フットモーションセンサーを使用した毎日の散歩中の糖尿病患者の前足負荷の評価のための足底負荷推定アルゴリズムの開発

前足荷重（FL）は、糖尿病性足潰瘍（DFU）への経路の1つであるカルス層に貢献します。この研究では、実験室の設定内の足底負荷測定では検出できない過剰なFLが毎日の散歩で発生すると仮定しました。これを実証するために、フットモーションデータを使用してFL推定アルゴリズムを作成しました。被験者の各靴に取り付けられたモーションセンサーから加速度および角速度データが得られました。推定FLの精度は、ピアソン相関係数を使用して評価された中足骨ヘッドの力センサーによって測定されたFLとの相関により検証されました。すべての被験者の相関係数の平均は、レベルの廊下で0.63でしたが、斜面と階段で被験者間の違いを示しました。2人の糖尿病患者で毎日のウォーク測定を実施し、さらに、各靴に取り付けられたウェアラブルモーションセンサーを使用して、毎日のウォーク測定の安全性を検証しました。有害事象が観察されなかった場合、毎日の散歩中に合計約3時間の間、過剰なFLが発生したことがわかりました。この研究は、ウェアラブルモーションセンサーを使用したFL評価方法がDFUを防ぐための有望な方法の1つであることを示しました。

Forefoot load (FL) contributes to callus formation, which is one of the pathways to diabetic foot ulcers (DFU). In this study, we hypothesized that excessive FL, which cannot be detected by plantar load measurements within laboratory settings, occurs in daily walks. To demonstrate this, we created a FL estimation algorithm using foot motion data. Acceleration and angular velocity data were obtained from a motion sensor attached to each shoe of the subjects. The accuracy of the estimated FL was validated by correlation with the FL measured by force sensors on the metatarsal heads, which was assessed using the Pearson correlation coefficient. The mean of correlation coefficients of all the subjects was 0.63 at a level corridor, while it showed an intersubject difference at a slope and stairs. We conducted daily walk measurements in two diabetic patients, and additionally, we verified the safety of daily walk measurement using a wearable motion sensor attached to each shoe. We found that excessive FL occurred during their daily walks for approximately three hours in total, when any adverse event was not observed. This study indicated that FL evaluation method using wearable motion sensors was one of the promising ways to prevent DFUs.