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Development of gait training methods for patients with spinal disorders based on symmetric movement of upper and lower limbs during gait

Research Project

Project/Area Number 19K19902
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

Shimizu Yukiyo  筑波大学, 医学医療系, 准教授 (40620993)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords脊髄損傷 / ロボットスーツHAL / 上下肢強調 / 上肢駆動HAL / 下肢・四肢麻痺 / 随意的筋活動 / 上下肢協調運動
Outline of Research at the Start

脊髄損傷完全麻痺患者にとって麻痺肢の回復は困難なことが多く、リハビリテーションは残存能力を生かし日常生活動作を獲得することが目的となる。しかし麻痺肢機能の改善は、患者のQOLに大きく関わる。
歩行訓練は、頚髄・上位胸髄損傷では実施困難であり、下位胸髄以下の損傷例でも上肢への負荷が大きく、通常のパターンとは異なるものとなる。
本研究の目的は、脊髄障害による四肢・下肢麻痺患者を対象とし、装着者の意思を反映して関節運動を補助するロボットスーツHALを用いて麻痺肢運動訓練や歩行訓練を行う。随意的な麻痺肢運動訓練により、随意的筋活動が改善するかを評価し、麻痺肢の新たな機能訓練法を提案することである。

Outline of Final Research Achievements

This study is performed as a feasibility study to rehabilitate patients with complete quadri/paraplegia due to spinal cord injuries using robot suit HAL. Patients wore the HAL and were attached electrodes to their upper limbs as a trigger for the paralyzed lower limbs. HAL detects upper limb muscle activity and assists their lower limb motion, and consequently, periodical lower limb muscle activity was seen during stance phases. Gait training for patients with completely paralyzed lower limbs with coordination between upper and lower limbs can be a new option for patients with spinal cord injuries.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

脊髄損傷に伴う完全四肢・対麻痺者にとって、歩行訓練を随意的に行うことは困難である。歩行支援ロボットが注目されているが、完全麻痺者にロボットを使用する場合は、随意的な運動というよりは受動的なものとなる。本研究では、装着者の残存する部位の筋活動により随意的な麻痺肢を動かすことで、随意的な運動が可能であり、痙縮が緩和するという結果が見られ、脊髄損傷の新たなリハビリテーション法としての可能性が示された。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] 脊髄損傷完全四肢・対麻痺患者に対するロボットリハビリテーション医療の可能性2020

    • Author(s)
      清水如代, 門根秀樹, 久保田茂希, 安部哲哉, 上野友之, 羽田康司, 山崎正志
    • Journal Title

      MB Med Reha

      Volume: 249 Pages: 55-60

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  • [Journal Article] 【脊髄損傷に対するリハビリテーション医療-実践と挑戦-】慢性期脊髄損傷に伴う完全四肢・対麻痺患者に対する随意的歩行訓練T-HAL法(Heterotopic Triggered HAL method).2019

    • Author(s)
      清水如代,門根秀樹,久保田茂希,安部哲哉,上野友之, 羽田康司,山崎正志
    • Journal Title

      The Japanese Journal of Rehabilitation Medicine

      Volume: 56(7) Pages: 560-564

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  • [Journal Article] 【整形外科診療における最先端技術】リハビリテーション、義肢、装具 ロボットスーツの新しい使用法 残存筋活動をトリガーとした麻痺肢訓練2019

    • Author(s)
      清水如代,門根秀樹,久保田茂希,安部哲哉,羽田康司,山崎正志
    • Journal Title

      別冊整形外科

      Volume: 75 Pages: 249-252

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  • [Presentation] 脊髄損傷 完全四肢・対麻痺患者に対する歩行再建―装着型サイボーグHAL を用いて―2021

    • Author(s)
      清水 如代,門根 秀樹,久保田 茂希,安部 哲哉,國府田 正雄,羽田 康司,山崎 正志
    • Organizer
      第 94 回日本整形外科学会学術総会
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  • [Presentation] 頚髄損傷 完全四肢麻痺患者に対する麻痺上肢訓練―上肢単関節HAL の臨床応用2021

