Restoring the embodiment of the patients

出江紳一教授(リハビリテーション医工学分野)

Prof. Shinichi Izumi (Physical Medicine and Rehabilitation)

出江研究室(Izumi Lab)

リハビリテーション医療から医工学へ

私は横浜の出身です。5歳まで東京の目白で暮らし、その後横浜に引っ越し、途中大阪で過ごした時期もあります。横浜から東京の私立高校に通って、慶應義塾大学の医学部に入って医者になりました。大学の三年生から東京に下宿し、卒業後は静岡、愛知などの病院に勤務しました。東海大学の講師になった時に実家の近くに引っ越し、その後家を購入しました。なので、今は単身赴任しています。東北大学には、2002年に教授として着任しました。いまは大分違うと思いますが、当時は、リハビリテーション医学は新しい学問だったんですね。日本では、慶應義塾大学の医学部がリハビリテーション医学の研究教育に中心的な役割を果たしていて、それで教授選考の候補者になることができたのだと思います。

医工学研究科は2008年に開設されましたが、その際、当時の医学系研究科副研究科長から私に打診が来ました。医工学研究科の創設について、当時の東北大学総長が不退転の決意で臨むと書かれていて、総長がそこまで言うなら協力しようと思いました。実は、日本の医工学教育を充実・発展させる必要があることを、日本学術会議が1975年に勧告として出してるんですよね。これを絵に描いた餅ではなくて、東北大学が研究科として具現化したのは、振り返ってみるとすごいことだと思います。

From Rehabilitation Medicine to Biomedical Engineering

I grew up in Yokohama, Japan. I lived in Mejiro, Tokyo until I was five years old. Then I moved to Yokohama and spent some time in Osaka on the way. From Yokohama, I attended a private high school in Tokyo and entered medical school at Keio University and became a doctor. I moved to Tokyo in my third year of college and after graduation, I worked in hospitals in Shizuoka, Aichi, and other cities. When I became a lecturer at Tokai University, I moved to a house near my parents’ house and later bought a house. So I am now living on my own. I joined Tohoku University as a professor in 2002. I think it’s quite different now, but at that time, rehabilitation medicine was a new discipline. In Japan, the School of Medicine at Keio University played a central role in research and education in rehabilitation medicine, and I think that is why I was able to be selected as a candidate for the professorship.

When the Graduate School of Biomedical Engineering was established in 2008, the then Vice Dean of the Graduate School of Medicine approached me about establishing the school of Biomedical Engineering. At the time, the President of Tohoku University wrote that he was unwavering in his determination to establish the Graduate School of Biomedical Engineering, and I thought I would cooperate with him if he insisted. Actually, the Science Council of Japan published a recommendation in 1975 that Japan’s medical engineering education needed to be enhanced and developed. Looking back, I think it’s great that Tohoku University embodied this as a graduate school, rather than just a pie in the sky.

医工連携のための教育とは

医工学研究科が設立されて10年とちょっとたちますけど、医工連携の教育は大分進んできたとは思います。大学院としては日本で最初の独立した研究科でしたので、最初の教育カリキュラムを作るときは大変でした。学生の比率は工学系の学生の方が圧倒的に多いので、彼らにどのように医学系の知識を講義したら良いのか、何度も検討しました。今も続いてますけど、月に1回、第1月曜日の朝7時半から星陵キャンパスに医学系教員が集まって、教育方策について議論しています。医学系の講義においては、分子から細胞、臓器、個体レベルにという風に、系統だった教育をできるようにカリキュラムを整えました。 一方で、医学系の学生の比率が少ないので、医学系出身学生に対する工学系の教育について、まだ十分フォローできていないように感じます。

