JP2006346108A - 振動刺激療法装置及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大脳から筋に到る神経路の興奮水準を調整するために運動に関与する筋の深部覚に効果的な刺激を与えることができ、外的な操作を与える療法士の役割を補うことのできる装置を提供する。
【解決手段】 随意運動を誘発する目的で上肢１０１の運動に関与する部位に振動刺激を与える複数の振動刺激装置１、振動刺激発生プログラムに従ってスイッチ開閉信号を出力するパーソナルコンピュータＰＣ３、上肢１０１の運動情報を検出するリハビリテーション用のタッチスイッチ５ａ、５ｂ等を備え、振動刺激装置１を、患者の上肢１０１の筋肉上にて、例えば医療用テープにより皮膚に直接固定した状態とし、上肢１０１の伸展及び屈曲運動を行わせつつ、パーソナルコンピュータ３上の振動刺激発生プログラムによって運動情報に基づいて振動刺激装置１を起動及び停止させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、中枢神経疾患のリハビリテーションに利用して好適な振動刺激療法装置及びその使用方法に関する。

リハビリテーションは「障害を受けた者を、その者のなし得る最大の身体的・社会的・職業的・経済的な能力を有するまでに回復させることである」と定義される（全米リハビリテーション協議会、１９４２年）。そして、リハビリテーションは、急速な高齢化・少子化をむかえた現在の日本にとって最も社会的な課題の一つである。その中でも、医学的リハビリテーションのための機器の開発は、医学的な知識に加えて、工学的な知識も必要とされる問題であり、医療と工学の連係が重要である。

全国で脳卒中の患者数は１７３万人と推計されている（平成８年患者調査）。脳卒中とは、血管病変による脳の障害の総称であり、その症状の一つに片麻痺（半身麻痺、半身不随）がある。片麻痺とは、脳卒中により大脳にある神経細胞から脊髄に伝わる神経の経路に損傷がおきるために随意運動が困難になる障害である。患者のＱＯＬ（生活の質）を回復するためにも、脳卒中による片麻痺に対して効果的なリハビリテーション療法を施すことは重要である。

片麻痺に対するリハビリテーション療法の目的は、患部に運動の誘発を起こし運動の反復を行うことで神経回路を再形成し、運動機能を回復させることである。そして、その方法としては、機能的電気刺激法や促通反復療法が知られている。機能的電気刺激法は、電気刺激を患部に与えることにより運動の誘発を起こす方法である。一方、促通反復療法は、療法士による外的な操作（刺激）を患部に与えることにより運動の誘発を起こす方法である。

村岡 慶裕、外３人、「電気刺激装置開発」、総合リハ、３１巻４号、３１５〜３２１、２００３年４月 特開２００４−３１３５５５号公報 特開２００３−１４４５５６号公報 特開２００１−２９３０９７号公報 実用新案登録第３０４１８７１号公報 特開２００４−２７５４２２号公報 特開２００３−５２７６９号公報 特開２００３−５２７７０号公報 特開２００３−７９６８３号公報

しかしながら、機能的電気刺激法は、患者の意図とは無関係に直接筋を電気刺激して麻痺肢の運動を起こすものであり、大脳から筋に到る神経路に繰り返し興奮を伝えるのに有効な方法とはいえない。

それに対して、促通反復療法は、筋の深部覚に効果的な刺激を与え、患者が意図する随意運動を補助するものである。随意運動とは、大脳によって神経を通して制御される身体運動であり、随意運動の反復は脳卒中患者へのリハビリテーションとして効果がある。しかしながら、促通反復療法は、療法士が患者に対して一対一で行うため、人手や時間が必要とされる。

従来から提案されている運動発現を助長するための技術が開示された文献を挙げると、以下のようなものがある。

非特許文献１等にあるように、リハビリテーション医療の現場において電気刺激装置が用いられている。これらの装置による機能的電気刺激は、随意性の低下した麻痺肢に目的とした動作が可能となるように電気刺激を与えて機能を実現する手法である。しかしながら、電気刺激は恒常的に与える必要（機能的電気刺激歩行補助装置（特許文献１）や足踏み運動アシスト用機能的電気刺激装置（特許文献２））があり、本発明が目指す神経回路を再形成し、運動機能を回復させる目的には使うことは難しい。

