JP2016112412A - Device for function recovery training for paralysis and method for function recovery training for paralysis - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、指や前腕などが麻痺した患者を訓練して治療するための麻痺機能回復訓練装置及び麻痺機能回復訓練方法に関する。 The present invention relates to a paralysis function recovery training apparatus and a paralysis function recovery training method for training and treating a patient whose fingers or forearms are paralyzed.
脳卒中患者の麻痺側機能の回復は日常生活活動（ＡＤＬ）及び生活の質（ＱＯＬ）の向上に密接に関係しており、片麻痺自体を回復させる効果的な運動療法の開発は非常に重要な課題である。脳の可塑性を利用して脳卒中患者の片麻痺症から機能を回復させる効果的なリハビリ方法として、促通反復療法がある。この方法は患者の筋伸張反射と随意運動を用いることで、片麻痺からの早期回復を実現している。 The recovery of paralyzed function in stroke patients is closely related to the improvement of daily living activities (ADL) and quality of life (QOL), and the development of effective exercise therapy to recover hemiplegia itself is very important It is a problem. As an effective rehabilitation method that uses brain plasticity to restore the function from hemiplegia in a stroke patient, there is a facilitating repeated therapy. This method achieves early recovery from hemiplegia by using the patient's muscle reflex and voluntary movement.
促通反復療法では、例えば指の屈曲／伸展訓練の場合、まず医師の力によって他動的に行い、次に指の第一関節にタッピング刺激を与え随意的自動伸展を行わせる。このタッピング刺激によって、伸張反射が促され、効果的な訓練が見込める。前腕の訓練についても同様に、他動運動に引き続いて随意的自動運動を行わせる。ここで、随意的自動運動をさせる前に、患者の指や前腕に対して急加速の刺激を与えることが肝要である。 In the repeated repetition therapy, for example, in the case of finger flexion / extension training, first, it is carried out passively by the power of a doctor, and then a tapping stimulus is applied to the first joint of the finger to perform voluntary automatic extension. By this tapping stimulus, stretch reflex is promoted and effective training can be expected. Similarly, for the training of the forearm, a voluntary automatic movement is performed following the passive movement. Here, it is important to give a rapid acceleration stimulus to the patient's finger or forearm before voluntary automatic movement is performed.
従来より、回内・回外運動を行い、前腕の麻痺した部位に電気刺激を与えて動かすようにリハビリを行うリハビリ訓練装置、あるいは筋肉を鍛える装置等が、以下の特許文献１乃至３に開示されている。 Conventionally, rehabilitation training devices that perform pronation and supination exercises and perform rehabilitation to move the forearm paralyzed by applying electrical stimulation, or devices that train muscles are disclosed in the following Patent Documents 1 to 3 Has been.
従来のリハビリ訓練装置等では、医師による目視で麻痺肢が動く直前の経皮的電気的刺激値を求め、その刺激値を用いてリハビリ訓練を行っていた。このため、その刺激値が適正であり、効果的なリハビリ訓練が行えているか否かが不明確であるという問題があった。 In a conventional rehabilitation training apparatus or the like, a percutaneous electrical stimulation value immediately before the paralysis limb moves is obtained by visual observation by a doctor, and rehabilitation training is performed using the stimulation value. For this reason, there is a problem that it is unclear whether or not the stimulation value is appropriate and effective rehabilitation training can be performed.
そこで、本発明は、リハビリ訓練効果を向上させる適正な経皮的電気刺激を指伸展筋または回内筋・回外筋に直接与え、筋収縮が生じやすい状態をつくり出すことができる麻痺機能回復訓練装置及び麻痺機能回復訓練方法を提供しようとするものである。 Accordingly, the present invention provides a paralysis function recovery training that can directly apply a percutaneous electrical stimulation that improves the rehabilitation training effect directly to the finger extensor muscle or the pronation muscle and the supination muscle, thereby creating a state in which muscle contraction is likely to occur. The present invention intends to provide a device and a paralysis function recovery training method.
また、本発明は、指の筋収縮が生じ、他動的に動き始める刺激値を経皮的筋電位の閾値とする電気刺激を用いて、筋収縮が生じやすい状態をつくり、リハビリ訓練効果を向上させることができる麻痺機能回復訓練装置及び麻痺機能回復訓練方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、電気刺激を与えた際の指伸筋と回内筋・回外筋の特性を解明し、経皮的筋電位の閾値以下の電気刺激で効果的なリハビリ訓練を行うことのできる刺激値の特定方法を確立し、使用者が対象物を容易に扱えるようにした麻痺機能回復訓練装置及び麻痺機能回復訓練方法を提供することを目的とする。 In addition, the present invention creates a state in which muscle contraction is likely to occur by using electrical stimulation with the threshold value of the percutaneous myoelectric potential as a stimulus value at which finger muscle contraction occurs and begins to move dynamically, and has a rehabilitation training effect. An object is to provide a paralysis function recovery training apparatus and a paralysis function recovery training method that can be improved. Furthermore, the present invention is to elucidate the characteristics of the finger extensor and pronation / extroversion muscles when electrical stimulation is applied, and to perform effective rehabilitation training with electrical stimulation below the threshold of percutaneous myoelectric potential. It is an object of the present invention to provide a paralysis function recovery training apparatus and a paralysis function recovery training method that enable a user to easily handle an object by establishing a stimulation value identification method that can be used.
この発明の第１の観点にかかる麻痺機能回復訓練装置は、筋電気刺激を患者に付与することにより片麻痺患者の麻痺を治療する麻痺機能回復訓練装置であって、
患者に付与する経皮的筋電気刺激値として、筋が硬直する状態の筋電位の８割の電位に相当する経皮的筋電気刺激値、または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位の９割の電位に相当する経皮的筋電気刺激値を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された経皮的筋電気刺激値で筋電気刺激を患者に付与する刺激付与手段と、
を備えることを特徴とする。
The paralysis function recovery training device according to the first aspect of the present invention is a paralysis function recovery training device for treating paralysis of a hemiplegic patient by applying electrical muscular stimulation to the patient,
Percutaneous myoelectric stimulation value to be given to a patient, percutaneous myoelectric stimulation value corresponding to 80% of myoelectric potential in the state of muscle stiffening, or myoelectric potential in a state in which joint movement starts by muscle contraction Detecting means for detecting a percutaneous electrical muscular stimulation value corresponding to 90% of the electric potential;
A stimulus applying means for applying a muscle electrical stimulation to a patient with a transcutaneous electrical stimulation value detected by the detection means;
It is characterized by providing.
ここで、「８割」、「９割」とは、多数の患者に対して適正な刺激値の計測結果を求めたときに求められる平均値であり、実際には、「８割」、「９割」を中心とする統計分布で表される範囲を含むものとする。 Here, “80%” and “90%” are average values obtained when the measurement results of appropriate stimulus values are obtained for a large number of patients. In practice, “80%” It shall include a range represented by a statistical distribution centered on "90%".
また、前記検出手段は、
筋が硬直する状態の筋電位に対する刺激値をＡｒｉとし、
筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位に対する刺激値をＡｓｔとした場合に、
Ａｓｔ／Ａｒｉ＋Ａｓｈ／Ａｓｔ＝Ｖ（Ｖは１．５以上１．６以下）の関係式に基づいて、患者に付与する経皮的筋電気刺激値Ａｓｈを検出するようにしてもよい。
The detection means includes
The stimulation value for the myoelectric potential when the muscle is stiff is Ari,
When the stimulation value for the myoelectric potential in a state in which joint movement starts due to muscle contraction is As,
You may make it detect the percutaneous electrical muscular stimulation value Ash given to a patient based on the relational expression of Ast / Ari + Ash / Ast = V (V is 1.5 or more and 1.6 or less).
また、前記検出手段は、
患者の刺激目的筋上の１箇所とその筋以外の１箇所との計２箇所の電極による筋電位の差が最大となる経皮的筋電気刺激値を、前記患者に付与する筋電気刺激値として検出するようにしてもよい。
The detection means includes
A myoelectric stimulation value that gives the patient a percutaneous electrical stimulation value that maximizes the difference in myoelectric potential by two electrodes, one on the target muscle of the patient and one other than the muscle. May be detected.
