1

．

40

±

1

．

00

† 2

．

50土 O

．

55＊

　　

　　

1

．

63

±

　

1

．

021

（111eall 土 SD） ＊ ：左 側 （カメ ラ手 前 側 ）との有 意差 （pくO

．

05） † ：右 側 （カメ ラ奥 側 ）補正 無 し との有意 差 （

p

＜ 0

．

05） 左つ _{ま 先}で

0

．

6Cm

で

あ

っ た

（

表

3

）。

視

差の

影 響

を

受 け

る カメ ラ

奥 側

のマ

ー

カ

ー

で は

，

右膝 関 節

で

1

．

3cm

，

右 足

関節

で

2

．

1

　Cin

，

右

つ

_ま先

で

2

．

5

　cnl

，

と

全

て の

部位

に おい て カ メ ラ

手 前

側の

関 節

マ

ー

カ

ー

に お

け

る差よ

り

カ メ ラ

奥

側 に お け る 差のほ

う

が

有 意

に

大 き

かっ た

（

表

3

）

。

右 側

．

ド肢の

視

差の

補

正の

有 無

で比

較 す

ると

，

足

関

節

，

つ ま

_先

におい ては

，

視 差の

補

正 を すると

d

は

2cm

以

下

と な

り

有 意

に差 は

減 少

し た

（

表

3

）

。

　

進 行 方

向

成

分

で はカ メ ラ

手 前

に

写

る左

股 関 節

が

1

．

1cm

，

左 膝 関 節 が

1

，

1

　cm

，

左 足

関節

が

Lg

　cm

，

つ ま 先 が

1

．

9cm

で あっ た

（

．

表

3

）

。

視

差の

影 響

を

受 け

る カメ ラ

奥

側のマ

ー

カ

ー

で は

，

右 膝 関 節

が

2

，

5cm

，

右 足 関 節

が

2

．

5cm

，

右つ ま 先 が

3

，

0

　cm と

，

全て の部 位におい て カ メ ラ

手前

側の関

節

マ

ー

カ

ー

に お

け

る 差 よ

り

カメ ラ

奥 側

にお け る

差

の ほ うが 有 意に大 き かっ た

（

表

3

）

。

こ の差は

補

正 を 行っ て も縮 ま ら な かっ た

（

表

3

）

。

　

左

右の下 肢セグメ ン ト長の比

較

は

，F

次 元 動 作 解 析

シ ス テ ム で

計測

したセ グ メ ン ト

長

に

対

し

，

カ メ ラ

手 前

側の セ グ メ ント

長

は

大 腿 長

はユ

00

．

3

％

，

下 腿 長

は

96

．

9

％

，

足

長

は ユ

OO

．

J「_％で

_{あ り}

，

_{平 均}

99

_{％ で}

_あ

っ た。 そ れ に

対

して

，

奥 側

下

肢

に

関

して は大

腿 長

は

95

．

4

％

，

ド腿

長

は

96

．

7

％

，

足 長

は

96

．

0

％

で

あ り

，

平 均

96

％の

長

さ と と ら え

，

奥 側

下

肢

で

4

％ の

過 小 評 価

が

認

め ら れた

。

考

察

　

ビデ オとパ ソコ ン に よ る

簡 易

運

動 計 測

シ ス テ ム で

捉

え た

歩 行 時

の

矢

状

面

で のマ

ー

カ

ー

位 置

の

軌跡

は

，

これ と 同

期

して

計 測

し た 三

次 元 動 作解 析

シス テ ムに よ るマ

ー

カ

ー

位 置

の

軌 跡

と 比

較

し

．

各 関 節 位 置

と も

相 関 係

数 が

O

．

95

以 上 と 高い

・

致 を 示 し た

。

市 柑 関 係 数 も

，

カ メ ラ手 前 側 につ

_け

たマ

ー

カ

ー

位 置

につ い ては

，

股 関 節

，

膝 関 節

を

除

き

0

．

90

以 上 と

高

い

_値

_を

_示

した

。

Kadaba

ら12）は

，

三次 元

動作 解 析

シ ス テ ム を

用

い て

歩 行

を

計 測

し

，

矢

状 面 上の

関 節 角 度

の

一

致につい て

同

一

被験 者

にお

け

る 日

内

お よ び

94

岬 学 療 法 学 　 第

35

壱 弟

3

号

日間変 動

の

面

か ら

再 現 性 を重 相 関 係 数

で

評 価

した

．

そ れ に よ ると

，

口

内 変 動

は

平 均

O．

9

．

　

