• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

生体電位信号網の情報伝達様式に基づく麻痺肢運動改善技術の開発とその臨床有効性研究

研究課題

研究課題/領域番号 23K25244
補助金の研究課題番号 22H03990 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分90150:医療福祉工学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

門根 秀樹  筑波大学, 医学医療系, 准教授 (90599820)

研究分担者 渡邉 大貴  アール医療専門職大学, リハビリテーション学部, 教授 (00779572)
清水 如代  筑波大学, 医学医療系, 准教授 (40620993)
丸島 愛樹  筑波大学, 医学医療系, 准教授 (40722525)
三浦 紘世  筑波大学, 医学医療系, 講師 (40818051)
山崎 正志  筑波大学, 医学医療系, 客員教授 (50281712)
羽田 康司  筑波大学, 医学医療系, 教授 (80317700)
久保田 茂希  茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (90763798)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2025年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
キーワード運動支援 / 運動麻痺 / アシストロボット制御 / 生体信号処理
研究開始時の研究の概要

中枢神経系による人の運動制御は筋シナジーや関節協調運動が基本単位となりその組み合わせとして随意運動が実行される。麻痺患者の運動においては健常者と異なるシナジーがあり、重症度や改善度に従って変化することが報告されており、麻痺患者の筋シナジー・協調運動に働きかけて運動改善を促す技術の可能性が考えられる。本研究では、末梢神経筋活動から特徴量を抽出し、そのネットワークの性質に基づいて運動支援を行う外骨格ロボットシステムを開発する。また、患者を対象として開発手法の試験を行い評価を行う。

研究実績の概要

本研究は運動時の生体電位信号網の情報伝達様式に基づいて麻痺肢の運動改善に寄与する技術を開発して臨床試験へ応用することを目的としている。研究中枢神経系による人の運動制御は筋シナジーや関節協調運動が基本単位となりその組み合わせとして随意運動が実行される。麻痺患者の運動においては健常者と異なるシナジーがあり、重症度や改善度に従って変化することが報告されており、これに基づいて、麻痺患者の筋協調運動に働きかけて運動改善を促す技術の可能性を考える。この目的のため本研究では、①生体電位信号に基づく運動支援装置を用いた訓練を行った疾患例の訓練前後および訓練中の運動データの解析と②中枢神経系疾患による運動麻痺における生体信号特徴の同定を実施している。①では昨年に引き続き脳卒中片麻痺に対して肩運動訓練を実施した臨床研究のデータ解析を行ったほか、頚髄損傷における上肢麻痺に対する肘屈曲伸展運動の生体信号解析を行った。本研究の仮設に基づき複数筋の解析を行い、代償的活動や共収縮、筋シナジーの観点で知見を得た。②では、脳卒中片麻痺における手運動時の前腕の筋活動の時空間・周波数・周波数-時間および非線形の各領域の特徴量を広範に解析する手法を開発した。運動麻痺における生体信号特徴は様々な特徴量を考えることができる一方で、疾患や運動ごとのデータ量を十分に得られない可能性も考えられる。本手法では探索と合目的的な適用性を組み合わせた順序づけを行うことで有用な特徴量を抽出する手法を開発した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

成果の概要における①脳卒中片麻痺における肩運動を対象とする協調運動と改善率に関する解析については引き続きまとめを行っている段階である。②前腕筋群活動の広範な特徴量を解析した結果については、論文を発表した。これらから、おおむね順調に進展していると考える。

今後の研究の推進方策

今年度は、これまで行っている疾患群の生体電位信号解析をさらに進める。これに基づく支援方法の実装を行い、健常者および患者を対象とする動作検証を行う。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 特集 ロボットリハビリテーション-最近の進歩- ロボットリハビリテーションの臨床工学的解析:筋シナジーの観点から2023

    • 著者名/発表者名
      門根 秀樹、山崎 正志、Chun Kwang Tan、Margaux Lafitte、久保田 茂希、清水 如代、渡邉 大貴、丸島 愛樹、羽田 康司、鈴木 健嗣
    • 雑誌名

      関節外科 基礎と臨床

      巻: 42 号: 5 ページ: 584-591

    • DOI

      10.18885/JJS.0000001412

    • ISSN
      0286-5394
    • 年月日
      2023-05-19
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Empirical Myoelectric Feature Extraction and Pattern Recognition in Hemiplegic Distal Movement Decoding2023

    • 著者名/発表者名
      Anastasiev Alexey、Kadone Hideki、Marushima Aiki、Watanabe Hiroki、Zaboronok Alexander、Watanabe Shinya、Matsumura Akira、Suzuki Kenji、Matsumaru Yuji、Ishikawa Eiichi
    • 雑誌名

      Bioengineering

      巻: 10 号: 7 ページ: 866-866

    • DOI

      10.3390/bioengineering10070866

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Alteration of muscle activity during voluntary rehabilitation training with single-joint Hybrid Assistive Limb (HAL) in patients with shoulder elevation dysfunction from cervical origin2022

