AI駆動歩行分析で多発性硬化症患者の運動機能問題を早期検知
50歳以上の成人における多発性硬化症(MS)関連歩行問題の進行監視は、臨床医がMS関連の問題と他の加齢関連問題を区別する必要があるため困難です。この問題に対処するため、研究者たちは歩行データと機械学習を統合し、疾患進行の監視と予測に用いるツールを前進させました。
多発性硬化症は、世界で約200万人に影響を与える疾患で、多様な形で発現し、歩行問題は一般的な症状です。患者の約半数が発症から15年以内に歩行補助を必要とします。研究者たちは、加齢と同時進行するMS疾患関連変化の相互作用を明らかにし、それらをMSを持つ高齢者で区別できるかどうかを探求しました。機械学習手法は、パフォーマンスにおける複雑な隠れた変化を発見するのに特に適しています。
装置付きトレッドミルを使用し、チームは20人のMS成人と、年齢・体重・身長・性別がマッチした20人のMS非保有高齢者から、身体サイズと人口統計で正規化された歩行データを収集しました。参加者は快適なペースで最大75秒間歩行し、専門ソフトウェアが各歩行中の歩行イベント、対応する床反力、圧力中心位置を取得。チームは各参加者の歩幅における特徴的な空間的、時間的、運動学的特徴を抽出し、各試行中の歩行変動を調べました。
バタフライダイアグラムと呼ばれるデータ特徴を含む様々な歩行特徴の変化が、参加者間の歩行パターン差異検出に役立ちました。この図は、被験者の歩行中の連続する複数歩幅の圧力中心軌道の繰り返しから生成される蝶々形状の曲線から名付けられ、重要な神経学的機能と関連しています。
歩行のような生体力学システムはモデル化が不十分なシステムであり、臨床現場での問題発見を困難にしています。新手法は、各個人の多数の測定値を含むが個体数は少ないデータセットから結論を導き出しました。この成果は、臨床機械学習ベースの疾患予測戦略の分野で大きな前進をもたらします。
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