身体装着型脳卒中片麻痺患者歩行訓練支援システムの開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25350606
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 末吉 靖宏 鹿児島大学, 教育学部, 教授 (30196688)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下堂薗 恵 鹿児島大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (30325782)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 脳卒中 / 片麻痺 / 歩行訓練 / 振動刺激 / 身体装着型 / ウェアラブル / リハビリテーション / モーションセンサ

Outline of Annual Research Achievements

振動刺激が歩行中の筋活動に与える影響についてVerschuerenらが明らかにしている。彼らは、腱を振動させることにより他の求心性神経よりもⅠa群線維を活性化させることから、膝蓋腱に振動刺激を与えることにより、主に大腿直筋と大腿二頭筋の筋電図に影響を認めていた。我々のシステムでも、歩行中の振動刺激で筋電位の増大がみられるかの確認実験を行った。
振動モータは無線式歩行支援システムで使われているモータを使用した。振動モータは、直流モータの回転軸に、真鍮製の分銅を偏心させて取り付け、3Dプリンタにてつくられた樹脂の容器に内蔵されているものである。振動モータの振動周波数は142.5Hzであった。被験者の右脚の膝蓋骨腱に1個バンドで固定した。振動を与える試技の歩行中、常に振動を与えた。
下肢に荷重センサ、ジャイロセンサ、振動モータ、筋電測定器を装着した状態で、設定した直線8mの歩行路を被験者各々の普段歩く速度で歩行をさせた。筋電センサの電極は、大腿直筋、大腿二頭筋、前脛骨筋、腓腹筋の４筋に装着した。
目隠しなしの条件において、大腿直筋の筋電位は、立脚期の振動刺激ありで25.73％MVC、振動刺激なしで16.11%MVCと振動刺激ありで%MVCが有意に増加していた(p<.01)。遊脚期は振動刺激ありで約14.88%MVC、振動刺激なしで12.02%MVCと振動刺激ありで%MVCが有意に増加していた(p<.05)。また、被験者の主観的な感覚の口頭での問い合わせでも、ここに振動モータを着けた時に、歩行が促進される感覚を持ったと複数の被験者が述べていた。これらのことから、健常者の場合、振動刺激により歩行が促進されるような刺激のポイントが下肢筋・腱にあり、これらの刺激により片麻痺患者にも歩行改善が促進される可能性を見出した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

システムコントローラの作製は終え、制御プログラム構築の準備はできているものの、実装に至っていないため。

Strategy for Future Research Activity

身体装着型歩行支援システムの無線端末のプログラムを完成させる。次にこのシステムを脳卒中片麻痺患者に対して適用し、歩行改善に及ぼす効果の検証を重ねていく。

Causes of Carryover

装置の作成に時間がかかり、実験計測のための人件費・謝金、学会発表のための旅費を使用しなかったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

システム無線化のための特殊技術の一部を外注のプログラムであてる計画である。