また、前記筋電位の差の強弱を音で操作者に知らせる報知手段を備えるようにしてもよい。 Moreover, you may make it provide the alerting | reporting means which notifies an operator with the sound of the difference of the myoelectric potential.
また、前記刺激付与手段は、
５０Ｈｚで値が変動する前記経皮的筋電気刺激を、患者に付与するようにしてもよい。
Further, the stimulus applying means includes
The percutaneous electrical stimulation that varies in value at 50 Hz may be applied to the patient.
また、この発明の第２の観点に係る麻痺機能回復訓練方法は、筋電気刺激を患者に付与することにより片麻痺患者の麻痺を治療する麻痺機能回復訓練方法であって、
患者に付与する経皮的筋電気刺激値は筋が硬直する状態の筋電位の８割の電位に相当する経皮的筋電気刺激値、または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位の９割の電位に相当する経皮的筋電気刺激値を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出された経皮的筋電気刺激値で筋電気刺激を患者に付与する刺激付与ステップと、
を含むことを特徴とする。
Moreover, the paralysis function recovery training method according to the second aspect of the present invention is a paralysis function recovery training method for treating paralysis of a hemiplegic patient by applying electrical muscular stimulation to the patient,
The percutaneous myoelectric stimulation value given to the patient is the percutaneous myoelectric stimulation value corresponding to 80% of the myoelectric potential in a state where the muscle is stiff, or the myoelectric potential in the state in which joint movement is initiated by muscle contraction. A detection step of detecting a transcutaneous electrical stimulation value corresponding to 90% of the electric potential;
A stimulus applying step of applying a muscular electrical stimulation to the patient with the transcutaneous muscular electrical stimulation value detected in the detection step;
It is characterized by including.
また、前記検出ステップでは、
筋が硬直する状態の筋電位に対する刺激値をＡｒｉとし、
筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位に対する刺激値をＡｓｔとした場合に、
Ａｓｔ／Ａｒｉ＋Ａｓｈ／Ａｓｔ＝Ｖ（Ｖは１．５以上１．６以下）の関係を満たす経皮的筋電気刺激値Ａｓｈを検出するようにしてもよい。
In the detection step,
The stimulation value for the myoelectric potential when the muscle is stiff is Ari,
When the stimulation value for the myoelectric potential in a state in which joint movement starts due to muscle contraction is As,
You may make it detect the percutaneous electrical muscular stimulation value Ash satisfy | filling the relationship of Ast / Ari + Ash / Ast = V (V is 1.5 or more and 1.6 or less).
また、前記検出ステップでは、
前記患者に付与する筋電気刺激値は、患者の刺激目的筋上に１箇所とその筋以外の１箇所との計２箇所の電極による筋電位の差が最大となる経皮的筋電気刺激値を検出するようにしてもよい。
In the detection step,
The electrical muscular stimulation value to be given to the patient is a percutaneous electrical electrical stimulation value that maximizes the difference in myoelectric potential between two electrodes, one on the patient's target muscle and one other than the muscle. May be detected.
また、前記刺激付与ステップでは、
患者の訓練の姿勢を、患者の刺激目的筋が張っている状態として、電気刺激を付与するようにしてもよい。
In the stimulus applying step,
Electrical stimulation may be applied with the patient's training posture in a state where the patient's stimulation target muscle is stretched.
また、前記刺激付与ステップでは、
前記経皮的筋電気刺激値の変動周波数を５０Ｈｚとするようにしてもよい。
In the stimulus applying step,
The fluctuation frequency of the transcutaneous electrical stimulation value may be 50 Hz.
この発明にかかる麻痺機能回復訓練装置は、患者に付与する筋電気刺激を、筋が硬直する状態の筋電位の８割に相当する刺激値、または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位の９割に相当する刺激値であるようにした。これにより、筋が硬直せず、かつ、他動的に動くことなく、片麻痺患者が自動運動に十分な刺激を与えることができる、リハビリに適正な電気的刺激値を片麻痺患者に与えることができる。 The paralysis function recovery training apparatus according to the present invention is based on a myoelectric stimulation to be applied to a patient, a stimulation value corresponding to 80% of myoelectric potential in a state where the muscle is stiff, or myoelectric potential in a state in which joint movement starts by muscle contraction. The stimulation value was equivalent to 90% of the above. This gives the hemiplegic patient the electrical stimulation value appropriate for rehabilitation so that the hemiplegic patient can give sufficient stimulation to the automatic movement without the muscles stiffening and moving dynamically. Can do.
また、筋が硬直する状態の筋電位の８割等になるときに、患者の前腕に張り付けた２箇所の電極による筋電位の差が最大となることを利用して、筋電気刺激値を検出するようにしたので、適正な筋電気刺激値を容易に知ることができる。 In addition, when the muscle potential becomes 80% of the stiff muscles, the myoelectric stimulation value is detected by utilizing the maximum difference in myoelectric potential between the two electrodes attached to the patient's forearm. As a result, an appropriate electrical muscular stimulation value can be easily known.
また、この発明に係る麻痺機能回復訓練方法は、患者に付与する筋電気刺激を、筋が硬直する状態の筋電位の８割に相当する刺激値または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位の９割に相当する刺激値であるようにした。これにより、筋が硬直せず、かつ、他動的に動くことなく、片麻痺患者が自動運動に十分な刺激を与えることができる、リハビリに適正な電気的刺激値を片麻痺患者に与えることができる。 Moreover, the paralysis function recovery training method according to the present invention is the muscle electrical stimulation given to a patient, a muscle value in a state in which joint movement starts by a stimulation value corresponding to 80% of myoelectric potential in a state where the muscle is stiff or muscle contraction. The stimulation value was equivalent to 90% of the potential. This gives the hemiplegic patient the electrical stimulation value appropriate for rehabilitation so that the hemiplegic patient can give sufficient stimulation to the automatic movement without the muscles stiffening and moving dynamically. Can do.
また、筋電位差の強弱を音で知らせるようにしたので、操作者が筋電位差が最大となることを利用して、筋電気刺激値を容易に検出することができる。 In addition, since the strength of the myoelectric potential difference is informed by sound, the operator can easily detect the electrical stimulation value using the fact that the myoelectric potential difference is maximized.
実施の形態１
まず、この発明を実施するために前提となる麻痺機能回復訓練装置について説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る麻痺機能回復訓練装置１０の全体の構成を示すものである。
Embodiment 1
First, a paralysis function recovery training apparatus that is a prerequisite for carrying out the present invention will be described. FIG. 1 shows the overall configuration of a paralysis function recovery training apparatus 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
麻痺機能回復訓練装置１０は、移動可能な移動台１２と、この移動台１２上の一端に設けられる前腕載せ台１３と、移動台１２上に設けられ水平軸廻りに回転可能に支持され上面が開放されている半割筒体１５と、この半割筒体１５内に設けられるスティック１６と、半割筒体１５内に設けられる手首支持部１７と、一端が半割筒体１５に連結され水平軸に沿って延びる駆動軸１４と、駆動軸１４を駆動するサーボモータ２１とを備える。これらの構成要素が運動手段を構成する。移動台１２は、支柱２６、２８等で構成されており、下部に取り付けられた車輪によって前後左右に移動可能である。また、スティック１６には、報知手段の一形態である発光素子７１が設けられている。 The paralysis function recovery training apparatus 10 includes a movable platform 12, a forearm platform 13 provided at one end of the platform 12, and a movable platform 12, which is supported on the movable platform 12 so as to be rotatable around a horizontal axis. An open half cylinder 15, a stick 16 provided in the half cylinder 15, a wrist support portion 17 provided in the half cylinder 15, and one end connected to the half cylinder 15. A drive shaft 14 extending along the horizontal axis and a servo motor 21 for driving the drive shaft 14 are provided. These components constitute the movement means. The movable table 12 is composed of columns 26, 28, and the like, and can be moved forward, backward, left and right by wheels attached to the lower part. In addition, the stick 16 is provided with a light emitting element 71 which is a form of a notification unit.
