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Development and Evaluation of a Robot Training Program for Children with Motor Function Disorders

Research Project

Project/Area Number 20K23292
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0909:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
Research InstitutionIbaraki Prefectural University of Health Science

Principal Investigator

Kuroda Mayumi  茨城県立医療大学, 保健医療学部, 助教 (80880955)

Project Period (FY) 2020-09-11 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsロボット / 理学療法 / 小児 / サイボーグ / 脳性麻痺 / 運動機能 / 神経筋疾患 / リハビリテーション / 運動機能障害 / ロボットスーツHAL / 歩行 / 机上課題 / ロボットトレーニング / ロボティクストレーニング
Outline of Research at the Start

本研究では、脳性麻痺など小児特有に発症する病態に対して、運動機能を向上させる運動プログラム開発を目指し、成人患者において効果が報告されているロボットスーツHAL(以下HAL、CYBERDYNE社製)を用いた運動プログラムの有効性およびその効果の持続性を検証する。
HALは骨盤から足部までが一体となった装着型ロボットである。装着者の脳で意図した運動イメージにより下肢に伝達される生体電位信号に基づき、麻痺した下肢の動きを助けつつ患者に適した関節運動を出力できる特徴がある。本研究では、HAL装着下での立ち座りや歩行などの運動を実施し、施行前後と施行後の歩行能力、粗大運動の経時的変化を詳細に評価する。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to investigate the efficacy of training using a newly developed wearable robot in patients with childhood-onset motor disabilities.
The purpose of this study was to develop an exercise program to improve the motor function more dramatically than conventional therapy in patients with childhood-onset motor disabilities such as cerebral palsy .
Robot-assisted training was performed for 2 to 4 sessions/week for 20 minutes/session over a 4-week period (a total of 12 sessions),and robot-assisted training maintains improvements in walking ability, and motor function in patients with childhood-onset motor disabilities.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では小児の運動機能障害に対して効果的な治療法を開発することを目的とした。本研究で焦点を当てた随意運動を補助する機能を有するロボットの導入は、小児期疾患においても安全に遂行でき、運動機能や歩行能力の改善といった効用が得られた。
以上より、脳性麻痺など小児特有に発症する病態に対するロボットを用いた運動プログラムは、効果的なリハビリテーション手法であることが示された。今後、運動発達に遅延を来す小児の様々な疾患へ応用できる可能性が示唆された。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 6 results) Presentation (15 results)

  • [Journal Article] Feasibility and safety study of wearable cyborg Hybrid Assistive Limb for pediatric patients with cerebral palsy and spinal cord disorders2023

    • Author(s)
      Takahashi Kazushi、Mizukami Masafumi、Watanabe Hiroki、Kuroda Mayumi Matsuda、Shimizu Yukiyo、Nakajima Takashi、Mutsuzaki Hirotaka、Kamada Hiroshi、Tokeji Kayo、Hada Yasushi、Koseki Kazunori、Yoshikawa Kenichi、Nakayama Tomohiro、Iwasaki Nobuaki、Kawamoto Hiroaki、Sankai Yoshiyuki、Yamazaki Masashi、et.al
    • Journal Title

      Frontiers in Neurology

      Volume: 14

    • DOI

      10.3389/fneur.2023.1255620

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Benefits of a Wearable Cyborg HAL (Hybrid Assistive Limb) in Patients with Childhood-Onset Motor Disabilities: A 1-Year Follow-Up Study2023

    • Author(s)
      Kuroda Mayumi Matsuda、Iwasaki Nobuaki、Mutsuzaki Hirotaka、Yoshikawa Kenichi、Takahashi Kazushi、Nakayama Tomohiro、Nakayama Junko、Takeuchi Ryoko、Mataki Yuki、Ohguro Haruka、Tomita Kazuhide
    • Journal Title

      Pediatric Reports

      Volume: 15 Issue: 1 Pages: 215-226

    • DOI

      10.3390/pediatric15010017

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Short-Term Outcome of Rehabilitation Program with Hybrid Assistive Limb after Tendon Lengthening in Patients with Cerebral Palsy2022

