脳卒中患者の歩行動態に対する FES 介入の効果

下垂足を伴う片麻痺は脳卒中生存者の 50% に発生し、歩行能力が損なわれることがよくあります。 機能的電気刺激 (FES) ベースの神経補綴装置は、下垂足を矯正するために開発されました。 これらの装置の有効性は、最初に Liberson らによって調査されました。彼は、電気刺激が麻痺した手足の機能的な動きの回復に役立つことを実証しました。 これらのデバイスは、足を下ろす際の補助に加えて、脳卒中患者の歩行速度、距離、歩幅、生理学的コストなどの生体力学的変数の大幅な改善を示しています。 歩行回復に対する電気刺激の効果を包括的に理解するには、機能的電気刺激介入中の歩行の動的側面を分析し、歩行の変動を測定することが重要です。 提案された研究では、6 か月間にわたる足首と膝の両側のサイクログラムを使用して、FES 支援歩行の「歩行の対称性」を判定します。 この新しいアプローチは、歩行サイクルの各インスタンスで対称線からの関節の偏差を測定することによってバランスのダイナミクスと複雑さを説明し、歩行の対称性のより適切な測定を提供します。 この結果尺度を利用することで、足首における電気刺激の役割と、この効果が歩行中にどのように膝関節や股関節に伝達されるかを理解できるようになります。 選択的な筋肉グループの表面筋電図 (EMG) の変化は、FES が脳卒中後の筋肉の再トレーニングにどのように貢献できるかを示します。 FES介入のキャリーオーバー効果を包括的に分析するために、高度な信号処理アルゴリズムを使用してEMG信号からFESアーチファクトを除去します。 最後に、パターン分類アルゴリズムを使用して脳卒中患者の全体的な歩行回復プロセスを追跡および定量化するための高度なデータマイニング技術である主成分分析 (PCA) を採用します。 歩行の対称性の測定値と EMG は統計的に分類され、ベースラインと 6 か月間隔での明確な分離が確認されます。 この分類により、介入に最も反応した個人を特定することができます。 この情報は重要であり、研究者や臨床医がリハビリテーションのプロセスを再戦略化するのに役立ちます。 このような科学的評価は、FES デバイスや技術のさらなる開発と実装のための基盤を提供し、基礎的および臨床的発見を神経障害のより良い治療方法に変えるという NINDS の基本的な目標をサポートします。