また、麻痺機能回復訓練装置１０は、エンコーダ２３及び制御部２４を備える。エンコーダ２３は、このサーボモータ２１に取り付けられており、サーボモータ２１のモータ軸（駆動軸１４に連結する軸）の回転角を計測する。制御部２４は、ＣＰＵ及びメモリを有するコンピュータから成るコントローラであり、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、各種制御を行う。制御部２４は、このエンコーダ２３から回転角情報を取得し、サーボモータ２１を駆動して、半割筒体１５を左右の一方向に正転させ、停止させ、逆転させ、停止させることを繰り返す。制御部２４は、正転では機能回復を図る筋の緊張で筋の伸張反射を起こして神経細胞を興奮させるための筋の刺激を与える速度を制御し、逆転では筋の刺激を持続して筋緊張を維持するために抵抗力を付与するように、一連の制御をなす。制御部２４には、報知手段の一形態であるスピーカ７２が設けられている。 The paralysis function recovery training apparatus 10 includes an encoder 23 and a control unit 24. The encoder 23 is attached to the servo motor 21 and measures the rotation angle of the motor shaft of the servo motor 21 (the shaft connected to the drive shaft 14). The control unit 24 is a controller composed of a computer having a CPU and a memory, and performs various controls when the CPU executes a program stored in the memory. The control unit 24 acquires rotation angle information from the encoder 23 and drives the servo motor 21 to repeat the forward rotation, stop, reverse rotation, and stop of the half cylinder 15 in one direction left and right. . In the normal rotation, the control unit 24 controls the speed at which the muscle is stimulated to excite the nerve cells by causing the muscle stretch reflex by the muscle tension to restore the function, and in the reverse rotation, the muscle stimulation is continued to keep the muscle stimulation. A series of controls are applied to provide resistance to maintain tension. The control unit 24 is provided with a speaker 72 which is a form of notification means.
本実施の形態に係る麻痺機能回復訓練装置１０の訓練の対象となるのは、患者の前腕部５８である。患者の前腕部５８は前腕載せ台１３に載せられ、患者の手首５６は、クッション５７に載せられている。患者の手は、スティック１６を握っている。 It is a patient's forearm part 58 which becomes the object of training of the paralysis function recovery training apparatus 10 which concerns on this Embodiment. The patient's forearm 58 is placed on the forearm mount 13 and the patient's wrist 56 is placed on a cushion 57. The patient's hand is holding the stick 16.
電極パッド７４および７５は、患者の前腕部５８の内側及び外側に張り付けられている。この電極パッド７４および７５は制御部２４に配線７３を介して接続されている。制御部２４は、所定のタイミングで電極パッド７４および７５に電圧を印加し、患者の前腕部５８の円回内筋およびに円回外筋に電気的刺激を与える。 Electrode pads 74 and 75 are affixed to the inside and outside of the patient's forearm 58. The electrode pads 74 and 75 are connected to the control unit 24 via a wiring 73. The control unit 24 applies a voltage to the electrode pads 74 and 75 at a predetermined timing, and applies electrical stimulation to the circular inner muscle and the outer circular muscle of the patient's forearm portion 58.
片麻痺患者の麻痺側の自主運動を補助的に引起すための筋電気刺激を行うとき、刺激筋において刺激効果の良い場所(モータポインタ)がある。しかし、決められた場所に与える電気刺激量が強すぎると筋は他動的に収縮してしまい（関節を他動的に動かしてしまうことになり）、麻痺肢の自動運動が行えず訓練効果が得られなくなる。 When electrical muscle stimulation is performed for assisting voluntary movement on the paralyzed side of a hemiplegic patient, there is a place (motor pointer) where the stimulation effect is good in the stimulation muscle. However, if the amount of electrical stimulation given to the determined place is too strong, the muscles will contract dynamically (the joint will move dynamically), and the automatic movement of the paralyzed limbs will not be possible. Cannot be obtained.
そこで、本発明の実施の形態に係る麻痺機能回復訓練装置１０では、さらに効果の高い訓練を行うべく、筋電気刺激の場所と定量について、患者の前腕部５８に与える筋電気刺激量の適正範囲を見出し、そのような適正範囲の筋電気刺激量を付与する機構を備えた装置を提供するようにしたものである。 Therefore, in the paralysis function recovery training device 10 according to the embodiment of the present invention, the appropriate range of the amount of electrical stimulation to be given to the patient's forearm 58 with respect to the location and quantification of electrical stimulation in order to perform more effective training. Is provided, and an apparatus having a mechanism for applying such an appropriate range of electrical muscular stimulation is provided.
また、本実施の形態では、そのような麻痺機能回復訓練方法も提供しようとするものである。 In the present embodiment, such a paralysis function recovery training method is also provided.
図２に示すように、制御部２４は、検出部３０と、刺激付与部３１と、を備える。検出部３０は、刺激付与部３１を介して、患者に付与する適正な経皮的筋電気刺激値（電流値）を検出する。刺激付与部３１は、検出部３０で検出された経皮的筋電気刺激値での筋電気刺激を患者Ｔに付与するとともに、患者Ｔの対象となる刺激目的筋上の部位Ｔ１の筋電位を計測可能である。 As shown in FIG. 2, the control unit 24 includes a detection unit 30 and a stimulus applying unit 31. The detection unit 30 detects an appropriate transcutaneous electrical muscular stimulation value (current value) to be applied to the patient via the stimulation applying unit 31. The stimulus applying unit 31 applies a myoelectric stimulation at the percutaneous myoelectric stimulation value detected by the detecting unit 30 to the patient T, and also generates a myoelectric potential at the site T1 on the target muscle for stimulation of the patient T. It can be measured.
図３に示すように、検出部３０によって患者Ｔに付与される適正な経皮的筋電気刺激値(電流値(Current Value))は、筋が硬直する状態の筋電位（Muscle Potential）（硬直：Ｅ１）の８割の電位（Ａ）に対する刺激値（ＸｍＡ）、または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位（始動：Ｅ２）の９割の電位（Ａ）に対する刺激値（ＸｍＡ）である。２つの刺激値は、後述のように、一般的にほぼ一致する。 As shown in FIG. 3, an appropriate percutaneous electrical stimulation value (Current Value) given to the patient T by the detection unit 30 is a muscle potential (Muscle Potential) (stiffness) in a state where the muscle is stiff. : Stimulus value (XmA) for 80% potential (A) of E1), or stimulation value (XmA) for 90% potential (A) of myoelectric potential (start: E2) in a state in which joint movement starts due to muscle contraction It is. The two stimulus values generally coincide substantially as described later.
ここで、「８割」、「９割」とは、多数の患者に対して適正な刺激値の計測結果を求めたときに求められる平均値であり、その値は、患者の個人差等によってばらつきを有する値である。実際には、「８割」、「９割」を中心とする統計分布で表される範囲を含むものとする。 Here, “80%” and “90%” are average values obtained when the measurement results of appropriate stimulus values are obtained for a large number of patients, and the values depend on individual differences among patients. It is a value having variation. Actually, it is assumed to include a range represented by a statistical distribution centered on “80%” and “90%”.
例えば、筋が硬直する状態の筋電位に相当する刺激値をＡｒｉとし、筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位に相当する刺激値をＡｓｔとし、患者に付与する経皮的筋電気刺激値をＡｓｈとする。この場合、制御部２４（検出部３０）は、
Ａｓｔ／Ａｒｉ＋Ａｓｈ／Ａｓｔ＝Ｖ（Ｖは１．５以上１．６以下）…（１）
の関係を満たす経皮的筋電気刺激値Ａｓｈを検出する。この値は、上述のように、筋が硬直する状態の筋電位の８割の電位に相当する刺激値であって、または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位の９割の電位に相当する刺激値に合致する。
For example, the stimulation value corresponding to the myoelectric potential in a state where the muscle is stiff is assumed to be Ari, the stimulation value corresponding to the myoelectric potential in the state where the movement of the joint is started by muscle contraction is assumed to be As, and the percutaneous myoelectric stimulation given to the patient Let the value be Ash. In this case, the control unit 24 (detection unit 30)
Ast / Ari + Ash / Ast = V (V is 1.5 or more and 1.6 or less) (1)
The percutaneous electrical stimulation value Ash satisfying the above relationship is detected. As described above, this value is a stimulation value corresponding to 80% of the myoelectric potential in the state where the muscle is stiff, or 90% of the myoelectric potential in the state in which joint movement starts due to muscle contraction. Matches the corresponding stimulus value.
