筋毎の効率的な刺激タイミング調整が可能な歩行再建用電気刺激装置の開発

开发用于步态重建的电刺激装置，可有效调整每块肌肉的刺激时间

• 批准号: 20K19325
• 负责人: 平賀 篤
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Teikyo University of Science & Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K19325/
• 关键词: 電気刺激; 適応; 効率化; 運動学習; 歩容; 刺激タイミング; 刺激トリガー; 歩行再建

本研究では、外部から筋ならびに支配神経に電気刺激を行い動作を改善させる機能的電気刺激（FES）機器に用いるための複数のトリガーについて、動作への汎用性を高める方法について検証を行う予定で進めていた。実験開始当初の予定より一部修正し、運動学習的な要素と歩行以外の動作再建を視野に入れた動作効率化を模索した。2022年度は既に実用化されている足底後足部圧センサーを用いた機能的電気刺激を用い、どのような歩行形態の場合に適応外になるかを検証した。その結果、足関節背屈（腓骨筋・腓骨神経）をターゲットにした動作の場合、片麻痺や痙性麻痺を想定した歩行だけでなく、過度な変形性膝関節症を伴う場合などについても歩行の効率化が図れない可能性が示唆された。これは単純に歩行時に踵接地をするかどうかということだけでなく、足底接地後の重心移動の推移も大きく影響すると考えられる。また本来足関節背屈位で保持すべきタイミングは遊脚中期～立脚初期にかけてであるが、このタイミング以外で足関節背屈が誘導されることで逆に動作時の重心移動を阻害する可能性が高い。その結果、立脚後期～遊脚中期にかけて起こる底屈位→背屈位への切り替えに伴う前方推進や、立脚初期～中期にかけて起こる足関節を中心とした前方への回転運動が上手く起こらないための歩行効率の低下が見込まれた。それに加え、2021年度に得られた短時間の電気刺激と自動運動の組み合わせが動作制御能力を向上させる可能性について、歩行でも同様に刺激効果が残存する可能性が考えられた。

该研究计划研究如何提高多个触发器在功能电刺激（FES）设备中的多功能性，这些设备将外部电刺激用于肌肉和控制神经以改善其行为。我们已经从实验开始时的初始时间表进行了一些修订，并试图提高运营效率，以重建运动元素和运动以外的运动元素和运动。在2022财年中，使用Hindfoot压力传感器的功能性电刺激已被用于实际使用，用于验证其范围内哪种类型的步行样式。结果，有人提出针对踝背节的运动（腓骨肌肉和腓神经）可能无法提高行走的效率，不仅在偏瘫或痉挛性瘫痪的情况下，而且在过度膝关节骨关节炎的情况下也无法提高行走的效率。这不仅是在行走时与脚跟联系的简单方法，而且据认为它会对重心接触后重心的运动产生重大影响。此外，在脚踝背反射位置保持的时间是从中间旋转到早期的位置，但是如果在此时间安排之外诱发脚踝背反射，则很大可能会抑制运动过程中重力运动的中心。结果，预计由于从足底屈曲到背屈的转换，从晚姿势到中后腿的背屈，并且步行效率将降低，并且从早期到中后腿发生的脚踝旋转运动无法正常发生。此外，还认为在2021年获得的短期电刺激和自动运动的组合可以提高运动控制能力，并且刺激效果也可以保留在行走中。

项目成果

歩行動作における内側広筋への機能的電気刺激のタイミングが歩容に及ぼす影響

股内侧肌功能性电刺激时机对步行运动步态的影响

• 发表时间: 2022
• 期刊: 国際エクササイズサイエンス学会誌
• 作者: 平賀篤

Combined intervention effects and stimulation pattern verification of peripheral electrical stimulation and voluntary movement in motor learning

运动学习中外周电刺激和随意运动的联合干预效果和刺激模式验证

• 发表时间: 2021
• 作者: Hiraga A;Kimura T;Tanabe S;Sugawara K
• 通讯作者: Sugawara K