2019 Fiscal Year Research-status Report
ブレイン・マシン・インタフェースを使ったベットサイド脳卒中リハビリシステムの開発
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18K17707
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
橋本 泰成 北見工業大学, 工学部, 准教授 (80610253)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 脳波 / ニューロフィードバック / リハビリテーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳卒中のリハビリに革新をもたらす技術としてブレイン・マシン・インタフェース（BMI）技術が注目されている。脳卒中患者では、脳の運動指令が正しく伝わらず筋収縮が起きない。そのため、「筋肉から脳への感覚フィードバック」も生じない。BMI を使えば、運動指令に呼応して電気刺激装置が他動的に筋を収縮させ、フィードバックが生じる。この「脳から筋肉、筋肉から脳への経路」の賦活が神経の回復を促進する。
BMIを使ったリハビリ（BMIリハビリ）は、症例報告などによりある程度、安全性が確立されてきているものの、まだ実用化には至っていない。申請者は、これまでにベットサイドでも利用できるBMIリハビリ装置を開発し、少人数での臨床応用に成功している。本研究課題の2年目である2019年度では、実用化への壁となっている課題であるユーザビリティの強化と訓練効果の定量化に取り組んだ。
脳波測定には、習熟した測定者が必要になるのが現状である。また運動企図を読み取るための最適な電極配置および頭部のサイズ・形状、神経回路構造には個人差があることも問題になる。そこで初年度に作製したヘッドセットの性能を評価した。脳波取り付けに詳しくない研究者の意見を取り入れて、改良を重ねた結果、硬質のヘッドセットではなく、柔軟性のあるネットにプラスチック製のチャンネルを取り付けたヘッドキャップを使って、頭皮にマークしたのち、能動脳波電極を張り付ける方法のほうが簡便で安定した計測が可能になることが示唆された。そのため、今後の研究ではこの方法を採用して脳波を取りつけることとした。
また訓練効果定量化のための準備として、健常者における運動時・運動イメージの脳波取得および分析をのべ8名で実施した。これにより、健常者における大脳皮質の興奮性をある程度明らかにでき、今後実施する予定の脳卒中患者での訓練効果の測定の指針となるデータを得られた。
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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
予定していた脳波計測における予備的な実験や測定ができたこと、また、健常者におけるおける測定も実施できたのでおおむね順調といえる。患者での計測は当該年度できなかったので、今後の課題としたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画の最終年度として、これまでに取り組んできた研究のまとめと、臨床研究を実施する。また前年度から続けている健常者での測定については、被験者を5名程度追加する。臨床研究では、インフォームド・コンセントを得た脳卒中片麻痺患者10名を被験者として大学病院入院直後からおよそ１ヶ月の間に３日以上の間隔を空け、計6日間のBMI訓練プログラムに参加してもらう。１回の訓練は、脳波計の取り付け・片付けなども含めて１時間以内に終える。被験者は、大脳皮質運動野付近から得られた脳波を反映したグラフを観察しながら、皮質興奮性をコントロールするように訓練する。そして麻痺側の上肢を運動しようとしたとき、かつ、十分に皮質興奮性が上昇した場合にのみ、電気刺激によって麻痺肢の運動が誘発される。 訓練プログラムの前後では、頭部全体の脳波トポグラフィを計測する。脳波トポグラフィでは、脳波の内、ミュー波やベータ波など身体運動に関連した特定の周波数成分の平均パワーを頭皮上の複数地点について計算し，その電位分布（脳波地図）を作成する。これを訓練前後で比較することにより、運動関連脳波の変化量を可視化することができる。
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| Causes of Carryover |
予定していた英文添削サービスの利用がなかったことと謝金を必要とする被験者試験の実施は次年度に持ち越すことになったことにより、次年度使用額が生じた。次年度使用額は同じ目的で使用予定である。
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Research Products
(8 results)