図４は、Ａｓｈ／Ａｓｔを横軸にとり、Ａｓｔ／Ａｒｉを縦軸にとった場合の実測値をプロットしたものである。図４に示すように、プロットの点からＶの値は楕円内の１．５以上１．６以下に制限される。 FIG. 4 is a plot of actual measurement values with Ash / Ast on the horizontal axis and Ast / Ari on the vertical axis. As shown in FIG. 4, the value of V is limited to 1.5 or more and 1.6 or less within the ellipse from the point of the plot.
麻痺機能回復訓練装置１０（制御部２４）の動作について説明する。まず、図５に示すように、制御部２４（検出部３０）は、筋が硬直する状態の筋電位に相当する刺激値Ａｒｉと、筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位に相当する刺激値Ａｓｔを実測する（ステップＳ１）。そして、制御部２４（検出部３０）は、上記式（１）を用いて、患者に付与する経皮的筋電気刺激値Ａｓｈを算出する（ステップＳ２）。さらに、制御部２４（刺激付与部３１）は、経皮的筋電気刺激値Ａｓｈを患者に付与する（ステップＳ３）。この状態で、リハビリが開始される。そして、運動手段を用いた運動が行われる（ステップＳ４）。 The operation of the paralysis function recovery training apparatus 10 (control unit 24) will be described. First, as shown in FIG. 5, the control unit 24 (detection unit 30) corresponds to a stimulation value Ari corresponding to a myoelectric potential in a state in which the muscle is stiff and a myoelectric potential in a state in which joint movement starts due to muscle contraction. The stimulus value Ast is actually measured (step S1). And the control part 24 (detection part 30) calculates the percutaneous electrical muscular stimulation value Ash given to a patient using said Formula (1) (step S2). Furthermore, the control unit 24 (stimulation applying unit 31) applies the transcutaneous electrical stimulation value Ash to the patient (step S3). In this state, rehabilitation is started. Then, exercise using exercise means is performed (step S4).
また、経麻痺機能回復訓練装置１０（制御部２４（刺激付与部３１））によって患者に付与される経皮的筋電気刺激値の変動周波数（パルス周波数）は、５０Ｈｚとなっている。上述のような経皮的筋電気刺激値に適正なリハビリ効果が得られるためである。図６には、経皮的筋電気刺激値のパルス周波数を、３０Ｈｚ、５０Ｈｚ、８０Ｈｚ、１２５Ｈｚとしたときの筋の周波数スペクトルのピーク値（ＰＳ値）が示されている。図６に示すように、３０Ｈｚ、５０Ｈｚ、８０Ｈｚ、１２５Ｈｚのうち、ＰＳ値が最も大きいのは５０Ｈｚであった。これは、３０Ｈｚ、５０Ｈｚ、８０Ｈｚ、１２５Ｈｚのうち、５０Ｈｚの場合に最も大きいエネルギーが筋に与えられることを示している。したがって、リハビリ訓練に適正な経皮的筋電気刺激値の周波数は５０Ｈｚであるということになる。 Further, the fluctuation frequency (pulse frequency) of the transcutaneous electrical stimulation value given to the patient by the transparalysis function recovery training device 10 (control unit 24 (stimulation applying unit 31)) is 50 Hz. This is because an appropriate rehabilitation effect can be obtained for the percutaneous electrical stimulation value as described above. FIG. 6 shows the peak value (PS value) of the muscle frequency spectrum when the pulse frequency of the transcutaneous electrical stimulation value is 30 Hz, 50 Hz, 80 Hz, and 125 Hz. As shown in FIG. 6, among 30 Hz, 50 Hz, 80 Hz, and 125 Hz, the largest PS value was 50 Hz. This indicates that the largest energy is given to the muscle at 50 Hz among 30 Hz, 50 Hz, 80 Hz, and 125 Hz. Therefore, the frequency of the percutaneous electrical stimulation value appropriate for rehabilitation training is 50 Hz.
本実施の形態に係る麻痺機能回復訓練装置１０の基本的な構成は、前腕部５８だけでなく。患者の指のリハビリにも適用可能である。 The basic configuration of the paralysis function recovery training apparatus 10 according to the present embodiment is not limited to the forearm portion 58. It can also be applied to rehabilitation of patients' fingers.
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
Embodiment 2
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
本実施の形態に係る麻痺機能回復訓練装置１０は、制御部２４の構成が上記実施の形態１と異なる。図７に示すように、制御部２４は、検出部３２と、刺激付与部３３と、を備える。麻痺機能回復訓練装置１０は、報知部３４をさらに備える。 In the paralysis function recovery training device 10 according to the present embodiment, the configuration of the control unit 24 is different from that of the first embodiment. As shown in FIG. 7, the control unit 24 includes a detection unit 32 and a stimulus applying unit 33. The paralysis function recovery training device 10 further includes a notification unit 34.
検出部３２は、刺激付与部３３を介して患者Ｔの刺激目的筋上の部位Ｔ１とその筋以外の部位Ｔ２との計２箇所の電極による筋電位の差が最大となる経皮的筋電気刺激値（電流値）を、患者Ｔに付与する筋電気刺激値として検出する。刺激付与部３３は、部位Ｔ１、部位Ｔ２とに、経皮的筋電気刺激値（電流値）を付与する。報知部３４は、検出部３２で検出された筋電位の差に応じた強度の音又は光を出力する。報知部３４は、図１の発光素子７１又はスピーカ７２に対応する。 The detection unit 32 provides percutaneous myoelectricity that maximizes the difference in myoelectric potential between the electrode T 2 on the stimulation target muscle of the patient T and the region T 2 other than the muscle via the stimulation applying unit 33. The stimulation value (current value) is detected as the electrical muscular stimulation value applied to the patient T. The stimulus imparting unit 33 imparts a transcutaneous electrical muscular stimulation value (current value) to the part T1 and the part T2. The notification unit 34 outputs sound or light having an intensity corresponding to the difference in myoelectric potential detected by the detection unit 32. The notification unit 34 corresponds to the light emitting element 71 or the speaker 72 of FIG.
麻痺機能回復訓練装置１０（制御部２４）の動作について説明する。まず、図８に示すように、制御部２４（検出部３２）は、部位Ｔ１、Ｔ２に対して与える刺激値（電流値）を変更しながら、その時の部位Ｔ１、Ｔ２の筋電位差を計測する（ステップＳ１１）。この際、報知部３４は、筋電位差に応じた強度を有する音又は光を出力する。そして、制御部２４（検出部３２）は、上記式（１）を用いて、筋電位差が最大となる刺激値を検出する（ステップＳ１２）。さらに制御部２４（刺激付与部３３）は、検出された筋電位差が最大となる刺激値を、患者に付与する経皮的筋電気刺激値Ａｓｈとして、患者Ｔの部位Ｔ１に付与する（ステップＳ３）。この状態で、リハビリが開始される。そして、運動手段を用いた運動が行われる（ステップＳ４）。 The operation of the paralysis function recovery training apparatus 10 (control unit 24) will be described. First, as shown in FIG. 8, the control unit 24 (detection unit 32) measures a myoelectric potential difference between the regions T1 and T2 at that time while changing the stimulation value (current value) applied to the regions T1 and T2. (Step S11). At this time, the notification unit 34 outputs sound or light having an intensity corresponding to the myoelectric potential difference. And the control part 24 (detection part 32) detects the stimulation value from which a myoelectric potential difference becomes the maximum using said Formula (1) (step S12). Furthermore, the control unit 24 (stimulation applying unit 33) applies the stimulation value that maximizes the detected myoelectric potential difference to the site T1 of the patient T as the percutaneous myoelectric stimulation value Ash to be applied to the patient (step S3). ). In this state, rehabilitation is started. Then, exercise using exercise means is performed (step S4).
