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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Development of neurorehabilitation system for severe stroke patients with hand paralysis

Research Project

Project/Area Number 16K01520
Research InstitutionMeiji University

Principal Investigator

小野 弓絵  明治大学, 理工学部, 専任教授 (10360207)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsブレイン・マシン・インターフェース
Outline of Annual Research Achievements

平成30年度は開発したDMBシステムを院内だけでなくデイサービス施設や在宅で施行できるようにするための簡易型脳波計を利用したシステムの小型化・低コスト化に取り組んだ。簡易脳波計としてはマイコンベースのOpen BCIを用い,取得した脳波データをコンピュータからタブレット端末に送信し,リハビリテーションの施行者や患者が視覚的に運動関連脳活動を確認可能なアンドロイドアプリケーションの開発を行った。DMBシステム使用中の脳活動をOpen BCIと医用脳波計(g.tec g.USPamp)で同時計測し,それぞれの脳波データから運動想起の脳活動指標である事象関連脱同期 (ERD)を算出して検討を行った。Open BCIが無線システムであることと,DMBシステムにデータを読み込むためにかかる遅延が確認されたため,この遅延時間を考慮したERD強度の解析を行った。7名の健常被験者の結果から,簡易脳波計と医用脳波計のERD強度指標の平均相関係数は0.943,検出されたERD強度の正負の平均一致率は94.3%であり,簡易脳波計によるDMBリハビリテーションの実施が十分な精度で可能であることを示すことができた。脳活動を可視化表示するアプリケーションについては,手の掌屈課題施行中のERDと筋活動を表示する仕様とし,脳卒中患者10名に対して試用試験を行った。使用者アンケートの結果から患者の6割以上が脳活動・筋活動の観察に興味を持ち,今後もアプリケーションを使ったリハビリを行いたいと答え,患者の機能回復への意欲向上に貢献することが示された。また,アプリケーションの使用により計測を完了できた8名中6名で患側ERD強度の増加が確認され,患者の運動時の脳活動を改善する可能性が示された。これらの成果は学会にて発表した。

  • Research Products

    (21 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Differences in Regional Brain Activities during Memory Acquisition Depending on Individual Working Memory Capacity2019

    • Author(s)
      Gan Hong-Seng、Suzuki Tatsuya、Yokosawa Koichi、Ono Yumie
    • Journal Title

      Advanced Biomedical Engineering

      Volume: 8 Pages: 23~29

    • DOI

      https://doi.org/10.14326/abe.8.23

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Development of a Brain-machine Interface for Stroke Rehabilitation Using Event-related Desynchronization and Proprioceptive Feedback2019

    • Author(s)
      Wada Kenya、Ono Yumie、Kurata Masaya、(Imanishi) Ito Maho、(Tani) Minakuchi Marina、Kono Masashi、Tominaga Takanori
    • Journal Title

      Advanced Biomedical Engineering

      Volume: 8 Pages: 53~59

    • DOI

      https://doi.org/10.14326/abe.8.53

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Enhancement of motor-imagery ability via combined action observation and motor-imagery training with proprioceptive neurofeedback2018

    • Author(s)
      Ono Yumie、Wada Kenya、Kurata Masaya、Seki Naoto
    • Journal Title

      Neuropsychologia

      Volume: 114 Pages: 134~142

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2018.04.016

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Action observation facilitates motor cortical activity in patients with stroke and hemiplegia2018

    • Author(s)
      Tani Marina、Ono Yumie、Matsubara Miku、Ohmatsu Satoko、Yukawa Yoshihiro、Kohno Masashi、Tominaga Takanori
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 133 Pages: 7~14

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.neures.2017.10.002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A cross-brain neural mechanism for human-to-human verbal communication2018

    • Author(s)
      Hirsch Joy、Adam Noah J、Zhang Xian、Dravida Swethasri、Ono Yumie
    • Journal Title

      Social Cognitive and Affective Neuroscience

      Volume: 13 Pages: 907~920

    • DOI

      https://doi.org/10.1093/scan/nsy070

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hand Motor Rehabilitation of Patients with Stroke Using Physiologically Congruent Neurofeedback2018