私が担当する人体構造機能学では、機能と構造のトレードオフを理解できるかということをポイントとしています。人体には、機能を発揮するための構造が備わっていて、この両者の関係を正しく理解してほしい。それが破綻した状態が病気ですからね。例えば、人は誤嚥することがありますが、動物は誤嚥しにくいんですよ。人では喉頭が下がって咽頭が広くなっています。そのために言葉が話せるようになったのですが、逆に、そのせいで誤嚥が起こりやすくなってしまいました。このように、トレードオフの理解は病気の理解につながるんです。医学系の知識には覚える必要のあることが膨大にありますが、知識の詰め込みということに関しては、どだい無理な話だと思っています。医学部の教育で6年間かけて学ぶことを、大学院の半年間で行うことが、そもそも無謀です。ただ、医療従事者とのコミュニケーションができる程度の知識が得られるようにしています。学生さんに一つだけ理解してほしいのは、医工学は患者さんのためにあるんだということを自覚してほしいと思います。単に面白いからだけでは十分でなくて、私たちは患者さんのために研究・教育をやってるんだと。 自分の研究は心臓だけだから、心臓のことだけ知っていればいいというのではなくて、人体全体としてとらえて、患者さんが心を持って生きている人であることを理解して、医工学を学んでほしいと思います。

What is education for collaboration in medicine and engineering?

It has been about 10 years since the Graduate School of Biomedical Engineering was established, and I think that education in medical-engineering collaboration has come a long way. It was the first independent graduate school in Japan, so it was very difficult to create an educational curriculum for the first time. We had an overwhelmingly large proportion of engineering students, so we had to consider many times how we could teach them medical knowledge. Once a month, on the first Monday morning at 7:30 a.m., the medical faculty meet on the Seiryo Campus to discuss educational strategies. For medical lectures, we have prepared a curriculum that allows for systematic education from the molecular to the cellular, organ, and individual levels. On the other hand, since the percentage of medical students is small, I feel that engineering education for students with a medical background is not yet sufficient.

In my course, Human Structure and Function, the key point is to understand the trade-off between function and structure. The human body has a structure that allows it to function, and I want students to correctly understand the relationship between the two. When that is broken down, it’s a disease. For example, people can have pulmonary aspiration, but animals are less likely to have pulmonary aspiration. In humans, the larynx is lowered and wider. This has allowed us to speak, but on the other hand, it has made us more prone to pulmonary aspiration. Thus, understanding the trade-offs leads to understanding the disease. There is a huge amount of medical knowledge that needs to be memorized, but I don’t think it’s possible to cover all of it. It’s foolhardy, to begin with, to learn in six months of graduate school what it takes six years to learn in medical school. However, we try to make sure that students know enough to communicate with medical professionals. One thing I want students to understand is that I want them to realize that medical engineering is for the benefit of patients. It is not enough to just be interesting; we are doing research and education for the benefit of patients. I don’t think it’s enough to know only about the heart because their research is limited to the heart, but I want them to take the human body as a whole and study medical engineering with the understanding that patients are living people with souls.

患者の身体性を取り戻す

いま取り組んでいるのは、身体性の回復です。身体性を英語でEmbodimentと言いますが、事故で身体の一部を失ったり、麻痺で手足が動かなくなったりした場合、患者の身体性が損なわれたことになります。例えば、義足を最初に付けたときには、自分の体の一部とはとても感じられない。でもリハビリテーションの訓練をしていくと、義足が自分の体のような感じになってくる。麻痺の場合も同じです。そのように、回復の原理の中の一つのモデルとして、身体性があります。腰をすえて、ここ5・6年研究をやってきて、義肢や麻痺した四肢を自分の体であると認識を変換する技術が難しいと知りました。物理的に刺激して、麻痺した手足が動くようになるという研究も行いますけれど、そもそも、身体性の回復の原理は何なのかを明らかにしたいと思っています。障害されている体の一部に対する認識が、どのように頭の中で構成されているのか。さらに、そこから回復して、義肢を自分の体のように動かせるという感じはどういうことなのかも知りたいと思っています。