なお、実施の形態１、２では、２つの方法を用いて、筋が硬直する状態の筋電位の８割の電位に相当する経皮的筋電気刺激値、または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位の９割の電位に相当する経皮的筋電気刺激値を求めたが、他の方法を用いてもよい。単に、筋が硬直する状態の筋電位を求め、その８割の電子に相当する経皮的筋電気刺激値を検出してもよいし、筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位を求め、その９割の電位に相当する経皮的筋電気刺激値を求めてもよい。 In the first and second embodiments, the joint movement is started by the transcutaneous electrical stimulation value corresponding to 80% of the myoelectric potential in the state where the muscle is stiff or the muscle contraction using the two methods. Although the percutaneous myoelectric stimulation value corresponding to 90% of the potential of the myoelectric potential in the state has been obtained, other methods may be used. Simply, the myoelectric potential in a state where the muscle is stiff is obtained, and the percutaneous myoelectric stimulation value corresponding to 80% of the electrons may be detected, or the myoelectric potential in the state in which the joint motion starts by muscle contraction is obtained. The transcutaneous electrical stimulation value corresponding to 90% of the electric potential may be obtained.
本発明の効果を明らかにするために、健常者１０名の右手中指の伸展筋に電気刺激（５０Ｈｚ）を上昇させながら筋が硬直するまで加えた際の筋の特性を解析した。また、前腕の回内筋・回外筋に対しても同様に解析した。以下、本発明による効果を導くに至った実験とその結果について説明する。 In order to clarify the effect of the present invention, the characteristics of muscles were analyzed when muscles were stiffened while increasing electrical stimulation (50 Hz) to the extension muscles of the middle finger of the right hand of ten healthy subjects. In addition, the same analysis was performed for the pronation and supination muscles of the forearm. Hereinafter, the experiment and the result which led to the effect by this invention are demonstrated.
本実験では、リハビリ中に電気刺激を併用し、筋収縮が生じやすい状態をつくり、リハビリ訓練効果を向上させる電気刺激を指伸展筋に直接与え、筋収縮を生じさせることができる点に着目した。また、電気刺激により指の筋収縮が生じ他動的に動き始める刺激値を電気刺激による閾値とした。 In this experiment, we focused on the fact that electrical stimulation can be used together during rehabilitation to create a state in which muscle contraction is likely to occur, and electrical stimulation that improves the rehabilitation training effect can be applied directly to the finger extensor muscle to cause muscle contraction. . In addition, a stimulation value in which finger muscle contraction occurs due to electrical stimulation and starts to move dynamically was set as a threshold value by electrical stimulation.
図９に人の骨格筋（Muscle）の構造を示す。筋線維（Muscle fiber）は速筋線維と遅筋線維が存在するが、本実験では、速筋線維に注目する。筋線維は筋節（Sarcomere）から成り立っている。一例として、１つの筋節を図１０に示す。筋節には、太いフィラメント（thick filament）と細いフィラメント（thin filament）がある。また、筋節の中央をＭ線、1つの筋節の端をＺ線としている。 FIG. 9 shows the structure of a human skeletal muscle. Muscle fibers include fast muscle fibers and slow muscle fibers. In this experiment, we focus on fast muscle fibers. Muscle fibers are composed of sarcomere. As an example, one sarcomere is shown in FIG. There are thick filaments and thin filaments in the sarcomere. The center of the sarcomere is the M line, and the end of one sarcomere is the Z line.
図１１に示すように、健常者の場合、運動神経の末端である神経終末に活動電位が伝わると、太いフィラメントと細いフィラメン卜が反応し、互いに滑りあい筋節が収縮する。このことにより筋収縮が起こるすべての筋節が収縮することで、指が伸展する。 As shown in FIG. 11, in the case of a healthy person, when an action potential is transmitted to the nerve ending, which is the terminal of the motor nerve, a thick filament and a thin filamentous rod react, and the sarcomere contracts with each other. As a result, all sarcomas that cause muscle contraction contract, and the finger extends.
筋の易収縮状態においては、いくつかの筋線維は収縮しているが、すべての筋線維が筋収縮状態にあるわけではない。つまり指関節が動いていない易収縮状態では、何かしらの刺激によりすべての筋線維が収縮状態に敏感になりやすく、指が動きやすい。ここで、図１２に示すように、筋の両端にパルス電流による電気刺激（Electrical Stimulation)を与え、指伸筋の速筋線維（fast muscle fiber)のいくつかを収縮させる。このときの電気刺激値を易収縮的電気刺激とする。 In the easy contraction state of muscle, some muscle fibers are contracted, but not all muscle fibers are in a contracted state. That is, in the easy contraction state in which the finger joint is not moving, all muscle fibers are likely to be sensitive to the contraction state by some kind of stimulation, and the finger is easy to move. Here, as shown in FIG. 12, electrical stimulation (Electrical Stimulation) is applied to both ends of the muscle to contract some of the fast muscle fibers of the finger extensor muscles. Let the electrical stimulation value at this time be an easily contractible electrical stimulation.
以下、本実験の計測方法について説明する。本実験では、低周波治療器トリオ３００(伊藤超短波株式会社）が用いられた。計測では、５０×５０mmの表面電極により電気的刺激を指伸筋に与えた。図１３に示すように、電気的刺激の波形は入力周波数５０Ｈｚとし、パルス幅は１５０μｓに固定し、電流値のみ０．０〜２０ｍＡの範囲で変化させることとした。 Hereinafter, the measurement method of this experiment will be described. In this experiment, a low-frequency treatment device Trio 300 (ITO Ultra-shortwave Co., Ltd.) was used. In the measurement, electrical stimulation was applied to the finger extensors with 50 × 50 mm surface electrodes. As shown in FIG. 13, the waveform of the electrical stimulation was an input frequency of 50 Hz, the pulse width was fixed to 150 μs, and only the current value was changed in the range of 0.0 to 20 mA.
また、本実験では直径約３３ｍｍの心電図用電極により電気刺激を与えた際の筋のＥＭＧ信号である筋電位を計測した。 In this experiment, the myoelectric potential, which is an EMG signal of the muscle when electrical stimulation was applied by an electrocardiogram electrode having a diameter of about 33 mm, was measured.
次に、本実験の対象者について説明する。本実験は健常者１０名（２０〜５０代の男性)を対象とし、また被験者の右手中指を対象として計測した。 Next, the subject of this experiment will be described. In this experiment, 10 healthy subjects (male in their 20s and 50s) were targeted, and the subject's right middle finger was measured.
先ず、本実験の計測時の対象者の姿勢について説明する。本実験では、図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）に示す姿勢で計測を行った。図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）において、まず図１４（Ａ）はリハビリ訓練装置と同じ姿勢になる模型での状態を示す。図１４（Ｂ）はリハビリ訓練装置で計測を行っている様子を示す。また、図１４（Ｃ）は筋が緩んでいる状態を示し、図１４（Ｄ）は筋が張っている状態を示す。ここでは、図１４（Ａ）、図１４（Ｃ）、図１４（Ｄ）では筋電位を計測し、図１４（Ｂ）ではリハビリ訓練装置での指伸展度、指俊敏さを計測した。 First, the posture of the subject at the time of measurement in this experiment will be described. In this experiment, measurement was performed in the posture shown in FIGS. 14 (A) to 14 (D). 14 (A) to 14 (D), FIG. 14 (A) shows a state of a model having the same posture as the rehabilitation training apparatus. FIG. 14B shows a state where measurement is performed by the rehabilitation training apparatus. FIG. 14C shows a state where the muscle is loose, and FIG. 14D shows a state where the muscle is stretched. Here, the myoelectric potential was measured in FIGS. 14A, 14C, and 14D, and the degree of finger extension and finger agility in the rehabilitation training apparatus were measured in FIG. 14B.
