脳卒中における脳内ネットワーク再組織化に根差したニューロリハビリの開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K17532
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 堀場 充哉 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 研究員 (30598793)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: リハビリテーション / 脳卒中 / 経頭蓋電気刺激療法 / 脳可塑性 / 脳内ネットワーク

Outline of Annual Research Achievements

脳卒中への非侵襲的脳電気刺激療法に関する先行研究は、上肢機能に関与する一次運動野や前頭前野など大脳皮質をターゲットにした報告が主である。一方、脳卒中患者の歩行障害に着目すると、経頭蓋交流電気刺激（transcranial Alternating Current Stimulation: tACS）の電極貼付位置については十分な検討が行われていない。今後、脳卒中の歩行障害に対して、tACSを実施するにあたり、歩行障害に関与する補足運動野、大脳基底核、また歩行誘発野から脊髄CPG（central pattern generator）に投射する歩行ネットワークをターゲットにした電極貼付位置の決定が重要と考えられる。
現在、歩行ネットワークの中で、電気刺激による電界変化が引き起こされる部位として、補足運動野と小脳歩行誘発野をターゲットと仮定し、それぞれの脳部位に対応する頭皮上に刺激電極を貼付した場合の脳内電界変化について、オープンソースソフトウエアのSimNIBSを用いてシミュレーションを実施している。その結果、小脳虫部を挟み込むような電極配置は、小脳の歩行誘発野にわずかではあるが電位変化を引き起こす可能性が認められた。一方、電界の変化は広範囲にわたっており、電極サイズの影響および補足運動野と小脳の同時刺激または単独刺激による電界変化についても、さらに検討する必要性が判明した。
一方、介入試験に必要となる脳刺激の調整ソフトウエア開発は終了しており、歩行ネットワークが関与する歩行リズムに合わせた刺激が可能となっている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

脳MRI画像の標準化処理、電気刺激のシミュレーションには長時間を要する。このため、PC環境の整備が必要である。

Strategy for Future Research Activity

電極サイズや電極貼付部位についてさらにシミュレーションを行い、脳刺激方法を決定する。また、今後の介入試験実施に向けて院内倫理委員会への申請、承認手続きを進める。
上記の脳領域に対して経頭蓋交流電流刺激療法を用いたリハビリテーションの有効性を検討する。当院及び関連施設の脳卒中患者で歩行機能障害を有する患者を対象に、標準的リハビリテーションに実刺激およびsham刺激を加えた歩行訓練を併せて実施（無作為比較試験）し、その効果を比較検討する。3年で各群10例程度の実施を目指す。

Causes of Carryover

刺激装置およびシミュレーションのためのPC環境の整備費用