Development of walking training support system for stroke hemiplegic patients using vibration stimulation and evaluation of lower limb EMG

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K01456
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 末吉 靖宏 鹿児島大学, 総合科学域総合教育学系, 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 – 2020-03-31
• 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

脳卒中片麻痺患者の歩行機能回復訓練では、医師や理学療法士などの介助者が必要な場合が多く、人的負担が大きい．このため、患者が自律的に行える歩行訓練支援システムが切実に求められている．これまでも我々は、麻痺側遊脚中には麻痺側大腿の振出しおよび非麻痺側中殿筋を刺激し、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、今回は歩行中の筋電活動の変化に着目する装置の開発を目指した．最終年にあたる本年は、装置の実装とこの装置を用いた歩行計測実験を行った．
装置は、足部の荷重センサ信号から歩行位相に応じて振動刺激のオン・オフを行う歩行振動刺激フィードバック部と荷重信号と同期した筋電図信号を無線信号として送信するワイヤレスセンサ部分に分けることができる．フィードバック部では被検者にサンダルを履かせ、その足底部に靴敷きを敷き、そこに荷重センサを装着して荷重信号を制御ボックスに取り込む．制御ボックスでは左右各足の接地オン・オフに従って、各脚の振動モーターのオン・オフを制御する．また、このオン・オフ信号の出力は無線で受信用のPCに送信される．同時に脚筋に着けたワイヤレス筋電計の信号も同じPCに筋電信号を送ることにより両信号の同期をとった．
この歩行振動刺激フィードバック装置を用いて、健常者に対する実働テスト実験を行った．被検者にフィードバック装置を装着し、歩行中の下肢筋に加えた振動モーターによる振動刺激が筋の筋電位に与える効果を見ようとした．被検者には、10mの歩行路を振動刺激のあり・なしの条件を変え歩行を行わせた．装置は想定通り稼働し、歩行中の歩様に合わせた振動刺激を各脚に与えることができた．

Research Products

• [Presentation] Does latency of motor-evoked potentials influence changes in decreased short-interval intracortical inhibition and scores of force control practice? (2019)
  • Author(s): MARUYAMA Atsuo, SATO Daisuke, YAMASHIRO Koya, KURIHARA Kenta, TOCHIKURA Ikumi, SUEYOSHI Yasuhiro, NURUKI Atsuo, ETOH Seiji
  • Organizer: SfN’s 49th Annual Meeting, Neuroscience 2019, October 19-23, Chicago, IL, USA.
  • Int'l Joint Research