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重度手指麻痺患者の手の機能回復を目指す「脳波+ロボット」リハビリテーションの創生

研究課題

研究課題/領域番号 16K01520
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関明治大学

研究代表者

小野 弓絵  明治大学, 理工学部, 専任教授 (10360207)

研究協力者 富永 孝紀  
伊藤 直義  
北村 正敏  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードブレイン・マシンインターフェース / ニューロフィードバック / 運動感覚 / 脳卒中 / リハビリテーション / ブレイン・マシン・インターフェース
研究成果の概要

脳血管障害患者の手の運動意図に同期した感覚フィードバックを付与するロボットシステムの構築を通じて,重度の手指麻痺を回復へ導く自立的なリハビリテーションシステムを作成した。これまで運動機能リハの対象から外れてきた最重度の麻痺症例に対しても咀嚼刺激や視覚,運動感覚刺激による運動経路への介入を行い,週・日単位の運動機能変化を感度良く追跡する手指機能評価装置を開発・適用して機能回復の可能性を探索した。従来廃用手とせざるをえなかった随意運動がみられない患者においても随意運動が回復した症例を経験し,患側運動野における事象関連脱同期(ERD)信号強度の回復が,手指機能回復に寄与していることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳卒中患者が残存する脳内の運動経路を訓練し,麻痺した手を動かせるようにするためのリハビリテーション装置を開発した。ブレイン・マシンインターフェースという技術を用い,手の運動を想起するときの脳活動を検出する。うまく想起ができたら,麻痺手に装着したロボットにより麻痺した手に同じ動作をさせる。「動かない手が動く」というフィードバックがあるため,運動機能を回復させるために,どのような脳活動を出力すればよいか確認しながら訓練できるという特長がある。この装置を使うことで手を自発的に動かせるようになった症例も確認され,今後,脳卒中患者の運動機能を効率的に回復させる方法としての活用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 4件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 9件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (6件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] イェール大学医学部(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Differences in Regional Brain Activities during Memory Acquisition Depending on Individual Working Memory Capacity2019

    • 著者名/発表者名
      Gan Hong-Seng、Suzuki Tatsuya、Yokosawa Koichi、Ono Yumie
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 8 号: 0 ページ: 23-29

    • DOI

      10.14326/abe.8.23

    • NAID

      130007554603

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a Brain-machine Interface for Stroke Rehabilitation Using Event-related Desynchronization and Proprioceptive Feedback2019

    • 著者名/発表者名
      Wada Kenya、Ono Yumie、Kurata Masaya、(Imanishi) Ito Maho、(Tani) Minakuchi Marina、Kono Masashi、Tominaga Takanori
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 8 号: 0 ページ: 53-59

    • DOI

      10.14326/abe.8.53

    • NAID

      130007596813

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhancement of motor-imagery ability via combined action observation and motor-imagery training with proprioceptive neurofeedback2018

    • 著者名/発表者名
      Ono Yumie、Wada Kenya、Kurata Masaya、Seki Naoto
    • 雑誌名

      Neuropsychologia

      巻: 114 ページ: 134-142

    • DOI

      10.1016/j.neuropsychologia.2018.04.016

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Action observation facilitates motor cortical activity in patients with stroke and hemiplegia2018

    • 著者名/発表者名
      Tani Marina、Ono Yumie、Matsubara Miku、Ohmatsu Satoko、Yukawa Yoshihiro、Kohno Masashi、Tominaga Takanori
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 133 ページ: 7-14

    • DOI

      10.1016/j.neures.2017.10.002

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cross-Brain Neural Mechanism for Human-to-Human Verbal Communication2018

    • 著者名/発表者名
      J. Hirsch, J.A. Noah, X. Zhang, S. Dravida, Y. Ono.
    • 雑誌名

      Social Cognitive and Affective Neuroscience

      巻: 13(9) 号: 9 ページ: 907-920

    • DOI

      10.1093/scan/nsy070

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hand Motor Rehabilitation of Patients with Stroke Using Physiologically Congruent Neurofeedback2018

    • 著者名/発表者名
      Ono Yumie、Wada Kenya、Seki Naoto、Imanishi Ito Maho、Tani Minakuchi Marina、Kono Masashi、Tominaga Takanori
    • 雑誌名

      2018 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC)

      巻: 2018 ページ: 39-44

    • DOI

      10.1109/smc.2018.00016

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetoencephalography Reveals Mismatch Field Enhancement from Unexpected Syntactic Category Errors in English Sentences2018

    • 著者名/発表者名
      Kubota Mikio、Ono Yumie、Ishiyama Atsushi、Zouridakis George、Papanicolaou Andrew C.
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 662 ページ: 195-204

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2017.07.051

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection of Blood Flow Speed in Shallow and Deep Tissues Using Diffuse Correlation Spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Mikie Nakabayashi, Yumie Ono
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 6 号: 0 ページ: 53-58

    • DOI

      10.14326/abe.6.53

    • NAID

      130006941703

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Frontal temporal and parietal systems synchronize within and across brains during live eye-to-eye contact2017

    • 著者名/発表者名
      Hirsch Joy、Zhang Xian、Noah J. Adam、Ono Yumie
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 157 ページ: 314-330

