筋疲労・筋電位導関数の導出と機能回復を促す機能的電気刺激

• 研究課題/領域番号: 24650349
• 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: 電気通信大学
• 研究代表者: 横井 浩史 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (90271634)
• 研究分担者: 山田 幸生 電気通信大学, 脳科学ライフサポート研究センター, 教授 (10334583)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 生体機能代行 / 機能的電気刺激 / 筋疲労 / 筋電位

研究成果の概要

電気刺激により筋群の収縮を誘発することで，運動と感覚の訓練を行う機能的電気刺激は，麻痺疾患の運動機能回復に有効な手法とされているが，電気刺激に伴う強い疲労感や忌避反応などの課題はまだ残っている．本研究では，電気刺激法を用いた麻痺疾患の運動機能回復訓練のために，電気刺激時に計測した筋電位の周波数特徴から筋疲労を推定する方法を開発し，電気刺激パラメータによる誘発運動と脳賦活の同時計測を行うことで，脳活動及び運動量と刺激パラメータの関係を明らかにした．これらの研究成果に基づいた開発した刺激装置を下肢麻痺の被験者に適用し，長期訓練によって脳賦活領域の拡大縮小が引き起こされていることが示された．

研究成果

• [雑誌論文] 急性期脳梗塞患者に対する歩行中の機能的電気刺激治療が歩容及び内側感覚運動皮質へのヘモグロビン濃度へ及ぼす即時的効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保田 雅史，山村 修，神澤 朋子，五十嵐 千秋，松尾 英明，成瀬 寛亮，嶋田 誠一郎，加藤 龍，横井 浩史，内田 研造，馬場 久敏
  • 雑誌名: 理学療法学 巻: Vol.41, No.1 ページ: 13-20
  • 査読あり
• [学会発表] 感覚フィードバックを伴う機能的電気刺激を用いた運動機能回復応用に関する研究:健常者における脳活動の時間的推移に関する検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大平美里，神澤 朋子，森下 壮一郎，姜 銀来，山村 修，横井浩史
  • 学会等名: 第27回自律分散システム・シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-02-23
• [学会発表] fNIRSによる機能的電気刺激に対する脳活動の時間的推移に関する検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大平美里，神澤 朋子，森下 壮一郎，姜 銀来，山村 修，横井浩史
  • 学会等名: 脳と心のメカニズム第15回冬のワークショップ
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2015-01-08
• [学会発表] Effect of burst stimulation by high frequency biphasic square-wave pulse on cortical perfusion after stroke: A pilot study (2014)
  • 著者名/発表者名: Osamu Yamamura, Tomoko Kamisawa, Masafumi Kubota, Chiaki Igarashi, Yudai Watabe, Seiichiro Shimada, Tetsuya Tujikawa, Hidehiko Okazawa, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Kenzo Uchida, Hisatoshi Baba, Tadanori Hamano, Yasunari Nakamoto
  • 学会等名: American Society of Neurorehabilitation Annual Meeting
  • 発表場所: Washington DC
  • 年月日: 2014-11-13
• [学会発表] 個人に適応した電極位置を探索する電気刺激装置の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 佑樹，大平 美里，加藤 龍，横井浩史
  • 学会等名: 第35回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] 効果的な筋活動を促す電極配置を再配置可能にする電気刺激装置の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 佑樹，大平 美里，加藤 龍，横井浩史
  • 学会等名: 第15回日本電気生理運動学会(第3回SICE電気生理運動学研究会)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-06
• [学会発表] 脳‐身体運動相互作用モデル構築―機能的電気刺激に誘発された脳活動の周期性解析－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 大平 美里，森下 壮一郎，姜 銀来，横井浩史
  • 学会等名: 第20回創発システムシンポジウム
  • 発表場所: 長野県茅野市
  • 年月日: 2014-08-31
• [学会発表] 運動機能回復のためのFESニューロリハビリテーションにより誘発される脳活動パターン評価―自己相関解析による周期性検出― (2014)
  • 著者名/発表者名: 大平 美里，森下 壮一郎，姜 銀来，横井浩史
  • 学会等名: The 8th Annual Meeting of The Japanese Society for Motor Control
  • 発表場所: 茨城
  • 年月日: 2014-08-08
• [学会発表] １か月間の集中的な機能的電気刺激療法前後の運動機能と脳機能画像の変化：症例報告 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保田雅史、神澤朋子、五十嵐千秋、山村修、嶋田誠一郎、松尾英明、成瀬廣亮、岡沢秀彦、加藤龍、横井浩史、馬場久敏
  • 学会等名: 第４９回日本理学療法学術大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-05-31
• [学会発表] 脳卒中患者に対する電気刺激を併用した下肢伸展運動課題が脳活動に与える影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐千秋、久保田雅史、神澤朋子、山村修、岡沢秀彦、加藤龍、横井浩史、嶋田誠一郎、馬場久敏
  • 学会等名: 第４９回日本理学療法学術大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-05-31
• [学会発表] 慢性期脳卒中患者における機能的電気刺激療法の効果：H2[15O] PETによる検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 神澤朋子、山村修、 辻川哲也、岡沢秀彦、濱野忠則、久保田雅史、五十嵐千秋、内田研造、加藤龍、横井浩史
  • 学会等名: 第５５回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-05-23
