脳卒中後の上肢運動機能障害のリハビリテーションにおける運動イメージブレイン・コンピュータ・インターフェース

Yongchun Jiang; Junxiao Yin; Biyi Zhao; Yajie Zhang; Tingting Peng; Wanqi Zhuang; Siqing Wang; Siqi Huang; Meilian Zhong; Yanni Zhang; Guibing Tang; Bingchi Shen; Haining Ou; Yuxin Zheng; Qiang Lin

doi:10.3791/65405

方法論記事

脳卒中後の上肢運動機能障害のリハビリテーションにおける運動イメージブレイン・コンピュータ・インターフェース

DOI：

10.3791/65405

⸱

2023年9月1日

Yongchun Jiang^*¹^,²^,³ , Junxiao Yin^*⁴ , Biyi Zhao¹^,³^,⁵ , Yajie Zhang¹^,³ , Tingting Peng¹^,³ , Wanqi Zhuang¹^,³ , Siqing Wang¹^,³ , Siqi Huang¹^,³ , Meilian Zhong¹^,³ , Yanni Zhang¹^,³ , Guibing Tang¹^,³ , Bingchi Shen⁶ , Haining Ou¹^,³ , Yuxin Zheng^*²^,³ , Qiang Lin^*²^,³

¹Guangzhou Medical University, ²Department of Rehabilitation Medicine, The Seventh Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, ³Department of Rehabilitation Medicine, The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, ⁴Clinical Medical College of Acupuncture and Rehabilitation, Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine, ⁵School of Traditional Chinese Medicine, Jinan University, ⁶Department of Stomatology, Second Clinical Medical College, Dongguan Campus of Guangdong Medical University

^* These authors contributed equally

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サマリー

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この研究の目的は、脳卒中後の上肢運動機能障害に対する運動イメージブレインコンピューターインターフェース(MI-BCI)の標準的な臨床操作のための重要な参照を提供することです。

要約

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脳卒中後の中等度または重度の上肢運動機能障害の患者のリハビリテーション効果は低く、遭遇した困難のために研究の焦点となってきました。ブレイン・コンピュータ・インターフェース(BCI)は、脳神経科学研究における最先端の技術です。これは、末梢神経や筋肉に頼らずに、ユーザーや被験者の感覚的知覚、イメージ、認知、思考を行動に直接変換し、脳と外部デバイスとの間の直接的なコミュニケーションと制御チャネルを確立することを指します。運動画像ブレイン・コンピューター・インターフェース (MI-BCI) は、リハビリテーションの非侵襲的手段としてのリハビリテーションの最も一般的な臨床応用です。以前の臨床研究では、MI-BCI が脳卒中後の患者の運動機能障害を積極的に改善することが確認されています。しかし、臨床手術のデモンストレーションが不足しています。そのために、本研究では、脳卒中後の中等度から重度の上肢機能障害患者に対するMI-BCIの治療について詳細に記述し、臨床機能評価と脳機能評価結果を通じてMI-BCIの介入効果を示すことで、臨床リハビリテーションへの応用やメカニズム研究のアイデアや参考資料を提供する。

概要

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脳卒中患者の約85%が運動機能障害¹を患っており、特に中等度から重度の上肢運動機能障害の患者のリハビリテーション効果が限られているため、患者の自立した日常生活を送る能力に深刻な影響を及ぼし、研究の焦点と困難さとなっています。非侵襲的ブレイン・コンピュータ・インターフェース(BCI)は、脳卒中後の運動機能障害のリハビリテーションのための新たな治療法として知られている²。BCIとは、末梢神経や筋肉に頼らずに、ユーザーや被験者の感覚的知覚、イメージ、認知、思考を行動に直接変換し、脳と外部デバイスとの間に直接的なコミュニケーションと制御チャネルを確立することである³。現在、臨床リハビリテーションのためのBCIのパラダイムには、運動イメージ(MI)、定常状態視覚誘発電位(SSVEP)、および聴覚誘発電位(AEP)P300⁴が含まれ、その中で最も一般的に使用され便利なのは運動イメージブレインコンピュータインターフェース(MI-BCI)です。MI は、視覚/運動感覚運動イメージを使用して、運動課題 (手、腕、足の動きなど) の実行を視覚化する介入です。一方では、以前の研究では、心筋梗塞中の関連する運動皮質の活性化が実際の運動実行と類似していることが示されている⁵。一方、他のパラダイムとは異なり、MIは、運動機....