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2017.06.018

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation of optimal visual cue for training of motor-imagery response2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kurata, H. Kayanuma , M. Matsubara, N. Seki, K. Wada, D. Takehara, Y. Ono
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 55Annual 号: Proc ページ: 562-564

    • DOI

      10.11239/jsmbe.55Annual.562

    • NAID

      130006077271

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of neurofeedback training on event-related desynchronization strength by motor imagery2017

    • 著者名/発表者名
      K. Wada, H. Kayanuma , M. Matsubara, N. Seki, M. Kurata, D. Takehara, Y. Ono
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 55Annual 号: Proc ページ: 565-568

    • DOI

      10.11239/jsmbe.55Annual.565

    • NAID

      130006077280

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of an ERD measurement system using Emotiv Epoc2017

    • 著者名/発表者名
      D. Takehara, H. Kayanuma , M. Matsubara, N. Seki, K. Wada, M. Kurata, Y. Ono
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 55Annual 号: Proc ページ: 556-559

    • DOI

      10.11239/jsmbe.55Annual.556

    • NAID

      130006077268

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 脳機能計測による手技療法の疼痛緩和効果の評価2017

    • 著者名/発表者名
      松田康宏, 鈴木達也, 小野塚實, 小野弓絵
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 55 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.11239/jsmbe.55.1

    • NAID

      130005612131

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 前頭葉血流指標を用いた若年成人・高齢者の音楽の好感度の判定2017

    • 著者名/発表者名
      小野弓絵
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 55 号: 1 ページ: 9-16

    • DOI

      10.11239/jsmbe.55.9

    • NAID

      130005612139

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diagnosis of occlusal dysesthesia utilizing prefrontal hemodynamic activity with slight occlusal interference2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ono, Y. Ishikawa, M. Munakata, T. Shibuya, A. Shimada, H. Miyachi, H. Wake, K. Tamaki
    • 雑誌名

      Clinical and Experimental Dental Research

      巻: 2 号: 2 ページ: 129-135

    • DOI

      10.1002/cre2.32

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 脳卒中手指麻痺患者のリハビリテーションを目的とした運動関連脳活動可視化アプリケーションの開発2019

    • 著者名/発表者名
      竹原大貴,小野弓絵,小熊宏明,酒井祐也,本間正樹,曽根高則義
    • 学会等名
      第21回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous EEG and fNIRS co-localization of theta band activity and hemodynamic responses to fusiform gyrus during face perception2018

    • 著者名/発表者名
      Swethasri Dravida, Yumie Ono, J. Adam Noah, Xian Zhang and Joy Hirsch
    • 学会等名
      SfNIRS2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An fNIRS screening procedure to determine compatibility for neuroimaging2018

    • 著者名/発表者名
      J. Adam Noah, Megan Kelley, Swethasri Dravida, Yumie Ono, Xian Zhang and Joy Hirsch
    • 学会等名
      SfNIRS2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hand motor rehabilitation of patients with stroke using physiologically congruent neurofeedback2018

    • 著者名/発表者名
      Y Ono, K Wada, N Seki, MI Ito, MT Minakuchi, M Kono, T Tominaga
    • 学会等名
      IEEE SME 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic Cross-Brain Neural Coupling of Face Processes Reflects the Transfer of Shared Face Information2018

    • 著者名/発表者名
      Joy Hirsch, Adam Noah, Xian Zhang, Swetha Dravida, Adam Naples, Yumie Ono, James McPartland
    • 学会等名
      SfN2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 慢性期脳卒中片麻痺患者に対するBrain Machine Interface訓練 の効果2018

    • 著者名/発表者名
      谷 茉理菜, 富永孝紀, 市村幸盛, 河野正志, 湯川喜裕, 今西麻帆, 藤原瑶平, 関 直人, 和田賢弥, 小野弓絵
    • 学会等名
      第43回日本脳卒中学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 脳波のグレンジャー因果解析による脳ネットワーク活動の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ono, J.A. Noah, X. Zhang, S. Dravida, J. Hirsch
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2018年総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳卒中片麻痺患者に対するBrain-Machine Interfaceを用いたDigital Mirror Boxの臨床効果2018

    • 著者名/発表者名
      河野正志, 谷茉理菜, 今西麻帆, 富永孝紀, 小野弓絵
    • 学会等名
      第52回日本作業療法学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 身体機能の可視化技術と医療応用2018

    • 著者名/発表者名
      小野弓絵
    • 学会等名
      第46回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 慢性期脳卒中後運動麻痺に対するBMIを用いた介入の試み2018

    • 著者名/発表者名
      藤原瑶平,柏田夏子,下村亮太,河野正志,市村幸盛,小野弓絵
    • 学会等名
      第19回 認知神経リハビリテーション学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 慢性期脳卒中症例に対するBMI訓練の効果2018

