A Study on the Functional Restoration of the Severely Walking-Disabled Persons Using the Cycling Wheelchair and Sacral Surface Electrical Stimulation

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K12050
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 半田 康延 東北大学, 医学系研究科, 名誉教授 (00111790)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関 和則 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (20206618)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: T11棘突起仙骨間刺激 / 歩行機能 / 歩行障害者 / 脊柱alignment / 10m最大歩行速度 / 足こぎ車いす駆動能力

Outline of Annual Research Achievements

これまで、仙骨表面電気刺激法（SES)が、健常人・歩行障害者いずれにおいても歩行推進効果をもたらすことを発表してきた。今回、刺激部位をCPGがあると言われている第2腰髄レベルの第11腰椎棘突起と仙骨表面とし同時刺激（TS-ES)を行い、10m最大歩行速度を健常被験者で測定した。その結果、健常被験者において仙骨表面電気刺激での刺激電圧より10～20％低い刺激電圧で歩行速度の有意な増加が認められた。その際その歩行速度はSESより速いことも判明した。また、同じ健常被験者で足こぎ車いすの10m最大走行速度を計測したところ、同様にTS-ESで走行速度の増加が認められた。
2名の脊髄小脳変性症患者、1名のパーキンソン病患者、1名の脊髄性痙性対麻痺患者および1名の腰部脊柱管狭窄症にTS-ESを与えた。その結果SESに比較し、歩行速度が速くなるとともに、より歩きやすくなったとの評価が得られた。
脊髄性痙性対麻痺者では、それまで、ボトックス注射を含む種々の痙性軽減療法が無効だったものが、痙性が軽減するのが認められた。腰部脊柱管狭窄症患者では、立ち上がりに困難さを感じていたが、TS-ESを当てておくとプラットフォームからの立ち上がりが姿勢を崩すことなくスムースになり、その立ち上がり速度も著明に速くなった。
側臥位で、SES、TS-ES、T11棘突起単独刺激での脊柱alignmentの変化を計測した。その結果、TS-ESで腰仙角が最も大きく、次いでSES,T11単独刺激と続いた。
H30年度はいわゆるpilot studyであり、今後の研究の方向性を見定めるものであるが、ほぼ期待通りの研究結果に加え新しい知見が得られてきている。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

第2腰髄刺激は、T11棘突起上皮膚からの刺激であり、電気刺激の到達が困難と思われたが、SESより低い強度で刺激することがで、SESより効率の良い歩行推進効果が得られている。痙性の軽減効果がSESより大きい可能性がある。TS-ESより引き起こされる下肢伸展トルクがSESより大きい可能性が示唆されている。脊柱alignmentにおいて腰仙角がTS-ESで最も大きく、その大きい順に歩行速度が増大する結果となっている。そこにどんなメカニズムが存在するのか研究の興味が尽きないところである。

Strategy for Future Research Activity

H30年度での研究を症例数を増やして、データーの信頼性を検証する。さらに、足こぎ車いす駆動時TS-ESがもたらす関節トルクの変化、両足の踏み込み加速度パターンの変化について、疾患別に計測し解析する。また、痙性不全麻痺を呈している歩行障害者にTS-ESを与えその痙性軽減効果を調べる。これらについては、短期的（急性的）効果のみならず、長期的にTS-ESを与えた場合についてもその効果を検証していく。

Causes of Carryover

研究を効率的に進める事が出来た為、残額が発生した。この残額は、次年度研究を進める為の消耗品に当てる。