3次元光学イメージング用の市販のソリューションによる体のサイズ、形状、および組成の評価の手順により、正確で再現性のあるデータを迅速に収集できます。臨床医は、革新的で有用なバイオマーカー(「電子テープ」測定)の取得を患者の日常的な評価に実装して、患者の健康状態の特徴付けに役立てることができます。
体のサイズと組成の評価は、健康なアスリートだけでなく、トレーニングやリハビリテーション戦略をパーソナライズするためのさまざまなタイプの患者の日常的な管理に一般的に含まれています。次のプロトコルで説明されているデジタル人体測定分析は、最近導入されたシステムで実行できます。これらの新しいツールとアプローチは、操作が非常に簡単で、正確で再現性のあるデータを迅速に収集できるため、臨床現場で広く使用される可能性を秘めています。1つのシステムは、重量測定プレートを備えた回転プラットフォーム、3台の赤外線カメラ、タワーに組み込まれたタブレットで構成され、もう1つのシステムは、ホルダーに取り付けられたタブレットで構成されています。画像キャプチャ後、両方のシステムのソフトウェアは、関連する人体測定変数と体組成変数を使用して、匿名化された3次元ヒューマノイドアバターを生成します。測定手順は簡単で、被験者を数分で検査でき、包括的なレポート(3次元スキャンと体のサイズ、形状、組成の測定を含む)が自動的に生成されます。
人体測定は、人体の物理的測定値の研究です。身長、体重、長さ、皮膚のひだの厚さ、および周囲は、一般的に使用される人体測定尺度であり、内分泌および代謝障害の患者の調査や、アスリートの食事とトレーニングによって誘発される成長、老化、および体のサイズと組成の適応を監視するのに役立つことが証明されています1,2。例えば、ウエストとヒップの周囲長の評価は、肥満者の管理に役立つことが証明されました:両方の周囲は、全死因死亡率の予測因子と見なすことができる肥満の分布を評価します3。
四肢周囲は、虫垂除脂肪量の減少を検出および/または監視するための有用性(例えば、ふくらはぎ周囲は、低骨格筋およびサルコペニアを診断するための単純で実用的な骨格筋マーカーとして使用されます)1,2および、アスリートの身体能力と怪我のリスク、および患者の生活の質の両方に影響を与える四肢間の非対称性(例えば、 片側四肢腫脹を有するがん患者)1,2.さらに、体囲や皮膚のひだの厚さ1,2,4,5,6,7などの異なる人体測定尺度の組み合わせから脂肪量または無脂肪量を推定するために、過去数十年にわたって多数の人体測定学に基づく体組成予測モデルが提案されてきました。
従来の人体測定(つまり、テープベースおよびキャリパーベース)の測定は文化的または社会的に受け入れられない可能性があり、信頼性も低いため8、非侵襲的で再現性があり、有効なアプローチの開発と検証が必要でした。最近開発された3次元(3D)光学イメージングシステムは、非侵襲的で、正確で、かつ正確な測定を提供することを可能にし8,9,10,11、デジタル民生用カメラおよびスマートフォンは、患者および健康な被験者8,9,10,11を評価するために臨床および非臨床の場で使用するのに適した、使いやすく広く利用可能なツールを提供する、12、13、14、15、16、17、18、19、20。次のセクションで報告するプロトコルの目的は、医療現場 (患者を評価するため) と非臨床現場 (アスリートを評価するため) の両方で、ここ数年で普及した 3D 光学イメージングの 2 つの市販ソリューションを通じて、体のサイズ、形状、および組成を評価する手順を説明することです。
この記事で紹介する手順は、以前に開発および検証された3D光学イメージング用の2つの市販のソリューションを通じて、体のサイズ、形状、および組成を評価するために使用できます9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20 .これらのソリューションは操作が簡単で、有効なデータを迅速に収集し、自動的にレポートに整理できます。さらに、提示されたシステムは、再現性のあるデータの収集を可能にします(私たちの2つの代表的なケースで両方のシステムで実行された2つのスキャンの結果の比較によって示唆され、以前の研究によって文書化されています)9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、したがって、トレーニングまたは食事療法による変化を監視するために使用できます。
システム#2の重量は限られているため(タブレットとホルダーの合計で~4kg)、持ち運びが容易です。しかし、システム#2の限界は、2D画像から3Dアバターを生成すると、特に肥満の人(図3C、Dの代表例に示されているように)や体型の局所的な異常を呈する患者(例えば、 肥満手術後の患者で、厄介な皮膚過剰を呈する患者、または片側上肢または下肢リンパ浮腫のがん患者)。
両方のシステムでのスキャン取得には、十分なスペースを確保することが重要です:システム#1には157 x 198 cm、システム#2には86 x 166 cmのクリアエリアが必要です。さらに、システム#2では、鏡、光沢のあるポスター、または窓のない空白の壁の近くに被験者を配置する必要があります。どちらのシステムでも、カメラから自然光や反射面が見えないようにする必要があります。どちらのシステムも、スキャンを効果的に処理するために、一定で一貫したWi-Fiインターネット接続も必要です。
上記の手順の主な制限は、調査対象の被験者が立位をとれるように要求することです。したがって、これらのアプローチは、ベッドから起き上がることができない重症患者(重篤な神経障害のある患者や重篤な患者など)には使用できません。さらに、調査対象の被験者は、アバター10,22の形状を変化させ、体囲の推定にバイアスをかける可能性のある動きなしに、立位(すなわち、Aポーズおよびサイドポーズ)を維持できなければならない。
