片麻痺患者の起立動作の回復過程を計測する手すりの開発
| Project/Area Number |
19K22799
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
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| Research Institution | Kyushu University (2020)
The University of Tokyo (2019) |
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Principal Investigator |
安 ち 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (70747873)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
淺間 一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50184156)
宮井 一郎 社会医療法人大道会(神経リハビリテーション研究部), 神経リハビリテーション研究部, 部長 (60510477)
服部 憲明 社会医療法人大道会(神経リハビリテーション研究部), 神経リハビリテーション研究部, 研究員 (70513141)
下田 真吾 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, ユニットリーダー (20415186)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 起立動作 / 片麻痺患者 / 手すり / 片麻痺 / リハビリテーション / 立ち上がり動作 / 筋シナジー / 福祉用具 / IoT |
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| Outline of Research at the Start |
起立動作は日常動作の起点となる重要な動作であり，ヒトは筋シナジーを制御して，運動を達成する．片麻痺になると筋シナジーが阻害され運動障害が残るが，リハビリを経て，筋シナジーを調整できるようになり，運動が改善する．このように，筋シナジーの変化は患者の回復過程を評価する上で重要であるが，従来手法では，筋シナジーの抽出には患者の身体にセンサを貼って筋活動を計測する必要があり，1名の計測に多大な手間を要していた．それに対して，本研究は筋電位計を用いず，動作中の筋シナジーを1分以内という短時間で計測し，多くの患者の運動機能の評価を可能にする新しい計測手法を確立する挑戦的な研究である．
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来研究では身体に貼り付けた筋活動センサから筋シナジーを算出することで運動機能の評価を行っていたが、センサの貼り付けやデータ処理に時間がかかるという問題点が存在した。それに対して本研究では、運動機能が低下した人ほど手すりなどの福祉用具への依存度が高まるという作業仮説を立てた。ここでは力を計測することができる手すりを製作し、脳損傷後の片麻痺患者において立ち上がり動作時の手すりにかかる力を計測した。
次に本研究においてはこの手すりにかかる力から、実際に運動障害の度合いが評価できるか検証した。具体的には臨床現場において使用されているFugl-Meyer Assessmentのスコアをもとに患者を重度な運動障害を持つ群と中等度な障害を持つ群に分割し、手すりにかかる力のみからこれらの群を推定する識別器をランダムフォレストによって構築した。その結果として86。8%の正答率で重度な群と中等度な群を識別することができた。手すりにかかる最大の力に関しては、運動障害が中等度な患者の方が重度な患者に比べてより大きな力がかかっていることが分かった。これは運動障害が中等度な患者の方が運動量を活用したより動的な起立動作が可能で、離臀時に上肢を使って強く身体を引っ張っていると考えられる。それに対して重度な患者は静的で安定性を重視した起立動作に近く、手すりにかかる力が小さくなっている。
以上のことから短時間で、かつ片麻痺患者への負担を減らした運動機能の評価が行えるようになることが期待される。しかしながら、我々の先行研究では筋シナジーの特徴量から患者ごとに適したリハビリテーションプログラムを提案しているのに対して、本研究では各患者の運動障害の特徴を判別することができていない。今後は患者ごとの手すりの使い方の違いも調べることで、片麻痺患者の運動障害に関してより詳細な分類をすることを目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2020年度は新型コロナウイルス感染拡大のため、当初予定してた森ノ宮病院での実験が一切行えなかったため、予定の進捗よりも大幅に遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は新たな研究協力機関に計測協力の依頼をしており、研究代表者の所属機関と同一の県内にあるので、より計測・評価実験が進むことが期待される。
また従来の研究では運動障害が重度か中等度かという2群の識別をしていたのに対して、今後はより詳細の運動機能の診断や被験者に合ったリハビリテーションプログラムの提案が行えるようにする。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