また、低周波治療装置の開発も盛んである（特許文献３等）が、鎮痛目的等であり、本発明のように運動機能を回復させる目的には使うことは難しい。

また、振動装置としては市販の按摩器等がよく知られており、例えば特許文献４に開示された振動機構を内蔵したマッサージ器がある。これらは、筋肉の凝りの軽減や麻痺肢の筋緊張の調整に用いられるが、上肢や下肢の運動状態における使用法は皆無である。また、振動装置は比較的大きなものが多く、運動に関与する筋のみに直接作用できる大きさのものはない。半側無視患者の無視方向への注意を高める目的等を含め、治療目的に振動刺激を与える場合も静止した状態で行われている。

また、運動療法と物理療法の同時併用装置の制御方法（特許文献５）において、人の筋肉に圧力刺激や振動刺激を与える手段があるが、運動中の麻痺筋に刺激を与え、本発明が目指す神経回路を再形成し、運動機能を回復させるための手段を提供しているものではない。

また、上肢及び下肢の運動療法装置として特許文献６〜８に開示されたものがあるが、随意運動を誘発するために振動刺激が与えられていない。

以上に述べたように、従来技術では、上肢や下肢の運動中に、運動に関与する筋群の各部位に機能的に振動刺激を与え、随意運動を誘発する目的に使用することができない。また、電気刺激は随意運動を誘発する手段として副作用もあり適切ではなく、振動刺激ほど安全に深部覚に直接作用する手段は見当たらない。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、大脳から筋に到る神経路の興奮水準を調整するために運動に関与する筋の深部覚に効果的な刺激を与えることができ、外的な操作を与える療法士の役割を補うことのできる装置を提供することを目的とする。

本発明による振動刺激療法装置は、随意運動を誘発する目的で患者の所定の部位に振動刺激を与えるための一又は複数の振動刺激装置と、前記各振動刺激装置の起動及び停止を制御する制御手段とを備えた点に特徴を有する。
本発明による振動刺激療法装置の使用方法は、随意運動を誘発する目的で患者の所定の部位に振動刺激を与えるための一又は複数の振動刺激装置と、前記患者の所定の部位の運動情報を検出する検出装置と、前記検出装置から伝達される前記患者の所定の部位の運動情報に基づいて、前記各振動刺激装置の起動及び停止を制御する制御手段とを備えた振動刺激療法装置の使用方法であって、前記各振動刺激装置を前記所定の部位に取り外し可能に固定し、前記患者に前記所定の部位の随意運動を行わせつつ、前記制御手段により前記各振動刺激装置の起動及び停止を行う点に特徴を有する。
本発明によるコンピュータプログラムは、随意運動を誘発する目的で患者の所定の部位に振動刺激を与えるための一又は複数の振動刺激装置と、前記患者の所定の部位の運動情報を検出する検出装置とを用いて振動刺激療法を行うためのコンピュータプログラムであって、前記検出装置から伝達される前記患者の所定の部位の運動情報に基づいて、前記各振動刺激装置の起動及び停止を制御する処理をコンピュータに実行させる点に特徴を有する。

本発明によれば、随意運動を誘発する目的で患者の所定の部位に振動刺激を与えるための一又は複数の振動刺激装置により、例えば片麻痺上肢や片麻痺下肢の運動に関与する筋の深部覚に効果的な刺激を与えることができ、神経回路を再形成し、運動機能を回復させることができる。これにより、外的な操作を与える療法士の役割を補うとともに、新たな促通的反復訓練が可能な装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本実施形態では上肢の伸展及び屈曲運動を例にして説明するが、本発明は、上肢又は下肢の伸展及び屈曲運動、内転及び外転運動、内旋及び外旋運動にも適用することが可能である。

＜ハードウェア構成＞
図１に、本実施形態の振動刺激療法装置の概略構成を示す。同図において、１は小型の振動刺激装置であり、患者の上肢１０１の運動に関与する部位に取り外し可能に固定され、随意運動を誘発する目的で振動刺激を与える。振動刺激装置１は、例えば携帯電話に用いられているような小型の振動モータ（振動数１００Ｈｚ前後、本実施例では１１６Ｈｚ）に、直径２ｃｍ程度、厚さ１．５ｍｍ程度の円形アルミ板を取り付けたものである。本実施形態では、振動刺激装置１が０〜７までの合計８チャンネルある。

２は振動刺激装置１用の電源であり、例えばＤＣ電源が用いられる。

３はディスプレイ３ａを備えたパーソナルコンピュータＰＣであり、振動刺激発生プログラムに従ってスイッチ開閉信号を出力する。

４は２つのタッチスイッチ５ａ、５ｂやＥＭＧ測定器８といった上肢１０１の運動情報を検出する検出装置に接続するＡ／Ｄ変換器、６は振動刺激装置１に接続するスイッチ回路、７はスイッチ回路６に接続するＤ／Ａ変換器である。スイッチ回路６は、例えばＤ／Ａ変換器７から出力されるスイッチ開閉信号の電圧が０Ｖのときに振動刺激装置１の振動モータの状態をオフにし、５Ｖのときにオンにする。このスイッチ回路６により、各振動刺激装置１の起動及び停止を制御することができる。

