予測制御とフィードバック制御の評価に基づいた脳卒中治療ナビゲーターシステムの構築

• 研究課題/領域番号: 15K12592
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: リハビリテーション科学・福祉工学
• 研究機関: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 李 鍾昊 公益財団法人東京都医学総合研究所, 運動・感覚システム研究分野, 主席研究員 (40425682)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: リハビリテーション医学 / 予測制御とフィードバック制御

研究成果の概要

予測制御とフィードバック制御の評価に基づいた脳卒中治療ナビゲーターシステムを構築し、脳卒中患者における約３ヶ月間の回復課程を追跡評価した。その結果、小脳梗塞の脳卒中患者は予測とフィードバック制御の改善がみられ、小脳が予測制御とフィードバック制御、両方とも関与していることが分かった。また、指標追跡運動において不随意運動とみられる3Hz以上のmicrostepsも加えて分析した結果、重症の脳卒中患者に対する回復にmicrostepsの顕著な改善が確認できた。この結果はmicrostepsがパーキンソン病だけではなく、重症の脳卒中患者の病態を追跡できる有効な指標であることを示している。

研究成果

• [国際共同研究] Handong University/大韓理学療法士協会慶北地方会/Chonnam National University Hospital(韓国)
• [雑誌論文] Physiological and morphological principles underpinning recruitment of the cerebellar reserve (2018)
  • 著者名/発表者名: Kakei S, Ishikawa T, Lee J, Honda T, Hoffman DS.
  • 雑誌名: CNS Neurol Disord Drug Targets 巻: 17 号: 3 ページ: 184-192
  • DOI: 10.2174/1871527317666180315164429
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Motor control characteristics for circular tracking movements of human wrist (2017)
  • 著者名/発表者名: Lee J¶, Kim J¶, Kakei S and Kim J.（¶：equally contributed co-first）
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 31 号: 1-2 ページ: 29-39
  • DOI: 10.1080/01691864.2016.1266121
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Establishment of a quantitative evaluation of wrist motor function recovery stages in stroke patients: Comparison with the Brunnstrom stages (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuji Matsumoto, Jongho Lee, Takatoshi Baba, Shinji Kakei, Yasuhiro Okada, Hiroshi Ando
  • 雑誌名: Bulletin Of Health Sciences Kobe 巻: 32 ページ: 45-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diverse coordinate frames on sensorimotor areas in visuomotor transformation (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y, Lee J, Ishikawa T, Kakei S, Izawa J
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 7(1) 号: 1 ページ: 14950-14950
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14579-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Age-related Decline in Control of Preprogramed Movement (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimoda N, Lee J, Kodama M, Kakei S, Masakado Y
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12(11) 号: 11 ページ: e0188657-e0188657
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0188657
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 小脳の誤差補正 (2017)
  • 著者名/発表者名: 筧 慎治, 石川享宏, 李 鍾昊, 三苫博
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 35(1) ページ: 55-59
• [雑誌論文] Information processing in the hemisphere of the cerebellar cortex for control of wrist movement (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomatsu S, Ishikawa T, Tsunoda Y, Lee J, Hoffman DS, Kakei S
  • 雑誌名: J Neurophysiol. 巻: 115 号: 1 ページ: 255-70
  • DOI: 10.1152/jn.00530.2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visually-guided tracking movement (2016)
  • 著者名/発表者名: 筧 慎治, 李 鍾昊
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 34 ページ: 106-109
• [雑誌論文] Consensus Paper: NeuroimmuneMechanisms of Cerebellar Ataxias (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitoma H, Adhikari K, Aeschlimann D, Chattopadhyay P, Hadjivassiliou M, Hampe CS, Honnorat J, Joubert B, Kakei S, Lee J, Manto M, Matsunaga A, Mizusawa H,Nanri K, Shanmugarajah P, Yoneda M, Yuki N.
  • 雑誌名: Cerebellum 巻: on line 号: 2 ページ: 213-32
