CCDカメラを用いた低価格・省スペースの三次元動作解析システム

一般医療機器 歩行分析計 届出番号 20B2X00026KTM001

低価格・省スペース

KinemaTracerは、ビデオ式の三次元動作解析システムです。複数のCCDカメラで映像を撮影し、そこに映ったカラーマーカを検出することで人間の動作を三次元化します。
手のひらサイズの小型CCDカメラを採用することで、低価格と省スペース、可搬性を実現しました。

カメラ
マーカ
コントロールオブジェクト

カメラはLANケーブルでパソコンと接続し、ソフトウェアでシャッタータイミングまでコントロールします。よって、ユーザがカメラ間の同期について心配する必要はありません。

平地とトレッドミル歩行の両方に対応

もともとトレッドミル歩行にフォーカスして開発されたKinemaTracerですが、カメラの高解像度化によって平地歩行の計測距離を長く取れるようになりました。例えば、歩行路から3m程度離して左右に3台ずつカメラを設置すれば、約4mの平地歩行の計測が可能です。

平地歩行
トレッドミル歩行

簡単にデータを比較・解析

計測したデータは、測定日や対象者のID、氏名、性別、生年月日、キーワードなどの情報を付加してデータベースで一元管理します。
そして、最大4つまでのデータをデータベースから同時に開くことで、動画やスティックピクチャを並べて表示したり、それぞれのグラフで波形を重ね描きしながら比較・解析することができます。特に、歩行周期などの任意の区間で横軸を正規化表示できる「正規化グラフ」では、条件の異なる計測データの比較を容易に、直感的に行うことが可能です。

大学の研究成果を機能化

KinemaTracerは、藤田医科大学リハビリテーション部門Tomyプロジェクトとの共同開発により生まれました。今後も、大学の研究成果が順次新しい解析機能として追加されていく予定です。

研究成果から生まれた臨床向け解析機能

リサジュー概観図
リサジュー外観図

対象者の歩行の特徴を、視覚的・直感的に把握できます。ファイルで用意されている年代別・速度別の健常データとの比較も行えます。

異常歩行レーダーチャート

歩行を12種類の異常歩行に分類して重症度を定量化し、健常からの乖離をグラフ化します。

クリアランス指標
クリアランス指標

トゥクリアランスを代償動作に分解。クリアランスを得ようとするプラス成分と減少させるマイナス成分を「見える化」します。 
※近日、リリース予定

豊富な解析機能

標準で以下の解析機能が用意されています。
CSVファイルから外部システムのデータ取込みも可能で、筋電図については解析機能が標準で搭載されています(積分、FFTなど)。

基本機能

動画
動画

撮影した映像を切り替えて(または同時に)再生します。映像から対象者の歩容が観察できます。三次元化されたマーカの座標データが動画にスーパーインポーズされます。

スティックピクチャ
スティックピクチャ

三次元化した座標データを仮想空間に表示。自由な視点から再生・観察できます。

時系列グラフ
時系列グラフ

マーカの座標や関節角度の時系列変化をグラフ化します。座標データから微分処理によって速度や加速度、同様に角度データから角速度、角加速度を計算することができます。筋電計などの外部装置のデータを取り込んで、動作データと一緒に表示することが可能です。筋電図の解析機能は、標準で搭載されています。

正規化グラフ
正規化グラフ

任意のタイミングで歩行周期を抽出し(例えば、右足接地から次の右足接地まで)、横軸を正規化して加算平均グラフを表示します。それにより、歩くスピードが異なる人間間の比較を可能にします。歩行周期による正規化、平均値、標準偏差、変動係数、重心動揺

リサジューグラフ
リサージュグラフ

縦軸と横軸の両方にデータ項目を自由に設定し、それらの関係性を可視化します。例えば、特定のマーカのY軸(進行方向)とZ軸(鉛直方向)の座標データを指定すると、そのマーカの矢状面の動きが観察できます。