7

_以

L

，

_{目 問}

変 動

_{は 平}

均

O．

93

以上 と なっ てい た。

本

研

究

で はビデ オ と

赤外 線

と 異

な

る

方 式

によ る

計 測 機 器 を 用

い てい る に

も

か か わ ら

ず

，

同じ

機

器を使っ た

Kadaba

ら 12） が 示 し た 重 相 関 係 数 と

同等

の

水

LL

に

あ

る

。

この こ と は， ビデ オ とパ ソ コ ン とい

う簡 易

運

動

。

［

測 システム で も

，

三 次）

tgh

作 角＋析シ ス テム に 近い 関 節 位 置の 矢 状 面

E

の 軌 跡 は 正

確

に 捉 え ら れ るこ と を 示 してい る

。

　

簡 易 運 動直「測 システム で も

，

三次 元

動 作 解析

シ ス テム で計 測 した 勧 合 と 同 様に歩 行 時のマ

ー

カ

ー

位 置

の

軌

跡の パ タ

ー

ンと大 き さの

傾 向

を

捉

え ら れるが

，

両

シ ス テ ム の 位

置

座

標

の差 を

見

た

場 杏

，

そ の

鉛 直 方 向

の差の大

き

さ は カメ ラ手 前 側で

平 均

工cm 以 卜

．

，

進

行 方 向

の差の

大

きさ は カメ ラ

手 前側

で

平 均

lcm

か ら

2cm

で

あ

っ た，

，

将

に

歩

行

に おいて は

矢 状 面

上で の

変 位

が

大

きい。

B

位

，

す なわち

足 部

の

方

が

股

関

節

よ

り

シ ス テ ム間に おける

差

が 大 き くな っ た。 こ の よ

うな 差

が

生

じた

要

因 に は

，

而シ ステムの

計

測

精 度

だけでな く

，

シス テ ム間の 同 期 に よ る もの も 含 ん でいる の で

，

その

差

が その ま ま真の マ

ー

カ

ー

位 置との誤

差 を示 す も

ので は ない

。

し か しな が ら

，

今

回

使

用 した

一

三 ナ 元 動 作 解 析 シ ス テ ム で の 詩 測 精 度 はカ タロ グ

F．

0，

lmm

であ るの に 対 し

，一・

方

の

_{簡 易}

運

動

，

11．

測 シス テム の理

諭

上の 計 測 精 度 は

5mm

と 大 きい こ と か ら

，

その差 は簡 易 運 動 計 測シス テムの計 測 梢 度の 限 界 に 由 来 してい る と 思わ れ た

。

　 簡 易 運 動

ゴ

［

測

シ ステムは

，

本

A

三

次

元の

も

の

を

二

次

元 で

捉 え

てい るの で

，

奥 行

きの あ る 物 体の1E確 な 位i・1

．

の把

握

に は限 界がある

。

オ

研

究

に おい て も， キャ リブ レ

ー

シ ョ ン

面

E

の

手前 側

下

肢

に おい て は

，

ユ％ 以 ドの

点 差

でセ グ メ ン ト長を

計

測で きるが

，

曳

行 きの 影 響 によ り小 さ く

見

える

奥 側

の下

肢

の セ グ メ ン ト

長

で

4

％ の 』_{差 が生 じ} た。

鉛 直方 向

の

位 置

の

誤 差

に 関 し て

も

，

カ メラ

手 前

側 で

平 均

lcln

以 ドなのに

対

し

，

カ メ ラ

臭

側で平 均

2cm

か ら

3cm

と

誤

差が

大

きかっ た

。

　

こ の よ

うな 臭行 き

の

問遜

に

対 処

し て

簡易

運

動

。

］

．

測

シ ス テ ム を

臨 床

で用い る

場

合に は次の よ

う

な もの が あろ う

。

ま

ず

一

つ 日 は

，

奥 行 き

に よ る誤

差

は

，

レ ンズの

特 性

か ら

予測

で

き

る の で

適 用 範 囲 を見 極

め る ことで

あ

る

、

，

鼻 行 き

に よ る

視

ftは

，

カ メラか ら キャリブ レ

ー

シ ョ ン 面 まで の

距 離

とカ メ ラ か ら

測 定

した

刔

．

象 物 ま

で の

距 離

の

比

に よ

り

，

直 線 的

に

変 化 す

る 4）7）た め

，

その こ と

を

ふ

ま え

，

測 定

環

境

か ら

計

測 誤

差

を 予 測 し

，

適

用 を

見

べらない こ と で

あ

る

。

もう　

・

つ は

，

視

差 を

補

止

す

る

方法

である

。

その

方 法

と して

今

回は

特 別 な設 定 を必 要

と し

な

いセ グ メ ント

変換 法

を 用いた

，

，

こ の よ

う

な

簡 便

な

視 差

の

補

正で

も

，

鉛

直方 向

で は

二

n業 を

減

ら

す

ことが で きた。 セ グ メ ン ト

変換

法

は

鉛 直 方 向

の

奥行 き

の

補

正に

有 効

で

あ

ろ

う

．

、

．

　

