Gait improvement of knee osteoarthritis by portable functional electrical stimulator

便携式功能性电刺激器改善膝骨关节炎步态

• 批准号: 21K11287
• 负责人: 柴田 論
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11287/
• 关键词: 変形性膝関節症; 携帯型機能的電刺激装置; 衝撃吸収機能; フィードバック機構内蔵型; 膝関節内転角度; 内転モーメント; 携帯型機能的電気刺激装置; 歩行変容; 大腿四頭筋の遠心性収縮; 携帯型機能的低周波電気刺激装置; オンラインフィードバック

歩行周期のうち立脚初期から中期を検知するために踵骨中央部に圧力センサを設置し，電気刺激により膝関節の衝撃吸収に寄与する大腿四頭筋の遠心性収縮を生じさせ，それにより動作変容を実現し，膝への負荷を軽減することを目指した携帯型機能的電刺激装置の効果について検討した．その結果，荷重応答期における膝関節最大屈曲角度が機能的電気刺激群において有意に高値を示し，同時期の床反力鉛直成分と後方成分は有意に低値を示した．また，膝関節最大内転角度時の膝関節パワーは電気刺激を施すことにより有意の低値を示した．これらの結果から，衝撃吸収機能が働きやすくなり本システムの有効性を確認することが出来た．この成果は学術論文として，ライフサポート34巻2号，pp.39-47に掲載されている．さらに，変形性膝関節症の痛みの原因となる歩行時の膝関節外側動揺を抑制するために，フィードバック機構内蔵型の機能的電気刺激装置の開発と評価を行った．踵骨中央部に設置した圧力センサと，膝関節の動きを検出する角度センサから刺激対象脚の接地時の膝関節外側動揺を検知し，昇圧チョッパ回路で昇圧した電気刺激を歩行のタイミングに合わせて膝関節周囲筋へ与えるものである．すなわち，ステップごとの膝関節外側動揺を検出して，次のステップに望ましい電気刺激強度を調整して出力することにより膝関節の外側動揺を抑制し，望ましい動作に変容させることを目的としている．このシステムの有効性を確認するために，重度の変形性膝関節症の患者6名に対して装着実験を実施し，膝関節内転角度と内転モーメントの改善を認め有効性を確認した．この研究成果は，The Proceedings of the 9th International Conference on Intelligent Systems and Image Processing 2022に掲載されている．

在跟骨的中心安装了一个压力传感器，以检测步行周期的早期至中期，以及旨在产生股四头肌的传递收缩的便携式功能电刺激器的影响，从而有助于通过电气刺激吸收膝盖关节，从而通过电气刺激来吸收膝关节，从而使膝盖的运动转换和重新锻炼对膝关节的负载。结果，功能性电刺激组中膝关节的最大屈曲角显着更高，同一时期内地板反作用力的垂直和后成分显着较低。此外，当应用电刺激时，最大加合角的膝关节功率显着较低。这些结果表明，减震功能更容易工作，并且确认了该系统的有效性。这一发现是作为生命支持卷的学术论文发表的。 34，第2号，第39-47页。此外，我们使用内置反馈机制开发并评估了功能性电刺激装置，以抑制步行过程中侧膝关节的搅动，这会导致膝盖骨关节炎的疼痛。安装在钙烷中心和角度传感器中央部分的压力传感器检测到膝关节的运动检测膝关节的外运动，并根据步行的时机将增强斩波器电路的电刺激促进在膝关节周围的肌肉周围的肌肉周围。换句话说，目的是在每个步骤中检测膝关节的横向运动，调整下一步的所需的电刺激强度，并输出以抑制膝关节的横向运动，并将其转化为所需的运动。为了确认该系统的有效性，我们对六名严重的膝盖骨关节炎患者进行了一项佩戴的实验，并确认了膝盖加合力角度和加合物力矩的改善。这项研究发现发表在第9届智能系统和图像处理国际会议论文集2022。

项目成果

歩行動作変容を目的とした立脚初期から中期における大腿への機能的電気刺激の影響

为了改变步行行为，在站立姿势的早期到中期对大腿进行功能性电刺激的效果

• 发表时间: 2022
• 期刊: ライフサポート
• 作者: 土居 誠治;柴田 論; MU Shenglin;三木 雄平
• 通讯作者: 三木 雄平

Improvement of a Portable Functional Electrical Stimulator for Gait Modification of Knee Osteoarthritis

用于膝骨关节炎步态矫正的便携式功能性电刺激器的改进

• 发表时间: 2022
• 期刊: The Proceedings of The 9th International Conference on Intelligent Systems and Image Processing 2022
• 作者: Ryota Okamura;Yuhei Mikia;Satoru Shibata;and Shenglin Mu
• 通讯作者: and Shenglin Mu

変形性膝関節症の歩行時の動作変容を目的とした フィードバック機構内蔵型の機能的電気刺激システムの開発と評価

开发和评估具有内置反馈机制的功能性电刺激系统，用于改变膝骨关节炎患者的步行运动

• 发表时间: 2021
• 作者: 蜂須賀明子;阿部達哉;小森哲夫;松嶋康之;佐伯覚;岡村亮汰，三木雄平，土居誠治，柴田論，穆盛林
• 通讯作者: 岡村亮汰，三木雄平，土居誠治，柴田論，穆盛林

変形性膝関節症の歩行時の動作変容を目的としたフィードバック機構内蔵型の機能的電気刺激装置の開発と評価

开发和评估具有内置反馈机制的功能性电刺激装置，用于改变膝骨关节炎患者的步行运动

• 发表时间: 2022
• 期刊: リハビリテーション・エンジニアリング
• 作者: 土居 誠治;柴田 論;穆 盛林;三木 雄平
• 通讯作者: 三木 雄平