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Elucidation of Adaptive Control Mechanism of Sit-to-Stand Task of Stroke Patients Based on Abnormal Muscle Synergy and Joint Torque

Research Project

Project/Area Number 18J15478
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied health science (A)
Research InstitutionSaitama Prefectural University
Research Fellow 塙 大樹  埼玉県立大学, 保健医療福祉学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords脳卒中 / 立ち上がり動作 / 関節トルク / 機械的エネルギー / 筋シナジー
Outline of Annual Research Achievements

本研究は正常な筋シナジーの獲得を促す運動療法発展のため,異常筋シナジーと関節トルクに基づく脳卒中患者立ち上がり動作の適応的制御機構解明を目的とする。当該年度は以下4点を実施した。
1)小型無線慣性センサと大規模三次元動作解析システムとで、高齢者立ち上がり動作時の計測誤差を検証した。これは、大規模な三次元動作解析装置を適用困難な小規模の診療室で、急性期脳卒中患者を計測するためである。結果、高齢者の立ち上がり動作において、小型無線慣性センサと大規模三次元動作解析システムとの計測誤差は5°未満であることを立証した。
2)急性期脳卒中患者の立ち上がり動作に対する膝関節トルク補助装具が機械的エネルギーに及ぼす影響を検証した。膝関節の関節トルクを補助することで、胸郭や骨盤における過剰な機械的エネルギー消費が抑制された点を新規に明らかにした。
3)急性期脳卒中患者の立ち上がり動作に対する膝関節トルク補助装具が筋シナジーに及ぼす影響を検証した。まず、膝関節の関節トルクを補助することで、体幹における過剰な筋活動が抑制された点を新規に明らかにした。一方、筋間の時間協調性の指標として筋シナジーを用いると、装具の有無で変化しなかった点を新規に明らかにした。これにより、上記した装具は限定的な影響を及ぼすことが明らかとなった。
4)前年度に引き続き、慢性期脳卒中患者における立ち上がり動作への適応制御を詳細に検証した。慢性期脳卒中患者の立ち上がり動作において、股関節トルクと股関節間力の補償関係を新規に発見した。
本研究全体を通して、脳卒中急性期と慢性期における立ち上がり動作への適応制御の違い、また患者に対する関節トルクの補助がその適応制御に及ぼす影響を明らかに出来た。脳卒中患者の異常筋活動を是正し機械的エネルギー効率を改善する運動療法、身体介助、装具やロボティクスへの基礎的な知見として貢献できたと考える。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(16 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Validity of inertial measurement units in assessing segment angles and mechanical energies of elderly persons during sit-to-stand motion2019

    • Author(s)
      Hiroki Hanawa, Keisuke Hirata, Taku Miyazawa, Moeka Sonoo, Keisuke Kubota, Tsutomu Fujino, Takanori Kokubun, Naohiko Kanemura
    • Journal Title

      2019 58th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE)

      Volume: 0 Pages: 936-940

    • DOI

      10.23919/sice.2019.8859966

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Loss of Mechanical Energy Efficiency in the Sit-to-stand Motion of Acute Stroke Patients2019

    • Author(s)
      Hanawa Hiroki、Hirata Keisuke、Miyazawa Taku、Kubota Keisuke、Sonoo Moeka、Kokubun Takanori、Kanemura Naohiko
    • Journal Title

      ABE

      Volume: 8 Issue: 0 Pages: 92-98

    • DOI

      10.14326/abe.8.92

    • NAID

      130007633716

    • ISSN
      2187-5219
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 慢性期脳卒中患者の立ち上がり動作における腰関節モーメント減少と体幹運動との関連2019

    • Author(s)
      塙 大樹、平田 恵介、宮澤 拓、渡邉 孝志、濵野 祐樹、青木 健太、国分 貴徳、金村 尚彦
    • Journal Title

      理学療法-臨床・教育・研究-

      Volume: 印刷中

    • NAID

      130007652845

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 急性期脳卒中患者の立ち上がり動作に対する膝関節補助が全身筋活動量と筋シナジーに及ぼす影響2020

    • Author(s)
      塙大樹, 平田恵介, 宮澤拓, 久保田圭祐, 園尾萌香, 藤野努, 国分貴徳, 金村尚彦
    • Organizer
      第28回埼玉県理学療法学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of knee joint assistance on whole-body muscle activity during sit-to-stand motion in patients with acute stroke2020

