Functional Evaluation of Spinal Cord by Transcutaneous Spinal Cord Evoked Potential Measurement and Multichannel Signal Analysis

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K12632
• Research Institution: Tokyo City University
• Principal Investigator: 京相 雅樹 東京都市大学, 理工学部, 教授 (20277825)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 島谷 祐一 東京都市大学, 理工学部, 准教授 (20154263)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 脊髄電位 / 無侵襲計測 / 経皮的計測

Outline of Annual Research Achievements

ヒトからの体外脊髄電位計測を行った。計測方法は末梢神経の電気刺激による興奮の伝導を皮膚表面から計測する方法である。被験者が感じることができ，かつ苦痛に感じない程度の電流に調整した電気刺激を測定に与え，計測は背部および頸部の体表面に4～8チャンネルの電極を配置して電位の計測を行った。電極の配置は，得られた波形が脊髄の電気活動によるものかを確認するため，脊髄直上の体表面と，脊髄から離れた場所の両方から計測した。また脊髄を伝導する興奮の時間的移動を捉えるため，刺激部位からの距離が異なる脊髄電位の検出を試みた。計測は同一の被験者に同一条件で複数回，被験者を5名用意して再現性と個人差に関するデータを収集した。電極からの信号は増幅器で増幅しているが，それでも得られた波形の振幅は非常に微小であり目的外の信号が雑音として混入しているため，多数回の波形を刺激時点を起点に同期させて波形の平均値を求める同期加算を用いて雑音除去を行って評価した。
結果として脊髄からの信号を体表面から計測することに成功し，予想通りその振幅は非常に微小であることが確認できた。ラットの脊髄直接計測と体表面計測の結果から得られた知見と同様，体表面で得られた波形は脊髄の特定の箇所で得られると予想される波形よりかなり緩やかな変化をしていることが確認できた。さらに，反応が現れると予想された時間帯以外にも反応が見られ，同一被験者でも波形にばらつきが多いことが確認できた。一方で複数の健常被験者の波形を評価した結果からは，刺激に対する反応時間は同様となることが確認でき，ある程度の再現性が確認できた。これらの結果からは，体表面からの脊髄電位計測が可能であることが示されたが，脊髄の状態変化を反映した波形を得るためにはさらなる解析を加える必要があることが示唆された。