５ａ、５ｂはリハビリテーション用のタッチスイッチ（ビッグスイッチ）であり、円形の押部５１ａ、５１ｂのどの部分を押しても軽い力で作動するものを使用する。タッチスイッチ５ａ、５ｂは例えば青と黄に色分けされている。また、タッチスイッチ５ａ、５ｂは、患者の麻痺の症状に合わせた訓練や検査が可能となるように複数種、例えば押部５１ａ、５１ｂの直径が１３ｃｍのものと、その半分の６．５ｃｍのものを準備する。直径が６．５ｃｍのものでは、押部５１ａ（５１ｂ）の上に直径３ｃｍの押部を更に固定している。

８はＥＭＧ測定器であり、患者の上肢１０１に固定された電極により筋電位を測定し、その測定値をＡ／Ｄ変換器４を介してパーソナルコンピュータ３に伝える。筋電位は上肢１０１の動作に応じて発生するので、パーソナルコンピュータ３では、筋電位の信号波形に基づいて上肢１０１の動作情報を検出することができる。このＥＭＧ信号に基づいて、振動刺激装置１の起動及び停止の制御を行ってもよい。

このようにした振動刺激療法装置では、パーソナルコンピュータ３から出力されるスイッチ開閉信号をＤ／Ａ変換器７によりアナログデータに変換し、スイッチ回路６に入力することにより振動刺激装置１の起動及び停止を制御することができる。パーソナルコンピュータ３上の振動刺激発生プログラムは、上肢１０１の運動情報に基づいて、複雑な振動刺激装置１の起動及び停止のパターンを作ることができるようになっている。

また、タッチスイッチ５ａ、５ｂのオン／オフによって発生する電圧をＡ／Ｄ変換器４によりデジタルデータに変換し、パーソナルコンピュータ３に入力することができる。タッチスイッチ５ａ、５ｂは、上肢１０１の伸展及び屈曲運動によってオンするようにされ、伸展状態や屈曲状態を検出したり、伸展及び屈曲運動に要する時間を計測、記録したり、各振動刺激装置１を起動状態や待機状態にしたりするのに使用される。

図２には、本実施形態の振動刺激療法装置の各部の関係を示す。同図に示すように、随意運動を誘発する目的で患者の上肢１０１の運動に関与する部位に振動刺激を与えるための振動刺激装置１と、上肢１０１の運動情報を検出する検出装置５ａ、５ｂ（８）と、検出装置５ａ、５ｂ（８）から伝達される上肢１０１の運動情報に基づいて、各振動刺激装置１の起動及び停止を制御する制御手段たるパーソナルコンピュータ３とにより、閉ループが構成される。

本実施形態においては、パーソナルコンピュータ３、スイッチ回路６等が相俟って本発明でいう制御手段を構成する。

＜訓練・検査方法＞
図１に示したように、振動刺激装置１は、上肢１０１の伸展及び屈曲運動に関与する筋肉上にて、例えば医療用テープにより上肢１０１の皮膚に直接固定される。

訓練或いは検査を行う場合、始めにタッチスイッチ５ａ（青）、５ｂ（黄）の位置を設定する。すなわち、図３に示すように、患者を椅子に座らせた状態で、机上の奥側にタッチスイッチ５ｂ（黄）を、手前側にタッチスイッチ５ａ（青）を配置するのであるが、まず伸展運動で手指が届く最大可動域でタッチスイッチ５ｂ（黄）の位置を決定する。そして、タッチスイッチ５ｂ（黄）の位置を基準にしてタッチスイッチ５ａ、５ｂ間の押部５１ａ、５１ｂの最短距離Ｌを患者の麻痺の症状に合わせて決定し、タッチスイッチ５ａ（青）の位置を設定する。訓練或いは検査に際しては、上肢の伸展及び屈曲運動以外を制限するために患者の体幹を椅子に固定する。

引き続き、パーソナルコンピュータ３上の振動刺激発生プログラムのモード設定画面で、（１）患者のＩＤ及びタッチスイッチ５ａ、５ｂ間の距離Ｌを入力し、（２）８チャンネルある各振動刺激装置１の振動パターンを設定する。その後、（３）設定終了ボタンで訓練・検査画面に移行し、（４）訓練・検査画面の開始ボタンを操作して訓練或いは検査を始める。患者には、「タッチスイッチ５ａ（青）、５ｂ（黄）を早く、スムーズに交互に押す」旨の指示を与える。訓練或いは検査中は、患者が集中できるようにディスプレイ３ａを見せず、タッチスイッチ５ａ、５ｂが押下されたときのビープ音でそのことを患者に伝えるようにする。

