土壌地質学

土壌地質学
土壌地質学
	足の圧力分布の例。1 回の歩行中の最大圧力。
テストの	歩行バイオメカニクス

ペドバログラフィーは、足の底面と支持面の間に作用する圧力場を研究するものです。歩行と姿勢の生体力学的分析に最もよく使用されるペドバログラフィーは、スポーツ生体力学や歩行バイオメトリクスなど、幅広い用途で使用されています。「ペドバログラフィー」という用語は、足を意味するラテン語のpedes (歩数計、歩行者など) と、「重量」および「圧力」を意味するギリシャ語のbaros (気圧計、気圧計グラフなど) に由来しています。

歴史

ペドバログラフィーに関する最初の記録は1882年に発表されたもので、ゴムとインクを使って足の圧力を記録した。^[1] 20世紀初頭から中期にかけて、同様の装置を使った数多くの研究が行われたが、^[1]^[2]パーソナルコンピュータの登場によって初めて電子装置が開発され、ペドバログラフィーが日常的な臨床使用に実用的になった。^[3]現在、ペドバログラフィーはさまざまな生体力学的および神経障害の評価と治療に広く使用されている。^[4]^[5]

ハードウェア

装置は主に (i)床ベースと (ii)靴内の2 つのカテゴリに分類されます。基礎となる技術は多様で、圧電センサーアレイから光の屈折まで多岐にわたります^[2] ^[4] ^[6] ^[7] ^[8]が、あらゆる最新技術によって生成されるデータの最終的な形式は、足の裏の表面の下に作用する圧力の2D 画像または 2D 画像の時系列です。現在、いくつかの市販の圧力測定システムがあり、一般的には静電容量センサーまたは抵抗センサーを使用しています^[9]。研究によると、長期間にわたって連続使用する場合、静電容量センサーは抵抗センサーよりも有効で信頼性が高いことが示されています^{[10] 。}これらのデータから他の変数を計算することもできます（データ分析を参照）。

これら 2 つのシステムから得られる情報の種類には若干の違いがあるため、用途によってはどちらかのシステムが適している場合があります。たとえば、床置き型システムは、インシューズ型システムでは提供できない歩幅などの空間的時間的情報を提供します。プラットフォームシステム (または床置き型システム) では、歩行補助具を装着した患者を補助器具でテストすることもできます。ただし、患者が歩行時にプラットフォームをターゲットにする可能性があるため、プラットフォームシステムで自然な歩行を評価することについては議論があります。この点では、インシューズ型システムの方がターゲットのリスクが少ないため有利です。ユーザーは、システムを選択する際に、システム間の違い、評価する患者、関心のあるデータの種類を慎重に評価する必要があります。^[11]

市販のペドバログラフィーシステムで生成される画像の空間解像度と時間解像度は、それぞれ約3～10 mmと25～500 Hzの範囲です。より細かい解像度はセンサー技術によって制限されます。このような解像度では、約500個のセンサーの接触面積が得られます（表面積が約100 cm ²の一般的な成人の足の場合）。^[12]通常の歩行中の約0.6秒間の立脚期持続時間では、^[13]ハードウェア仕様に応じて、1歩ごとに約150,000個の圧力値が記録されます。

データ分析

各ペドバログラフィー記録に含まれる大量のデータを処理するために、従来の分析では、(1)解剖学的または局所的なマスクの作成、(2)局所的なデータの抽出、(3)統計的検定の実行という3段階でデータを扱いやすいサイズに縮小します。結果は通常、表形式または棒グラフ形式で報告されます。デジタル画像処理方法論から派生した代替分析手法も多数あります。^[14]^[15]^{[16]これらの手法も臨床的および}生体力学的に有用であることがわかっていますが、従来の局所的な分析が最も一般的です。

最も一般的に分析されるペドバログラフィ変数は「ピーク圧力」、つまり歩行中に各センサー（またはセンサーが規則的な正方形のグリッド上にある場合はピクセル）で発生する最大圧力です。接触時間、圧力時間積分、圧力中心の軌跡などの他の変数も、足の生体力学的機能に関連しています。

臨床使用

ペドバログラフィーの最も広く研究されている臨床応用は糖尿病性足潰瘍です。^[17]これは、重篤な場合には切断につながる可能性がありますが^[18]、軽度から中等度の場合でもかなりの医療費がかかります。^[19]ペドバログラフィーは、手術後の生体力学的評価、^[20]術中評価、^[21]矯正器具の設計^[22]およびドロップフット手術の評価など、さまざまな臨床状況でも使用されています。^[5]臨床応用に加えて、ペドバログラフィーは、人間の歩行と姿勢を支配するメカニズムを理解するために研究室で使用され続けています。^[3]^[7]

臨床現場でのペドバログラフの使用は研究者によって支持されています。ボーエンらによると、「ペドバログラフの測定は、足の変形の進行を時間とともに監視し、定量的に評価するために使用できます。ペドバログラフは、同じ機会の測定間や異なる日の測定間でほとんど変動がない信頼性の高い測定です。」^[23]

用語

動的ペドバログラフィーとは、 歩行などの動的活動中の時系列ペドバログラフィーデータの収集と分析を指します。
静的ペドバログラフィーとは、姿勢（つまり準静的）活動中の時系列ペドバログラフィーデータの収集と分析を指します。

参考文献

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