    • 著者名/発表者名
      藤原瑶平,柏田夏子,下村亮太,河野正志,市村幸盛,小野弓絵
    • 学会等名
      第48回臨床神経生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 脳卒中片麻痺患者に対するBrain-Machine Interfaceを用いたリハビリテーションがF波に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      柏田夏子,下村亮太,河野正志,市村幸盛,小野弓絵
    • 学会等名
      第16回日本神経理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 脳波のグレンジャー因果解析による脳ネットワーク活動の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ono, J.A. Noah, X. Zhang, S. Dravida, J. Hirsch.
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2018年総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 慢性期脳卒中片麻痺患者に対するBrain Machine Interface訓練の効果2018

    • 著者名/発表者名
      谷 茉理菜, 富永孝紀, 市村幸盛, 河野正志, 湯川喜裕, 今西麻帆, 藤原瑶平, 関 直人, 和田賢弥,小野弓絵
    • 学会等名
      第43回日本脳卒中学会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 頭表脳波から手の異なるジェスチャを推定するBCIの検討2017

    • 著者名/発表者名
      栢沼 一修, 小野 弓絵
    • 学会等名
      第19回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2017-03-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳卒中片麻痺患者へ複合感覚フィードバックを与えるERD-BMIを適用した4症例2017

    • 著者名/発表者名
      松原未来, 栢沼一修, 関直人, 和田賢弥, 倉田雅哉, 小野弓絵, 谷茉理菜, 今西麻帆, 小田恵美香, 藤原瑶平, 富永孝紀
    • 学会等名
      第19回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2017-03-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] SSVEP強度の側方性を指標とした半側空間無視リハビリテーション手法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      志村真郷, 小野弓絵, 富永孝紀, 谷茉理菜, 今西麻帆
    • 学会等名
      第19回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2017-03-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of single use of BMI rehabilitation system with visuosensory feedback in chronic stroke patients2017

    • 著者名/発表者名
      N. Seki, K. Wada, M. Kurata, D. Takehara, M. Imanishi, M. Tani, T. Tominaga, Y. Ono
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Digital Mirror Box: An interactive hand-motor BMI rehabilitation for stroke patients2016

    • 著者名/発表者名
      Yumie Ono, Takanori Tominaga, Takaho Murata
    • 学会等名
      2016 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2016)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2016-12-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 脳卒中片麻痺に対してLF-rTMSとBMIを併用した症例2016

    • 著者名/発表者名
      小田恵美香,富永孝紀,谷 茉理菜,柏田夏子,小野弓絵
    • 学会等名
      第50回日本作業療法学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of neurofeedback training of steady-state visual evoked potentials on Canonical Correlation Analysis parameter2016

    • 著者名/発表者名
      Shohei Morota, Yumie Ono
    • 学会等名
      EMBC2016
    • 発表場所
      Orlando, FL
    • 年月日
      2016-08-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Appropriate Timing for Sensory Feedback in ERD-BMI Rehabilitation for Stroke Patients2016

    • 著者名/発表者名
      Naoto Seki, Hidenori Kayanuma, Miku Matsubara, Natsuko Kashida, Maho Imanishi, Satoko Omatsu, Marina Tani, Emika Oda, Takaho Murata,Takanori Tominaga, Yumie Ono
    • 学会等名
      EMBC2016
    • 発表場所
      Orlando, FL
    • 年月日
      2016-08-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Appropriate timing for sensory feebback in ERD-BMI2016

    • 著者名/発表者名
      Naoto Seki, Hidenori Kayanuma, Miku Matsubara, Yumie Ono, Takanori Tominaga, Nathuko Kashida, Maho Imanishi, Satoko Oomathu, Marina Tani, Emika Oda
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] MATLABで学ぶ生体信号処理2018

    • 著者名/発表者名
      小野弓絵
    • 総ページ数
      174
    • 出版者
      コロナ社
    • ISBN
      9784339072457
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 明治大学理工学部電気電子生命学科健康医工学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.isc.meiji.ac.jp/~yumie/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [備考] 明治大学・Youtube『動画でわかる!◯△◇』#1「動画でわかる!医工学」

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=iSI03nRZ9B8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] BMI 技術を用いた半側空間無視リハビリテーションの構築

    • URL

      http://www.tateisi-f.org/html/reports/h27reports/2151006.pdf

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 理工学部・小野弓絵准教授と穂翔会村田病院が脳卒中リハビリテーション技術を開発

    • URL

      https://www.meiji.ac.jp/koho/press/2015/6t5h7p00000isdvu.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 明治大学『動画でわかる!◯△◇』#1「動画でわかる!医工学」

    • URL

      http://www.meiji.net/study_movie/science_and_technology/vol22_yumie-ono

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 早稲田大学先進理工学部 卒業生に聞く!

    • URL

      http://www.ase.sci.waseda.ac.jp/graduate/interview012.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] リハビリテーション装置及びリハビリテーション方法2016

    • 発明者名
      小野弓絵,富永孝紀
    • 権利者名
      小野弓絵,富永孝紀
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-163074
    • 出願年月日
      2016-08-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] 計測装置及び計測方法2016

    • 発明者名
      小野弓絵,栢沼一修,富永孝紀,伊藤直義,遠藤豪人
    • 権利者名
      小野弓絵,栢沼一修,富永孝紀,伊藤直義,遠藤豪人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-163075
    • 出願年月日
      2016-08-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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