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

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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。この目的のため本年度は、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た。①これまでに行ってきた歩行運動を対象とする解析に加えて本年度は肩運動(上肢挙上運動)を対象として解析を行った。解析対象は、C5麻痺による上肢挙上障害と脳卒中後遺症による片麻痺である。C5麻痺による運動障害は挙上運動の主動筋である三角筋麻痺が主たる要因であるが、生体電位信号に基づく挙上運動支援は訓練時に主動筋の活動を増大するとともに他の筋による代償的運動と共収縮を低減するという結果を得た。脳卒中片麻痺に対しては、生体電位信号に基づく運動支援により訓練回が進むにつれて挙上運動に関連する筋群全体の活動が低下するという結果を得た。また、訓練後の運動の改善率と訓練中の共収縮の低減傾向が関連していることも見られた。②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解析した。