Development of dysphagia treatment model by therapeutic electrical stimulation using hydrogel embedded electrode

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K11373
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小川 武則 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (50375060)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 健吾 東北大学, 大学病院, 講師 (40455788) ; 香取 幸夫 東北大学, 医学系研究科, 教授 (20261620) ; 中川 敦寛 東北大学, 大学病院, 特任教授 (10447162) ; 川口 奉洋 東北大学, 医学系研究科, 非常勤講師 (10723447)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 嚥下障害 / 埋込み電極 / 神経筋電気刺激

Outline of Annual Research Achievements

現在、嚥下障害の主たる治療法は嚥下機能訓練である。しかし、脳血管障害急性期では意識障害のため、高齢者では認知機能障害のため、十分な訓練が出来ない事が少なくない。神経筋電気刺激は意識状態や認知機能、全身状態によらず実施できる有用な治療法であるが、従来の体表電極を用いた方法では主として体表の知覚神経や浅層の筋肉が刺激され、舌骨上筋群に代表される嚥下関連筋を十分に刺激することは困難である。しかし、生体親和性の高いハイドロゲルを用いた埋込み電極を用いて舌骨上筋群を直接刺激することにより、従来の体表電極を用いた神経筋電気刺激を越える治療成績が得られる可能性がある。
ハイドロゲル埋込み電極を用いた嚥下関連筋に対する神経筋電気刺激の有効性を検証するために、小動物実験モデルとしてラットを選択した。ラットの舌骨上筋群のうち、電極埋込に適した筋を検証した結果、形態的に顎二腹筋前腹が適していることが判明した。ラットの顎二腹筋前腹にゲル電極を固定して１-４週間電極の埋め込み実験を行なった結果、局所感染、肉芽形成、電極位置のずれ、ラット自身によるリード線離断等の問題が生じた。ゲル電極の形状と電極の位置を最適化し、電極で顎二腹筋を全周性に覆い、リード線を後頭部から体表に導出することにより、電極の固定性が良く、リード破損や感染、肉芽形成が生じないことが判明した。今年度は、この実験系を用いて、顎二腹筋の電気刺激前後の筋組織について、個体数を増やし、組織学的な検討を行った。その結果、筋の長径の有意増加が確認された。断面積についても検討を行い、他の嚥下関連筋についても検討を行った。