2016 Fiscal Year Annual Research Report
effects of sacral surface electrical stimulation on locomotive activities in human
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15H02999
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
半田 康延 東北大学, 医学系研究科, 名誉教授 (00111790)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関 和則 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (20206618)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 仙骨部表面電気刺激 / 歩行機能 / 重心移動 / 足こぎ車いす / 歩行障害 / CPG |
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| Outline of Annual Research Achievements |
仙骨表面電気刺激（SES)の歩行推進効果について、歩行障害者、健常被験者でさらに詳細でかつ被験者数を増やして信頼性の高いデータの収集を行い、解析評価した。
全被験者で、SES、傍脊柱部刺激（PVS）、臀部刺激（GMS）での10m最大歩行速度を電気なしの時と比較した。その結果、SESが唯一歩行速度を増加させることが判明した。この際静止立位時の足底圧中心を上記3種類の刺激法で比較検討した。その結果いずれの刺激法でもCOPが有意に前方偏倚した。COPの前方偏倚は歩行速度の増加要因になりうるため、可能な限り重心中心（COG）の偏倚が少ない条件下で両下肢のlocomotion運動がSESでどのような影響を受けるか調べるため。足こぎ車いすでの10m最大走行速度を測定した。その結果、ほぼ全ての被験者で走行速度が増加し、統計学的な有意差が認められた。足こぎ走行時にはCenter of gravityがほとんど変化しておらず、物理的に車いす推進速度を上げる要因はないため、両側下肢の交代性の下肢屈伸運動によるクランク回転数の増加が走行速度の増加になっていると認めることができる。したがって、歩行機能に関連する神経回路が関与していることが強く示唆された。
また、脳卒中片麻痺患者で、足こぎ車いす訓練装置を用い、左右の下肢の回転加速度に関する予備実験を行った。その結果、2症例でSESなしでは患側の360度回転加速度パターンは健側のそれとは一致しなかったものが、SESを与えると即患側と健側のパターンがほぼ完全に一致するのが認められた。これは、脊髄内CPGが活性化されることにより左右のステッピング運動が協調的になったと推察される。
また、足こぎ車いすを漕げない脊髄損傷不全対麻痺者にSESを与えたところ、滑らかに漕げることが判明した。以上の結果を総合すると脊髄内CPGをSESが賦活化していることが推測される
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
SESの歩行推進効果が、これまで報告されておらず、まったく新規性の高い結果と言える。
さらに、SES歩行時、重心中心が前方へ偏倚し速度増加の１要因と考えられるものの、
重心中心がほぼ偏倚しない状態、すなわち足こぎ車いすに乗車しての状態で、SES刺激下で最大走行速度が有意に増加することが判明している。このことは物理的要因を除外しても交代性の下肢stepping運動が活性化することを示し、歩行に関連する神経回路網の賦活化がその要因として存在しうることが浮かびあがってきた。
また、足こぎ車いすを漕げない脊髄損傷不全対麻痺者にSESを与えたところ、滑らかに漕げることが判明した。
以上の結果を総合すると脊髄内CPGをSESが賦活化していることが推測される新しい所見が得られたと言える。これらの研究結果は、ヒトのCPG研究に新しい知見を提供しその研究の発展が期待されるとともに、歩行障害者への新しい治療法としての可能性が出てきたと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
１：ヒト被験者での直接的CPG刺激が近年報告されれている。このCPGとSESを組み合わせた刺激実験を行い、SESがCPG刺激にどのような効果をもたらすのかを調べることは、neuroscienceとして重要な研究テーマであるため、これを推進する。
２：SESが歩行機能を向上させることから、種々の歩行障害に対する治療効果を検証し、リハビリテーション医療への応用の可能性について研究を推進する。
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Research Products
(3 results)
