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Evaluation of Stroke Rehabilitation through Extracting and Quantifying Voluntariness of Movement

Research Project

Project/Area Number 21K11286
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 InstitutionTokyo Denki University (2022-2023)
Nara Institute of Science and Technology (2021)

Principal Investigator

Cho Sung-Gwi  東京電機大学, 理工学部, 助教 (50881653)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 横田 千晶  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 病院, 医長 (80300979)
高松 淳  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 客員教授 (90510884)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords運動の随意性 / 皮膚変形 / 距離センサアレイ / 他動運動 / 自動運動 / 皮膚表面形状 / 脳卒中リハビリテーション
Outline of Research at the Start

自立度などに着目した従来の脳卒中リハビリテーションにおける運動機能評価は、一定の運動機能の到達がなければ機能改善として反映されないため、機能回復に対して「感受性が高い時期」とされている脳卒中急性期という短期間での判定や重症麻痺例での詳細な機能回復の判定には、不向きといえる。そのため、急性期脳卒中への新たなリハビリテーション法の導入には、短期間での判定が可能かつ重症麻痺例にも応用可能な、機能評価システムの開発が必須である。本研究では、異なる運動特徴を有する自動運動と他動運動の皮膚表面形状を比較することにより、「随意性の抽出と定量化」を目指した新たな脳卒中リハビリテーション評価システムを開発する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, to apply to stroke rehabilitation, we developed a method to extract and quantify the "voluntariness" of movement by analyzing the differences in skin deformation during self-initiated active movements and passive movements conducted by a third person. To verify the usefulness of the developed method, we measured the skin deformation of the upper arm under various conditions during elbow flexion and extension movements and extracted movement features. The results indicated that the movement features, which only change during active movements, showed greater variation compared to passive movements and that this variation was proportional to the load of the movement, confirming the potential of these features to reflect the voluntariness of the movement.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでの脳卒中リハビリテーションでは、自立度や課題到達度に着目した評価指標が用いられてきた。このような評価法は簡便である一方、機能回復過程で見られる随意性に伴う細かな変化を反映することは困難である。したがって、従来の評価指標と本研究で開発された「随意性」の抽出・定量化手法を組み合わせることにより、患者の運動機能の回復過程を連続的な量として客観化することが可能となり、リハビリテーションの評価精度の向上が期待される。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Influence of Forearm Postures on Hand-Wrist Gesture Recognition With Forearm Deformation Measurements2024

    • Author(s)
      Cho Sung-Gwi、Zaffir Muhammad Akmal Bin Mohammed、Yoshikawa Masahiro、Takamatsu Jun、Wada Takahiro
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics

      Volume: 6 Issue: 2 Pages: 652-661

    • DOI

      10.1109/tmrb.2024.3377364

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 安定した他動運動時の皮膚変形計測に向けた運動ガイド装置の開発2024

    • Author(s)
      木下滉大,趙崇貴,大西謙吾,沢田裕之,楠元政幸,横田千晶
    • Organizer
      ライフサポート学会・第33回フロンティア講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 他動運動時の皮膚変形で学習された主成分分析に基づく 随意運動の度合いを反映する特徴の抽出2023

    • Author(s)
      下村拓也,趙崇貴,大西謙吾,沢田裕之,楠元政幸,横田千晶
    • Organizer
      LIFE2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 主成分分析の再構成誤差による他動・自動運動時の皮膚変形の比較2023

    • Author(s)
      趙崇貴,下村拓也,大西謙吾,沢田裕之,楠元政幸,横田千晶
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2023 (ROBOEMCH2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 脳卒中片麻痺患者の運動機能評価を目的とした等尺性肘関節屈曲運動時の上腕皮膚変形の解析2023

    • Author(s)
      下村拓也,趙崇貴,大西謙吾,沢田裕之,楠元政幸,横田千晶
    • Organizer
      The 7th Workshop of Robotics Ongoing Breakthroughs (ROOB2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 他動運動の実施者の差が計測される皮膚変形に与える影響の検証2023

    • Author(s)
      木下滉大,下村拓也,趙崇貴,大西謙吾,沢田裕之,楠元政幸,横田千晶
    • Organizer
      The 7th Workshop of Robotics Ongoing Breakthroughs (ROOB2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 脳卒中後重度上肢運動麻痺に対する新たな評価システムの導入2023

    • Author(s)
      沢田裕之,菅井賢,楠元政幸,西薗博章,趙崇貴,横田千晶
    • Organizer
      第77回国立病院総合医学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 異なる運動負荷における上腕の皮膚表面形状の特徴解析2022

    • Author(s)
      下村 拓也、趙 崇貴、大西 謙吾
    • Organizer
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2022)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ウェアラブルデバイスの変形が計測される皮膚表面形状に与える影響の検証2022

    • Author(s)
      瀬尾 龍大、趙 崇貴、大西 謙吾
    • Organizer
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2022)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of Skin Deformation Differences on the Upper Arm Between Active and Passive Movements During Elbow Flexion and Extension2021

    • Author(s)
      Sung-Gwi Cho, Mayuki Toyoda, Ming Ding, Jun Takamatsu, Chiaki Yokota, and Tsukasa Ogasawara
    • Organizer
      The 43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 手の関節角度推定を通した皮膚表面形状から抽出された筋骨格シナジーの表現力検証2021

    • Author(s)
      趙 崇貴, 高松 淳
    • Organizer
      第39回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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