2026.05.27

転倒歴のある高齢者を姿勢のゆらぎから捉える－重心動揺の時間的構造に着目した探索的研究～ニューロリハビリテーション研究センター

高齢者の転倒は、けがや活動量の低下、生活の自立度の低下につながる重要な課題です。これまで、重心動揺計を用いた評価では、動揺の大きさや速度などの量的指標が主に用いられてきました。しかし、姿勢制御の変化は、「揺れの大きさ」のみでは十分に捉えられない可能性があります。畿央大学大学院博士後期課程の若林汰氏と岡田洋平教授らは、公開データを用いて高齢者の重心動揺データを解析し、従来の線形指標に加えて、ゆらぎの複雑性や規則性を示す非線形指標を算出しました。さらに、これらの指標と転倒歴との関連を検討しました。この研究成果はSensors誌 (Non-linear Center-of-Pressure Features Associated with Fall History in Older Adults: An Exploratory Analysis)に掲載されています。

本研究のポイント

■高齢者の重心動揺データを用いて、転倒歴と姿勢動揺指標との関連を探索的に検討した。

■従来の動揺速度や動揺面積に加えて、マルチスケールエントロピーや再帰定量化分析など、姿勢動揺の時間的構造を示す非線形指標を解析した。

■単一の指標では明確な群間差は認められなかったが、探索的な多変量解析では、非線形指標が転倒歴に関連する情報を補足する可能性が示唆された。

研究概要

高齢者の転倒は、骨折や活動量の低下、生活の質の低下につながる重要な健康課題です。転倒リスクを評価する方法の一つとして、立位時の重心動揺を測定する方法があります。従来は、重心の移動距離、動揺速度、動揺面積など、主に「どれだけ大きく揺れているか」を示す量的指標が用いられてきました。しかし、姿勢制御は視覚、前庭感覚、体性感覚、筋骨格系など複数の要素が相互に関わる動的な制御過程であるため、同じような揺れの大きさであっても、その背景にある制御戦略は異なる可能性があります。

そこで本研究では、公開されている高齢者の重心動揺データを用いて、転倒歴のある高齢者と転倒歴のない高齢者を比較しました。解析では、従来の線形指標に加えて、マルチスケールエントロピー、再帰定量化分析、フラクタル次元、Stabilogram Diffusion Analysis，Sway Density Curveなど、姿勢動揺の時間的構造や複雑性を捉える非線形指標を算出しました。また、年齢や身体特性、疾患、服薬状況などの背景因子の影響をできるだけ調整するため、傾向スコアマッチングを用いた解析も行いました。その結果、マッチング後の単一指標の比較では、転倒歴の有無による有意な差は認められませんでした。一方で、SHAPを用いた探索的な多変量解析では、姿勢動揺の時間的構造や複数の時間スケールに関わる非線形指標がモデル出力に比較的大きく関与する傾向が示されました。これは、転倒歴に関連する情報が、単一の動揺量指標として明確に現れるのではなく、複数の指標を組み合わせた姿勢制御の「質的な特徴」として反映される可能性を示すものです。

研究内容

本研究では、高齢者の転倒歴と立位姿勢動揺との関連を検討することを目的に、公開されている重心動揺データベースを用いました。対象は60歳以上の高齢者で、過去12か月間の転倒歴に基づき、転倒歴あり群と転倒歴なし群に分類しました。解析対象は、硬い床面上での開眼条件および閉眼条件における60秒間の静止立位データとしました。

まず、重心動揺の大きさやばらつきを評価するため、平均動揺速度、95％信頼楕円面積、前後方向・左右方向の速度、速度の標準偏差などの線形指標を算出しました。次に、姿勢動揺の時間的構造を評価するため、マルチスケールエントロピー、再帰定量化分析、フラクタル次元、Stabilogram Diffusion Analysis、Sway Density Curveなどの非線形指標を算出しました。これにより、単なる動揺量だけでなく、動揺がどのような時間的パターンで変化しているのかを評価しました。

背景因子の影響を調整するため、年齢、性別、BMI、ADL、疾患の有無、服薬数、障害の有無、装具使用の有無を用いて傾向スコアマッチングを行いました。その結果、マッチング後の単一指標の比較では、開眼・閉眼条件ともに、転倒歴の有無による有意な差は認められませんでした。一方で、SHAPを用いて各指標がモデル出力にどの程度寄与しているかを検討した結果、動揺速度などの従来指標に加えて、マルチスケールエントロピーや再帰定量化分析など、姿勢動揺の時間的構造を反映する非線形指標が比較的高く寄与する傾向が示されました（図1）。研究グループは、転倒リスクに関わる姿勢制御の特徴は、単一の指標では捉えにくく、動揺量と時間的構造を組み合わせて評価する必要があると考察しています。

図1．SHAP解析による姿勢動揺指標の寄与と安定性

本研究の臨床的意義および今後の展開

本研究の臨床的意義は、高齢者の転倒歴に関連する姿勢制御の特徴を捉えるうえで、従来の動揺速度や動揺面積などの量的指標だけでなく、姿勢動揺の複雑性や規則性といった「ゆらぎの質」に着目する重要性を示した点にあります。一方、本研究は公開データを用いた探索的解析であり、対象者数や転倒歴の情報には限界があります。そのため、本結果は臨床で直ちに使用できる判定指標を示すものではなく、今後の大規模研究に向けた仮説生成的知見として位置づけられます。

論文情報

Wakabayashi D, Okada Y.

Non-Linear Center-of-Pressure Features Associated with Fall History in Older Adults: An Exploratory Analysis.

Sensors (Basel). 2026 Apr 8;26(8):2298.

問い合わせ先

畿央大学大学院健康科学研究科
博士後期課程　若林　汰

畿央大学ニューロリハビリテーション研究センター
教授　岡田　洋平

Tel: 0745-54-1601
Fax: 0745-54-1600
E-mail: y.okada@kio.ac.jp