    • Author(s)
      Kuroda Mayumi Matsuda、Mutsuzaki Hirotaka、Nakagawa Shogo、Yoshikawa Kenichi、Takahashi Kazushi、Mataki Yuki、Takeuchi Ryoko、Iwasaki Nobuaki、Yamazaki Masashi
    • Journal Title

      Pediatric Reports

      Volume: 14 Issue: 4 Pages: 505-518

    • DOI

      10.3390/pediatric14040059

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Voluntary-assisted Upper Limb Training for Severe Cerebral Palsy Using Robotics Devices and Neuromuscular Electrical Stimulation: Three Case Reports2022

    • Author(s)
      Kuroda Mayumi Matsuda、Iwasaki Nobuaki、Yoshikawa Kenichi、Takeuchi Ryoko、Mataki Yuki、Nakayama Tomohiro、Nakayama Junko、Ohguro Haruka、Tokeji Kayo、Mutsuzaki Hirotaka
    • Journal Title

      Progress in Rehabilitation Medicine

      Volume: 7 Issue: 0 Pages: n/a

    • DOI

      10.2490/prm.20220050

    • ISSN
      2432-1354
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Gait training using a hybrid assistive limb after botulinum toxin treatment for cerebral palsy: a case report2021

    • Author(s)
      Mayumi Matsuda Kuroda, Hirotaka Mutsuzaki, Kenichi Yoshikawa, Haruka Ohguro, Iwasaki Nobuaki
    • Journal Title

      Journal of Physical Therapy Science

      Volume: 33 Issue: 6 Pages: 499-504

    • DOI

      10.1589/jpts.33.499

    • NAID

      130008054027

    • ISSN
      0915-5287, 2187-5626
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of the Hybrid Assistive Limb on the Gait Pattern for Cerebral Palsy.2020

    • Author(s)
      Mataki Y, Mutsuzaki H, Kamada H, Takeuchi R, Nakagawa S, Yoshikawa K, Takahashi K, Kuroda M, Iwasaki N, Yamazaki M.
    • Journal Title

      Medicina (Kaunas).

      Volume: 56(12) Issue: 12 Pages: 673-673

    • DOI

      10.3390/medicina56120673

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Robot-assisted gait training using a very small-sized Hybrid As sistive Limb[○!R] for pediatric cerebral palsy : a case report.2020

    • Author(s)
      Kuroda M, Nakagawa S, Mutsuzaki H, Mataki M, Yoshikawa K, Takahashi K, Nakayama T, Iwasaki N.
    • Journal Title

      Brain & Development

      Volume: 42 Issue: 6 Pages: 468-472

    • DOI

      10.1016/j.braindev.2019.12.009

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 先天性関節拘縮症児に対する装着型サイボーグHAL(Hybrid Assistive Limb)を用いた歩行トレーニングの実現可能性2023

    • Author(s)
      黒田真由美,六崎裕高,竹内亮子,高橋一史,鎌田浩史
    • Organizer
      第38回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 痙直型脳性麻痺患者に対する装着型サイボーグHAL腰タイプの使用経験2023

    • Author(s)
      俣木優輝,六崎裕高,竹内亮子,古関一則,高橋一史,吉川憲一,黒田真由美,鎌田浩史,山崎正志
    • Organizer
      第38回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 脳性麻痺児に対する装着型ロボット支援機器を用いた歩行介入における歩行分析と下肢筋活動に着目した効果検証 症例報告2023

    • Author(s)
      高橋一史,六崎裕高,吉川憲一,古関一則,黒田真由美,水上昌文,中山智博,渡邉大貴,丸島 愛樹
    • Organizer
      第38回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 痙直型脳性麻痺患者に対する装着型サイボーグHAL腰タイプの使用経験2023

    • Author(s)
      俣木優輝,六崎裕高,鎌田浩史,竹内亮子,黒田真由美,山崎正志
    • Organizer
      第60回日本リハビリテーション医学会学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Hybrid Assistive Limb下肢タイプを使用した介入によって歩行動揺性が減少した脳性麻痺の1例2023