上述のパラメータの制限は、それらが独自のデバイス固有のアルゴリズムを使用して取得されることであり、これは、本体のサイズ、形状、および組成の測定値が特定のスキャンシステムに固有のものであることを意味する。したがって、異なるシステムで取得したデータを比較またはプールすることは、分析的(つまり、スキャナー間)のばらつきによって排除されます。一貫して、図3に示す代表的な2人の被験者で得られた円周測定値は、2つのシステム間で異なりました。しかし、この制限を克服するために、デバイスに依存しないソリューションがすでに開発されています:これらのソリューションは、3Dメッシュを再フォーマットおよび編集し、さまざまなランドマーク(脇の下、股間、足など)を自動的に検出し、ボディサイズの測定値を計算します28,29,30,31,32,33,34,35.上述の体組成パラメータのもう一つの制限は、それらが従来の人体測定学に基づく予測モデルを通じて得られることである。しかし、最近の研究では、従来の人体測定36,37を超えて体組成に関する情報をキャプチャするために、体型ベースのモデルが必要になる可能性があることが示されました。
いくつかの制限はありますが、デジタル人体測定アプローチは、臨床現場で使用する準備ができていると見なす必要があります。3Dイメージングシステムは、観察と触診による解剖学的ランドマークの特定に基づく手動(テープベースおよび/またはキャリパーベース)の測定と比較して、より許容できる非侵襲的な測定を提供します。さらに、3D光学スキャンは、研究や臨床現場で体のサイズや組成の評価に一般的に採用されている他の調査(磁気共鳴画像法やデュアルエネルギーX線吸収測定法など)と比較しても高速です。さらに、比較的安価で放射線を使用しないため、その後のスキャン(例えば、実験者が体の動きやアバターの形状に変化をもたらす可能性のある不適切な手足の配置に気付いた場合、画像取得を容易かつ迅速に繰り返すことができる)や繰り返しの調査に使用するのに安全であり、特別な集団(子供など、 青年、および妊婦)35,39。
したがって、臨床医は、革新的で有用なバイオマーカー(「電子テープ」測定および導出体組成推定)の取得を健康な被験者(例えば、アスリート)の日常的な評価に実装して、彼らの身体能力と傷害リスクの予測と特徴付けを支援することができる40,41,42,43また、怪我の回復を監視するため。例えば、脚力と除脂肪体重の対称性は、身体能力と(再)傷害リスクに影響を与える44。したがって、大腿部/ふくらはぎの周囲にある正常な対称性の回復は、プレーに戻るために考慮すべき一般的な目標に含めることができる45。患者の日常的な評価も、デジタル人体測定をヘルスケアに統合することで改善できます。体囲と形状の評価(軟組織と脂肪組織の内部分布によって駆動される)は、低質量の筋肉(例えば、サルコペニン性が疑われる患者)を検出したり、代謝性疾患のリスクを予測したり46、外科的処置の結果を評価したり、介入後の患者の進行を監視したりするのに役立ちます38.栄養成分が病態生理学の主要な要因である疾患を有する患者は、症状と併存疾患を軽減するために、体の大きさと組成を縦断的にモニタリングすることで特に恩恵を受けることができる47。例えば、ダイエットおよび/または薬物に基づく肥満の管理の場合、よく知られている「25/75の経験則」(すなわち、体重減少は通常25%の無脂肪体重減少と75%の脂肪減少であるという一般的な仮定)が介入の有効性を正確に説明していない可能性があるため、体重を監視するだけでは適切ではないかもしれない。さらに、ヘルスケアに統合されたデジタル人体測定は、ヘルスケアサービスを遠隔地に拡大し、それによって患者の支援とアドヒアランスを改善し、医療コストを削減する可能性を秘めています。
The authors have nothing to disclose.
著者らは、原稿作成に貴重なご協力をいただいたFederico Della Vecchia博士とAlessandro Cairo博士(トリノ大学)に感謝いたします。この研究は、Fondazione CRT(イタリア、トリノ)、トリノ大学(Fondo per la Ricerca Locale – ex-60%)、および国立衛生研究所(助成金R01DK109008、Shape UP!大人)。
System #1 | |||
Proscanner | Fit3D Inc., San Mateo, CA, USA | Version 5 | "System #1" in the manuscript |
Fit3D Proscanner app | Fit3D Inc., San Mateo, CA, USA | Version 5 | "App #1" in the manuscript |
CHUWI tablet PC | Chuwi Technology Co., Ltd., Shenzhen, CHINA | Hi10X | "Tablet #1" in the manuscript |
Fit3D dashboard | Fit3D Inc., San Mateo, CA, USA | https://dashboard.fit3d.com | |
System #2 | |||
Mobile Scanner 1 (MS-1) app | Size Stream LLC, Cary, NC, USA | Version 2 | "System #2" in the manuscript |
iPad | Apple Inc., Cupertino, CA, USA | 9th generation | "Tablet #2" in the manuscript |
iPad Floor Stand | Displays2go LLC, Fall River, MA, USA | SKU: TABFLATBBK | www.displays2go.com/P-29987/Universal-Tablet-Floor-Stand-Anti-Theft-Locking-Kit |
Size Stream registration dashboard | Size Stream LLC, Cary, NC, USA | https://measure.mobilefit.sizestream.com | |
Size Stream data download dashboard | Size Stream LLC, Cary, NC, USA | https://data.mobilefit.sizestream.com |