訓練或いは検査は上肢の屈曲状態から始める。最初に患者は伸展運動を始め、次に屈曲運動という順に、伸展及び屈曲運動を交互に繰り返す。終了条件は、指定した遂行回数が終了した時点（例えば伸展及び屈曲運動をそれぞれ５０回）、或いは、指定した遂行時間が経過した時点（例えば３０秒）、或いは、訓練・検査画面の終了ボタンが操作されることとなる。

＜振動刺激発生プログラム＞
パーソナルコンピュータ３上の振動刺激発生プログラムは、上肢の伸展及び屈曲運動を検出した情報に基づいて、複数の振動刺激装置１に時間差をつけて独立に起動及び停止することができる。

更に、詳しくは後述するが、患者の麻痺の症状に合わせて訓練できるように訓練モード１、２、３を設定することができ、また、訓練結果を評価するための検査モードを設定することができるようになっている。

図４は、パーソナルコンピュータ３上の振動刺激発生プログラムによる処理動作を示すフローチャートである。訓練モード１、２、３、検査モードが選択された状態で（ステップＳ４０１）、患者のＩＤ、更に必要に応じてタッチスイッチ５ａ、５ｂ間の距離Ｌが入力される（ステップＳ４０２、Ｓ４０３）。そして、各振動刺激装置１の振動パターン（周期及び８チャンネルある振動刺激装置１それぞれの時間差）が設定される（ステップＳ４０４、Ｓ４０５）。

設定方法はすべてのモードで共通している。図５は、モード設定画面５００を示す図である。ＩＤ入力欄５０１に患者のＩＤを、距離入力欄５０２にタッチスイッチ５ａ、５ｂ間の距離Ｌを入力する。

また、周期入力欄５０３には、１回の伸展運動と屈曲運動にかかる時間の和を周期（秒）として入力する。周期はすべてのチャンネルに共通し、周期の前半を伸展運動に、後半を屈曲運動に使う。なお、検査モードでは、振動刺激なしの条件を選択、設定することも可能となっている。

また、時間差入力欄５０４には、設定した周期中で各チャンネルに対応する振動刺激装置１が起動及び停止するタイミング（秒）をそれぞれ入力する。

これら周期及び時間差の設定に際しては、以前に行った訓練や検査の設定値を参照することができる。参照の方法は、ＩＤ入力後、設定の参照ボタン５０５を操作して選択項目表示部にファイル名を表示する。表示されるファイルには、当該患者が以前行った訓練や検査で使用した設定値が保存されている。表示されたファイル名から設定したいファイルを選択し、設定ボタン５０６を操作することにより周期入力欄５０３、時間差入力欄５０４に以前の設定値が入力される。

また、グラフの表示ボタン５０７を操作することにより、設定された周期と時間差とを可視的に表示することができる（図中符号５０９）。

さらに、チェックボックス５１０を選択することにより、使用するチェンネルを選択することができる。

設定を終えた後（ステップＳ４０６）、設定終了ボタン５０８を操作すれば訓練・検査画面に移行して、訓練又は検査が開始される（ステップＳ４０７）。また、終了条件は別に定めることができる。図６は、訓練・検査画面を示す図である。

ここで、訓練モード１、２、３及び検査モードの詳細について説明する。
（訓練モード１）
図７に、訓練モード１での振動刺激装置１の起動及び停止の状態の例を示す。訓練モード１は、訓練開始後、設定した周期を、指定した遂行回数が終了するまで、或いは、指定した遂行時間が経過するまで、或いは、訓練画面上の訓練停止ボタンが操作されるまで繰り返すものである。訓練モード１では、タッチスイッチ５ａ、５ｂは上肢の運動情報を検出するためだけに使用される。

（訓練モード２）
図８に、訓練モード２での振動刺激装置の起動及び停止の状態の例を示す。訓練モード２は、訓練開始後、待機状態から始まり、タッチスイッチ５ａ（青）を押下することにより１周期が開始する。１周期を終えると待機状態に戻り、次にタッチスイッチ５ａ（青）を押下するまで１周期は始まらない。訓練モード２時には、ディスプレイ３ａにタッチスイッチ５ａ（青）の図柄が表示されるようにしておき、待機状態ではその表示が点滅するようにしておく。訓練モード２は、指定した遂行回数が終了した時点、或いは、指定した遂行時間が経過した時点、或いは、訓練画面上の訓練停止ボタンが操作されたことで終了する。

