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片麻痺患者への理学療法士の介入の解明とリハビリテーションシステムへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H01405
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
研究機関九州大学 (2020)
東京大学 (2018-2019)

研究代表者

安 ち  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (70747873)

研究分担者 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)
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)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
キーワード片麻痺患者 / 起立動作 / 筋シナジー / リハビリシステム / リハビリテーション / 片麻痺 / 立ち上がり動作
研究成果の概要

本研究では脳損傷後に運動障害を抱えた片麻痺患者が行う起立動作を対象とした理学療法士の介入を定量的に調べ,それをリハビリテーションシステムへ応用した.その結果として理学療法士は片麻痺患者の麻痺側の膝と臀部に介入することで,関節の不足した力を補うのではなく,動作タイミングを教示することで運動機能の改善を促していることが分かった.さらにこの技能を活用した椅子型のリハビリ支援システムを製作しており,使用者の離殿タイミングに合わせて臀部や膝部に介入することで運動機能を改善させる機器の開発を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来のリハビリテーションでは理学療法士によって様々な介入がなされているが,それらは個人の暗黙的な経験に依存していたのに対して,本研究では理学療法士および片麻痺患者から生体信号を計測するためのセンサを取り付けることで,それらの定量化を行った.その結果として,新たに関節に対して力を支援するのではなく動作のタイミングを教示していることが分かった.本研究ではこれをさらに応用することで,新たに動作タイミングの教示を行うためのリハビリシステムの開発に取り組んでいる.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Analysis of muscle synergy and kinematics in sit-to-stand motion of hemiplegic patients in subacute period2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kogami, Qi An, Ningjia Yang, Ruoxi Wang, Kazunori Yoshida, Hiroyuki Hamada, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Shingo Shimoda, Hiroshi Yamasaki, Moeka Sonoo, Fady Alnajjar, Noriaki Hattori, Koji Takahashi, Takanori Fujii, Hironori Otomune, Ichiro Miyai, Atsushi Yamashita, and Hajime Asama
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: ----

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Artificial Neural Network that Modifies Muscle Activity in Sit-to-Stand Motion Using Sensory Input2021

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Yoshida, Qi An, Hiroyuki Hamada, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita, Hajime Asama
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: ----

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Temporal Muscle Synergy Features Estimate Effects of Short-Term Rehabilitation in Sit-to-Stand of Post-Stroke Patients2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Ningjia、An Qi、Kogami Hiroki、Yoshida Kazunori、Yamakawa Hiroshi、Tamura Yusuke、Shimoda Shingo、Yamasaki Hiroshi、Sonoo Moeka、Itkonen Matti、Shibata-Alnajjar Fady、Hattori Noriaki、Kinomoto Makoto、Takahashi Kouji、Fujii Takanori、Otomune Hironori、Miyai Ichiro、Yamashita Atsushi、Asama Hajime
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 5 号: 2 ページ: 1796-1802

    • DOI

      10.1109/lra.2020.2969942

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal Features of Muscle Synergies in Sit-to-Stand Motion Reflect the Motor Impairment of Post-Stroke Patients2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Ningjia、Shibata-Alnajjar Fady、Shimoda Shingo、Hattori Noriaki、Fujii Takanori、Otomune Hironori、Miyai Ichiro、Yamashita Atsushi、Asama Hajime、An Qi、Kogami Hiroki、Yamakawa Hiroshi、Tamura Yusuke、Takahashi Kouji、Kinomoto Makoto、Yamasaki Hiroshi、Itkonen Matti
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering

      巻: 27 号: 10 ページ: 2118-2127

    • DOI

      10.1109/tnsre.2019.2939193

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Organization of functional modularity in sitting balance response and gait performance after stroke2019

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki Hiroshi R.、An Qi、Kinomoto Makoto、Takahashi Koji、Fujii Takanori、Kogami Hiroki、Yang Ningjia、Yamakawa Hiroshi、Tamura Yusuke、Itkonen Matti、Sonoo Moeka、Alnajjar Fady S.K.、Yamashita Atsushi、Otomune Hironori、Hattori Noriaki、Asama Hajime、Miyai Ichiro、Shimoda Shingo
    • 雑誌名

      Clinical Biomechanics

      巻: 67 ページ: 61-69

    • DOI

      10.1016/j.clinbiomech.2019.04.022

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visual and Vestibular Inputs Affect Muscle Synergies Responsible for Body Extension and Stabilization in Sit-to-Stand Motion2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Kazunori、An Qi、Yozu Arito、Chiba Ryosuke、Takakusaki Kaoru、Yamakawa Hiroshi、Tamura Yusuke、Yamashita Atsushi、Asama Hajime
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 12 ページ: 1042-1042

    • DOI

      10.3389/fnins.2018.01042

    • 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] Effect of Physical Therapy on Muscle Synergy Structure During Standing-Up Motion of Hemiplegic Patients2018

    • 著者名/発表者名
      Kogami Hiroki、An Qi、Yang Ningjia、Yamakawa Hiroshi、Tamura Yusuke、Yamashita Atsushi、Asama Hajime、Shimoda Shingo、Yamasaki Hiroshi、Itkonen Matti、Shibata-Alnajjar Fady、Hattori Noriaki、Kinomoto Makoto、Takahashi Kouji、Fujii Takanori、Otomune Hironori、Miyai Ichiro
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 3 号: 3 ページ: 2229-2236

    • DOI

      10.1109/lra.2018.2811050

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Muscle Tension Analysis in Stroke Patient Sit-to-Stand Motion by Joint Torque-Based Normalization2020

    • 著者名/発表者名
      Ruoxi Wang
    • 学会等名
      5th International Conference on NeuroRehabilitation (ICNR2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リハビリテーションにおける片麻痺患者の起立動作の改善課程の解明~滑らかさと安定性による評価~2020

    • 著者名/発表者名
      湖上碩樹
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Muscle Synergy Analysis of Human Sit-to-stand Motion for Understanding, Diagnosis and Assist2020

    • 著者名/発表者名
      Qi An
    • 学会等名
      5th Joint UAE Symposium on Social Robotics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Assistive Chair to Support Hip Rising of Elderly People Improves Body Movement of Sit-to-Stand Motion2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kogami
    • 学会等名
      Workshop on Robot Control (WROCO2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Effect of Visual, Auditory, Tactile and Cognitive Feedback in Motor Skill Training: A Pilot Study based on VR Gaming2019

    • 著者名/発表者名
      Fady Alnajjar
    • 学会等名
      Workshop on Robot Control (WROCO2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Physiotherapy Effect on Sit-to-Stand Movement Dynamics after Stroke2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yamasaki
    • 学会等名
      Congress of the International Society of Biomechanics (ISB2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rehabilitation Intervention of Physical Therapists Improves Muscle Synergy during Standing-up Motion of Stroke Patients2018

    • 著者名/発表者名
      Qi An
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Clarification of Altered Muscle Synergies during Sit-to-stand Motion in Stroke Patients2018

    • 著者名/発表者名
      Ningjia Yang
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Physical Therapy on Joint Angle of Hemiplegic Patients during Standing-up Motion2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kogami
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Physical Therapy on Muscle Synergy Structure during Standing-up Motion of Hemiplegic Patients2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kogami
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 片麻痺患者の起立動作のリハビリテーションにおける理学療法士の技能と筋シナジーに与える影響の調査2018

    • 著者名/発表者名
      Qi An
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 片麻痺患者の起立動作のリハビリテーションにおける理学療法士の技能と筋シナジーに与える影響の調査2018

    • 著者名/発表者名
      湖上碩樹
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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