次いで、本実験の筋電位電極の取り付け位置について説明する。本実験では、図１５に示すように２か所の筋電位を計測する。すなわち、１つ目は電気刺激を与える目的の筋上（甲）に、２つ目は その目的となる筋以外の箇所、例えば１つ目の筋電位取り付け位置の腕の太さの２割程度離れた位置（乙）に取り付ける。この位置甲が、上記実施の形態２に係る部位Ｔ１に対応し、位置乙が、部位Ｔ２に対応する。 Next, the attachment position of the myoelectric potential electrode in this experiment will be described. In this experiment, two myoelectric potentials are measured as shown in FIG. In other words, the first is on the target muscle to which electrical stimulation is applied (the former), the second is a portion other than the target muscle, for example, about 20% of the arm thickness at the first myoelectric potential attachment position Install it at a remote location (B). This position A corresponds to the part T1 according to the second embodiment, and the position B corresponds to the part T2.
次に、筋電位の計測方法について説明する。中指が他動的に動き、筋が完全に硬直するまで電気刺激（電流）を１ｍＡずつ増やしていき、それぞれの刺激値について３０秒間筋電位を計測する。また、計測の間、筋に電気刺激による依存をなくすために２分間の休憩時間が設けられている。 Next, a method for measuring myoelectric potential will be described. The electrical stimulation (current) is increased by 1 mA until the middle finger moves passively and the muscle is completely stiff, and the myoelectric potential is measured for 30 seconds for each stimulation value. In addition, during the measurement, a break time of 2 minutes is provided in order to eliminate dependence on the muscle due to electrical stimulation.
そして、図１４（Ａ）、図１４（Ｃ）、図１４（Ｄ）の位置それぞれで筋電位を計測し、計測した筋電位のＲＭＳ値を０．０１ｓ毎(１００個のデータ毎)に求め、１０〜１５秒間の筋電位ＲＭＳ値データの平均値をプロッ卜する。ここで、図１５に示す甲と乙の位置の筋電位の差を図１６の棒グラフによって示す。 Then, the myoelectric potential is measured at each of the positions in FIGS. 14A, 14C, and 14D, and the RMS value of the measured myoelectric potential is obtained every 0.01 s (every 100 data). The average value of the myoelectric potential RMS value data for 10 to 15 seconds is plotted. Here, the bar potential of FIG. 16 shows the difference between the myoelectric potentials at the positions of A and B shown in FIG.
次いで、計測された筋電位から周波数による解析方法について示す。図１４（Ａ）、図１４（Ｃ）、図１４（Ｄ）の姿勢で計測した筋電位のＲＭＳ値を０．０１ｓ毎(１００個のデータ毎)に求め、１０〜１５秒間の筋電位ＲＭＳ値データを解析に用いる。このデータのうち４０９６個のデータを使用し、図１７に示すように、フーリエ変換によってピーク周波数のＰＳ値（ＰＳ Value）の大きさの比較を行う。 Next, an analysis method based on the frequency from the measured myoelectric potential will be described. The myoelectric potential RMS values measured in the postures of FIGS. 14A, 14C, and 14D are obtained every 0.01 s (every 100 data), and the myoelectric potential RMS for 10 to 15 seconds. Value data is used for analysis. Of these data, 4096 pieces of data are used, and as shown in FIG. 17, the magnitude of the PS value (PS Value) of the peak frequency is compared by Fourier transform.
次に、リハビリ訓練装置による評価方法について説明する。図１４（Ｂ）において、訓練１０回中３〜８回の速度データの平均値から指の伸展度、俊敏さを求める伸張反射時において、各サンプリングタイムの速度にサンプリングタイム９ｍｓｅｃを乗じたものを累加することによって面積を求め、この面積を指伸展度とする。また、伸張反射ピークにおける最大速度を指俊敏さとする。 Next, an evaluation method using the rehabilitation training apparatus will be described. In FIG. 14 (B), at the time of stretching reflection for obtaining finger extension and agility from the average value of speed data of 3 to 8 times in 10 trainings, the speed of each sampling time is multiplied by the sampling time of 9 msec. The area is obtained by accumulating, and this area is defined as the degree of finger extension. The maximum speed at the stretch reflection peak is defined as finger agility.
以下、計測結果について説明する。筋電位の結果と周波数による特性解析について、２０代男性健常者Ａの結果を以下に示す。すなわち、図１４（Ａ）の姿勢における電気刺激による筋電位の変化を図１８に示す。図１８において、筋電位(正)（Muscle Potential (true))は図１５に示す甲の箇所の結果を示し、筋電位(外)（Muscle Potential (out))は図１５に示す乙の箇所の結果を示している。 Hereinafter, the measurement results will be described. About the result of myoelectric potential and the characteristic analysis by frequency, the result of healthy male A in the 20s is shown below. That is, FIG. 18 shows changes in myoelectric potential due to electrical stimulation in the posture of FIG. In FIG. 18, the muscle potential (positive) indicates the result of the instep portion shown in FIG. 15, and the muscle potential (out) indicates the position of the end portion shown in FIG. Results are shown.
さらに、この２箇所の筋電位の差を図１８の棒グラフ（Muscle potential difference)に示す。また、図１９は、図１５に示す甲の箇所での周波数解析の結果を示している。なお、より具体的には、図１９は、１ｍＡから１３ｍＡまでの各電流値についての周波数（Ｈｚ）とＰＳ値（ＰＳ Value）との関係を示している。また、図２０はリハビリ訓練装置におけるリハビリによる指の運動結果であり、１ｍＡから１１ｍＡまでの各電流値についての時間と指の速度との関係を示している。また、図２１及び図２２はそれぞれ上記電流値ごとの指伸展度（Extensibility）、指俊敏さ（Extension agility）を示している。 Further, the difference between the two myoelectric potentials is shown in a bar graph (Muscle potential difference) in FIG. FIG. 19 shows the result of frequency analysis at the location shown in FIG. More specifically, FIG. 19 shows the relationship between the frequency (Hz) and the PS value (PS Value) for each current value from 1 mA to 13 mA. FIG. 20 shows the result of finger movement by rehabilitation in the rehabilitation training apparatus, and shows the relationship between time and finger speed for each current value from 1 mA to 11 mA. FIG. 21 and FIG. 22 show the degree of finger extension (Extensibility) and the degree of finger agility (Extension agility) for each current value.
計測の際、中指は１１ｍＡで他動的に動き始めた。また、図１８の電位測定の結果を参照すると、１１ｍＡより筋電位の上昇があまり見られなくなっている。このような結果は、１１ｍＡが電気刺激による閥値であるということを示している。さらに、図１９に示す周波数解析から、周波数が集中した５Ｈｚ付近と１５Ｈｚ付近のＰＳ値を見ると、５Ｈｚ付近のＰＳ値の最大は７ｍＡ、１５Ｈｚ付近は１０ｍＡが最大であった。また、図１８に示すように、７ｍＡでの筋電位は、筋が完全に硬直した１３ｍＡの筋電位の８割であり、１０ｍＡの筋電位は１３ｍＡの筋電位の９割である。また、７ｍＡは筋電位の差が最も大きかった箇所でもあった。 During the measurement, the middle finger started to move at 11 mA. Further, referring to the result of the potential measurement in FIG. 18, an increase in myoelectric potential is hardly observed from 11 mA. Such a result indicates that 11 mA is a threshold value due to electrical stimulation. Furthermore, from the frequency analysis shown in FIG. 19, when the PS values near 5 Hz and 15 Hz where the frequencies are concentrated are seen, the maximum PS value near 5 Hz is 7 mA, and 10 mA near 15 Hz is the maximum. Further, as shown in FIG. 18, the myoelectric potential at 7 mA is 80% of the 13 mA myoelectric potential when the muscle is completely stiffened, and the 10 mA myoelectric potential is 90% of the 13 mA myoelectric potential. Moreover, 7 mA was also the location where the difference in myoelectric potential was the largest.