（訓練モード３）
図９に、訓練モード３での振動刺激装置１の起動及び停止の状態の例を示す。訓練モード３は、訓練開始後、待機状態から始まり、タッチスイッチ５ａ（青）を押下することにより前半の半周期（伸展用）が開始する。前半の半周期を終えると待機状態になる。後半の半周期（屈曲用）はタッチスイッチ５ｂ（黄）を押下することにより開始し、後半の半周期を終えると、訓練開始後と同様の待機状態に戻る。タッチスイッチ５ａ、５ｂは同じスイッチを連続して押下しても反応せず、青と黄とを交互の押下した場合のみ次の半周期に切り替わる。訓練モード３時には、ディスプレイ３ａにタッチスイッチ５ａ（青）、５ｂ（黄）の図柄が表示されるようにしておき、次に押下すべきタッチスイッチの表示が点滅するようにしておく。なお、訓練モード３では、待機状態以前の半周期中に次の半周期を開始するためのタッチスイッチが押下された場合、次の半周期が始まるようになっている。訓練モード３は、指定した遂行回数が終了した時点、或いは、指定した遂行時間が経過した時点、或いは、訓練画面上の訓練停止ボタンが操作されたことで終了する。

（検査モード）
検査モードでの振動刺激装置１の起動及び停止の状態の例は、訓練モード３（図９）と同様である。訓練モード３と異なるのは、終了条件が遂行回数５０回或いは遂行時間３０秒である点と、振動刺激なしの条件を設定できる点である。

図４に説明を戻すと、ここまで説明した訓練や検査によりデータが取得され（ステップＳ４０８）、終了判定により訓練や検査が終了した後（ステップＳ４０９、Ｓ４１０）、これら訓練や検査によって得られたデータを保存する（ステップＳ４１１）。データの保存ボタンを操作することにより、設定画面で入力したＩＤ名のフォルダが作成され（ステップＳ４１２）、そのＩＤフォルダ内にモード別にフォルダが作成される（ステップＳ４１３）。データはモード別フォルダ内に例えばＥＸＣＥＬファイル形式で記録される（ステップＳ４１４）。ファイル名は訓練や検査を開始した日時である。

保存されるデータは、周期及び各振動刺激装置１の時間差、伸展・屈曲運動を行った遂行回数、遂行時間等である。また、これらの内容に加えて、伸展時間（タッチスイッチ５ａ（青）を押下してからタッチスイッチ５ｂ（黄）を押下するまでの所要時間）、屈曲時間（タッチスイッチ５ｂ（黄）を押下してからタッチスイッチ５ａ（青）を押下するまでの所要時間）、屈伸時間（伸展時間と屈曲時間との和）である。更に検査モードの場合は、伸展時間、屈曲時間、屈伸時間の回数分のデータ、評価値としてその平均値とメディアン及び標準偏差等を計算し保存するようにしてもよい。

なお、上記の例では、タッチスイッチ５ａ、５ｂを押下させることにより、上肢の伸展及び屈曲運動を検出するようにしているが、図１に示したＥＭＧ測定器８を利用してもよい。また、上肢の伸展及び屈曲運動を検出する場合に、ゴニオメータ等の位置測定手段を用いて検出してもよいし、ＣＣＤカメラで撮像することにより検出してもよい。また、例えば特許文献６〜８等に開示されているような上肢や下肢の訓練装置における手足の位置情報を用いてもよい。なお、ＥＭＧ測定器８等を用いる場合、上肢の伸展、屈曲という結果だけでなく、その間の上肢の運動も検出することができるので、そのデータを保存するようにしてもよい。

以上述べた振動刺激療法装置においては、患者は片麻痺上肢の伸展及び屈曲運動を、振動刺激による補助を受けながら容易に行うことができ、目標の運動パターンを頻回に反復することにより、片麻痺上肢の麻痺が回復し、随意的に上肢を伸展及び屈曲することが可能になる。

このような上肢の運動筋の深部覚刺激には、低周波電気刺激は有効でなく、振動刺激が確実性もあり有効である。これまでのところ、運動中の被験者に振動刺激を与えて、麻痺肢の運動を補助、促通することは行われていない。現在、振動刺激用には直径数十ｃｍ程度の大きなバイブレータしか利用されておらず、運動中の四肢に振動刺激を与えることが難しく、振動刺激は安静時や立位等の被験者に与えられるに過ぎなかった。また、筋肉の凝りの軽減や麻痺筋の筋緊張の調整、左半側無視患者の左方への注意を高める目的等、治療目的に振動刺激を与える場合も静的な状態で行われている。

