脳卒中者の6分間歩行テストの最初の1分でみられる不安定性-IMUセンサーを用いた非線形時系列解析-～ニューロリハビリテーション研究センター

6分間歩行テストの歩行開始時の不安定性に着目し、その時間的変化を明らかにした初めての研究

畿央大学

2026年11月12日 11時47分

脳卒中者は歩行が不安定になりやすく、日常生活での歩行や社会参加が制限される場合があります。しかし、歩き始めの不安定性に着目し、それが時間とともにどう変化するかは十分に分かっていませんでした。畿央大学ニューロリハビリテーション研究センター客員研究員の乾康浩氏と畿央大学の森岡周教授らは、脳卒中者と健常者が6分間歩く際の体の動きを小型加速度センサーで解析しました。その結果、脳卒中者では歩き始めの約1分間に左右方向の不安定性が高まり、その後は不安定性が低下することを明らかにしました。歩き始めに着目した評価や転倒予防への応用が期待されます。

本成果は Gait & Posture 誌（Transient gait instability during the initial phase of the 6-minute walk test in people with stroke: A nonlinear analysis using inertial measurement units）に掲載されています。

研究概要

脳卒中者は中枢神経系の損傷により歩行障害を有し、歩行が不安定になりやすく、日常生活での歩行や社会参加が制限される場合があります。これまで、脳卒中者の持久力を評価する6分間歩行テスト中に、歩行速度が低下し、動揺量が大きくなるといった報告はありました。しかし、歩き始めの不安定性に着目し、それが時間とともにどう変化するかは十分に分かっていませんでした。

畿央大学ニューロリハビリテーション研究センター客員研究員の乾康浩氏と森岡周教授らの研究チームは、脳卒中者と健常者を対象として、6分間歩行テスト中の腰部に取り付けたIMU（加速度）センサーで安定性を解析しました。その結果、脳卒中者では歩行開始時の約1分間に左右方向の不安定性が高まり、その後は不安定性は低下することを明らかにしました。本研究は、6分間歩行テストの歩行開始時の不安定性に着目し、その時間的変化を明らかにした初めての研究です。

本研究のポイント

健常者と脳卒中者の6分間歩行テスト中の時間経過における変化をIMUセンサーを用いて評価した。
脳卒中者は、6分間歩行テスト中、時間に応じてケイデンスの低下と両脚支持率の増加を示した。
脳卒中者は、6分間歩行テストの最初の１分で体幹加速度の左右軸のshort-term Lyapunov exponentが高値となり、局所動的安定性が低下しており、下肢運動麻痺と関連があることが明らかとなった。

研究内容

脳卒中者は、中枢神経系の損傷により歩行が不安定になりやすく、日常生活での歩行や社会参加が制限される場合があります。これまで、脳卒中者の持久力を評価する6分間歩行テストでは、時間の経過とともに疲労の影響で歩行速度が低下し、体幹加速度の二乗平均平方根（root mean square: RMS）が大きくなることが報告されていました。しかし、体幹加速度の非線形時系列解析を用いた検証や、歩き始めの不安定性とその変化に着目した検証は行われていませんでした。

本研究では、6分間歩行テスト中の疲労に伴う変化と歩き始めの1分間の不安定性について、脳卒中者と健常高齢者を比較することを目的としました。両群が6分間歩行テストを行い、歩行を腰部と両足首に取り付けた慣性計測装置（IMU）で計測しました（図1）。

計測データから、歩行速度、ステップパラメータ、体幹加速度のRMS、非線形指標（harmonic ratio、sample entropy、short-term Lyapunov exponent: sLE）を算出しました。その結果、脳卒中者では6分間を通してケイデンスが低下し、両脚支持率が増加しました。

また、6分間を最初の1分間とそれ以降の5分間に分けて比較すると、脳卒中者では最初の1分間に左右方向のsLEが高く、それ以降の5分間では低下しましたが、健常者では同様の変化はみられませんでした（図2）。

図2．歩行開始1分での歩行不安定性

最初の区間を30、45、75、90秒に変えた感度分析でも、有意な差が認められたのは60秒（1分）の場合のみでした（図3）。

図3．最初の区間を変更した感度分析

さらに、最初の1分間の左右方向のsLEは、運動麻痺の程度を示す下肢のFugl–Meyer Assessmentスコアと負の相関を示しました。

研究グループは、ケイデンスの低下や両脚支持率の増加は、従来報告されている疲労に伴う変化と一致すると考えています。一方、最初の1分間にみられたsLEの高値は、脳卒中者が歩き始めに抱える局所動的不安定性を示しており、左右方向の姿勢の修正がまだ安定していない可能性があると考察しています。さらに、この高値は運動麻痺と関連しており、測定ノイズではなく脳卒中後の運動障害を反映している可能性があります。IMUによる評価は、歩行距離や歩行速度では捉えられない運動制御の障害を特徴づける、臨床的に価値のあるアプローチとなる可能性があります。

本研究の臨床的意義および今後の展開

本研究成果は、脳卒中者における6分間歩行の歩行開始1分での不安定性をIMUを用いた非線形時系列解析から明らかにしており、リハビリテーション専門家が脳卒中者の長距離歩行を観察する際に着目すべき点やIMUなどを用いたデジタルベースの評価の可能性を示しています。今後は、より重度な運動麻痺を有する脳卒中者での検証や転倒率や自己効力感との関連を調査する必要があります。

論文情報

Yasuhiro Inui, Yusaku Takamura, Shu Morioka

Transient gait instability during the initial phase of the 6-minute walk test in people with stroke: A nonlinear analysis using inertial measurement units

Gait & Posture. 2026 Oct 28