また、図２０のリハビリ訓練装置での速度データから、図２１及び図２２に示す結果が得られた。図２１に示す指伸展度（Extensibility)は７ｍＡの時最大であり、図２２に示す指俊敏さ(Extension agility)も７ｍＡが最大であった。よって、この７ｍＡがリハビリ訓練に適した刺激値であるという結果が得られた。他の被験者Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅについても同様な結果となった。その様子を表１に示す。
次に、計測姿勢が及ぼす影響について考察する。本実験では、図１４（Ｃ）の筋が緩んでいる状態と図１４（Ｄ）の筋が張っている状態の筋電位の違い（Muscle potential difference(mv))を比較した。健常者Ａの筋が緩んでいる状態の結果を図２３に示し、筋が張っている状態の結果を図２４に示す。図２３に示すように、筋が緩んでいる状態では、電流値１５ｍＡで筋が完全に硬直状態になった。一方、図２４に示すように、筋が張っている状態では、電流値１３ｍＡで筋が完全に硬直状態となった。つまり、筋が緩んでいる状態では、筋が張っている状態に比べ大きな刺激値が必要であるということが分かった。また、電位差が最大になる箇所も緩んでいる状態は９ｍＡであり、張っている状態は７ｍＡであり、緩んでいる状態の方が刺激値は大きくなっていることが分かる。 Next, the effect of the measurement posture will be considered. In this experiment, the difference in muscle potential (Muscle potential difference (mv)) between the state in which the muscle in FIG. 14C is loose and the state in which the muscle in FIG. 14D is stretched was compared. FIG. 23 shows the result when the muscle of the healthy person A is loose, and FIG. 24 shows the result when the muscle is stretched. As shown in FIG. 23, when the muscle is loose, the muscle is completely rigid at a current value of 15 mA. On the other hand, as shown in FIG. 24, when the muscle is stretched, the muscle is completely rigid at the current value of 13 mA. In other words, it was found that a greater stimulation value is required when the muscle is loose than when the muscle is stretched. In addition, the state where the potential difference is maximum is also 9 mA in the relaxed state, 7 mA in the stretched state, and it can be seen that the stimulus value is larger in the relaxed state.
刺激値が大きくなると、筋への負担も大きくなってしまう上、痛みを感じるようになり、筋疲労にもつながる。これでは、効果的な訓練を行うことができない。このことから、リハビリ訓練に適した姿勢は筋が張っている状態であることがわかる。この結果を表２に示す。表２に示すように、他の被験者Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅについても同様な結果となったことが分かる。
次に、易収縮状態の特定を音等により簡易化する方法について説明する。実際の現場で筋電位を計測し、周波数解析をし、閥値以下のリハビリ訓練に適した電気刺激値を判断することは難しい。そこで、筋電位の差を利用して電気刺激値を求める。筋電位の差が最大の箇所がリハビリに適した電気刺激値と一致しているためである。筋電位の差をその場で表示させるための装置としてLabVIEW(National Instruments製)を使用し、データ収集のための装置としてNlUSB-6341 X SERlES DAQ(National Instruments製) を使用した。LabVIEWによる実際の筋電位の計測画面を図２５に示す。 Next, a method for simplifying the specification of the easy contraction state using sound or the like will be described. It is difficult to measure myoelectric potential at the actual site, perform frequency analysis, and determine an electrical stimulation value suitable for rehabilitation training below the threshold value. Therefore, the electrical stimulation value is obtained using the difference in myoelectric potential. This is because the location where the difference in myoelectric potential is the maximum matches the electrical stimulation value suitable for rehabilitation. LabVIEW (manufactured by National Instruments) was used as a device for displaying the difference in myoelectric potential on the spot, and NlUSB-6341 X SERlES DAQ (manufactured by National Instruments) was used as a device for data collection. FIG. 25 shows an actual myoelectric potential measurement screen by LabVIEW.
図２５の画面左上部には図１２に示す甲の箇所での筋電位のＲＭＳ値、右上部には図１５に示す乙の箇所での筋電位のＲＭＳ値を表示している。この２つの筋電位のＲＭＳ値の差は、画面下部に水平ポインタによって表示されている。この水平ポインタが最大になった電気刺激値がリハビリに適した刺激値であるということがいえる。また、ＲＭＳ値の差から正弦形を生成し、スピーカ７２からの音又は発光素子７１の発光により差の大きさを表すこともできる。差が大きくなると、正弦波の波長が短くなり高い音が発生し、発光素子７１の発光強度が強くなるようにする。これにより、水平ポインタ及び音、光等の双方により易収縮状態の電気刺激値の判断を容易に行える。 In the upper left part of the screen of FIG. 25, the RMS value of the myoelectric potential at the position of the instep shown in FIG. 12, and the RMS value of the myoelectric potential at the position of the end shown in FIG. The difference between the RMS values of the two myoelectric potentials is displayed by a horizontal pointer at the bottom of the screen. It can be said that the electrical stimulus value at which the horizontal pointer is maximized is a stimulus value suitable for rehabilitation. Also, a sine shape can be generated from the difference in RMS value, and the magnitude of the difference can be expressed by sound from the speaker 72 or light emission of the light emitting element 71. When the difference is increased, the wavelength of the sine wave is shortened, a high sound is generated, and the light emission intensity of the light emitting element 71 is increased. Thereby, it is possible to easily determine the electrical stimulation value in the easily contracted state by both the horizontal pointer and sound, light, and the like.
以下、本実施例で示した実験についてまとめる。本実験では，健常者１０名の右手中指の伸展筋に電気刺激（５０Ｈｚ）を上昇させながら筋が硬直するまで加えた際の筋の特性を解析した。その結果、以下のような結果が得られた。 The experiments shown in this example will be summarized below. In this experiment, the characteristics of muscles were analyzed when muscles were stiffened while increasing electrical stimulation (50 Hz) to the extension muscles of the middle finger of the right hand of ten healthy subjects. As a result, the following results were obtained.
第１に、指が他動的に動き始めると、筋電位の上昇が見られなくなり、その直前の刺激値が電気刺激による筋の閥値であることが明らかになった。 First, when the finger started to move passively, the increase in myoelectric potential was not observed, and it became clear that the stimulation value immediately before that was the muscle threshold value due to electrical stimulation.
第２に、周波数解析より５Ｈｚ付近のＰＳ値の最大の刺激値が筋電位の硬直状態の筋電位の８割の電位に対する刺激値、または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位の９割の電位に対する刺激値である。 Second, from the frequency analysis, the maximum stimulation value of the PS value near 5 Hz is the stimulation value for 80% of the myoelectric potential in the stiff state of the myoelectric potential, or 9 of the myoelectric potential in the state where the joint movement starts due to muscle contraction. This is the stimulation value for the split potential.
第３に、リハビリ訓練装置における指伸展度、指俊敏さの双方とも、筋が硬直状態の筋電位の８割の電位に対する刺激値、または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位の９割の電位に対する刺激値のときが最大となり、最も良い効果が得られる。 Third, both the degree of finger extension and finger agility in the rehabilitation training apparatus are the stimulation value for 80% of the myoelectric potential when the muscle is in a stiff state, or the myoelectric potential of 9 when the joint starts to move due to muscle contraction. The stimulation value with respect to the split potential is maximized, and the best effect is obtained.
第４に、易収縮状態は電気刺激により筋が完全に収縮し硬直した状態の筋電位の８割の電位に対する刺激値、または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位の９割に対する刺激値のときであり、この状態のときに最も大きなリハビリ訓練効果が得られる。つまり、易収縮的電気刺激の適正と思われる値を特定することができたといえる。 Fourth, the easy contraction state is a stimulation value for 80% of the myoelectric potential in a state where the muscle is completely contracted and stiffened by electrical stimulation, or a stimulation for 90% of the myoelectric potential in a state in which joint movement starts due to muscle contraction. Value, and the maximum rehabilitation training effect is obtained in this state. That is, it can be said that the value considered to be appropriate for the easy contraction electrical stimulation could be specified.
第５に、リハビリ訓練の姿勢は筋が張っている状態のときの方が緩んでいる状態のときよりも小さい電気刺激値で行えることから、筋が張っている状態のときの方が訓練として適正であることが分かった。 Fifth, the posture of rehabilitation training can be performed with a smaller electrical stimulation value when the muscle is in a relaxed state than when it is in a relaxed state. It turned out to be appropriate.
