Transcranial magnetic stimulation, peripheral stimulation and robotic treatment of severe upper limb paralysis and development of recovery indices.

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K11449
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 衛藤 誠二 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 准教授 (70295244)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 恭平 熊本学園大学, 社会福祉学部, 講師 (20585492) ; 下堂薗 恵 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (30325782) ; 塗木 淳夫 鹿児島大学, 総合科学域総合教育学系, 准教授 (50336319) ; 河村 健太郎 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (60806488) ; 丸山 敦夫 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (80117548)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 脳卒中 / 経頭蓋磁気刺激 / 伸張反射 / 脊髄興奮性 / 片麻痺

Outline of Annual Research Achievements

上肢訓練ロボットを使用して、回内筋の伸張反射を測定できるよう、トリガー信号を利用して、複数の機器を接続して設定を行った。その後、健常者10名を被験者として伸張反射を記録し、その再現性、信頼性を調べた。伸張反射の振幅は個人差が大きいが、20回、2分程度計測することで、信頼できる測定値を得られることが明らかになった。
また、この伸張反射に同期して、運動野を経頭蓋磁気刺激を用いて刺激することで、伸張反射の振幅がどのように変化するかを、健常者10名を対象に検討した。伸張反射が増大する例もあったが、全体としては明らかな伸張反射増大効果は認められなかった。この原因として、トリガー信号を出してから、伸張反射が発生するまでにわずかな遅延時間があるため、運動野からの刺激のタイミングを、その分だけ遅らせる必要があることが判明した。
伸張反射誘発にどれだけ遅らせて運動野刺激をすれば、効率的に伸張反射を増大することができるかを調べる工夫を行った。上肢訓練ロボットとアナログデジタル変換ボード、コンピュータソフトを組み合わせて、伸張反射誘発刺激から5, 10, 15, 20, 25ms遅らせて、経頭蓋磁気刺激を行えるシステムを作成した。各刺激間隔について10回ずつの計測を行い、伸張反射の振幅の平均値を比較する予定である。数名の健常者を対象に測定を行い、計測可能であることを確認した。今後、被験者を増やし、適切な刺激タイミングを見つけていきたい。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

上肢訓練ロボットと複数の機器を用いて、伸張反射を記録するセットを作成するのに時間を要した。また、伸張反射開始から一定時間遅らせて経頭蓋磁気刺激を行う機器設定にも、かなりの時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

伸張反射誘発にどれだけ遅れて運動野刺激をすれば、効率的に伸張反射を増大することができるかを調べるために、上肢訓練ロボットとコンピュータソフトを組み合わせて、伸張反射誘発から5, 10, 15, 20msと遅らせて、経頭蓋磁気刺激を行えるシステムを作成した。
今後、健常者を被験者として、伸張反射を増大させるために、中枢刺激の適切なタイミングを明らかにする予定である。
上肢訓練ロボットと経頭蓋磁気刺激をこのタイミングで繰り返し行い、伸張反射を増大させ、随意運動を容易にする上肢訓練システムを完成させたい。まず健常者を被験者として、随意運動を容易に誘発するシステムを開発する。その後、中枢神経疾患患者において、この方法の実行可能性を検討する予定である。

Causes of Carryover

磁気刺激用コイル、その他の物品を購入予定であったが、磁気刺激装置本体が故障のため動かなくなり、修理を依頼した。修理に数か月を要したため、計測に必要な物品購入は次年度に行う予定とした。