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Development of new gait training exercise by using augmented reality technique for stroke patients with hemispatial neglect symptoms

Research Project

Project/Area Number 20K11182
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

北間 敏弘  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (60272902)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 駒形 純也  健康科学大学, 健康科学部, 助教 (20712798)
杉浦 篤志  山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (90755480)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords視運動性刺激(OKS) / 拡張現実 (AR) / 仮想現実 (VR) / 姿勢バランス / 下肢荷重 / 脳卒中 / 拡張現実(AR) / 下肢荷重量 / 仮想現実(VR) / 脳卒中患者 / 半側空間無視 / 歩行バランス / 拡張現実 / 視運動刺激
Outline of Research at the Start

本研究は、姿勢と歩行バランスの不安定な脳卒中患者、特に左側空間の注意障害を示す半側空間無視症例に対して光学透過型ヘッドマウントディスプレイを用いた拡張現実空間(AR)における視覚刺激と、現実の視野空間を偏移するプリズムメガネを組合せ、歩行能力向上のための新たな治療方法を確立することを目的とする。脳卒中のうち特に半側空間無視症状を示す患者では回復曲線が悪く、従来の運動療法だけでは限界があり、新たな訓練法が必要である。本研究ではプリズムによる視野空間の偏移効果と、AR空間の視覚刺激の荷重バランス偏移効果を併用して空間無視症状を含む脳卒中患者に対応可能な歩行改善を促す革新的な治療法の開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、姿勢と歩行バランスの不安定な脳卒中患者に対する歩行能力向上のために、拡張現実空間(AR)における視覚刺激を用いて下肢荷重バランスを麻痺側へ偏移させる新たな治療方法のための基礎的研究である。これまでARおよび仮想現実(VR)による視覚刺激システムが下肢荷重バランスを有意に刺激側に移動するだけでなく、実際の下肢の筋電図活動量が増加するをすなわち実際のリハビリテーションに必要な筋力増加への効果が期待できるかについて検証を下肢の4つの筋(大腿二頭筋、半腱様筋、外側広筋、内側広筋)を主な対象として行った。一定リズム下でのスクワット運動中のVR-視運動刺激(OKR)により、重心移動に伴う刺激方向のいずれの筋においても平均活動の有意な増加を十分な被験者数により確認した。このことは静止立位時だけでなく、スクワット中にも体荷重バランス増加の方向の筋活動を増加を明らかにしたことから現在学術論文として投稿準備中である。また、歩行中の被験者へに対するAR-視運動刺激(OKR)による実験では、荷重バランスの刺激方向への偏位だけでなく、スクワットと同様な下肢筋電図活動の計測を、健常被験者でこれまで確認してきたが、新たに慢性回復期の脳卒中患者においての計測を開始できるようになった。今後は健常被験者とともに脳卒中患者におけるデータ取得・解析を進め、脳卒中患者に対する歩行能力向上に寄与を明らかにしていくつもりである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ヘッドマウントディスプレイを用いたARおよびVR環境による視運動刺激による、静止立位状態、スクワット運動中、歩行運動中の荷重偏移を引き起こすだけでなく、刺激側の下肢筋電図活動が実際に有意に増加することを明らかにできつつある。しかしながら、これまでの長
期にわたる感染拡大防止の状態が影響して、健常被験者だけでなく、脳卒中患者の被験者における十分な実験データの取得ができていない。

Strategy for Future Research Activity

AR/VR視覚提示による荷重バランスと筋電図への効果の検証を、スクワット運動中および歩行中の実験データを健常被験者においてサンプル数を増やすとともに、脳卒中患者におけるデータを収集・解析し、この手法の実際の患者における有効性を明らかにするつもりである。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] 脳卒中患者のバランス機能改善のための視覚情報を用いた新たな治療方法2021

    • Author(s)
      駒形 純也、杉浦 篤志、北間 敏弘
    • Journal Title

      地域ケアリング

      Volume: 23 Pages: 76-79

    • NAID

      40022735382

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Augmented Reality based Support System using Three-Dimensional-Printed Model with Accelerometer at Medical Specimen Museums.2021

    • Author(s)
      Sugiura A, Kitama T, Mao X
    • Journal Title

      International Conference on CyberWorlds

      Volume: 2021 Pages: 141-144

    • DOI

      10.1109/cw52790.2021.00031

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of optokinetic stimulation on weight-bearing shift in standing and sitting positions in stroke patients.2020

    • Author(s)
      Komagata J, Sugiura A, Takamura H, OHTA A, Kitama T.
    • Journal Title

      Eur J Phys Rehabil Med

      Volume: 57 Issue: 1 Pages: 13-23

    • DOI

      10.23736/s1973-9087.20.06184-5

    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of Optokinetic Stimulation in The Virtual Reality Environment on Weight Bearing Shift During Gait Movement in Healthy Subjects2020

    • Author(s)
      Komagata J, Sugiura A, Takamura H, Kitama T.
    • Journal Title

      Int J Phys Med Rehabil

      Volume: 8 Pages: 1-8

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ヘッドマウントディスプレイを介する視運動性刺激下におけるスクワット中の下肢筋活動と下肢荷重量変化の関連2024

    • Author(s)
      駒形 純也、杉浦 篤志、大塚 篤也、小松祐樹、北間 敏弘
    • Organizer
      第101回日本生理学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ヘッドマウントディスプレイを介する視運動性刺激下におけるスクワット中の下肢筋活動2023

    • Author(s)
      駒形 純也、杉浦 篤志、大塚 篤也、小松祐樹、北間 敏弘
    • Organizer
      第100回日本生理学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 透過型ヘッドマウントディスプレイによる視運動性刺激が姿勢バ ランスおよび下肢筋活動に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      駒形 純也、杉浦 篤志、大塚 篤也、北間 敏弘
    • Organizer
      第99回日本生理学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 透過型ヘッドマウントディスプレイを?いた視運動性刺激による身体重心偏移2021

    • Author(s)
      駒形 純也、杉浦 篤志、北間 敏弘
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of optokinetic stimulation using a see-through head-mounted display on weight balance during gait movement in healthy subjects.2020

    • Author(s)
      Komagata J, Sugiura A, Kitama T
    • Organizer
      日本神経科学学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Book] The Use of Augmented Reality Technology in Medical Museums, The 2nd edition of "Teaching Anatomy - A Practical Guide" Eds. Chan LK, Pawlina W.2020

    • Author(s)
      Sugiura A, Kitama T, Toyoura M, Mao X.
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      Springer-Nature Switzerland AG
    • ISBN
      9783030432836
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Book] 脳卒中患者の荷重偏移改善のための新たな治療方法, Bio Clinica2020

    • Author(s)
      駒形純也, 杉浦篤志, 高村浩司, 太田昭生, 北間敏弘
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      北隆館
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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