それに対して、本発明を適用することにより、コインの直径程度以下の小型の振動刺激装置１を用いることにより、患者は片麻痺上肢の伸展及び屈曲運動を、振動刺激による補助、促通を受けながら容易に行うことが可能となったものである。

＜実施例１＞
本装置を用いた訓練によって得られる効果として、上肢運動機能の改善及び運動の継続により起こる過緊張、痙性の増加の緩和が想定される。そのための検査を図１０に示すシーケンスで行い、それによって得られた評価値の中から伸展及び屈曲時間の変化、検査ごとの遂行回数の推移について検査例１、２で評価した。

検査条件は振動刺激装置１を上肢に固定した状態で、（i）振動刺激なし、（ii）振動刺激ありの２種類である。始めに振動刺激なしの条件の検査を伸展・屈曲の所要時間が安定するまで、又は筋緊張により伸展・屈曲の所要時間が増加するまで複数回行った。次に、振動刺激ありの条件で検査を２回行い、直後に振動刺激なしの条件で検査を行った。ここまでの検査の間には、すべて２分間の休憩をはさんだ。最後に、振動刺激ありの条件での検査から５分後に、振動刺激なしの条件で検査を行った。

（検査例１）
検査例１は被験者Ａ（女性、７１才、右片麻痺）に対して、振動なしの条件で３回目に行われた検査と、その２分後の振動ありの条件で行われた検査の伸展時間について比較する。それぞれの検査において得られた５０回分の伸展時間の推移を図１１に示す。振動刺激装置１は、図１２に示すように、伸展に使われる筋群のうち、指伸筋、上腕三頭筋及び三角筋前部に固定した。振動刺激ありの条件の検査では、伸展運動のときのみ振動刺激を与え続けるよう時系列を設定した。タッチスイッチは直径が３ｃｍの押部５２ａ、５２ｂを使用し、その最短距離Ｌは１５ｃｍとした。振動刺激なしの条件で行われた検査と比較して、振動刺激ありの条件で行われた検査の所要時間が全体的に低い値を示している。

（検査例２）
被験者Ｂ（女性、５６才、右片麻痺）と被験者Ｃ（男性、５６才、右片麻痺）の２分間の検査における遂行回数の推移を図１３に示す。被験者Ｂ及び被験者Ｃともに上肢麻痺の症状が重いため検査を行う際に補助器具を使用した。

検査は６回行った。検査１〜４においては検査ごとに２分間の休憩をはさんだ。その後５分休憩後、検査５を行った。最後に２分間促通反復療法を被験者に施した後、検査６を行った。検査の終了条件は５０回遂行するか、検査開始から２分経過した時点とした。振動刺激装置を固定した筋群は、図１４に示すように、上腕三頭筋と三角筋前部である。振動刺激ありの条件の検査では伸展運動のときのみ振動刺激を与え続けるよう時系列を設定した。タッチスイッチは直径が３ｃｍの押部５２ａ、５２ｂを使用し、その最短距離Ｌは１０ｃｍとした。

被験者Ｂは振動刺激なしの条件で行われた検査２まで遂行回数が減少しているが、振動刺激ありの条件で行われた検査３では遂行回数の減少が止まり、振動刺激ありの条件で行われた検査４においては遂行回数が増加した。５分後、振動刺激なしの条件で行われた検査５の遂行回数は検査４と比較して減少したが、振動刺激なしの条件で行われた検査２に比べ、高い数値を示した。検査６では、促通反復療法を施した後、振動刺激ありの条件で検査を行ったが、遂行回数はそれまでの５回の検査と比較して高い数値を記録した。

被験者Ｃの遂行回数は振動刺激なしの条件で行われた検査１及び検査２に比べて振動刺激ありの条件で行われた検査３及び検査４において高い数値を示した。検査３から検査５までの遂行回数は減少しているが、促通反復療法後、振動刺激ありの条件で行った検査６においては遂行回数の減少は止まっている。

以上の結果を踏まえて、上肢運動機能の改善及び運動の継続により起こる過緊張の緩和について考察する。

（上肢運動機能の改善）
検査例１で示した図１１において、振動刺激なしの条件で行われた検査と比較して振動刺激ありの条件で行われた検査の伸展時間は全体的に減少した。これは、随意運動を行う際、脳卒中の神経障害により伝わりにくかった大脳皮質からの興奮が振動刺激による運動性下行路の興奮水準の上昇によって、よりスムーズに伝わったためと推論できる。本装置により被験者の随意運動を誘発することができ、上肢運動機能の改善が行われたといえる。