• [学会発表] 多点電極による表面電気刺激の電極配置探索法の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 佑樹，鈴木 美奈子，加藤 龍，横井 浩史
  • 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2013 (SSI2013)
  • 発表場所: 滋賀
• [学会発表] 運動機能の再建に向けた多チャンネル型表面電気刺激装置の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 美奈子，佐藤 佑樹, 加藤 龍，横井 浩史, 山村 修, 神澤 朋子, 久保田 雅史, 五十嵐 千秋
  • 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2013 (SSI2013)
  • 発表場所: 滋賀
• [学会発表] 表面電気刺激を用いた四肢制御のための刺激電極の最適配置決定手法―多点電極の中から最適な電極を選出する刺激選択回路の設計― (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 佑樹，鈴木 美奈子，加藤 龍，横井 浩史
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] 表面電気刺激における四肢制御のための刺激電極の最適配置決定手法―多点電極の中から最適な電極を選出する刺激選択回路の設計― (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 佑樹，鈴木 美奈子，加藤 龍，横井 浩史
  • 学会等名: 第14回日本電気生理運動学会大会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Parameter optimization of surface electrical stimulation for movement assistance in joints of extremities
  • 著者名/発表者名: Takashi Mori, Tatsuya Seki, Ryu Kato, Soichiro Morishita, Osamu Yamamura and Hiroshi Yokoi
  • 学会等名: XIXth Congress of the International Society of Electrophysiology & Kinesiology
  • 発表場所: Australia
• [学会発表] 下肢麻痺者の運動補助のための表面電気刺激装置の開発 -多点電極の中から最適な電極を選出するための刺激選択回路の設計-
  • 著者名/発表者名: 佐藤佑樹、鈴木美奈子、加藤龍、横井浩史
  • 学会等名: バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 仙台市
• [学会発表] 運動補助とニューロリハビリテーションを目的とした携帯型機能的電気刺激システムの開発
  • 著者名/発表者名: 加藤龍、森崇、鈴木美奈子、横井浩史、久保田雅彦、山村修
  • 学会等名: 第30回ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌市
• [学会発表] 機能的電気刺激が誘発する筋疲労の推定に関する研究
  • 著者名/発表者名: 鈴木美奈子、関達也、加藤龍、森下壮一郎、横井浩史
  • 学会等名: 第30回ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌市
• [学会発表] 当電位面を用いた筋電計からの電気刺激ノイズ抑制手法
  • 著者名/発表者名: 粕谷昌宏、関雅俊、川村和也、小林洋、藤江正克、横井浩史
  • 学会等名: 第30回ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌市
• [図書] Clinical Systems Neuroscience (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yokoi，Yuki Sato，Minako Suzuki，Yoshiko Yabuki，Tatsuhiro Nakamura，Takashi Mori，Soichiro Morishita，Ryu Kato，Osamu Yamamura，Masafumi Kubota，Tomoko Kamisawa，Chiaki Igarashi，Tadashi Isa，Tatsuya Umeda，Hidenori Watanabe，Yukio Nishimura，Katsunori Ikoma，and Tamaki Miyamoto
  • 総ページ数: 387
  • 出版者: Springer Japan 2015
• [図書] Clinical Systems Neuroscience, Part 2: Body Image Adjustment and Neuroprosthetics（分担執筆） (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yokoi, Yuki Sato, Minako Suzuki, Tatsuhiro Nakamura, Takashi Mori, Soichiro Morishita, Ryu Kato, Osamu Yamamura, Masafumi Kubota, Tomoko Kamisawa, Chiaki Igarashi,Tadashi Isa, Tatsuya Umeda, Hidenori Watanabe, Yukio Nishimura, Katsunori Ikoma, and Tamaki Miyamoto
  • 出版者: Engineering Approach for Functional Recovery based on Body Image Adjustment by using Biofeedback of Electrical Stimulation
• [図書] Biomedical Engineering and Cognitive Neuroscience for Healthcare (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yokoi, Ryu Kato, Takashi Mori, Osamu Yamamura and Masafumi Kubota
  • 総ページ数: 477
  • 出版者: Interdisplinary Applications
• [備考] 電気通信大学 横井研究室ホームページ
  • URL: http://www.hi.mce.uec.ac.jp/yklab/
• [産業財産権] 電気刺激システム及び計測システム (2013)
  • 発明者名: 佐藤祐樹，鈴木美奈子，横井浩史，加藤龍，中村達弘，森下壮一郎
  • 権利者名: 佐藤祐樹，鈴木美奈子，横井浩史，加藤龍，中村達弘，森下壮一郎
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-259481
  • 出願年月日: 2013-12-16
• [産業財産権] 電気刺激システム及び計測システム (2012)
  • 発明者名: 佐藤佑樹、森下壮一郎、鈴木美奈子、横井浩史、加藤龍、中村達弘
  • 権利者名: 佐藤佑樹、森下壮一郎、鈴木美奈子、横井浩史、加藤龍、中村達弘
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-273523
  • 出願年月日: 2012-12-14