簡 易

運

動 計

測 システ ムを 用いて位 置

計

測 を 行

う

限

界

と し て は

，

矢

状 面 での 解 析 で あ る た め

，

当 然の こと と して 回 旋 及 素 を捉 え ら れ ない とい

_う

問 題 も あ る

、

簡 易

運

動 計

測 シス テム で も

各

関 節

lhu

“

の 運

動

パ タ

ー

ンは

捉

え ら れる が

，

II1

暁 要 素 が 大 きい場 合

，

例 え ば

，

骨 盤の回 旋 が 大 き い

_場

合 は

，

股

関 節

の

角 度 変化

も 正 し

く捉

え き れ ない

恐

れ も ある

　

た だ し

，

これは

．

三次 元

勁 作 解 忻

シ ス テ ムを

使

っ た

．

1

．

測で も

問

題になる

点

で

複 数

のマ

ー

カ

ー

を

使 う

な ど

，

r

、

i

．

測 方 法

の

1．

夫 が 必 要

で

あ

る と

され

ている 131

　

以 ヒの こと を

考

え

合

わ せ る と

，

簡 易

運

動 計

測シ ス テ ム に て

歩 行 計測

を

行 う

t

・

．

合

，

関

節 位 榿

の

軌 跡

のパ タ

ー

ンと

大 き さ

につ _いて は

，

F

次 元動 作 解 析

シ ステム と 同

様

の

傾

向

を

提

える こ とがで き7」

，

，一

方

，

マ

ー

カ

ー

位 置の計 測 訊 差につ _いて は

，

足

部

で

数

セ ン チ

杠 度

生じ る恐れが ある こ と が

伺 え

る。

逆

に

，

こ の こ

と を考 慮

し て デ

ー

タ

を扱 え

ば

，

三

次

元 動

作

解 析シス テ ムを 持 た ない施 設 で も

，

パ ソ コ ン と ビデ オ に よ る 簡 易 運 動 貢

1』

測シス テ ムを 用いた 運

動 解 析

を 行

う

こ とが で き る

．

．

例 え ば

，

歩 行 時 に お け る 下 肢 関 節 朔 度パ _タ

ー

ンな ど は

，

臨 床におい て も 計 測 が 可 能で あろ

う

tt し か し な が ら

．

つ ま 先 が

床

か ら

何

セ ンチ ヒがっ て い る か といっ た

解 析

に 川い るこ と に は

慎

重 に な るべ きであ る

謝 辞

：

_{本 研究}

を

行 う

に あ た

り

，

ビデ オ カメ ラ の

R

本 的

な 構 造や此 学 分 野に関 して多 大 な 助 言い た だい た 北 卑 大 学 人 学 院 医 療 系 研 究

Ti・

感 賞

・

運 動 統 御 医

科 学

群 視

覚 偏 報 科

学

の

角

軍

噂

教 授 に 深 く 感

謝 致

し ま す

。

文 　

献

1

）

Eastlack

　

ME

，

　

Arvidsoll

　

J，

　et α

1

．

：

Intarratar

　raliabil1吐y　of

　 videotaped 　observational 　gait

−

anaLysis 　assessments

．

　

Phys

　

Ther

　71_（

6

_＞：

465

−

472

，

1991

．

2）

Brunnekreef

　

JJ，

　van 　

Uden

　

CJ

，

　et α

i

’

Reliabiti

｛y 〔，

f

　i

・

ideo

−

　 taped　obserxation

．

ai　gaHnnalysis 　lrl　patienl〜“ILh　ortho

．

　 ped　t　imPairments

．

　BMC 　

NIusc

し

dosketet

　

Disord

　

6

（

1

_∂　

1

−

9

．

　

20053

） 対

．

焦 栄 輝　デ ジ タル画 悸 ヒの 角 度 測定に お け る検者 間

・

検

　 　

石

IAji

，

；」頁

’

「生

．

　

理：_r療 濯

、

イト_f／



18_｛

3

_）；

　

167

−

171

，

2003

．

1｝永 剛

凵・

： レ ンズ が わ か る本

，

口本 実 業 出版社

，

東 京

，

　 2002

．

5

〕安 藤 幸 司：第

42

同光と光の

。

己録

．

映

1

象］nirtlnduszrial 　_sci

−

　 　 ncta　37〔7）：

96

　102

，

2005

、

6

〕 安 胖 幸 司：第

44

同光 と光の 己録

，

映像 】

1

目i艮

bldustriat

　_sci

−

　 eエlce37_〔9_）：8489

，

2005

．

7

〕

Chur

じ

hilt

　

AJ

，

　

HaltigaTi

　

PW



et　al

、

：

RIVCAM

；a

　

simple

　 vidし，

・

bd

〜ed 　klncmat［c 　a〔］a1L〜

’

s 　「or 　cldnical 　

disorders

　of

　 gait

．

　Comput 　Meth 　Progralns　Biomed 　69：197

−

209

，

2002

．

8） 石 田 明允

，

蹟川俊二

・

他：身 体 運 動のバ イオ メ カニ ク ス

．

　 　

：〜ロナ祉

，

東 京

，

1997

，

ppl29131

．

9

〕上 ）S和 た：臨 床 歩 行 分 析 入 ［1_∫

．

_{医 歯} TH

．

｛版

，

東 京

，

199

_．

　O

．

⊥0） IiJ原 清 志 ；バ イオサ イエ ン ス の統1瞠

，

甑 Lケ

，

泉 京

．

　 2005

．

⊥⊥〕加 納 克己

，

高 橋 秀人 ：医

’

k

：_就ll十学

．

_{改 定 第}5_版

，

1_癬 1：堂

，

　 東 京

，

2001

．

kinematic,kineLic.and eLectroniyographic datain normat

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J

Orthop

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383-392,

1990.

13) 1,SiinterDA/ Biomechanics and rnoLor centrol ef huinan

movement. third edition,

Johll

"iiley& Sons,New

Jersey,

2004.

<Abstract>

Measurement

Error

of

Markers

Position

Detecting

by

a

Standardized

Video-Based

Analysis

in

the

Sagittal

Plane

Yoshikazu

SUZUKI,

RPT,

Hayato

SHIMODA

RPT

Graduate

School

of

Medical

Science,

Ki'tasato

Uhiversity

Haruhiko

SATO,

RPT,

PhD

School

ofAltied

Health

Scienees,

Kitasato

University

Digital

video cameras and personal computers

(PCs}

that allow video capture are widel}, used,

so

it

has

becn

possible

to

do

two-dimensional

moi,ement ana]ysis using

tbis

equipment.

The

_purpose

of

this

study was

to

evaluate

t.he

accuracy of marker

_position

detecting

by

a video-based systetn as eotnpared with an optical thrce-dimensional posltion sensor.

Subjects

were

9

healthy

aduLt men

{mean

heighL

=

169.9

±

5.6

cm, mean weight =

64.1

±

62

kg,

mean age =

20.1

±

1.3

_years).

A

videe-based

system was constructed with a

digitttl

video camera and a video capture

PC.

'I'o

assess system accuracy, we uscd an

OPTOTRAK

optical movement analysis systern torecord the

_positions

of two-dimensional markers.

Refiective

markers and active markers were attached to the

_greater

trochanter,

lateral

and medial

femeral

condyle,

lateral

and medial malleolL and

thc

hcad

of

thc

first

and

fifth

metatarsa]

1)one.

Subjeets

were asked to walk at a comfortabie speed, and we then compared

the

posit'ionsof Lhe

kinematie

data

collected

from

the

digital

video eamera and the

Optotrak

system.

We

attempted to modify the

depth

of the two-dimensional

imagre,

i.e.

to correct

parallax error,

by

using the same

lower

limb

Length

for

thc

]imb

on the

far

sidc and that on the

near side of the camera,

To

_{quantitatively}

indicate

the

degree

of accurae.y of the inarker

_position.

a simple correlation coeiiicient was calculated.

In

eomparing the

data

between

the two systems, we

feund

high

correlaLion eoefficiellts

(abox,e

O.95)

for

thc

hip,

knee,

ankle, toc markers evcn wlthout

parallax crror correetion.

The

_great･est

difference

was observed at the

far

side vertical

_position

of

t.he

roe,

The

difference

was

2.5

cm ",ithouz paralLax correction;

how･ever,

it

reduced rc)

1,5

cm with

parallax correction.

In

conclusion, trajeetoriesof

joint

markers

in

zhe sagittal plane could

be

measured

as

_pi'ecisety

by

a video-based systern as

by

an optical three-dimensional

_position

sensor,

If

one wants

to

know

exact

distances,

for

exampLe, toe-clearance

during

galt,parallax correction should

be

used

to

propcrly align the

far

side position of the marker

in

the sagittal pLane.