サムネイル※3
サムネイル

動画やスティックピクチャを任意のタイミングで切り出して並べて表示します。

棒グラフ※3
棒グラフ

解析する項目を棒グラフで表示します。

Circular Phase Plots
CPP

歩行時の左右の接地のタイミングなどのズレを数値化します。

時間因子・距離因子

時間因子・距離因子をグラフで表示します(ストライド長、ステップ長、立脚期、遊脚期、両足支持期、歩行周期、ケイデンス など)。

レポート

歩行因子や関節角度グラフなどを自由に配置したレポートを出力できます。

※3 バージョン4.0以降の機能です

その他

  • 画面設定のテンプレート登録
  • 踵接地・爪先離地などの歩行時点の自動検出
  • グラフ波形からの数値計算(平均、標準偏差、最大/最小、積分、RMSなど)
  • グラフのビットマップ出力、グラフに表示されたデータの数値出力(CSV)
  • 画面の動画出力
※KinemaTracerの解析ソフトウェアは、統合解析プログラム「KineAnalyzer」です。

ハードウェア仕様

カメラ

接続方式

GigE(ギガビットイーサネット)

カメラ台数

2 ~ 6 台

カメラ間同期

ソフトウェアによる自動同期(同期装置不要)

フレームレート・画像サイズ

・30、60fps(1440×1080, 1024×768, 720×540:2 ~ 6台構成)
・120fps(720×540:2 ~ 4台構成)
※画像サイズとカメラ台数によって、設定できるフレームレートが変わります。

キャリブレーション

DLT法、修正DLT法(レンズ歪み補正)

マーカ

タイプ

カラーマーカ(赤・ピンク・オレンジ・黄緑)
標準サイズ:30mm ※お客様のご希望に合わせてご提案致します。

コントロールオブジェクト

サイズ

標準サイズ:50×120×180p
※お客様のご希望に合わせてご提案致します。

パソコンの動作環境

推奨スペック

OS:Windows10 Pro 64bit
CPU:Intel Xeonプロセッサ 3.8GHz以上
メモリ:16GB以上
ハードディスク:1TB以上
グラフィックカード:OpenGL対応
その他:USBポート搭載機種(注1)
GigEケーブル

(注1)ソフトウェアのプロテクトキーを装着する為に必要です。

構成

お客様のご使用目的に合わせて、最適なシステム構成をご提案致します。
お気軽に、弊社までお問合せ下さい。

構成例

※本システムに、トレッドミルは含まれておりません。

三次元動作解析システム(4カメラ構成)

CCDカメラ×4、カメラ三脚×4、カメラケーブル×4、ワークステーション(デスクトップ型パソコン)、コントロールオブジェクト、カラーマーカセット、ソフトウェアライセンス(収録・三次元化・解析)、マルチタップ(アイソレーショントランス)

三次元動作解析システム(6カメラ構成)

CCDカメラ×6、カメラ三脚×6、カメラケーブル×6、ワークステーション(デスクトップ型パソコン)、コントロールオブジェクト、カラーマーカセット、ソフトウェアライセンス(収録・三次元化・解析)、マルチタップ(アイソレーショントランス)

価格

製品 型式 定価(税込)
三次元動作解析システム(4カメラ構成) KinemaTracer KTM101-4cam \4,950,000
(税抜\4,500,000)
三次元動作解析システム(6カメラ構成) KinemaTracer KTM101-6cam \6,050,000
(税抜\5,500,000)