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プロトコル

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このプロジェクトは、広州医科大学第五附属病院の医療倫理協会によって承認されました(承認番号。KY01-2021-05-01) を 2021 年 8 月 19 日に公開しました。本試験は、2021年8月19日にChinese Clinical Trials Registry(登録番号:ChiCTR2100050162)に登録されました。すべての患者はインフォームドコンセントフォームに署名しました。

1. 採用

選択基準
1. 第4回全米脳血管疾患会議で策定された脳卒中の診断基準を満たす患者を募集します。-脳のコンピューター断層撮影法または磁気共鳴画像法によって脳卒中が確認され、疾患経過≥6か月;ブランストロームステージ1-3で片手の機能不全につながる脳卒中を患いました。モントリオール認知評価(MoCA)≥26を持っている。50歳から75歳まで。右利きが優勢です。インフォームドコンセントに自発的に署名しました。
除外基準
1. 上肢骨折、上肢の変形などの既往歴のある患者を除外します。それらの状態が不安定であるか、実験中に変化が発生し、実験結果に影響を与えます。深刻な心臓、肺、肝臓、腎臓、その他の重要な臓器疾患のために実験を完了できない。重度の認知機能障害または失語症;深刻な精神障害に苦しんでいる。発作の閾値を下げる薬を服用する。経頭蓋磁気刺激(TMS)によって生成され....

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結果

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この研究は、36歳の男性脳卒中患者におけるMI-BCI介入前後の脳機能の臨床機能とリモデリングを示しています。脳出血から4ヶ月以上経過した画像診断の結果、右前頭葉と右大脳基底核領域-放射性クラウン領域に慢性出血の焦点が認められた。患者は、脳出血からの回復期に左肢運動機能障害と診断されました。MI-BCIの簡易外来治療は、病院で10日間(30分/セッション/日)行われ、治療前と治療後10日で脳機能評価と臨床機能評価が完了しました(図5)。治療前後の臨床評価の結果は、FMA-UE = 12/14 (治療前/治療後) でした。WMFT (スコア) = 33/34;WMFT(秒)= 127.43 / 90.91;MMSE = 30/30;ハマ= 6/0;HAMD = 4/0 (表 1)。

ストループ認知パラダイム評価の結果、コングルエンステストとイングルレンステストのACCは治療前で同じであったが、イングルランステストのRTはコングルエンステストよりも長かった(ACC_合同=.......

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ディスカッション

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脳卒中後の中等度および重度の上肢運動機能障害のリハビリテーション期間は長く、回復が困難であり、これは常に臨床リハビリテーション研究の焦点でした¹⁸。従来の上肢リハビリテーショントレーニングは、ほとんどが単純な末梢インターベンションまたは中央インターベンション¹⁹です。一方、中等度から重度の四肢機能障害を持つ患者の積極的な参加が不足しているため、主に受動的な治療が使用され、リハビリテーション効果は不十分です²⁰。したがって、新しい脳卒中リハビリテーション技術/戦略²¹を継続的に開発することは非常に重要です。MI-BCIは、非侵襲的なリハビリテーション手段として臨床応用の可能性が高く、徐々に推進されてきました²²。本研究では、脳運動イメージから発生する脳波信号を収集し、患肢を動かす患者の意思を解析・解読し、それら(患者の意思)を行動指示に変換して外部機器を制御し、視聴覚フィードバックや触覚フィードバックを.......

