2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of Rehabilitation System That Controls Learned Non-use of Paretic Arm in Chronic Patients with Stroke
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19K22855
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大脇 大 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40551908)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大内田 裕 大阪教育大学, 教育学部, 准教授 (80510578)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 慢性期脳卒中患者 / 学習性不使用 / 筋電センサ / 筋活動頻度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，脳卒中患者に対するリハビリにおける最大の障壁「麻痺肢の学習性不使用」を克服するリハビリシステムを開発，実証することにある.慢性期 脳卒中片麻痺患者は，麻痺肢の機能低下，健側肢の過剰使用により，麻痺肢を使用しないことを学習し使用頻度が低下することが知られており，学習性不使用と呼ばれる.この学習性不使用は，脳に負の使用頻度依存可塑性を生じさせ，麻痺肢の運動制御に関わる脳領域が縮小する.この変化により，使用頻度がさらに低下 することで機能低下を助長し，さらなる脳領域の縮小をまねく，「使わなければ機能は失う」，まさに，負のサイクルである.本研究では，麻痺肢の使用頻度依存可塑性を制御するため，表面筋電位計による両肢の使用状況を計測するウェアラブルセンサを開発し，患者ごとの理想的な筋電位パターンを強化することで正の使用頻度依存可塑性を生み出す在宅ニューロリハビリシステムを創出する.
本年度は，日常生活動作に おける両上肢の使用頻度を筋電位計を用いて定量的に評価することを目的とした. この目的のため, 日常生活においても両上肢の筋活動を計測可能なウェアラブル筋電位計の改良を行った. また得られた筋電位データから筋肉の使用頻度を定量的に評価する指標を考案した.
5名の健常者に対して，ウェアラブル筋電位計を用いて日常生活動作の両上肢の筋電位を計測し, 平均発火率 (AFR) により筋使用度を定量化した. 従来の筋活動評価手法とスパイク数を用いた評価手法の比較により同一の被験者であれば筋肉間の筋活動を比較できることが分かった. しかし異なる被験者間での比較は個人差によりできないものと考えられる. また日常生活動作における筋活動評価により利き手の上腕二頭筋はAFRが大きくなる傾向にあり, 非利き手の上腕二頭筋も両上肢を用いる動作ではAFRが大きくなる傾向にあることが分かった.
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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
開発したウェアラブルセンサを用いて，5名での健常者における評価実験を完了した．
筋活動頻度から両肢の使用頻度を評価する指標を考案し，その妥当性を検証した．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度の検証のため，健常者，片麻痺患者に対して，長時間での日常生活中(6時間程度)の両肢の使用状態を計測する.
筋電位解析により 使用頻度の高い筋電位パターンを抽出し，強化学習的介入の基礎データとする.また，介入に効果的な音提示法，使用頻度の閾値の調整法など，効果的な学習を 促進するためのシステムの微調整も行う.
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの影響により，学会等は中止，オンラインとなり，打ち合わせも実施できなかったため，旅費の使用なし．実験計画についても修正が必要となった．
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