    • Author(s)
      高橋一史,水上昌文,吉川憲一,古関一則,黒田真由美,渡邉大貴,中山智博,六崎裕高,丸島愛樹
    • Organizer
      第60回日本リハビリテーション医学会学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 重度脳性麻痺患者に対するロボットスーツHAL単関節タイプを使用した膝伸展運動前後での立ち上がり動作の変化2022

    • Author(s)
      俣木 優輝, 六崎 裕高, 鎌田 浩史, 竹内 亮子, 高橋 一史, 吉川 憲一, 黒田 真由美, 古関 一則, 山崎 正志
    • Organizer
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 整形外科手術後の脳性麻痺に対するHAL医療用下肢タイプを用いた立位・歩行練習の試み2022

    • Author(s)
      黒田真由美,吉川憲一,高橋一史,六崎裕高,竹内亮子,岩崎信明
    • Organizer
      第9回 日本小児理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 脳性麻痺等による若年の立位・歩行障害に 対するHAL下肢タイプ(2Sサイズ)での介入に関する探索的研究2022

    • Author(s)
      高橋一史,水上昌文,黒田真由美,古関一則,吉川憲一,渡邉大貴,岩崎信明,松村明,丸島愛樹
    • Organizer
      第9回 日本小児理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] HAL下肢タイプ(2Sサイズ)を用いてトレーニングを行った脳性麻痺の1症例2021

    • Author(s)
      高橋一史,水上昌文,六崎裕高,岩崎信明,中山智博,黒田真由美,吉川憲一,古関一則,榎本景子,佐野久美子,松田智行,浅川育世,渡邉大貴,松村 明,丸島愛樹
    • Organizer
      第10回日本脳神経HAL研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 痙直型脳性麻痺患者に対するロボットスーツHAL使用前後での歩容変化2020

    • Author(s)
      俣木優輝,六崎裕高,鎌田浩史,中川将吾,竹内亮子,松田真由美,吉川憲一,高橋一史,岩崎信明,山崎正志
    • Organizer
      第93回日本整形外科学会学術総会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 小型軽量ロボットスーツHAL (R) を使用した小児脳性麻痺患者へのリハビリテーションの即時効  果2020

    • Author(s)
      中川将吾,六崎裕高,俣木優輝,鎌田浩史,松田真由美,吉川憲一,高橋一史,岩崎信明,山崎正志
    • Organizer
      第93回日本整形外科学会学術総会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 小児疾患患者に対して新規開発された小型ロボットスーツHALを用いたロボットトレーニング2020

    • Author(s)
      黒田真由美,岩崎信明,中川将吾,中山智博,中山純子,大黒春夏,渡慶次香代,四津有人,吉川憲一,高橋一史,六崎裕高
    • Organizer
      第62回日本小児神経学会学術集会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 歩行障害を有する急性壊死性脳症後遺症患者におけるロボットスーツHALを用いた歩行訓練の効果2020

    • Author(s)
      渡慶次 香代, 中山 智博, 西川 絢子, 中山 純子, 大黒 春夏, 黒田 真由美, 岩崎 信明
    • Organizer
      第62回日本小児神経学会学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 痙直型脳性麻痺患者に対するロボットスーツHAL使用前後での歩容の左右対称性変化2020

    • Author(s)
      俣木優輝,六崎裕高,鎌田浩史,中川将吾,竹内亮子,松田真由美,吉川憲一,高橋 一史,岩崎信明,山崎正志
    • Organizer
      第57回日本リハビリテーション医学会学術集会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 上肢機能障害を呈した脳性麻痺3名に対するロボットスーツHAL単関節タイプを用いた上肢機能練習2020

    • Author(s)
      黒田真由美,岩崎信明,俣木優輝,竹内亮子,大黒春夏,渡慶次香代,六崎裕高
    • Organizer
      第57回日本リハビリテーション医学会学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-09-29   Modified: 2025-01-30  

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