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Development of Physical Therapy Interventions using Devices to Support Voluntary Movements for Severe Children with Sitting Difficulty

Research Project

Project/Area Number 21K16660
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research InstitutionIbaraki Prefectural University of Health Science

Principal Investigator

黒田 真由美  茨城県立医療大学, 保健医療学部, 助教 (80880955)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsリハビリテーション / ロボット / 理学療法 / 小児 / サイボーグ / 運動機能 / 重症児 / 座位能力 / 重症心身障害児 / ロボットスーツHAL / 脳性麻痺 / 随意運動 / 体幹機能
Outline of Research at the Start

本研究では、幼児期において重症心身障害児の体幹機能が改善し、成人期においても座位保持能力を維持できる新たなリハビリテーション手法の構築を目指す。そこで本研究は、座位困難な重症心身障害児を対象とし、微細な筋電位をトリガーとし人の運動意図に合わせて関節運動を補助する装着型ロボットを用い、重症心身障害児の体幹機能や座位能力を飛躍的に向上させる運動プログラムの確立を目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

【目的】
重症心身障害児における運動機能障害について、カナダで行われた脳性麻痺の大規模縦断研究により、脳性麻痺の運動発達は4歳と早期にプラトーを迎え、6歳以降で二次的な機能低下を生ずることが報告された(Hanna 2010)。よって、より早期から頭部の安定化や座位保持能力の向上といった、重症心身障害児の生活に必要な基礎的な運動機能が改善する事で、呼吸器等の医療的機器の必要性の減少が期待できる。しかしながら、重症心身障害児に関しては、“援助”や“ケア”といった現状に対し社会がどのように支援するかといった報告が多く、重症児自身の運動機能の向上を目指す手法は確立されていない。そこで本研究では、重症心身障害児を対象とし、患者の微細な運動イメージに応じて関節運動を出力できる装着型ロボットを用い、座位能力向上へ向けたプログラムの開発とその有効性を検証することを目指す。ロボットを用いた運動プログラムの効用として、重症児の座位能力が向上し、脊柱側弯の進行抑制や保護者の介助量軽減、社会参加の促進が期待できる。
【今年度の計画】
これまで脳性麻痺等、脳原生疾患を対象に検証を進めていたHALを用いたロボットトレーニングプログラムについて、小児希少性疾患を対象とし効果検証を行う。
【研究の進捗状況と成果】
使用したロボットは、骨盤から下肢までが一体となり、股関節と膝関節にアクチュエータがついた両脚型ロボットスーツHAL2Sサイズプロトタイプとした。先天性関節拘縮症や先天性ミオパチーを対象として介入を行った。脳性麻痺のみでなく希少性疾患においても我々のロボットトレーニングプログラムは安全性に遂行可能であり、実現可能性が示唆された。一方で、介入遂行に当たっては、これまでのロボット機体の設定やプログラム課題に変更や修正を要した。一部の三次元動作解析や表面筋電図を含めた解析結果について学会にて発表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

出産に伴う産前産後休暇や育児休業の取得に伴い研究を中断した期間が生じたため。

Strategy for Future Research Activity

育児休業取得期間のため、2024年度はデータ解析や論文執筆作業を進めていく予定である。育児休業終了後(2025年度以降)に介入研究を再開する予定としている。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (9 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 Research-status 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
  • [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 Research-status 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 Research-status 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 Research-status 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 Research-status 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 Research-status 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.第9回 日本小児理学療法学会学術大会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

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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