検査例２で示した図１３において、振動刺激なしの条件で行われた検査と比較して、振動刺激ありの条件で行われた検査の方が２分間で行うことのできる遂行回数が増加した。これは、検査例２の被験者Ｂ及び被験者Ｃの麻痺の症状が重度で肘伸筋への運動性下行路の興奮水準が低かったものが、振動刺激ありの条件の検査では、振動刺激によって意図した筋群への運動性下行路の興奮水準が高まり、大脳からの興奮が伝わったためであると考えられる。これは検査例１の被験者Ａにもあてはまる。

（筋肉の過緊張の緩和）
検査例２で示した図１３において、被験者Ｂは振動刺激なしの条件で行われた検査２まで遂行回数が減少しているが、振動刺激ありの条件で行われた検査３では遂行回数の減少は止まった。これは、運動の継続により起こる筋肉の過緊張を、振動刺激が緩和したためであると推論できる。

また、被験者Ｂに対して促通反復療法後、振動刺激ありの条件で行われた検査はそれまでの５回の検査に比べて高い遂行回数を記録した。これは、促通反復療法によりそれまでの検査による筋肉の過緊張が減少し、更に振動刺激が検査中に行う過緊張を緩和したためと考えられる。

被験者Ｂ及び被験者Ｃともに振動刺激を与えた後、振動刺激なしの条件で行った検査５は、はじめの振動刺激なしの条件で行われた検査１、検査２と比較して、遂行回数は増加している。これは、振動刺激による運動性下行路の興奮水準の上昇が持続しているか、繰り返し興奮を伝えたことによる神経路の伝達効率の上昇があるため、振動刺激に準じた効果が検査中に得られたものと考えられる。

＜実施例２＞
機能的振動刺激法下での訓練効果を調べるために、図１４に示す肘伸展時に三角筋前部、上腕三頭筋に機能的振動刺激を与え、肘屈曲時には振動刺激を与えないで、肘屈伸訓練を行った。訓練前後に検査を行い、機能的振動刺激なしの状態でも肘屈伸運動が改善しているのかを検討した。機能的振動刺激条件での訓練期間は４日、屈伸運動の合計は１０００回である。対象は脳卒中患者３例で、座位で介助なしでも肘の屈伸が可能な例である。

機能的振動刺激法下での訓練の前後の評価として、機能的振動刺激なしの条件で３回（検査１、検査２、検査３）、機能的振動刺激ありの条件で２回（検査４、検査５）、最後に振動刺激なし条件で１回（検査６）の測定をそれぞれ１分間の休憩をおいて連続して行った。検査は３０秒間屈伸運動を行うものであり、その運動データはパーソナルコンピュータに自動的に記録される。解析には、それぞれの検査条件の最初の検査、すなわち検査１、検査４、検査６の測定結果を用いた。評価指標のうちから、ここでは屈伸運動の所要時間（秒）のメディアン（中央値）を評価指標として採用した。

図１５の症例Ｄの結果において、機能的振動刺激法下訓練前における肘屈伸時間は、検査１の振動刺激なしの条件に比べて、検査４の機能的振動刺激ありの条件で短縮し、検査６の振動刺激なしの条件に戻しても短縮しており、機能的振動刺激法の急性期効果と持ち越し効果が示された。機能的振動刺激法下訓練後の再評価においては、肘屈伸時間は機能的振動刺激なし条件でも訓練前より著しく短縮し、振動刺激あり条件では更に少し短縮している。

図１５の症例Ｅの結果においては、機能的振動刺激法下訓練前において、肘屈伸時間は、検査４の振動刺激ありの条件で短縮し、検査６の振動刺激なしの条件では再び少し延長した。機能的振動刺激法下訓練後の肘屈伸時間は、機能的振動刺激なしの条件でも訓練前に比べて短縮し、振動刺激ありの条件では更に短縮、検査６の振動刺激なしの条件に戻すと再び延長した。つまり、機能的振動刺激は急性期効果とともに１０００回の機能的振動刺激法下訓練によって、機能的振動刺激がない条件でも麻痺の改善をもたらすことが示された。

図１５の症例Ｆは軽度麻痺の症例の結果であるが、症例Ｄ及び症例Ｅで認められた効果と同様に、肘屈伸時間は振動刺激ありの条件で短縮し、機能的振動刺激法下訓練後は訓練前より短縮した。

