2017 Fiscal Year Research-status Report
予測制御とフィードバック制御の評価に基づいた高齢者の運動機能ナビゲーターシステム
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17K01496
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
李 鍾昊 公益財団法人東京都医学総合研究所, 運動・感覚システム研究分野, 主席研究員 (40425682)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 老年学 / 予測制御とフィードバック制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では高齢者の上肢の運動制御能力と、高齢者に好発する脳の萎縮や神経疾患による運動機能障害を運動制御の観点から定量的に把握できる「高齢者の運動機能ナビゲーターシステム」の構築を目的とする。これまでの研究協力病院である４か所の医療機関（東海大学病院リハビリテーション科、東京都立神経病院、関東中央病院、順心リハビリテーション病院）の中高齢者スタッフと、共同研究先である大学の学生、シルバー人材センター(高齢者)の協力を得て２０歳代の若者から７０歳代の高齢者までを対象に「加齢に伴う脳の運動制御メカニズムの変化」を運動制御の観点から分析している。特に各年代別のFeedforward制御能力の差を定量的に評価し、研究内容を共同研究者がPlosOne論文誌（2017）に掲載するのに２番目の著者として貢献した。また、指標追跡運動における予測制御とフィードバック制御に基づいて評価した研究内容は英語論文として投稿準備中であり、その以外の指標追跡運動における新しい制御パラメータを同定する研究を行い、その研究内容を共同研究者と共にAdvanced Robotics論文誌に発表した。さらに、高齢者の運動機能ナビゲーターシステムに必要とする新しいパラメータの同定に関する基礎研究を行い、共同研究者がその研究内容をScientific Reports論文誌（2017）に掲載するのに２番目の著者として貢献した。また、kinectなどの簡便・安価な運動機能検査システムへの発展を東京農工大学と共同研究として行い、その研究内容を共同研究者が国内及び国際学会(Neuro2017、Neuroscience 2017、AINI2017)に発表した。最後に、早産児の運動発達に関する研究も小児総合医療センター(新生児科)と共同研究として行い、共同研究者がその研究内容を第2回TMEDフォーラムに発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度である２９年度には、加齢に伴う脳の運動制御メカニズムの変化を運動制御の観点から分析できる「高齢者向け運動機能評価用データベース」に必要な症例を集めている。これまでの研究協力病院である４か所の医療機関の協力を得て２０歳代の若者から７０歳代の高齢者までを対象に、手首マニピュランダムを用いた指標追跡運動を行い、１１２名の健常者から手首運動（指標追跡運動）を記録した（20歳代：14人、30歳代：17人、40歳代：15人、50歳代：13人、60歳代：24人、70歳代：19人）。そして、共同研究者がそのデータに基づいて各年代別の運動能力、特にFeedforward制御能力の差を定量的に評価し、その内容をPlosOne論文詩（Shimoda et al. 2017）に発表した。また、パソコンの操作に慣れてない高齢者にマニピュランダムの装置による画面上のカーソル操作が難しく感じたので、画面上のカーソルを指で直接追跡できるようにから「microsoftのkinectを用いた簡便・安価な運動機能検査システム」の開発を東京農工大学(情報工学科)と共同研究として行い、その研究内容を共同研究者が国内及び国際学会(Neuro2017、Neuroscience 2017、AINI2017)に発表した。さらに、高齢者以外に子ども(小学生)の運動発達を運動制御（予測とフィードバック制御）の観点から分析する研究を韓国Handong大学との共同研究として行っている。これまでの分析結果では、４年生以上の高学年になると大人と同じぐらいの予測制御の精度になることが明らかになり、その研究内容を学術論文としてまとめている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、パーキンソン病や小脳変性症などの様々な神経疾患の診断前または診断初期の病態を２つの制御器（予測制御とフィードバック制御）の精度評価に基づいて分析し、健常者の各年代と各疾患患者から集めたデータから「高齢者向け運動機能評価用データベース」を作る。この神経疾患患者の評価に関する研究は、２か所の医療機関（東京都立神経病院、関東中央病院）との連携研究として行い、各疾患における診断前や診断初期の病態、さらに薬物前後の評価に必要な症例を増やす予定である。特に今後なるべく多くの患者からデータを取得する必要があり、連携先のスタッフにデータ取得を委任することが必須となる。そのため、2年目である30年度には連携先の病院スタッフが独自にデータを取得できるように指導する予定であり、定期的に連携医療機関を訪問し、スタッフの技量と記録システムのチェックを行う。さらに記録した患者データに対する分析プログラムも加え、連携先の病院スタッフが自らデータの記録や分析もできる体制を備えるようにする。また、これまで手首関節による指標追跡運動を行う際、その際記録した筋電信号と動き情報の異なる周波数領域から予測制御とフィードバック制御の成分を分離して分析してきたが、最近は動き情報だけからこの２つの制御器を評価できる方法が確立し、これから動きのみの記録にすることにより実験時間が半分になるので、より多くの患者からデータ記録ができると期待される。
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| Causes of Carryover |
初年度である29年の年度末に予定した連携病院への出張が出張先の連携研究者の都合により来年度に延期されたため、少額の研究費が残額として残ることになった。
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