本システムを研究にお使い頂いた実績の一部です。

年度 論文
2021 Kinematic analysis of movement impaired by generalization of fear of movement-related pain in workers with low back pain
Ren Fujii, Ryota Imai, Shinichiro Tanaka, and Shu Morioka
PLOS ONE September 2021
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0257231
2020 運動恐怖を有する腰痛有訴者における重量物持ち上げ動作時の運動学的分析
藤井 廉、今井亮太、西祐樹、田中慎一郎、佐藤剛介、森岡 周
https://doi.org/10.15063/rigaku.11694
2020 Validity of quantitative assessment of posterior pelvic tilt and contralateral vaulting in hemiplegia using 3D treadmill gait analysis
Hiroki Tanikawa a, Keisuke Inagakib, Kei Ohtsukaa, Fumihiro Matsudaa, Masahiko Mukainoc, Junya Yamadad, Yoshikiyo Kanadaa, Hitoshi Kagayac, and Eiichi Saitohc
Topics in Stroke Rehabilitation June 2020https://doi.org/10.1080/10749357.2020.1783919
2018 Quantitative assessment of knee extensor thrust, flexed-knee gait, insufficient knee flexion during the swing phase, and medial whip in hemiplegia using three-dimensional treadmill gait analysis
Norikazu Hishikawa a, Hiroki Tanikawa b, Kei Ohtsukab, Masahiko Mukainoc, Keisuke Inagakid, Fumihiro Matsudab,
Toshio Teranishib, Yoshikiyo Kanadab, Hitoshi Kagayac and Eiichi Saitohc
TOPICS IN STROKE REHABILITATION 2018, VOL. 25, NO. 8, 548553
https://doi.org/10.1080/10749357.2018.1497272
2018 Quantitative assessment for flexed-elbow deformity during gait following botulinum toxin A treatment
Hiroki Tanikawa, Hitoshi Kagaya, Keisuke Inagaki, Yusuke Kotsuji, Keita Suzuki,
Kenta Fujimura, Masahiko Mukaino, Satoshi Hirano, Eiichi Saitoh, Yoshikiyo Kanada
Gait & Posture 62 (2018) 409-414
https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2018.04.006
2018 Clinical-oriented Three-dimensional Gait Analysis Method for Evaluating Gait Disorder
Masahiko Mukaino1, Kei Ohtsuka2, Hiroki Tanikawa2, Fumihiro Matsuda2, Junya Yamada3, Norihide Itoh4, Eiichi Saitoh1
1Department of Rehabilitation Medicine, School of Medicine, Fujita Health University, 2Faculty of Rehabilitation, School of Health Science, Fujita Health University, 3Department of Rehabilitation, Fujita Health University Hospital, 4Department of Advanced Rehabilitation Medicine, Graduate School of Medical Science, Kyoto Prefectural University of Medicine
https://www.jove.com/video/57063/clinical-oriented-three-dimensional-gait-analysis-method-for
2017 Changes in postural strategy during exercise against perturbation using the balance exercise assist robot: a pilot study
Norihide Itoh, RPT, DMSc, Shigeo Tanabe, RPT, PhD, Satoshi Hirano, MD, DMSc, Eiichi Saitoh, MD, DMSc, Jumpei Kawabata, RPT, Daisuke Imoto, RPT, Yasuo Mikami, MD, PhD, Toshikazu Kubo, MD, PhD
The Journal of Physical Therapy Science 29: 1619, 2017
2016 Analysis of strategies used by hemiplegic stroke patients to achieve toe clearance
Fumihiro Matsuda, RPT, MS, Masahiko Mukaino, MD, DMSc, Kei Ohtsuka, RPT, DMSc, Hiroki Tanikawa, RPT, DMSc, Kazuhiro Tsuchiyama, RPT, Toshio Teranishi, RPT, DMSc, Yoshikiyo Kanada, RPT, DMSc, Hitoshi Kagaya, MD, DMSc, Eiichi Saitoh, MD, DMSc
Jpn J Compr Rehabil Sci 7: , 2016 (Published December 21, 2016). doi.org/10.11336/jjcrs.7.111. DOI 10.1080/10749357.2016.1156361