  • DOI: 10.1007/s12311-015-0664-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A New Method for Functional Evaluation of Motor Commands in Patients with Cerebellar Ataxia (2015)
  • 著者名/発表者名: Lee J, Kagamihara Y, Kakei S
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 7 ページ: e0132983-e0132983
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0132983
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Feature extraction for movement disorders of neurological patients based on EMG signals (2015)
  • 著者名/発表者名: Jongho Lee and Shinji Kakei
  • 雑誌名: INPRA 巻: 3 ページ: 1-10
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 運動障害を機能的に可視化するシステムと再生医療への貢献の可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 筧 慎治, 李 鍾昊
  • 雑誌名: 日本神経回路学会誌 巻: 22 ページ: 64-67
  • NAID: 130005090508
• [学会発表] 脳神経疾患および脳卒中治療ナビゲーターシステムの構築について (2017)
  • 著者名/発表者名: Lee J.
  • 学会等名: 群馬高専平成29年度電子情報工学科講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 定量的運動機能評価システムによる早産児の運動発達検査 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡崎薫，近藤昌敏，李 鍾昊，筧 慎治
  • 学会等名: 第2回TMEDフォーラム
• [学会発表] Quantitative Evaluation of Smooth Pursuit Arm Movements on Kinect v2 Sensor (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeru Honda, Hirotaka Yoshida, Jongho Lee, Toshiyuki Kondo, Shinji Kakei
  • 学会等名: Neuro2017(the 40st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society)
  • 国際学会
• [学会発表] Age effects on smooth pursuit arm movement (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida H, Honda T, Yozu A, Lee J, Kakei S, Kondo T.
  • 学会等名: Neuroscience 2017 (the Society’s 47th annual meeting)
  • 国際学会
• [学会発表] Development and Ageing Effects on Smooth Pursuit Arm Movement (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida H, Honda T, Miyata S, Kumada S, Manabe M, Yozu A, Lee J, Kakei S, Kondo T.
  • 学会等名: 5th Advances in Neuroinformatics (AINI) 2017
• [学会発表] Quantitative Evaluation of Motor Control in Smooth Pursuit Arm Movement on Kinect v2 Sensor (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeru Honda, Hirotaka Yoshida, Jongho Lee, Shinji Kakei
  • 学会等名: 5th Advances in Neuroinformatics (AINI) 2017
• [学会発表] Development of a System for Quantitative Evaluation of Motor Function Using Kinect v2 Sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshida H, Honda T, Lee J, Yano S, Kakei S and Kondo T
  • 学会等名: HMS2016
  • 発表場所: Noyori Conference Hall, Nagoya University(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] 手首運動を利用した定量的運動機能評価システムの構築と臨床応用：脳神経疾患患者の治療ナビゲーションシステムとしての活用 (2016)
  • 著者名/発表者名: Lee J
  • 学会等名: the Seminar for Advanced Medicine
  • 発表場所: Korea University Graduate School, Republic of Korea
  • 年月日: 2016-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] 脳卒中および脳神経疾患患者のための治療ナビゲーションシステムの構築と臨床応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: Lee J
  • 学会等名: Handong大学と大韓理学療法士協会慶北地方会共同主催の招待講演
  • 発表場所: Handong University, Republic of Korea
  • 年月日: 2016-11-15
  • 招待講演
• [学会発表] Coordinate transformation from the extrinsic to muscle-like frame in human sensorimotor cortex during wrist movements (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y, Yasuda W, Lee J, Ishikawa T, Kakei S, Izawa J
  • 学会等名: Neuro2016(the 39st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society)
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-22
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of motor symptoms of patients with neurological disorders based on the microsteps phenomenon during visually-guided wrist tracking movements (2016)
  • 著者名/発表者名: Lee J, Orimo S, Matsumoto Y, Morimoto T, Okada Y, Kakei S