    • Author(s)
      清水 如代,門根 秀樹,久保田 茂希,三浦紘世,國府田 正雄,羽田 康司,山崎 正志
    • Organizer
      第 36回日本整形外科学会基礎学術集会
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    • Author(s)
      清水如代, 門根秀樹, 久保田茂希, 武臣真和,羽田康司, 山崎正志
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      第5回日本リハビリテーション医学会秋季学術集会
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      Shimizu Y, Kadone H, Kubota S, Abe T, Koda M, Ueno T, Hada Y, Yamazaki M
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      清水如代, 門根秀樹, 久保田茂希, 松原真由, 山口礼乃, 清水朋枝, 石川公久, 鎌田浩史, 丸島愛樹, 上野友之, 羽田康司, 山崎正志
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      第93回日本整形外科学会学術総会
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      清水如代, 門根秀樹, 久保田茂希, 安部哲哉, 三浦紘世, 國府田正雄, 羽田康司, 山崎正志
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      第93回日本整形外科学会学術総会
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  • [Presentation] A novel gait training using heterotopic HAL method for complete quadri-paraplegia due to spinal cord injury.2020

    • Author(s)
      Shimizu Y, Kadone H, Kubota S, Abe T, Koda M, Hada Y, Yamazaki M.
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      Shimizu Y, Kadone H, Kubota S, Abe T, Koda M, Hada Y, Yamazaki M
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      The 59th International spinal cord society annual scientific annual meeting Virtual
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  • [Presentation] 頚髄損傷四肢麻痺患者に対する単関節HALの臨床応用:麻痺肢機能改善への挑戦2020

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      清水如代、門根秀樹、久保田茂希、安部哲哉、國府田正雄、羽田康司、山崎正志
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      第8回日本脳神経HAL研究会
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      清水如代、門根秀樹、久保田茂希、安部哲哉、羽田康司、山崎正志.
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      第54回日本脊髄障害医学会
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      清水如代、門根秀樹、久保田茂希、安部哲哉、国府田正雄、上野友之、羽田康司、山崎正志
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      第38回運動器移植・再生医学研究会
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  • [Presentation] 痙直型両麻痺を呈する脳性麻痺症例に対する上肢単関節HALを用いた肘関節屈曲伸展分離訓練2019

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      清水如代、門根秀樹、久保田茂希、上野友之、羽田康司、山崎正志
    • Organizer
      第92回日本整形外科学会学術総会
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  • [Presentation] 慢性期脊髄損傷に伴う四肢・両下肢完全麻痺症例に対する残存筋活動をトリガーとしたT-HAL法(heterotopic Triggered HAL)の経験2019

    • Author(s)
      久保田茂希、清水如代、門根秀樹、安部哲哉、国府田正雄、上野友之、羽田康司、山崎正志
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      第48回日本脊椎脊髄病学会学術集会
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  • [Presentation] Upper Limb Triggered HAL method: Novel gait training methods for patients with complete Quadri/Paraplegia due to chronic spinal cord injury.2019

    • Author(s)
      Shimizu Y, Kadone H, Kubota S, Abe T, Koda M, Ueno T, Hada Y, Yamazaki M
    • Organizer
      The 1st International Sport Neuroscience Conference (ISNC-IBRO)
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  • [Presentation] Elbow flexion-extension training using single joint HAL for patients with spastic cerebral palsy.2019

    • Author(s)
      Shimizu Y, Kadone H, Kubota S, Ueno T, Hada Y, Yamazaki M
    • Organizer
      The 1st International Sport Neuroscience Conference (ISNC-IBRO)
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  • [Presentation] Heterotopic Triggered HAL: novel gait training methods for patients with complete quadriplegia or paraplegia due to chronic spinal cord injury.2019

    • Author(s)
      Shimizu Y, Kadone H, Kubota S, Abe T, Ueno T, Hada Y, Yamazaki M.
    • Organizer
      International Society for Prosthetics and Orthotics (ISPO) 17th World Congress
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      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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