    • 著者名/発表者名
      Lafitte Margaux、Kadone Hideki、Kubota Shigeki、Shimizu Yukiyo、Tan Chun Kwang、Koda Masao、Hada Yasushi、Sankai Yoshiyuki、Suzuki Kenji、Yamazaki Masashi
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 16

    • DOI

      10.3389/fnins.2022.817659

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Supervised Myoelectrical Hand Gesture Recognition in Post-Acute Stroke Patients with Upper Limb Paresis on Affected and Non-Affected Sides2022

    • 著者名/発表者名
      Anastasiev Alexey、Kadone Hideki、Marushima Aiki、Watanabe Hiroki、Zaboronok Alexander、Watanabe Shinya、Matsumura Akira、Suzuki Kenji、Matsumaru Yuji、Ishikawa Eiichi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 22 号: 22 ページ: 8733-8733

    • DOI

      10.3390/s22228733

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Intention-based robot-assisted shoulder rehabilitation training in chronic stroke patients using a single-joint Hybrid Assistive Limb (HAL)2024

    • 著者名/発表者名
      Lafitte MN, Kadone H, Taketomi M, Kubota S, Shimizu Y, Hada Y, Suzuki K, Yamazaki M
    • 学会等名
      The 4th Japan-Taiwan-Korea Neurorehabilitation Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Gait Coordination Changes After Training Using HAL in Patients with Gait Impairment Due to Central Nervous System Disorders.2023

    • 著者名/発表者名
      Kadone H, Shimizu Y, Ezaki S, Puentes S, Watanabe H, Kubota S, Marushima A, Suzuki K, Hada Y, Yamazaki M.
    • 学会等名
      XXIX Conference of the International / Japanese Society of Biomechanics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 歩行障害を呈した脊椎脊髄疾患患者におけるダブルニーアクションの獲得と人工知能応用による臨床動作解析2023

    • 著者名/発表者名
      江崎聖桜、門根秀樹、久保田茂希、清水如代、羽田康司、Chun Kwang Tang、三浦紘世、國府田正雄、鈴木健嗣、山海嘉之、山崎正志
    • 学会等名
      第38回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] HAL腰タイプを用いた反復重量物挙上動作における上肢・体幹筋協調制御の解析2023

    • 著者名/発表者名
      門根秀樹、Tan Chun Kwang、三浦紘世、國府田正雄、山崎正志
    • 学会等名
      第96 回日本整形外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Deltoid-Trapezius adjustment ratio as a myoelectric biomarker of shoulder motion recovery in C5 palsy patients during robot-assisted rehabilitation2023

    • 著者名/発表者名
      Hideki Kadone, Margaux Lafitte, Shigeki Kubota, Yukiyo Shimizu, Masao Koda, Masashi Yamazaki
    • 学会等名
      13th Annual Meeting of Cervical Spine Research Society Asia Pacific Section (CSRS-AP)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 医工融合研究によるロボット医工学の展開:ロボットリハビリテーション、臨床動作解析と動作支援装置開発・社会実装2023

    • 著者名/発表者名
      門根秀樹
    • 学会等名
      小児神経学会関東地方会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Robot-Assisted voluntary shoulder rehabilitation training modifies synergetic muscle control in a chronic stroke patient: a case report2022

    • 著者名/発表者名
      Magaux Lafitte, Hideki Kadone, Masakazu Taketomi, Chun Kwang Tan, Yukiyo Shimizu, Yasushi Hada, Kenji Suzuki, Masashi Yamazaki
    • 学会等名
      FENS Forum 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of gait motion changes by intervention using robot suit hybrid1 assistive limb (HAL) in myelopathy patients after decompression surgery for ossification of posterior longitudinal ligament2022

    • 著者名/発表者名
      Seioh Ezaki, Hideki Kadone, Shigeki Kubota, Yukiko Shimizu, Tetsuya Abe, Kousei Miura, Yasushi Hada, Masao Koda, Kenji Suzuki, Masashi Yamazaki
    • 学会等名
      International Society of Posture and Gait Research (ISPGR) World Congress
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robot-assisted voluntary rehabilitation training for shoulder elevation impairments of cervical origin2022

    • 著者名/発表者名
      Margaux Lafitte, Hideki Kadone, Shigeki Kubota, Yukiyo Shimizu, Yasushi Hada, Kenji Suzuki, Masashi Yamazaki
    • 学会等名
      16 th International Congress of Society of Physical and Rehabilitation Medicine (ISPRM) Virtual Congress
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of gait coordination changes after training using HAL in stroke patients2022

    • 著者名/発表者名
      Hideki Kadone, Chun Kwang Tan, Hiroki Watanabe, Sandra Puentes, Aiki Marushima, Kenji Suzuki
    • 学会等名
      第40回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of gait changes after training using HAL in patients with spinal cord disorder.2022

    • 著者名/発表者名
      Hideki Kadone, Seioh Ezaki, Sandra Puentes, Shigeki Kubota, Yukiyo Shimizu, Masashi Yamazaki, Kenji Suzuki
    • 学会等名
      第40回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Development of a gait training system that supports forward movement based on bio signal during walking2022

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Konishi, Hideki Kadone, Kenji Suzuki
    • 学会等名
      第40回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi