筋音図・筋電図・動作解析を用いた、治療的電気刺激の片麻痺歩行改善に関する研究

• 研究課題/領域番号: 12832007
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 市江 雅芳 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (20193427)
• 研究分担者: 関 敦仁 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (00206616) ; 関 和則 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (20206618) ; 半田 康延 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (00111790) ; 藤居 徹 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (70302122) ; 山本 澄子 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (30302102) ; 大澤 治章 東北大学, 医学部・附属病院, 助手 (10323015)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円); 2001年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2000年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
• キーワード: 筋音図 / 筋電図 / Fourier変換 / Wavelet変換 / 治療的電気刺激 / 片麻痺 / 歩行

研究概要

本研究は、治療的電気刺激が片麻痒患者の歩行能力を改善するメカニズムを、筋音図・筋電図・動作解析を用いて明らかにすることが当初の目的であった。しかし、測定用マイクロフォンの質量が大きく、慣性による雑音が生じることが判明した。これは根元的な問題であるため、片麻痺患者の歩行動作時筋音図測定は断念せざるをえなかった。そこで、臨床研究は治療的電気刺激の効果確認に留め、測定システム更新後の布石として筋音図の基礎的な研究を行うこととした。
1.2チャンネル表面電極式電気刺激装置を用いて、慢性期脳卒中患者5名に対し治療的電気刺激を行った。刺激部位は、大腿四頭筋および総腓骨神経で、交互刺激を1回15分間、一日2回行った。治療期間は約3ヶ月であった。その結果、歩行速度に改善が認められ、膝伸展力にも増加が認められた。
2.筋音図計測の基礎実験を健常被験者で行った。大腿直筋および外側広筋、内側広筋を対象に、筋電図および筋音図の特性の違いを検討した。その結果、筋電図よりも筋音図において、膝の回旋肢位による違いが鮮明に現れることが判明した。また、筋電図は収縮力の増加に伴い比例的に積分筋電図が増加する現象が確認されたが、筋音図は、最大膝伸展の80%において、積分筋音図が減少する現象が認められた。
3.次に等尺性筋収縮時における筋音図と筋電図の周波数特性を比較検討した。膝関節伸展時の大腿直筋の筋活動を、筋質図と筋音図により測定し、これらをFourier変換とWavelet変換を用いて周波数解析を行った。その結果、筋電図は筋の電気的活動そのものをとらえているが、筋音図は筋コンプライアンスの変化に伴う筋の固有振動周波数の変化をとらえていることが判明した。
4.今後、質量の少ない筋音図測定装置を開発すれば、脳卒中片麻痺者の歩行が治療的電気刺激によって改善する筋に関する要因を明らかにすることが出来ると考えられる。