双方向ニューロフィードバックによる神経刺激型再運動学習パラダイムの開発

使用双向神经反馈开发神经刺激远程学习范式

• 批准号: 17H06504
• 负责人: 林部 充宏
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-08-25 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H06504/
• 关键词: 機能的電気刺激; FES; EMG; 筋電位; リハビリテーション; 制御工学; 生物・生体工学; システム工学; 知能ロボティクス; 機能的電気刺激; FES; EMG; 筋電位; リハビリテーション; 制御工学; 生物・生体工学; システム工学; 知能ロボティクス

脳卒中すなわち脳血管障害の増加は全世界で社会的に深刻な問題を起こしうる要因のひとつとなっており患者、介護者と社会に大きな経済的負担を課している。この傾向は高齢化社会に伴いさらに今後深刻になることが予想される。本研究は脳の可塑性と脳の持つ運動学習の原則を考慮してリハビリテーションを行えるブレイン・マシン・インタフェース型機能的電気刺激システムの開発を目指す。平成29年度では、機能的電気刺激システムの制御アルゴリズムの開発を行った。フィードバックするべき運動情報をいかに筋肉への機能的電気刺激システムで実現できるかを検討し、システムの設計、制御デザインを行った。望まれる筋肉の活性化を電気刺激によっていかに真に生み出せるかの問題があるが、EMGに基づく閉ループ制御機能を持つFESを開発した。電気刺激によって誘起される筋肉の反応をみながら電気刺激を行う点が従来の方法にない新しいアプローチである。本研究ではリアルタイムに電気刺激により誘起された筋力を補償しながら行う制御を実現した。またこれまでの結果に基づきそれを発展させて正確で信頼性のあるFESシステムを実現し，特にポータブルな筋肉電気制御システムにて本制御則の検証を行った。以前所属したフランスの機関と連携して脊髄損傷患者の筋肉において本制御の検証実験を解析し、論文誌に掲載した（International Journal of Neural Systems）。本研究の成果でThe 15th Annual Delsys Prize for Innovation in Electromyographyを受賞した。 本賞は、米国De Luca Foundationが主催するEMG（Electromyography）技術のInnovationに関する国際的な賞で、日本人としては初めての受賞となった。

中风或脑血管疾病的增加是可能导致全球严重社会问题的因素之一，并给患者，看护人和社会带来重大的经济负担。随着社会年龄的增长，预计将来这种趋势将变得更加严重。这项研究旨在开发大脑机界面型功能电刺激系统，该系统可以考虑大脑所拥有的大脑可塑性和运动原理。 2017年，我们开发了一种用于功能电刺激系统的控制算法。我们研究了如何使用功能性电刺激系统来实现应喂养的运动信息，并设计系统和受控设计。尽管存在一个问题，即如何通过电刺激真正产生所需的肌肉激活，但我们开发了具有基于EMG的闭环控制功能的FES。这是一种在常规方法中找不到的新方法，在观察电刺激引起的肌肉反应时，进行了电刺激。在这项研究中，我们实时实现了控制，同时补偿了电刺激引起的肌肉力量。此外，根据先前的结果，我们开发了该系统以实现准确可靠的FES系统，并且已经通过便携式肌肉电气控制系统对控制规则进行了验证。与我以前的法国机构合作，我们在脊髓损伤患者的肌肉中分析了该控制的测试，并将其发表在《杂志》（国际神经系统杂志）上。他的发现获得了第15届年度Delsys Innovation Innovation奖。该奖项是由美国德卢卡基金会（De Luca Foundation）主办的EMG创新（肌电图）技术的国际奖，也是第一个赢得该奖项的日本人。