筋電信号を用いたヒト運動ニューロンの個数・サイズの推定法

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655152
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 赤澤 堅造 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (30029277)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥野 竜平 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (90294199) ; 金 寛 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90243170) ; 彼末 一之 大阪大学, 医学部・保健学科, 教授 (50127213)
• Keywords: 節電図 / 運動ニューロン / 運動単位 / 筋萎縮性側索硬化症 / 電極 / 独立成分分析

Research Abstract

近年,筋萎縮性側索硬化症,運動ニューロン病など,進行性で,かつ死に至る神経・筋系疾患が多く見られ,その診断,治療のため運動ニューン個数・サイズ分布の計測手法の開発が非常に強く望まれている.本研究では,等尺性随意収縮時の筋電信号を用いて,運動ニューロンの個数およびサイズ分布を推定する新しい理論を提唱し,筋電信号発生のモデルの構築とモデル解析により,推定法の妥当性と推定誤差を明らかにし,臨床診断への適用可能性を示すことを目的とする.本年度は,以下の項目について研究を遂行した.
(1)計測システムの構築
等尺性収縮の計測システムを構築する.筋張力,筋電図,関節角度,筋音図を計測し,計算機に格納する.そのために,多チャンネル表面電極を試作中である.本電極は,個々の使用者に適用できるように,厚さ3mmの塩化ビニールシートをベースとし,ステンレス棒を用いた電極,SN比を向上させるためのオペアンプを備えたものである.
(2)推定法の構築
本研究では,等尺性収縮時および等速度運動時において,上腕二頭筋の表面筋電図を,多チャンネルアレイ電極を用いて計測した.そして,ICAとテンプレートマッチングを併用した運動単位活動波形のデコンポジションシステムを開発した.その結果,30%MVC以下の等尺性張力で計測した筋電図から,運動単位を同定することが可能であること示した.

Research Products

• [Publications] 中村壮志: "等速度肘屈曲動作における二頭筋運動単位の発火様式"電子情報通信学会技術研究報告. MBE2002-58. 21-25 (2002)
• [Publications] 中村壮志: "肘屈曲運動時の上腕二頭筋短頭における運動単位発火様式の解析"第5回日本電気生理運動学会論文集. 16-21 (2002)
• [Publications] Gonzalo A.Garcia: "Surface Electrode-Array Electromyogram Decomposition"Proc. of The 1st International IEEE Engineering in Medicine and Biology Society(EMBS) Conference on Neural Engineering. (印刷中). (2003)