いずれの例でも肘屈伸時間は機能的振動刺激ありの条件で短縮し、１０００回の機能的振動刺激法下訓練後は、訓練前に比べて、機能的振動刺激なしの条件でも短縮することから、機能的振動刺激法下訓練は麻痺の改善につながることが示された。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば上記実施形態では、各振動刺激装置１の周期及び８チャンネルある振動刺激装置１それぞれの時間差を任意に設定できるようにしたが、それに加えて、振動刺激の強弱を任意に設定できるようにしてもよい。麻痺の症状の軽い患者に対して過度の振動刺激を与えると、例えば伸展運動のための振動刺激に屈曲運動に使われる筋群の緊張が高まり、その反応が伸展運動を妨げるようなこともありえるので、振動刺激の強弱を適宜なものとして、意図した筋群以外に刺激を与えないようにするためである。

なお、上記実施形態では、上肢のリハビリテーションを例に説明したが、そのほか、下肢や手指のリハビリテーションにおいても同様の効果が期待される。また、上記実施形態では、脳卒中による片麻痺の回復を促進することを目的とした例を説明したが、そのほか、筋緊張の異常を伴う錐体外路疾患や小脳疾患においても、筋緊張を調整することで運動の改善がおおいに期待される。

本実施形態の振動刺激療法装置の概略構成を示す図である。 本実施形態の振動刺激療法装置の各部の関係を示す図である。 タッチスイッチの配置例を説明するための図である。 振動刺激発生プログラムによる処理動作を示すフローチャートである。 モード設定画面の例を示す図である。 訓練・検査画面の例を示す図である。 訓練モード１での振動刺激装置の起動及び停止の状態の例を示す図である。 訓練モード２での振動刺激装置の起動及び停止の状態の例を示す図である。 訓練モード３及び検査モードでの振動刺激装置の起動及び停止の状態の例を示す図である。 実施例１における検査のシーケンスを示す図である。 実施例１における検査例１での結果を示す図である。 実施例１における検査例１における振動刺激装置１の固定位置を示す図である。 実施例１における検査例２での結果を示す図である。 実施例１における検査例２及び実施例２における振動刺激装置１の固定位置を示す図である。 実施例２における結果を示す図である。

符号の説明

１ 振動刺激装置
２ 電源
３ パーソナルコンピュータ
３ａ ディスプレイ
４ Ａ／Ｄ変換器
５ａ、５ｂ タッチスイッチ
６ スイッチ回路
７ Ｄ／Ａ変換器
８ ＥＭＧ測定器

Claims (8)

1. 随意運動を誘発する目的で患者の所定の部位に振動刺激を与えるための一又は複数の振動刺激装置と、
   前記各振動刺激装置の起動及び停止を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする振動刺激療法装置。
2. 前記所定の部位は上肢の運動に関与する部位、又は、下肢の運動に関与する部位であり、前記随意運動は上肢又は下肢の伸展及び屈曲運動、内転及び外転運動、並びに内旋及び外旋運動のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の振動刺激療法装置。
3. 前記各振動刺激装置は、上肢の運動に関与する部位、又は、下肢の運動に関与する部位に固定された状態で、これら上肢又は下肢の随意運動が可能である大きさであることを特徴とする請求項２に記載の振動刺激療法装置。
4. 前記各振動刺激装置の振動パターンが任意に設定可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動刺激療法装置。
5. 前記患者の所定の部位の運動情報を検出して、前記制御手段に伝達する検出装置を更に備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動刺激療法装置。
6. 随意運動を誘発する目的で患者の所定の部位に振動刺激を与えるための一又は複数の振動刺激装置と、前記患者の所定の部位の運動情報を検出する検出装置と、前記検出装置から伝達される前記患者の所定の部位の運動情報に基づいて、前記各振動刺激装置の起動及び停止を制御する制御手段とを備えた振動刺激療法装置の使用方法であって、
   前記各振動刺激装置を前記所定の部位に取り外し可能に固定し、前記患者に前記所定の部位の随意運動を行わせつつ、前記制御手段により前記各振動刺激装置の起動及び停止を行うことを特徴とする振動刺激療法装置の使用方法。
7. 前記検出装置により検出された前記患者の所定の部位の運動情報を解析して評価することを特徴とする請求項６に記載の振動刺激療法装置の使用方法。
8. 随意運動を誘発する目的で患者の所定の部位に振動刺激を与えるための一又は複数の振動刺激装置と、前記患者の所定の部位の運動情報を検出する検出装置とを用いて振動刺激療法を行うためのコンピュータプログラムであって、
   前記検出装置から伝達される前記患者の所定の部位の運動情報に基づいて、前記各振動刺激装置の起動及び停止を制御する処理をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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