立石科学技術振興財団

助成研究成果集(第31号) 2022

［ 研究助成 (A) ］

高齢者のバランス能力を改善させるハイブリッド型リハビリ支援システムの開発
Development of a hybrid rehabilitation support system
to improve the balance ability of elderly people
2211023

研究代表者

京都橘大学
健康科学部理学療法学科准教授

中野

共同研究者

京都橘大学
健康科学部理学療法学科

教 授

村田英樹
伸

トレーニングで得られる効果の個人差が解消さ[研 究 の 目 的]れ，運動イメージ効果を最大限に促進できる可世界で類を見ない超高齢社会を迎えた日本に能性がある。

おいて，高齢者の健康寿命を延伸させ，医療

そこで本研究では，運動イメージ中の脳活動費・介護給付費を抑制するための転倒予防対策をフィードバックするリハビリ支援システムをの構築は喫緊の学術的・社会的課題である。

開発し，それを用いたトレーニングが立位姿勢

高齢者の転倒予防に効果的な介入として，制御能力に及ぼす効果を検証することを目的とバランス訓練，抵抗運動を含む機能的エクサした。なお，本研究は高齢者を対象とする前のサイズ，太極拳があげられる (Sherrington C.

基礎的研究として，健常者を対象として実施しCochrane Database Syst Rev. 2019)。これらはた。

高齢者の転倒要因である筋力，歩行能力，バラ[研究の内容，成果]

ンス能力などの運動機能 (米国・英国老年医学会。J Am Geriatr Soc. 2011) の改善に着目した介入である。一方，我々は転倒リスクの高い【対象】

高齢者では，脳内の運動イメージ能力が低下す

対象は，本研究に参加の同意を得た健常者ること明らかにし (Nakano H. Aging Clin Exp

16 名 (平均年齢 20.94±0.93 歳) とした。対象

Res. 2018; Brain Sci. 2020)，運動機能と脳機能者は，運動イメージ単独群 (以下，単独群) 8を融合させた転倒予防介入の重要性を提案して名と運動イメージとニューロフィードバックのきた。過去の研究により，運動イメージトレー併用群 (以下，併用群) 8 名にランダム割り付

ニングは高齢者のバランス能力の改善に効果的けした。

であることが報告されている (Nicholson V. J
Physiother. 2019)。し か し，運 動 イ メ ー ジ ト【方法】

レーニングは，実施している運動イメージの良本研究は，トレーニング前評価，トレーニン否が対象者にフィードバックされないためグ，トレーニング後評価で構成された (図 1)。

(Bai O. NeuroRehabilitation. 2014)，トレーニ

全ての対象者は，トレーニング期間中に立位にングで得られる効果には個人差が生じることて不安定板を水平に保持するバランス課題を実が指摘されている (van der Meulen M. Hum施した (図 2)。不安定板は左右方向のみに傾Brain Mapp. 2014)。この問題を解決できれば，斜する設定とし，対象者は 1.5 m 前方の注視点― 1 ―立石科学技術振興財団

を見ながら課題を実施した。バランス課題は 1ジ に 関 連 す る 感 覚 運 動 領 域 (Cz) の μ 帯 域

試行 30 秒とし，試行間に 30 秒の休憩を設け，(8-13 Hz) における事象関連脱同期 (event-計 10 試行実施した。

related desynchronization) を対象者に聴覚刺30 秒の休憩の間，単独群は先ほど実施したバランス課題を脳内で想起する運動イメージ課

激にてリアルタイムにフィードバックした (図3)。

題を実施した。一方，併用群は運動イメージ課
題に加え，運動イメージ中の脳波活動を測定し，聴覚刺激にて運動イメージの良否をフィードバックした。

図1

研究プロトコル図3

ニューロフィードバックシステム

トレーニングの効果判定として，全ての対象者はトレーニング前後にバランス課題を実施し，その際の不安定板の床への接触回数，最大水平保持時間，動揺性を測定した。床への接触回数と最大水平保持時間は不安定板に設置した圧センサーから算出した。動揺性は，不安定板に設置した加速度センサーから Root Mean Square(以下，RMS) を算出した。測定は 2 回実施し，各測定項目の平均値をデータ分析に用いた。
図2バランス課題【結果】
脳波の測定には脳波計 (MP6100，ミユキ技

床への接触回数，最大水平保持時間，RMS研社) とアクティブ電極システム (ミユキ技は両群ともに介入後に有意な向上を示した研社) を用いた。測定は国際 10-20 法に準じ

(F=35.60, p<0.05; F=33.16, p<0.01; F=76.41,

た 19 ch，サンプリング周波数 1,000 Hz で測定

p<0.01) (図 4)。各測定項目の変化量は RMSした。リファレンス電極は右耳朶に装着した。

のみに群間の有意差を認め，併用群で高値を示

脳 波 の 解 析 に は，Microsoft Visual Studio

した (p<0.05) (図 5)。

(Microsoft 社) と MATLAB (MathWorks 社)を使用した。周波数解析を用いて，運動イメー― 2 ―Tateisi Science and Technology Foundation

トレーニング前後の変化量は RMS のみに群間の有意差を認め，併用群で高値を示した。以上のことから，本研究で開発したニューロフィー
ドバック装置と脳内運動イメージトレーニングを併用したハイブリッド型リハビリ支援システ
ムは，立位姿勢制御能力を向上させることが明(左：床への接触回数，中間：最大水平保持時間，右：RMS)

図4

らかにされた。今後は高齢者を対象として，本トレーニング前後の各測定項目の比較研究で開発したリハビリ支援システムの効果を検証すると同時に，健常者と高齢者における姿勢制御戦略の差異についても明らかにする予定である。
[成果の発表，論文等][ 1 ] 中野英樹，木下美優，仲田至織，橘瑞希，藤田(左：床への接触回数，中間：最大水平保持時間，右：RMS)

図5

菜緒，島圭介．ニューロフィードバックを用いた運各測定項目の変化量の比較

動イメージトレーニングと経頭蓋直流電気刺激の併用が健常者の運動イメージ想起能力に及ぼす効果．
第 26 回日本基礎理学療法学会学術大会．2021．

[今後の研究の方向，課題][ 2 ] 藤川翔也，大角知央，牛尾龍，田村宏佑，澤井舜，甲斐義浩，村田伸，島圭介，中野英樹．運動イ

本研究は，運動イメージ中の脳活動をフィードバックするリハビリ支援システムを開発し，それを用いたトレーニングが立位姿勢制御能力に及ぼす効果を検証した。その結果，床への接触回数，最大水平保持時間，RMS はトレーニ
ング後に両群ともに有意な向上を示した。また，― 3 ―メージとニューロフィードバックの併用は立位姿勢制御能力を向上させる。第 27 回日本基礎理学療法学会学術大会．2022．
[ 3 ] 中野英樹．脳卒中者の機能回復訓練を支援するニューロフィードバック技術の開発．地域ケアリン
グ．2021，23(11): 60-62．