第６に、リハビリに適している刺激値は２箇所の筋電位の差が最大になる個所と一致している。このため、実際の現場では筋電位の差で容易に判断することができることが分かった。 Sixth, the stimulation value suitable for rehabilitation coincides with the point where the difference between the two myoelectric potentials is the maximum. For this reason, it turned out that it can be easily judged by the difference in myoelectric potential in an actual site.
第７に、筋電位差の強弱を音で知らせるようにしたので、訓練作業者が筋電位の強弱を容易に知ることができるようになった。 Seventh, since the strength of the myoelectric potential difference is notified by sound, the training worker can easily know the strength of the myoelectric potential.
この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。 Various embodiments and modifications can be made to the present invention without departing from the broad spirit and scope of the present invention. The above-described embodiments are for explaining the present invention and do not limit the scope of the present invention. In other words, the scope of the present invention is shown not by the embodiments but by the claims. Various modifications within the scope of the claims and within the scope of the equivalent invention are considered to be within the scope of the present invention.
この発明は、片麻痺患者の回復訓練に使用されるものである。 The present invention is used for recovery training for hemiplegic patients.
１０ 麻痺機能回復訓練装置、１２ 移動台、１３ 前腕載せ台、１４ 駆動軸、１５ 半割筒体、１６ スティック、１７ 手首支持部、１８ 駆動軸、１９ 軸受台、２１ サーボモータ、２３ エンコーダ、２４ 制御部、２６、２８ 支柱、３０，３２ 検出部、３１，３３ 刺激付与部、３４ 報知部、５６ 手首、５７ クッション、５８ 前腕部、７１ 発光素子、７２ スピーカ、７３ 配線、７４、７５ 電極パッド、Ｔ 患者、Ｔ１、Ｔ２ 部位 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Paralysis function recovery training apparatus, 12 Moving base, 13 Forearm mounting base, 14 Drive shaft, 15 Half cylinder, 16 Stick, 17 Wrist support part, 18 Drive shaft, 19 Bearing base, 21 Servo motor, 23 Encoder, 24 Control unit, 26, 28 Support column, 30, 32 Detection unit, 31, 33 Stimulation unit, 34 Notification unit, 56 Wrist, 57 Cushion, 58 Forearm, 71 Light emitting element, 72 Speaker, 73 Wiring, 74, 75 Electrode pad , T patient, T1, T2 site
Claims (10)
患者に付与する経皮的筋電気刺激値として、筋が硬直する状態の筋電位の８割の電位に相当する経皮的筋電気刺激値、または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位の９割の電位に相当する経皮的筋電気刺激値を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された経皮的筋電気刺激値で筋電気刺激を患者に付与する刺激付与手段と、
を備えることを特徴とする麻痺機能回復訓練装置。 A paralysis function recovery training apparatus for treating paralysis of a hemiplegic patient by applying electrical muscular stimulation to the patient,
Percutaneous myoelectric stimulation value to be given to a patient, percutaneous myoelectric stimulation value corresponding to 80% of myoelectric potential in the state of muscle stiffening, or myoelectric potential in a state in which joint movement starts by muscle contraction Detecting means for detecting a percutaneous electrical muscular stimulation value corresponding to 90% of the electric potential;
A stimulus applying means for applying a muscle electrical stimulation to a patient with a transcutaneous electrical stimulation value detected by the detection means;
A paralysis function recovery training device comprising:
筋が硬直する状態の筋電位に対する刺激値をＡｒｉとし、
筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位に対する刺激値をＡｓｔとした場合に、
Ａｓｔ／Ａｒｉ＋Ａｓｈ／Ａｓｔ＝Ｖ（Ｖは１．５以上１．６以下）の関係式に基づいて、患者に付与する経皮的筋電気刺激値Ａｓｈを検出する、
請求項１に記載の麻痺機能回復訓練装置。 The detection means includes
The stimulation value for the myoelectric potential when the muscle is stiff is Ari,
When the stimulation value for the myoelectric potential in a state in which joint movement starts due to muscle contraction is As,
Based on a relational expression of Ast / Ari + Ash / Ast = V (V is 1.5 or more and 1.6 or less), a percutaneous electrical stimulation value Ash given to a patient is detected.
The paralysis function recovery training apparatus according to claim 1.
患者の刺激目的筋上の１箇所とその筋以外の１箇所との計２箇所の電極による筋電位の差が最大となる経皮的筋電気刺激値を、前記患者に付与する筋電気刺激値として検出する、
ことを特徴とする請求項１記載の麻痺機能回復訓練装置。 The detection means includes
A myoelectric stimulation value that gives the patient a percutaneous electrical stimulation value that maximizes the difference in myoelectric potential by two electrodes, one on the target muscle of the patient and one other than the muscle. Detect as,
The paralysis function recovery training device according to claim 1.
５０Ｈｚで値が変動する前記経皮的筋電気刺激を、患者に付与する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の麻痺機能回復訓練装置。 The stimulus applying means includes
Applying to the patient the transcutaneous electrical stimulation that varies in value at 50 Hz;
The paralysis function recovery training apparatus according to any one of claims 1 to 4.
患者に付与する経皮的筋電気刺激値は筋が硬直する状態の筋電位の８割の電位に相当する経皮的筋電気刺激値、または筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位の９割の電位に相当する経皮的筋電気刺激値を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出された経皮的筋電気刺激値で筋電気刺激を患者に付与する刺激付与ステップと、
を含むことを特徴とする麻痺機能回復訓練方法。 A paralytic function recovery training method for treating paralysis in a hemiplegic patient by applying electrical muscular stimulation to the patient,
The percutaneous myoelectric stimulation value given to the patient is the percutaneous myoelectric stimulation value corresponding to 80% of the myoelectric potential in a state where the muscle is stiff, or the myoelectric potential in the state in which joint movement is initiated by muscle contraction. A detection step of detecting a transcutaneous electrical stimulation value corresponding to 90% of the electric potential;
A stimulus applying step of applying a muscular electrical stimulation to the patient with the transcutaneous muscular electrical stimulation value detected in the detection step;
The paralysis function recovery training method characterized by including.
筋が硬直する状態の筋電位に対する刺激値をＡｒｉとし、
筋収縮により関節の動きが始まる状態の筋電位に対する刺激値をＡｓｔとした場合に、
Ａｓｔ／Ａｒｉ＋Ａｓｈ／Ａｓｔ＝Ｖ（Ｖは１．５以上１．６以下）の関係を満たす経皮的筋電気刺激値Ａｓｈを検出する、
請求項６に記載の麻痺機能回復訓練方法。 In the detection step,
The stimulation value for the myoelectric potential when the muscle is stiff is Ari,
When the stimulation value for the myoelectric potential in a state in which joint movement starts due to muscle contraction is As,
Detecting a transcutaneous electrical muscular stimulation value Ash satisfying a relationship of Ast / Ari + Ash / Ast = V (V is 1.5 or more and 1.6 or less);
The paralysis function recovery training method according to claim 6.
前記患者に付与する筋電気刺激値は、患者の刺激目的筋上に１箇所とその筋以外の１箇所との計２箇所の電極による筋電位の差が最大となる経皮的筋電気刺激値を検出する、
請求項６に記載の麻痺機能回復訓練方法。 In the detection step,
The electrical muscular stimulation value to be given to the patient is a percutaneous electrical electrical stimulation value that maximizes the difference in myoelectric potential between two electrodes, one on the patient's target muscle and one other than the muscle. Detect
The paralysis function recovery training method according to claim 6.
患者の訓練の姿勢を、患者の刺激目的筋が張っている状態として、電気刺激を付与するようにしたことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の麻痺機能回復訓練方法。 In the stimulus applying step,
The paralysis function recovery training method according to any one of claims 6 to 8, wherein an electrical stimulation is applied with the patient's training posture being in a state in which the stimulation target muscle of the patient is stretched. .
前記経皮的筋電気刺激値の変動周波数を５０Ｈｚとする、
請求項６から９のいずれか一項に記載の麻痺機能回復訓練方法。 In the stimulus applying step,
The fluctuation frequency of the percutaneous electrical stimulation value is 50 Hz.
The paralysis function recovery training method according to any one of claims 6 to 9.
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