ロボットスーツHALを用いた脳卒中片麻痺患者の歩行リハビリテーション

タイトル：

Development of an assist controller with robot suit HAL for hemiplegic patients using motion data on the unaffected side.

著者名：

Hiroaki Kawamoto, Hideki Kandone, Takeru Sakurai, Ryohei Ariyasu, Yukiko Ueno, Kiyoshi Eguchi, and Yoshiyuki Sankai

雑誌名：

Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2014; 3077-3080.

ポイント

1) ロボットスーツHALに，非障害側下肢の動作パターンに基づき動作支援を行う制御方法を実装した．

2) 本制御方法による歩行支援によって，脳卒中片麻痺患者の「歩行の左右非対称性」が改善した．

ロボットスーツHALとは

ロボットスーツHALとは，生体電位信号を読み取り動作する世界初のパワードスーツである．装着者の腰や下肢に装着する外骨格構造と，股関節や膝関節の関節モーター，装着者の様々な情報を読み取るためのセンサーシステムから構成されている．

ロボットスーツHALを用いた動作支援はコンピューターの様々な制御方法によってなされるが，新たに非障害側下肢の関節運動を基に，運動を生成するシステムを開発した．本システムは，非障害側を基準とした動作支援を行うため，脳卒中片麻痺患者で問題となりやすい「歩行の左右非対称性」の改善に寄与する可能性がある．

本論文の目的

新たな制御方法をHALに実装し，脳卒中片麻痺患者の歩行パターンが変化するかを検証した．

方法

対象：

対象は，脳卒中による右片麻痺を呈した63歳の男性であった．対象の歩行は短下肢装具と杖を使用し，麻痺側の遊脚期において膝関節屈曲が困難なため「ぶん回し歩行」を呈していた．

介入方法：

介入は，週1回の頻度で4週間実施した．介入時間は60分間とした．

前半の2週間は，主に治療者の観察と装着者の主観的報告に基づき，パラメーターを調整した．

後半2週間は，前半2週間で固定されたパラメーターで歩行訓練を実施した．

評価項目：

三次元動作解析装置VICONを用い，左右の股関節と膝関節角度，立脚期時間，遊脚期における踵部と床面との距離を，HALの装着の有無で比較した．

結果

HALを装着していない状態での歩行について，患側の股関節・膝関節の屈曲角度は健側と比較して顕著に低下していた．また，遊脚時の膝関節屈曲運動は，滑らかな軌跡を描いていなかった．

一方，HALを装着した状態での歩行について，患側の股関節・膝関節の屈曲角度は増加を認め，健側と同等となった．また，遊脚時の膝関節屈曲運動は滑らかな軌跡を描いた．

加えて，膝関節屈曲角度，立脚期時間，遊脚期における踵部と床面との距離は，HALを装着することで左右差が減少した．

本実験で用いた制御方法は，脳卒中片麻痺患者の「歩行の左右非対称性」を改善し得る可能性が示された．今後は，様々な歩行パターンへの適用を検討する予定である．