2018 Fiscal Year Research-status Report

肩関節ブレイン・マシン・インターフェースを駆動する脳活動の大脳半球優位性について

Research Project

Project/Area Number	18K10686
Research Institution	Keio University
Principal Investigator	赤星和人慶應義塾大学, 政策・メディア研究科(藤沢), 特任教授 (20212409)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	新藤恵一郎慶應義塾大学, 政策・メディア研究科(藤沢), 特任准教授 (70338177)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	肩関節 / 脳卒中 / ブレイン・マシン・インターフェース / 事象関連電位 / 脳波
Outline of Annual Research Achievements	2018年5月9日、研究協力者である、慶應義塾大学生命情報学科の牛場潤一研究室と、湘南慶育病院で、研究プロトコールについてミーティングを行った。機能的MRIで、運動企図課題を実施する際に必須と考えられた、MRI対応筋電図計測システムのデモンストレーションを業者に依頼した。しかし、器機の輸入の関係から、デモを実施できず、湘南慶育病院のMRI環境下で、その器機の購入を進めるかを再検討した。一方、研究協力者である、里宇明元が所属する慶應義塾大学医学部リハビリテーション教室から、慶應義塾大学医学部倫理委員会へ、特定臨床研究「Brain-Machine Interface(BMI)により駆動する外骨格ロボットの開発と脳卒中片麻痺患者への効果に関する研究」の倫理の修正申請を行い、認められた（承認番号：20140442）。さらに、湘南慶育病院で、同研究名で、倫理審査委員会の承認を得た（承認番号：変承18-002）。ところが、2019年3月末に、研究代表者および分担者が本務先とする、湘南慶育病院を退職し、それに伴い、慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科も退職した。また、同時に、肩関節BMIシステムを、湘南慶育病院から、慶應義塾大学医学部リハビリテーション医学教室へ引き上げることになった。その結果、湘南慶育病院では、研究データを得ることができなかった。 2019年度からは、研究代表者および分担者が所属する、慶應義塾大学医学部リハビリテーション医学教室で、体制を再検討し、本研究を継続したい。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 研究代表者および分担者が湘南慶育病院を退職したこと、また、肩関節BMIシステムを慶應義塾大学医学部リハビリテーション医学教室へ引き上げたため、本研究を進めることができなかった。
Strategy for Future Research Activity	【変更】肩関節BMIシステムを有する慶應義塾大学医学部リハビリテーション医学教室で本研究を実施することを考えている（研究代表者および分担者は、同教室の非常勤講師である）。肩関節BMIシステムは、脳波の事象関連電位（ERD）のフィードバックはロボティクスで行うが、独自の空圧供給システムが必要となるため、環境整備が必要となる。そこで、健常者および脳卒中患者が運動企図する時の脳波を、ロボティクスでなく、視覚的なフィードバックで行い、ERDを誘導することも、合わせて検討したい。【対象】健常者（右利き）20人、および、脳卒中患者20例を対象とする。脳卒中患者の選定基準は、①当院外来へ通院可能、②発症後3ヶ月以上経過、③脳梗塞または脳出血、④発作回数は1回、もしくは2回以上発作があるが同じ半球内である、⑤片麻痺を有する、⑥20歳から80歳、⑦MRIの撮影が可能、⑧課題遂行に支障のある高次脳機能害を認めない、⑨頭蓋骨欠損を認めない、とし、文書で説明と同意を得る。【方法】肩関節BMI訓練を、肩関節挙上の運動企図時の、①同側（非損傷）半球ERD、②対側（損傷）半球ERD、に基づいて1回ずつ実施する（順番はランダムとし、少なくとも1週間以上間隔をあける）。評価指標は、①BMI訓練における、両側運動野のERD の大きさや変化、および成功率、②fMRIによる評価（安静時fMRI、左・右肩関節運動企図を課題とするtask-related fMRI、拡散テンソル画像）、とする。【期待される結果】①対側半球ERD、②同側半球ERD、の2つの条件を比較することで、BMI訓練介入前の状態から、どちらの訓練方法が優れるかを確認し、脳卒中患者の脳活動に合わせたBMIシステムを構築する基礎的な知見を得たい。
Causes of Carryover	研究を実施する場であった、湘南慶育病院を、2019年3月末に研究代表者および分担者が退職したため。また、MRI対応筋電図計測システムのデモンストレーションができず、購入をすることができなかったため。 2019年度、研究代表者および分担者が所属する、慶應義塾大学医学部リハビリテーション医学教室で実施する。MRI対応筋電図計測システムは、同大学の環境を確認し、デモンストレーションをした上で購入を検討するが、困難な場合は、他の評価方法を検討する。