片麻痺患者への神経筋電気刺激を併用した肩・肘関節屈伸運動リハビリ介助装置の開発

开发偏瘫患者肩肘关节屈伸运动神经肌肉电刺激康复辅助器具

• 批准号: 26917020
• 负责人: 谷口 康太郎
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-26917020/
• 关键词: 脳卒中片麻痺; 肩・肘関節屈伸運動機能回復訓練装置; 神経筋電気刺激

本研究の目的は脳卒中片麻痺患者の神経筋電気刺激(NMES)による肩・肘関節の屈伸運動機能回復訓練装置を開発することである。片麻痺の肘と肩の協調運動実現のためには、まず共同運動から単関節運動を分離する必要がある。運動自由度が多い肩の屈伸訓練は目的以外の肩と肘の運動自由度を拘束し、肩甲骨の動きにも順応すべきである。肘の屈伸訓練は肩の動きを拘束する必要がある。また、目的の随意運動を補助するNMESを併用した訓練を安定的に実現するためにも目的運動以外の自由度方向へ選択的に制限を加え、目的運動を介助する必要がある。本装置は患者の上肢形態に合わせて調整可能であり、肩・肘関節の目的の訓練に応じて運動方向や範囲を制限し、訓練運動を介助する。前腕と上腕各々に対応する2つのリンクと肘と肩の動きに対応する2つの受動関節で構成する。前腕、上腕を支えるリンクとホルダは患者の負担を低減するために軽量なアルミニウム合金製とし、接触部分にはウレタンを使用した。肩関節に対応する受動関節は回転と並進の2自由度を有しており、肩甲骨の動きに順応できる構造とした。なお、肩と肘関節の運動範囲は各々独立してクランプネジで容易に制限できる構造にした。鹿児島大学病院霧島リハビリテーションセンターにおいて、本装置を用いNMESを併用した臨床試験を15人の慢性期脳卒中患者に行った。NMESには伊藤超短波製のES-530を用い、肩は屈曲筋に、肘は伸展筋に運動閾値レベルの低周波電気刺激を手動で与えた。使用波形はツインピーク単相パルス電流、パルス幅は50[μs]、周波数は50[Hz]とした。その結果、上肢FMAにおいて平均5.7ポイント有意に改善した。これは随意運動を補助しながら訓練を行うことで効果的に神経回路の強化を図れたためではないかと考えられる。現在、さらに治療効果の向上を目指すため、訓練動作に連動して自動で電気刺激を負荷するシステムの開発を進め、健常者での試験を実施している。

这项研究的目的是开发一种训练装置，用于通过中风偏瘫患者的神经肌肉电刺激（NME）屈曲和伸展运动功能恢复肩膀和肘关节。为了实现偏瘫和肩部配位，必须首先将单个关节运动与关节运动分开。肩部弯曲和延伸训练具有很大的运动自由度，应限制肩膀和肘部的运动自由，除了目的之外，还应适应肩cap骨的运动。肘部屈曲和延伸训练需要限制肩部运动。此外，为了使用NME稳定地实现训练，这有助于目标的自愿运动，有必要选择性地限制目标运动以外的自由度，并协助目标运动。可以调整该设备以适合患者的上肢形态，并根据所需的肩膀和肘关节的训练限制运动的方向和范围，并有助于训练运动。它由两个与前臂和上臂相对应的链接组成，两个被动关节对应于肘部和肩膀的运动。支撑前臂和上臂的链接和持有者由轻质铝合金制成，以减轻患者的负担，并将氨基甲酸酯用于接触区域。与肩关节相对应的被动关节具有两个自由度：旋转和翻译，结构适应肩blade骨的运动。肩膀和肘接头的运动范围分别为一个结构，可以通过夹具螺钉轻松地独立限制。在Kagoshima University医院的Kirishima康复中心，在15例慢性中风患者中，在15例慢性中风患者中进行了一项与NME的临床试验。 ITO Ultrashort Wave ES-530使用了NME，并弯曲了肩部，并将肘部伸肌手动应用于运动阈值水平的低频电刺激。所使用的波形是双峰单相脉冲电流，脉冲宽度为50 [μs]，频率为50 [Hz]。结果，上肢FMA的平均改善显着增加了5.7点。这被认为是因为在协助自愿运动的同时进行了训练，从而有效增强了神经回路。目前，为了进一步提高治疗的有效性，我们正在开发一个系统，该系统自动与训练操作结合使用，并正在健康受试者进行测试。

项目成果

片麻痺上肢訓練に用いる上肢運動選択拘束機構の研究-肩・肘屈曲伸展運動計測システム-

用于偏瘫上肢训练的上肢运动选择约束机构研究-肩肘屈伸运动测量系统-

• 发表时间: 2014
• 期刊: 第15回計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会講演論文集
• 作者: 谷口康太郎;余永;野間知一;松元秀次;林良太;下堂薗恵;川平和美
• 通讯作者: 川平和美

Research of training and evaluation aid device with DOF selective constraint mechanism for hemiplegic upper limbs rehabilitation

• DOI: 10.1109/icmech.2015.7084018
• 发表时间: 2015-03
• 期刊: 2015 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM)
• 作者: Koutaro Taniguchi;Yong Yu;T. Noma;R. Hayashi;S. Matsumoto;M. Shimodozono;K. Kawahira

Research of Rehabilitation Aid Device with DOF Constraintable Mechanism for Hemiplegic Upper Limbs

具有自由度约束机构的偏瘫上肢康复辅助装置的研究

• 发表时间: 2014
• 期刊: Proc. of Joint 7th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 15th International Symposium on Advanced Intelligent Systems
• 作者: Koutaro Taniguchi;Yong Yu;Tomokazu Noma;Ryota Hayashi;Shuji Matsumoto;Megumi Shimodozono;Kazumi Kawahira
• 通讯作者: Kazumi Kawahira