2016 Quantitative assessment of retropulsion of the hip, excessive hip external rotation, and excessive lateral shift of the trunk over the unaffected side in hemiplegia using threedimensional treadmill gait analysis
Hiroki Tanikawa, Kei Ohtsuka, Masahiko Mukaino, Keisuke Inagaki, Fumihiro Matsuda, Toshio Teranishi, Yoshikiyo Kanada, Hitoshi Kagaya, Eiichi Saitoh
Topics in Stroke Rehabilitation. DOI 10.1080/10749357.2016.1156361
2015 Relationship between activation of ankle muscles and quasi-joint stiffness in early and middle stances during gait in patients with hemiparesis
Yusuke Sekiguchi, Takayuki Muraki, Naofumi Tanaka, Shin-Ichi Izumi
Gait Posture. 2015 Jul 14. pii: S0966-6362(15)00728-6 DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.gaitpost.2015.04.020
2015 Efficacy of Botulinum Toxin A Treatment for Pes Varus during Gait.
Hiroki Tanikawa, RPT, MS, Hitoshi Kagaya, MD, DMSc, Eiichi Saitoh, MD, DMSc, Kenichi Ozaki, MD, DMSc, Satoshi Hirano, MD, DMSc, Norihide Itoh, RPT, DMSc, Junya Yamada, RPT, MS,x and Yoshikiyo Kanada, RPT, DMSc
Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases, 2015: pp 1-7
2015 Application of Lissajous overview picture in treadmill gait analysis
Kei Ohtsuka, RPT, DMSc, Eiichi Saitoh, MD, DMSc, Hitoshi Kagaya, MD, DMSc,Norihide Itoh, RPT, DMSc, Shigeo Tanabe, RPT and Eng, PhD, Fumihiro Matsuda, RPT,Hiroki Tanikawa, RPT, Junya Yamada, RPT, Takemitsu Aoki, Eng, Yoshikiyo Kanada, RPT, DMSc
Japanese Journal of Comprehensive Rehabilitation Science (2015)
2014 Reliability and minimal detectable change of Quantified Paralysis Performance Assessment (QPPA) using a three-dimensional motion analysis device
Kenichi Ozaki MD, PhD, Hitoshi Kagaya MD, PhD, Izumi Kondo MD, PhD, Eiichi Saitoh MD, PhD, Sachie Imai MD, PhD, Shigeru Sonoda MD, PhD, Norihide Itoh PT, PhD
Japanese Journal of Comprehensive Rehabilitation Science (2014)
2013 Simple method to reduce the effect of patient positioning variation on three-dimensional motion analysis during treadmill gait
Shigeo Tanabe, Eiichi Saitoh, Kei Ohtsuka, Toshio Teranishi, Yutaka Tomita, Yoshihiro Muraoka
Clinics and Practice 2013; volume 3:e30
2012 Relationship between movement asymmetry and sit-to stand/standto-sit duration in patients with hemiplegia
Naoki Itoh, RPT, DMSc, Hitoshi Kagaya, MD, DMSc, Kazumi Horio,RPT, MS, Kazuaki Hori, RPT, Norihide Itoh, RPT, DMSc, Kikuo Ota, MD, DMSc, Yoshikiyo Kanada, RPT, DMSc,Eiichi Saitoh, MD, DMSc
Japanese Journal of Comprehensive Rehabilitation Science (2012)
2012 Quantitative assessment of circumduction, hip hiking, and forefoot contact gait using Lissajous fi gures
Norihide Itoh, RPT, DMSc, Hitoshi Kagaya, MD, DMSc, Eiichi Saitoh, MD, DMSc, Kei Ohtsuka,RPT, DMSc, Junya Yamada, RPT, Hiroki Tanikawa, RPT, MS, Shigeo Tanabe, RPT, PhD,Naoki Itoh, RPT, DMSc, Takemitsu Aoki, MS, Yoshikiyo Kanada, RPT, DMSc
Japanese Journal of Comprehensive Rehabilitation Science (2012)
2010 The effect of physiotherapy on sit-to-stand movements in a child with spastic diplegia
RYO YONETSU, JUNICHI SHIMIZU and JOHN SURYA
Disability and Rehabilitation, 2010; 32(7): 598-605

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キッセイコムテック株式会社 
公共・医療ソリューション事業部
TEL: 0263-48-5551
製品名KinemaTracer(臨床向け)
分類CCDカメラタイプ
製品概要医療機器
低価格・省スペースの三次元動作解析システム
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