振動刺激を用いた脳卒中片麻痺患者歩行訓練支援システムの開発と下肢筋電図評価

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K01456
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 末吉 靖宏 鹿児島大学, 学内共同利用施設等, 教授 (30196688)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下堂薗 恵 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (30325782)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 脳卒中 / 片麻痺 / 歩行訓練装置 / 振動刺激 / ウェアラブル / リハビリテーション / 筋電図 / 振動モータ

Outline of Annual Research Achievements

脳卒中によって生ずる片麻痺の状態から、自立した歩行機能を回復するための訓練方法を見出すことは重要な課題であり、患者が自律的に行える歩行訓練装置などの訓練支援システムが切実に求められている。
これまでの研究により、麻痺側遊脚中には麻痺側大腿の振出しおよび非麻痺側腰部中殿筋を刺激し、非麻痺側足遊脚中には、麻痺側腰部中殿筋を振動刺激して片麻痺患者の歩行中の麻痺側下肢の運動を非麻痺側下肢の動きに近づけることを目指すシステムを開発してきており、個別的には振動刺激で改善のみられる被検者（患者）も　見られるが、効果は一部の被検者に止まるという状況である。
近年、振動刺激を用いて歩行中の筋電位の変化をみた研究が見られるようになった。Verschuerenらは、下肢の主要な筋腱部に振動刺激を与えたときの各筋の筋電位の変化を調べている。大腿部の直筋と二頭筋の膝附近の腱部に振動刺激を与えたときに、筋電位の増大が見られたとしている。一方、Coteyらは、健常者と脊損患者に対して、大腿四頭筋の筋腹部に振動刺激を与えた結果、大腿四頭筋、外側広筋、大腿二頭筋に筋電位の増大が見られたとしている。
これらの研究では、下肢への振動刺激の刺激箇所や振動を与えるタイミングが我々とは異なっており、また、評価指標として筋電図を用いた点が異なっていた．これらの知見を参考に、刺激の部位や周期を変えた時の振動刺激を用いたときの下肢の反応を調べ、それらの知見に基づき歩行訓練支援装置の開発を目指す．本年度は、主に新しい装置の開発に取り組んでいる。
装置は、両側足底につける荷重センサで歩行中の立脚／遊脚のタイミングを計測し、そのタイミングに合わせて振動モーターによる歩行患者の下肢を刺激し促通をはかり、片麻痺患者の歩行促進を図る装置を目指している。また、歩行改善の評価を下肢の筋電位で行う装置を目指す。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

装置開発業者と装置の共同開発を進めていたが、装置製作が遅れているため。

Strategy for Future Research Activity

無線センサ方式の歩行訓練支援システムの開発に向け、新たな業者との共同開発に取り組む。一方で、装置開発とは別に、歩行中の下肢筋に振動刺激を行い、その有無による下肢筋筋電位、および歩行3次元動作への影響を健常者で確かめ、有効な振動刺激位置を見出した後、片麻痺患者での歩行改善に対する下肢への振動刺激の有効性の検証を行う。

Causes of Carryover

（理由）
無線センサを用いた片麻痺患者訓練支援システムの無線センサの開発を依頼していたが、これが遅れたため。また、このため、実験計測時に生ずる人件費等も発生しなかったため。
（使用計画）
新規の業者との装置の共同開発に取り組む。この装置開発費用とモーションキャプチャカメラの購入に充てる。