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2018 Fiscal Year Research-status Report

脳卒中に対する足圧-体性感覚バイオフィードバックによる歩行トレーニング法の開発

Research Project

Project/Area Number 17K01875
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

安田 和弘  早稲田大学, 理工学術院総合研究所(理工学研究所), 次席研究員(研究院講師) (50633640)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords脳卒中 / バイオフィードバック / 体性感覚 / 感覚補完・代行 / 多感覚統合 / 姿勢制御 / 歩行
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,脳卒中片麻痺患者の感覚麻痺を振動BFで補完しつつ,歩行トレーニングを効率的に遂行するための機構を案出し,実行可能性を検証した.本装置は療法士側にも振動BFを付与することで教示や褒めを提示することで運動学習を促進できる仕様とした.BFによる感覚補完の影響を検証するために,脳卒中片麻痺患者6名を対象として,3週間(週3回×3週)装置を用いた歩行トレーニングを適応した.歩行パフォーマンスの評価指標として 10m 歩行速度,関節角度指標として麻痺側離地時および初期接地時の足関節角度,麻痺側の蹴り出しの評価指標として床反力計を用いて健足重複歩距離を測定した.各々の指標に関してPreプレテストとポストテストをWilcoxonの符号順位和検定を用いて比較した.結果として,踵接地時の背屈角度に変化を認めなかったが,蹴り出し時の底屈が増加し,健足重複歩距離が上昇した.この結果から,知覚支援 RT による運動学的変化を認めた.しかしながら,10m 歩行速度およびケイデンスついては向上を認めなかった.試験結果より本装置により脳卒中患者において歩行時の運動学的変化が見られたが,複合的歩行パフォーマンスの有意な向上には至らなかった.
これまでの結果から,限界点の改善を目的として患者の歩容を保ったまま,ケイデンスを向上させるデバイスの試作機を開発した.患者に歩行リズムを振動フィードフォワード刺激により呈示し,そのリズムを患者が気づくことがないように短縮することで過剰な筋緊張を誘発することなくケイデンスを向上させるデバイスを構築した.今後は集団に対する振動BFの効果をコントロール群を含めて明らかにするとともに,リズム誘引デバイスの患者を対象とした検証を開始する.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

回復期脳卒中片麻痺患者を対象として,臨床試験を遂行し,その効果と限界点を明らかにした.本研究から人工的な体性感覚BF付与が歩行運動学習を目的としたリハビリテーションへ導入可能であること,また運動学的変化を誘引可能であるが, 複合的歩行能力への効果は限定的であることを明らかにすることができた.

Strategy for Future Research Activity

30年度の実験から,体性感覚BFが脳卒中片麻痺患者の歩行障害に一部有効であることがわかった.実験効果には複合的歩行能力への効果に制限を認めたため,この結果を受けてシステム使用に関して打開策の検討を行う.さらに今回案出した歩行用システムの被験者数を追加した後,実証試験の結論を導き出す.

Causes of Carryover

実験計画自体は計画通りに進捗しているが,当初計画と異なり,研究を実施する対象者への謝金がボランティアとして実施したため不要となった.また,システム変更が不必要となり,ハードウェア改変の支出が不要となった. 繰り越し予算に関しては,成果報告に関わる論文投稿費用に充当する予定である.

  • Research Products

    (10 results)

All 2019 2018 Other

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

  • [Int'l Joint Research] Louisiana State University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Louisiana State University
  • [Journal Article] Using a Vibrotactile Biofeedback Device to Augment Foot Pressure During Walking in Healthy Older Adults: A Brief Report2019

    • Author(s)
      Kazuhiro Yasuda, Yuki Hayashi, Anna Tawara, Hiroyasu Iwata
    • Journal Title

      Frontiers in Psychology, section Perception Science

      Volume: 10:1008 Pages: 1-6

    • DOI

      10.3389/fpsyg.2019.01008

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Balance Training with a Vibrotactile Biofeedback System Affects the Dynamical Structure of the Center of Pressure Trajectories in Chronic Stroke Patients2019

    • Author(s)
      Kentaro Kodama, Kazuhiro Yasuda, Nikita Kuznetsov, Yuki Hayashi, Hiroyasu Iwata
    • Journal Title

      Frontiers in Human Neuroscience

      Volume: 13:84 Pages: 1-7

    • DOI

      10.3389/fnhum.2019.00084

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Haptic-based perception-empathy biofeedback system for balance rehabilitation in chronic stroke patients: Concepts and initial feasibility study2018

    • Author(s)
      Kazuhiro Yasuda, Kenta Saichi, Naomi Kaibuki, Hiroaki Harashima, Hiroyasu Iwata
    • Journal Title

      Gait and Posture

      Volume: 62 Pages: 484-489

    • DOI

      10.1016/j.gaitpost.2018.04.013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Haptic-based perception-empathy biofeedback enhances postural motor learning during high-cognitive load task in healthy older adults2018

    • Author(s)
      Kazuhiro Yasuda, Kenta Saichi, Hiroyasu Iwata
    • Journal Title

      Frontiers in Medicine

      Volume: 5:149 Pages: 1-9

    • DOI

      10.3389/fmed.2018.00149

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Design and initial validity study of perception-empathy biofeedback system for gait training in older adults2019

    • Author(s)
      Kazuhiro Yasuda, Kenta Saichi, Hiroyasu Iwata
    • Organizer
      IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a visual cueing system using immersive virtual reality for object-centered neglect in stroke patients2019

    • Author(s)
      Akinori Hagiwara, Yasuda Kazuhiro, Kenta Saichi, Daisuke Muroi, Shuntarou Kawaguchi, Masahiro Ohira, Tadamitsu Matsuda, Hiroyasu Iwata
    • Organizer
      IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A haptic-based perception-empathy biofeedback device that supplements foot pressure pattern during gait in stroke patients2019

    • Author(s)
      Yuki Hayashi, Kazuhiro Yasuda, Yu Kitaji, Hiroaki Harashima, Hiroyasu Iwata
    • Organizer
      2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 共感型デバイスにより運動学習を効果的に行う方法を報告

    • URL

      https://www.waseda.jp/fsci/wise/news/2018/06/26/2169/

  • [Remarks] Perception-Empathy Biofeedback System

    • URL

      https://ispgr.org/how-to-encourage-others-refining-interpersonal-feedback-using-a-perception-empathy-biofeedback-system/

URL: 

Published: 2019-12-27  

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