    • Author(s)
      Hiroki Hanawa, Keisuke Hirata, Taku Miyazawa, Keisuke Kubota, Moeka Sonoo, Tsutomu Fujino, Yuka Sekiguchi, Naohiko Kanemura
    • Organizer
      American Clinical Neurophysiology Society (ACNS) 2020 Annual Meeting & Courses
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 急性期脳卒中患者の立ち上がり動作における下肢自由度制約と全身筋活動の変化2019

    • Author(s)
      塙大樹, 平田恵介, 金村尚彦
    • Organizer
      第37回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Chronic stroke patients compensate loss of rotational joint work by increasing translational joint work during sit-to-stand motion2019

    • Author(s)
      Hiroki Hanawa, Keisuke Hirata, Taku Miyazawa, Keisuke Kubota, Moeka Sonoo, Tsutomu Fujino, Takanori Kokubun, Naohiko Kanemura
    • Organizer
      29th Annual Meeting of the Society for Neural Control Movement (NCM)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relationships between mechanical energy consumption and motor paralysis in sit-to-stand motion of stroke patients2019

    • Author(s)
      Hiroki Hanawa, Keisuke Hirata, Taku Miyazawa, Keisuke Kubota, Moeka Sonoo, Tsutomu Fujino, Takanori Kokubun, Naohiko Kanemura
    • Organizer
      13th World Congress of International Society of Physical and Rehabilitation Medicine (ISPRM)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Validity of inertial measurement units in assessing segment angles and mechanical energies of elderly persons during sit-to-stand motion2019

    • Author(s)
      Hiroki Hanawa, Keisuke Hirata, Taku Miyazawa, Moeka Sonoo, Keisuke Kubota, Tsutomu Fujino, Takanori Kokubun, Naohiko Kanemura
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 立ち上がり動作初動における体幹屈曲は受動倒立振り子の力学特性を有さない2018

    • Author(s)
      塙大樹, 平田恵介, 宮澤拓, 久保田圭祐, 園尾萌香, 松本優佳, 庄野仁美, 石井貴朗, 国分貴徳, 金村尚彦
    • Organizer
      第23回日本基礎理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Adaptive control of trunk movement for chronic stroke patients to achieve sit-to-stand2018

    • Author(s)
      Hiroki Hanawa, Keisuke Hirata, Moeka Sonoo, Taku Miyazawa, Keisuke Kubota, Takashi Watanabe, Kenta Aoki, Yuuki Hamano, Takanori Kokubun, Naohiko Kanemura
    • Organizer
      Neuroscience 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多チャンネル表面筋電図計による共同運動障害の定量分類 ―病期による相違の検出―2018

    • Author(s)
      塙大樹, 平田恵介, 宮澤拓, 久保田圭祐, 園尾萌香, 渡邉孝志, 青木健太, 濱野祐樹, 国分貴徳, 金村尚彦
    • Organizer
      第48回日本臨床神経生理学会学術大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Loss of mechanical energy efficiency in the sit-to-stand motion of acute stroke patients2018

    • Author(s)
      Hiroki Hanawa, Keisuke Hirata, Taku Miyazawa, Keisuke Kubota, Moeka Sonoo, Takanori Kokubun, Naohiko Kanemura
    • Organizer
      生体医工学シンポジウム2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 立ち上がり動作初期の下腿前傾に対する大腿からの力学的エネルギー供給2018

    • Author(s)
      塙大樹 ,平田恵介 ,宮澤拓 ,久保田圭祐,国分貴徳,金村尚彦
    • Organizer
      第25回日本バイオメカニクス学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 慢性期脳卒中患者の立ち上がり動作に特異的な体幹内協調性2018

    • Author(s)
      塙大樹, 平田恵介, 国分貴徳, 宮澤拓, 園尾萌香, 久保田圭祐, 渡邊孝志, 青木健太, 濱野祐樹, 金村尚彦
    • Organizer
      第37回 関東甲信越ブロック理学療法士学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of kinematic onset for sit-to-stand task in stroke patients2018

    • Author(s)
      Hiroki Hanawa, Moeka Sonoo, Keisuke Hirata, Keisuke Kubota, Taku Miyazawa, Yuka Matsumoto, Takanori Kokubun, Naohiko Kanemura
    • Organizer
      12th World Congress of the International Society of Physical and Rehabilitation Medicine
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2021-01-27  

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