刺激－反応モデルに基づく能動的運動機能評価法の提案とパーキンソン病診断への応用

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本年度は,前年度までに提案してきたCPGシナジーモデルのブラッシュアップを図り,パーキンソン病患者の指タップ運動解析に適用するとともに,小型の振動刺激装置を用いた刺激反応評価モデルの確立に向け,指タップ運動時の外部刺激が運動に与える影響を評価可能なシステムを開発した.また,指タップ運動機能に影響を及ぼす要因を解明するために因子分析を適用し,指タップ運動の評価と分類を行った.さらに,生体運動や生体信号の識別技術を応用したリハビリテーションシステムとヒューマンインタフェースシステムを新たに開発した.指タップ運動を用いた診断支援には,指の運動やリズムなどを高精度に計測・評価する必要がある.昨年度までに提案していた指タップ運動計測システムをベースとし,指先間距離を実現する上位中枢系の神経モデルを構築することを目的として考案したCPGシナジーモデルをブラッシュアップさせ,パラメータの決定方法の最適化を行うとともに,パーキンソン病患者に起こる運動異常が2つのCPG波形の形状異常,重み係数異常,時間シフト異常として評価できる可能性を示した【計測自動制御学会論文誌投稿中】.また,運動機能状態を正確に評価するために,指タップ運動に因子分析を適用し,健常者約400名のデータを用いて指タップ運動に影響を及ぼす因子が「指の開閉能力」,「運動リズム」,「運動の安定性」という三つのファクターで表現可能なことを示した.3つの因子を用いて被験者を分類することで,従来用いられてきたパーキンソン病評価基準であるUPDRS (Unified Parkhlson's disease rating scale)では評価困難な運動の特徴による分類が可能になった.さらに,計測した指タップ運動や生体信号などから病症や被験者の状態を自動識別できれば,病症の診断支援に応用できるだけでなく,被験者のリハビリテーションや生活支援に用いられる可能性がある.そこで本年度は,生体信号を利用したリハビリテーションシステムを開発した【IEEE,計測自動制御学会論文誌掲載】.さらに,頸髄損傷患者がコンピュータを制御できる新しい方法論を開発した【計測自動制御学会論文誌掲載】.