歩行が困難な患者さんについて、下肢の装具にちょっとした工夫を加えることで歩きやすくなるデバイスを作ったりもしました。正確な動きを理解するためには、表に現れた現象だけを見るのではなくて、どういうメカニズムで歩行が行われているのかを知る必要があります。患者さんに何が足りなくて今このような状態になっているのか。何かが異常となって現在の状態になっているのですが、それを一つの適応のプロセスをとらえると。正常に近づけることを目的とするのではなく、いまの環境の中でうまく歩くように適応させるにはどうすればいいかという発想で作ったからできたのだと思います。正常な動きに再現しようという発想では絶対できませんでした。

もう一つは、話題がちょっと飛ぶように見えますけど、コーチングとコミュニケーションについて研究しています。リハビリテーションにおいて、人と人との関わりはとても大事です。患者さんの動機付けや目標に、患者さん自身がちゃんと気づくことができるかどうかで、リハビリの結果が大きく変わってくる場合があります。また、コーチングを組織の中に取り入れると、コーチングができる上司のいる所は組織の活性度も上がりますし、患者安全の文化も向上します。コーチングという対話型コミュニケーションがどのように気づきを生むのかはもう一つの研究テーマです。お互いに理解できたときに、呼吸があってくるというか、共感し合う二人の人間の間で脳や意識がどんなふうにシンクロしているのか、とても不思議ですよね。これが、サイエンスとして、いま形になりつつあると思います。

Restoring the embodiment of the patient

What we are working on now is the restoration of embodiment. When a patient loses a part of his or her body in an accident or loses a limb due to paralysis, the patient’s embodiment has been compromised. For example, when you first put on a prosthetic leg, it doesn’t feel very much like a part of your body. But as you go through the rehabilitation training, the prosthesis starts to feel like your body. The same is true in the case of paralysis. As such, one model in the principle of recovery is embodiment. I have been doing research at great length for the last five or six years, and I have learned that it is difficult for patients to convert their perceptions of a prosthetic limb or paralyzed limb to be their own body. I have done some research on physically stimulating a paralyzed limb to move, but I would like to clarify the principle of embodiment recovery in the first place. How is the perception of the disabled body part organized in the mind? Additionally, I want to know what it feels like for a patient to recover from it and be able to move the prosthetic limb as if it were their own body.

For patients who have difficulty walking, we have made devices that make it easier for them to walk by adding small modifications to their lower limb braces. In order to understand the exact movement, it is necessary to understand the mechanism of gait, not only to see the phenomenon on the surface. What is missing in the patient and what is causing this condition now? Something has become abnormal that has led to the current condition, but we looked at it as one adaptation process. I think we were able to create this system, not because our goal was to bring the patient’s movements closer to normal, but because we were thinking about how to adapt the patient to walk well in the current environment.  We couldn’t have done it with the idea of trying to reproduce normal movement.

The other thing is that this may seem a bit off-topic, but I’m researching coaching and communication. Human interaction is very important in rehabilitation. Whether or not the patients themselves are properly aware of their motivations and goals can make a big difference in the outcome of their rehabilitation. Also, when coaching is incorporated into an organization, where there is a supervisor who can coach, the organization is more active and the culture of patient safety is improved. How the interactive communication of coaching creates awareness is another research topic. It’s very strange how our brains and consciousness synchronize with each other when we understand each other, or how our brains and consciousness synchronize with each other when we empathize with each other. I think this is starting to take shape as a science.

The other thing is that this may seem a bit off-topic, but I’m researching coaching and communication. Human interaction is very important in rehabilitation. It is important that the patients themselves are aware of their motivation and goals. This can make a big difference in the outcome of the rehabilitation.  Also, when coaching is incorporated into an organization, where there is a supervisor who can coach, the organization is more active and the culture of patient safety is improved. Another research topic is how the interactive communication of coaching creates awareness. It’s very strange how our brains and consciousness synchronize with each other when we understand each other, or how our brains and consciousness synchronize with each other when we empathize with each other, isn’t it? This is beginning to take shape as a science.

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2020 Tohoku University Graduate School of Biomedical Engineering