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Evaluation of pain relief effect and physiological activity using selective low frequency current stimulation in VR environment

Research Project

Project/Area Number 19K20085
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 59030:Physical education, and physical and health education-related
Research InstitutionTokyo University of Technology

Principal Investigator

Kasai Ryosuke  東京工科大学, 医療保健学部, 講師 (50794301)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
KeywordsVirtual reality / Pain assessment / Virtual Reality / Electroencephalogram / Plethysmography / Autonomic nerves / バーチャルリアリティ / 痛み軽減 / 体性感覚神経 / 指尖容積脈波 / 脳波
Outline of Research at the Start

医療現場では、患者疾患による疼痛や術後痛、医療行為による注射や内視鏡等の処置において痛みを伴う場面が多く存在する。そこで本研究では、生理学的神経活動に基づいたVirtual Reality(VR)を用いた体性痛緩和効果の定量的評価を目的とし、VR環境下における選択的体性感覚神経電流刺激による体表面知覚電流閾値への影響と、それに伴う脳中枢神経活動を脳周波数解析、自律神経活動を指尖容積脈波解析により抽出する。本研究により、体性痛に対する新たな緩和治療の一つとして基盤を構築し、鎮痛薬の制限、患者処置の効率化、患者負担の軽減につながる。さらに、VRによる医療技術の促進が可能となり社会的意義が高い。

Outline of Final Research Achievements

The objective was to quantitatively evaluate somatic pain relief based on physiological nerve activity using VR. We evaluated the relationship between physiological nerve activity and pain perception level in a VR environment. We also clarified the pain relief effect of VR based on physiological nerve activity in mood states. Specifically, we found that viewing VR images produced a specific pain-relieving effect. In addition, by measuring physiological nerve activity, it was found possible to understand the effects of distraction on pain relief and the effect of raising the pain threshold due to emotional stress.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在多くの人が、痛みによる生活の質低下に伴う就労困難等の社会的損失が大きいため、痛みの対策が社会的課題であると示している。また、医療現場においても、痛みを伴う場面が多く存在し、痛みに対する治療は鎮痛薬が用いられるが、副作用やコストも問題である。そのような背景の中、VR環境下における体性痛感度との関係性やその変化に伴う脳中枢神経・自律神経活動の影響については明らかになっていない。そのため、本研究による体性痛知覚反応と生理学的神経反応との相互関連性に基づいた体性痛緩和効果の有効性評価は、社会的課題である痛みに対する新たな治療法として、VRによる体性痛緩和治療の基盤構築に貢献できる。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 医療VR ペインマネジメントと生理心理学分析による有効性評価2022

    • Author(s)
      笠井亮佑
    • Journal Title

      Bio Clinica

      Volume: 37 Pages: 45-49

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 医療用VR による痛み管理を目指した適正な映像コンテンツの選定と有効性評価2022

    • Author(s)
      笠井亮佑
    • Journal Title

      Medical Science Digest

      Volume: 48 Pages: 338-341

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 暑寒映像を用いた仮想空間環境が及ぼす体表面知覚感度と自律神経活動の評価2022

    • Author(s)
      笠井亮佑, 島峰徹也, 上條史記, 加納敬, 荻野稔, 田仲浩平, 篠原一彦
    • Journal Title

      日本福祉工学会学術誌

      Volume: 24 Pages: 7-13

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] VRを用いたペインマネジメントに向けた気分状態の違いによる電流痛感度と自律神経活動の影響の評価2021

    • Author(s)
      笠井亮佑, 島峰徹也, 上條史記, 加納敬, 荻野稔, 田仲浩平, 篠原一彦, 水野(松本)由子
    • Journal Title

      日本福祉工学会論文誌

      Volume: 23 Pages: 34-41

    • NAID

      40022624781

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Virtual Realityを利用した急性痛緩和と多元的生体信号解析に基づく定量的評価2021

    • Author(s)
      笠井亮佑
    • Journal Title

      Precision Medicine

      Volume: 5 Pages: 56-61

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Assessment of Somatosensory Sensitivity and Activity of the Electroencephalogram using Body Surface Electrical Stimulation in Virtual Reality Environments2020

    • Author(s)
      Kasai Ryosuke、Itoh Nana、Kamijo Fuminori、Kano Takashi、Shimamine Tetsuya、Ogino Minoru、Hinata Nae、Tanaka Kohei、Shinohara Kazuhiko、Mizuno-Matsumoto Yuko
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 140 Issue: 8 Pages: 979-989

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.140.979

    • NAID

      130007883837

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • Year and Date
      2020-08-01
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] バーチャルリアリティを用いた体性痛緩和に向けた体表面知覚電流と自律神経活動の評価2020

    • Author(s)
      笠井亮佑, 伊藤奈々, 島峰徹也, 上條史記, 加納敬, 荻野稔, 日向奈惠, 田仲浩平, 篠原一彦, 水野(松本)由子
    • Journal Title

      日本医工学治療学会論文誌

      Volume: 32 Pages: 139-147

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 心理的気分状態評価の違いによるVR環境における脳波活動と体表面知覚電流感度の評価2020

    • Author(s)
      笠井亮佑, 上條史記, 島峰徹也, 加納敬, 荻野稔, 田仲浩平, 水野(松本)由子
    • Journal Title

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      Volume: 26 Pages: 4-13

    • NAID

      130008014096

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] What kind of VR video is BEST for reducing Pain: Quantification of emotion using Russell’s circumplex model2021

    • Author(s)
      Takafumi Morisaki, Ryosuke Kasai
    • Organizer
      Global Clinical Engineering Journal, ICEHTMC 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 低周波電流刺激を用いたVR環境での体表面知覚電流閾値と指尖容積脈波の評価2019

    • Author(s)
      笠井亮佑, 伊藤奈々, 上條史記, 加納敬, 荻野稔, 田仲浩平, 篠原一彦, 水野(松本)由子
    • Organizer
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 医療AR・VR技術による医療支援システム開発の現状と課題2019

    • Author(s)
      笠井亮佑, 伊藤奈々, 島峰徹也, 上條史記, 加納敬, 荻野稔, 篠原一彦, 田仲浩平
    • Organizer
      第22回日本臨床救急医学会学術大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Pain Visionを用いたVR環境における体表面感知電流閾値の影響2019

    • Author(s)
      笠井亮佑, 伊藤奈々, 上條史記, 加納敬, 荻野稔, 田仲浩平, 篠原一彦, 水野(松本)由子
    • Organizer
      第58回日本生体医工学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 体表面知覚神経電流刺激を用いたバーチャルリアリティ環境における体性知覚感度と脳中枢神経活動の評価2019

    • Author(s)
      笠井亮佑, 伊藤奈々, 島峰徹也, 上條史記, 加納敬, 荻野稔, 日向奈恵, 武田朴, 篠原一彦, 田仲浩平, 水野(松本)由子
    • Organizer
      生体医工学シンポジウム2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 東京工科大学 研究業績

    • URL

      https://gsdatabase.teu.ac.jp/teuhp/KgApp?resId=S000382

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京工科大学 教員業績

    • URL

      https://gsdatabase.teu.ac.jp/teuhp/KgApp?kyoinId=ymbmgoobggy

    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report 2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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