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開示事項

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著者は何も開示していません。

謝辞

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本研究は、広東省国家科学基金会(No.2023A1515010586)、広州臨床特性技術構築プロジェクト(2023C-TS19)、広東省教育科学計画プロジェクト(No.2022GXJK299)、広州市健康家族計画総合指導プログラム(20221A011109、20231A011111)、2022年広州高等教育教育の質と高等教育の教育改革プロジェクト教育改革一般プロジェクトの支援を受けた(No.2022JXGG088/02-408-2306040XM)、2022年広州医科大学学生イノベーション能力向上計画事業(No.PX-66221494/02-408-2304-19062XM)、2021年度学校教育科学計画事業(2021年:NO.45)、2023年度高等大学一級学部専攻建設基金(2022JXA009、2022JXD001、2022JXD003)/(02-408-2304-06XM))、広州教育局大学研究プロジェクト(第202235384号)、広州医科大学の2022年学部教育の質と教育改革プロジェクト(2022年第33号)、広東省国立科学基金会(第2021A1515012197号)、および広州大学基金会(第202102010100号)。

....

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前	会社	カタログ番号	コメント
MI-BCI	瑞漢、中国	瑞漢 Bangde	NA
E-Prime		バージョン3.0	行動研究ソフトウェア。
fNIRS	Hui Chuang、中国	NirSmart-500	NA
NirSpark			近赤外線データの前処理

参考文献

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Dawson, J., et al. Vagus nerve stimulation paired with rehabilitation for upper limb motor function after ischaemic stroke (VNS-REHAB): a randomised, blinded, pivotal, device trial. Lancet. 397 (10284), 1545-1553 (2021).
Lin, Q., et al.

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訂正

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Formal Correction: Erratum: Motor Imagery Brain-Computer Interface in Rehabilitation of Upper Limb Motor Dysfunction After Stroke
Posted by JoVE Editors on 9/14/2023. Citeable Link.

An erratum was issued for: Motor Imagery Brain-Computer Interface in Rehabilitation of Upper Limb Motor Dysfunction After Stroke. The Authors section was updated from:

Yongchun Jiang^1,2,3
Junxiao Yin⁴
Biyi Zhao^1,3,5
Yajie Zhang^1,3
Tingting Peng^1,3
Wanqi Zhuang^1,3
Siqing Wang^1,3
Siqi Huang^1,3
Meilian Zhong^1,2,3
Yanni Zhang^1,3
Guibing Tang^1,3
Bingchi Shen⁶
Haining Ou^1,3
Yuxin Zheng^2,3
Qiang Lin^2,3
¹Guangzhou Medical University
²Department of Rehabilitation Medicine, The Seventh Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University
³Department of Rehabilitation Medicine, The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University
⁴Clinical Medical College of Acupuncture and Rehabilitation, Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine
⁵School of Traditional Chinese Medicine, Jinan University
⁶Department of Stomatology, Second Clinical Medical College, Dongguan Campus of Guangdong Medical University

to:

Yongchun Jiang^1,2,3
Junxiao Yin⁴
Biyi Zhao^1,3,5
Yajie Zhang^1,3
Tingting Peng^1,3
Wanqi Zhuang^1,3
Siqing Wang^1,3
Siqi Huang^1,3
Meilian Zhong^1,3
Yanni Zhang^1,3
Guibing Tang^1,3
Bingchi Shen⁶
Haining Ou^1,3
Yuxin Zheng^2,3
Qiang Lin^2,3
¹Guangzhou Medical University
²Department of Rehabilitation Medicine, The Seventh Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University
³Department of Rehabilitation Medicine, The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University
⁴Clinical Medical College of Acupuncture and Rehabilitation, Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine
⁵School of Traditional Chinese Medicine, Jinan University
⁶Department of Stomatology, Second Clinical Medical College, Dongguan Campus of Guangdong Medical University

脳卒中後の上肢運動機能障害のリハビリテーションにおける運動イメージブレイン・コンピュータ・インターフェース

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