  • 学会等名: Neuro2016(the 39st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society)
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-22
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis for the muscle control strategy of a wrist with the EMG-driven musculoskeletal model (2016)
  • 著者名/発表者名: Min K, Lee J, Kakei S
  • 学会等名: Neuro2016(the 39st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society)
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-21
  • 国際学会
• [学会発表] Development and clinical application of a novel system to make quantitative evaluation of motor function using wrist movement (2016)
  • 著者名/発表者名: Lee J, Kakei S
  • 学会等名: IGAKUKEN Summit for Japan and Korea Science Leaders 2016
  • 発表場所: 公益財団法人東京都医学総合研究所（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a navigation system for treatment of neurological patients or stroke patients and clinical applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Lee J
  • 学会等名: 専門家招待セミナー
  • 発表場所: Chosun University, Republic of Korea
  • 年月日: 2016-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] 工学者も医学発展へ寄与しよう！シリーズ１：予測制御とフィードバック制御に基づいた治療ナビゲーターシステムの構築と臨床応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: Lee J
  • 学会等名: the Global EDISON Academoy [GEA] Colloquium
  • 発表場所: Handong University, Republic of Korea
  • 年月日: 2016-06-17
  • 招待講演
• [学会発表] 定量的運動機能評価システムの神経疾患病態評価およびリハビリテーションへの応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 李 鍾昊，筧 慎治
  • 学会等名: 平成２８年度都立病院等連携研究発表会
  • 発表場所: 公益財団法人東京都医学総合研究所（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2016-05-06
• [学会発表] 視覚誘導性手首運動における３つの制御要素に基づいた脳卒中患者の回復過程の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 李 鍾昊，松本有史，森本達次，岡田如弘，筧 慎治
  • 学会等名: 第3回身体性システム領域全体会議
  • 発表場所: 花巻温泉ホテル千秋閣（岩手県花巻市）
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] 脳科学とロボット工学との融合時代：臨床現場へ貢献できるように (2015)
  • 著者名/発表者名: Jongho Lee
  • 学会等名: 東京工芸大学特別講義
  • 発表場所: 東京工芸大学（神奈川県厚木市）
  • 年月日: 2015-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] 生体信号を用いたリハビリ治療ナビゲーターシステム (2015)
  • 著者名/発表者名: Jongho Lee
  • 学会等名: 専門家招待セミナー
  • 発表場所: Chonnam University, Republic of Korea
  • 年月日: 2015-08-18
  • 招待講演
• [学会発表] Quantitative evaluation of recovery process of stroke patients in terms of three components of tracking movement of the wrist (2015)
  • 著者名/発表者名: Jongho Lee, Yuji Matsumoto, Tatsuji Morimoto, Yasuhiro Okada, Shinji Kakei
  • 学会等名: Neuro2015
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] 定量的運動機能評価システムの神経疾患病態評価およびリハビリテーションへの応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 李 鍾昊，筧 慎治
  • 学会等名: 平成２７年度都立病院等連携研究発表会
  • 発表場所: 公益財団法人東京都医学総合研究所２階講堂（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-05-26
• [図書] 神経運動失調のみかた、考えかた－小脳と脊髄小脳変性症－「Ⅱ-12. 文字のトラッキング」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 筧 慎治, 李 鍾昊, 鏡原康裕, 本多武尊, 吉田大峰, 近藤敏之, 三苫 博
  • 総ページ数: 358
  • 出版者: 中外医学社
  • ISBN: 4498228901
• [備考] 公益財団法人東京都医学総合研究所 運動障害プロジェクト
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/motor-control/achievement.html
• [産業財産権] 運動機能解析システム及びそのシステムの作動方法 (2015)
  • 発明者名: 筧 慎治，李 鍾昊，織茂智之，稲葉 彰，岡田安弘
  • 権利者名: 公益財団法人東京都医学総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-514865
  • 出願年月日: 2015-08-25
• [産業財産権] 運動機能解析システム及びそのシステムの作動方法 (2015)
  • 発明者名: 筧 慎治，李 鍾昊，織茂智之，稲葉 彰，岡田安弘
  • 権利者名: 公益財団法人東京都医学総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-10-27
  • 外国
• [産業財産権] 運動機能解析システム及びそのシステムの作動方法 (2015)
  • 発明者名: 筧 慎治，李 鍾昊，織茂智之，稲葉 彰，岡田安弘
  • 権利者名: 公益財団法人東京都医学総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-11-10
  • 外国