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2023 年度 実施状況報告書

手指運動画像から筋緊張と麻痺の重症度を推定するアプリケーションの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K11220
研究機関埼玉県立大学

研究代表者

齋藤 剛史  埼玉県立大学, 大学院保健医療福祉学研究科, 大学院研究員 (00866791)

研究分担者 濱口 豊太  埼玉県立大学, 保健医療福祉学部, 教授 (80296186)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワード脳卒中 / 運動麻痺 / 筋緊張 / 遠隔評価 / 動作解析
研究実績の概要

本研究は脳卒中後に生じる手指の運動麻痺を赤外線小型カメラを用いて評価するアプリケーションを作成することを目的としている.これまでの脳卒中後の運動麻痺の評価は,療法士が目視でおこなっており,一定のレベルで評価するためには熟練が必要とされる.また治療前後の比較や予後予測をおこなうためには定量化されたデータである必要がある.現在まで小型赤外線2眼カメラを用いた3次元動作解析システム手指機能評価装置(特許第6375328号)を開発し,手指の運動パターンを機械学習させて作出した識別子を用いて運動麻痺の重症度を判定することに成功した.そこでこの装置が脳卒中後の運動麻痺の特徴である痙縮と呼ばれる筋肉の緊張状態の異常を評価できれば,より詳細な状態を定量的に評価することが可能になる.さらに非接触で測定することができれば,遠隔での評価が可能となり,将来的には在宅に居たままリハビリ治療や動作指導を受けることができる可能性が広がる.
2023年度において研究代表者は被験者の測定を継続し,研究分担者は得られたデータの解析をおこなった.解析は,麻痺側,非麻痺側とも手指機能評価装置の測定値から単振動の正弦波に近似させて,その周波数と位相を計算した(f(x)=α*sin(βx+φ).算出された周波数と筋緊張を一般化線形モデルで推定した (式:筋硬度= (麻痺側周波数*β1) + (非麻痺側周波数*β2) +切片) .この回帰式の整合性を得るため,算出された39名の筋硬度の値をブートストラップ法にて筋ごとに5000データにリサンプリングし,自己相関を判別した.
結果,尺側手根屈筋の筋硬度を予測する回帰式が最も適合した.(式:筋硬度=(0.114*β1)+(0.178*β2)+49.253;Durbin-Watson=.927,P<.001)
この成果については2023年度第57回日本作業療法学会で発表した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

コロナ禍において病院内の滞在時間が制限された経緯があり,現在においてもそのような環境が続いている.

今後の研究の推進方策

得られたデータから追加補充すべきデータがあれば改めて測定する.また論文投稿に向けて執筆する.

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍において当初の想定よりも進行状況が遅れており,1年間の継続申請をおこなったため.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Development of an Application That Implements a Brain?Computer Interface to an Upper-Limb Motor Assistance Robot to Facilitate Active Exercise in Patients: A Feasibility Study2023

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Tadashi、Hamaguchi Toyohiro
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 13 ページ: 9979~9979

    • DOI

      10.3390/app13179979

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recovery of Patients With Upper Limb Paralysis Due to Stroke Who Underwent Intervention Using Low-Frequency Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation Combined With Occupational Therapy: A Retrospective Cohort Study2023

    • 著者名/発表者名
      Hamaguchi Toyohiro、Abo Masahiro
    • 雑誌名

      Neuromodulation: Technology at the Neural Interface

      巻: 26 ページ: 861~877

    • DOI

      10.1016/j.neurom.2023.02.077

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Upper Limb Function Recovery by Combined Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation and Occupational Therapy in Patients with Chronic Stroke According to Paralysis Severity2023

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Daigo、Hamaguchi Toyohiro、Murata Kai、Ito Hiroshi、Nakayama Yasuhide、Abo Masahiro
    • 雑誌名

      Brain Sciences

      巻: 13 ページ: 284~284

    • DOI

      10.3390/brainsci13020284

  • [学会発表] 脳卒中片麻痺患者の手指開閉運動から筋緊張を予測するアプリケーション開発の予備的研究 第二報2023

    • 著者名/発表者名
      齋藤 剛史
    • 学会等名
      第57回日本作業療法学会
  • [学会発表] どうする,動作解析2023

    • 著者名/発表者名
      齋藤 剛史
    • 学会等名
      第57回日本作業療法学会
    • 招待講演
  • [図書] 作業療法評価学2024

    • 著者名/発表者名
      能登真一(編), 濱口豊太(分担)
    • 総ページ数
      646
    • 出版者
      医学書院
    • ISBN
      9784260052498
  • [図書] 作業療法学概論テキスト [電子版付]2023

    • 著者名/発表者名
      東登志夫(編), 濱口豊太(分担)
    • 総ページ数
      288
    • 出版者
      南江堂
    • ISBN
      9784524232710

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公開日: 2024-12-25  

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