    • Author(s)
      Ono Yumie、Wada Kenya、Seki Naoto、Imanishi Ito Maho、Tani Minakuchi Marina、Kono Masashi、Tominaga Takanori
    • Journal Title

      2018 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC)

      Volume: 2018 Pages: 39~44

    • DOI

      10.1109/SMC.2018.00016

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 脳卒中手指麻痺患者のリハビリテーションを目的とした運動関連脳活動可視化アプリケーションの開発2019

    • Author(s)
      竹原大貴,小野弓絵,小熊宏明,酒井祐也,本間正樹,曽根高則義
    • Organizer
      第21回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • [Presentation] Simultaneous EEG and fNIRS co-localization of theta band activity and hemodynamic responses to fusiform gyrus during face perception2018

    • Author(s)
      Swethasri Dravida, Yumie Ono, J. Adam Noah, Xian Zhang and Joy Hirsch
    • Organizer
      SfNIRS2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An fNIRS screening procedure to determine compatibility for neuroimaging2018

    • Author(s)
      J. Adam Noah, Megan Kelley, Swethasri Dravida, Yumie Ono, Xian Zhang and Joy Hirsch
    • Organizer
      SfNIRS2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hand motor rehabilitation of patients with stroke using physiologically congruent neurofeedback2018

    • Author(s)
      Y Ono, K Wada, N Seki, MI Ito, MT Minakuchi, M Kono, T Tominaga
    • Organizer
      IEEE SME 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Dynamic Cross-Brain Neural Coupling of Face Processes Reflects the Transfer of Shared Face Information2018

    • Author(s)
      Joy Hirsch, Adam Noah, Xian Zhang, Swetha Dravida, Adam Naples, Yumie Ono, James McPartland
    • Organizer
      SfN2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 慢性期脳卒中片麻痺患者に対するBrain Machine Interface訓練 の効果2018

    • Author(s)
      谷 茉理菜, 富永孝紀, 市村幸盛, 河野正志, 湯川喜裕, 今西麻帆, 藤原瑶平, 関 直人, 和田賢弥, 小野弓絵
    • Organizer
      第43回日本脳卒中学会学術集会
  • [Presentation] 脳波のグレンジャー因果解析による脳ネットワーク活動の可視化2018

    • Author(s)
      Y. Ono, J.A. Noah, X. Zhang, S. Dravida, J. Hirsch
    • Organizer
      電子情報通信学会 2018年総合大会
    • Invited
  • [Presentation] 脳卒中片麻痺患者に対するBrain-Machine Interfaceを用いたDigital Mirror Boxの臨床効果2018

    • Author(s)
      河野正志, 谷茉理菜, 今西麻帆, 富永孝紀, 小野弓絵
    • Organizer
      第52回日本作業療法学会
  • [Presentation] 身体機能の可視化技術と医療応用2018

    • Author(s)
      小野弓絵
    • Organizer
      第46回可視化情報シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 慢性期脳卒中後運動麻痺に対するBMIを用いた介入の試み2018

    • Author(s)
      藤原瑶平,柏田夏子,下村亮太,河野正志,市村幸盛,小野弓絵
    • Organizer
      第19回 認知神経リハビリテーション学会学術集会
  • [Presentation] 慢性期脳卒中症例に対するBMI訓練の効果2018

    • Author(s)
      藤原瑶平,柏田夏子,下村亮太,河野正志,市村幸盛,小野弓絵
    • Organizer
      第48回臨床神経生理学会
  • [Presentation] 脳卒中片麻痺患者に対するBrain-Machine Interfaceを用いたリハビリテーションがF波に及ぼす影響2018

    • Author(s)
      柏田夏子,下村亮太,河野正志,市村幸盛,小野弓絵
    • Organizer
      第16回日本神経理学療法学会学術大会
  • [Book] MATLABで学ぶ生体信号処理2018

    • Author(s)
      小野弓絵
    • Total Pages
      174
    • Publisher
      コロナ社
    • ISBN
      978-4339072457
  • [Remarks] 明治大学理工学部電気電子生命学科健康医工学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.isc.meiji.ac.jp/~yumie/index.html

  • [Remarks] 明治大学・Youtube『動画でわかる!◯△◇』#1「動画でわかる!医工学」

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=iSI03nRZ9B8

URL: 

Published: 2019-12-27  

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