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運動の「随意性の抽出と定量化」による脳卒中リハビリテーション評価

研究課題

研究課題/領域番号 21K11286
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分59010:リハビリテーション科学関連
研究機関東京電機大学 (2022-2023)
奈良先端科学技術大学院大学 (2021)

研究代表者

趙 崇貴  東京電機大学, 理工学部, 助教 (50881653)

研究分担者 横田 千晶  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 病院, 医長 (80300979)
高松 淳  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 客員教授 (90510884)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード運動の随意性 / 皮膚変形 / 距離センサアレイ / 他動運動 / 自動運動 / 皮膚表面形状 / 脳卒中リハビリテーション
研究開始時の研究の概要

自立度などに着目した従来の脳卒中リハビリテーションにおける運動機能評価は、一定の運動機能の到達がなければ機能改善として反映されないため、機能回復に対して「感受性が高い時期」とされている脳卒中急性期という短期間での判定や重症麻痺例での詳細な機能回復の判定には、不向きといえる。そのため、急性期脳卒中への新たなリハビリテーション法の導入には、短期間での判定が可能かつ重症麻痺例にも応用可能な、機能評価システムの開発が必須である。本研究では、異なる運動特徴を有する自動運動と他動運動の皮膚表面形状を比較することにより、「随意性の抽出と定量化」を目指した新たな脳卒中リハビリテーション評価システムを開発する。

研究成果の概要

本研究では、脳卒中リハビリテーションへの応用を目的として、自らの意思で腕を動かす自動運動と、第三者によって腕を動かされる他動運動時の皮膚変形の差から、運動の「随意性」を抽出し、定量化する手法を開発した。開発した手法の有用性を検証すべく、肘関節の屈曲・伸展運動を対象に、様々な運動条件で上腕の皮膚変形を計測し、運動特徴を抽出した。その結果、自動運動でのみ変化する運動特徴が他動運動時に比べて大きく変化し、そのばらつきが運動負荷に比例することから、これらの特徴が運動の随意性を反映している可能性を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでの脳卒中リハビリテーションでは、自立度や課題到達度に着目した評価指標が用いられてきた。このような評価法は簡便である一方、機能回復過程で見られる随意性に伴う細かな変化を反映することは困難である。したがって、従来の評価指標と本研究で開発された「随意性」の抽出・定量化手法を組み合わせることにより、患者の運動機能の回復過程を連続的な量として客観化することが可能となり、リハビリテーションの評価精度の向上が期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Influence of Forearm Postures on Hand-Wrist Gesture Recognition With Forearm Deformation Measurements2024

    • 著者名/発表者名
      Cho Sung-Gwi、Zaffir Muhammad Akmal Bin Mohammed、Yoshikawa Masahiro、Takamatsu Jun、Wada Takahiro
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics

      巻: 6 号: 2 ページ: 652-661

    • DOI

      10.1109/tmrb.2024.3377364

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 安定した他動運動時の皮膚変形計測に向けた運動ガイド装置の開発2024

    • 著者名/発表者名
      木下滉大,趙崇貴,大西謙吾,沢田裕之,楠元政幸,横田千晶
    • 学会等名
      ライフサポート学会・第33回フロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 他動運動時の皮膚変形で学習された主成分分析に基づく 随意運動の度合いを反映する特徴の抽出2023

    • 著者名/発表者名
      下村拓也,趙崇貴,大西謙吾,沢田裕之,楠元政幸,横田千晶
    • 学会等名
      LIFE2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 主成分分析の再構成誤差による他動・自動運動時の皮膚変形の比較2023

    • 著者名/発表者名
      趙崇貴,下村拓也,大西謙吾,沢田裕之,楠元政幸,横田千晶
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2023 (ROBOEMCH2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 脳卒中片麻痺患者の運動機能評価を目的とした等尺性肘関節屈曲運動時の上腕皮膚変形の解析2023

    • 著者名/発表者名
      下村拓也,趙崇貴,大西謙吾,沢田裕之,楠元政幸,横田千晶
    • 学会等名
      The 7th Workshop of Robotics Ongoing Breakthroughs (ROOB2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 他動運動の実施者の差が計測される皮膚変形に与える影響の検証2023

    • 著者名/発表者名
      木下滉大,下村拓也,趙崇貴,大西謙吾,沢田裕之,楠元政幸,横田千晶
    • 学会等名
      The 7th Workshop of Robotics Ongoing Breakthroughs (ROOB2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 脳卒中後重度上肢運動麻痺に対する新たな評価システムの導入2023

    • 著者名/発表者名
      沢田裕之,菅井賢,楠元政幸,西薗博章,趙崇貴,横田千晶
    • 学会等名
      第77回国立病院総合医学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 異なる運動負荷における上腕の皮膚表面形状の特徴解析2022

    • 著者名/発表者名
      下村 拓也、趙 崇貴、大西 謙吾
    • 学会等名
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ウェアラブルデバイスの変形が計測される皮膚表面形状に与える影響の検証2022

    • 著者名/発表者名
      瀬尾 龍大、趙 崇貴、大西 謙吾
    • 学会等名
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of Skin Deformation Differences on the Upper Arm Between Active and Passive Movements During Elbow Flexion and Extension2021

    • 著者名/発表者名
      Sung-Gwi Cho, Mayuki Toyoda, Ming Ding, Jun Takamatsu, Chiaki Yokota, and Tsukasa Ogasawara
    • 学会等名
      The 43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 手の関節角度推定を通した皮膚表面形状から抽出された筋骨格シナジーの表現力検証2021

    • 著者名/発表者名
      趙 崇貴, 高松 淳
    • 学会等名
      第39回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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