脳卒中片麻痺下肢の機能回復訓練支援システムの開発及びその促通的運動療法への応用

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10838023
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 川平 和美 鹿児島大学, 医学部, 助教授 (20117493)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 余 永 鹿児島大学, 工学部, 講師 (20284903) ; 末吉 靖宏 鹿児島大学, 教育学部, 助教授 (30196688) ; 橋本 稔 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (60156297) ; 辻尾 昇三 鹿児島大学, 工学部, 教授 (40081252) ; 田中 信行 鹿児島大学, 医学部, 教授 (40041454)
• Keywords: 脳卒中 / 麻痺肢 / 片麻痺 / 促通的集中運動療法 / 下肢機能回復訓練 / 訓練運動パターン / 訓練支援システム

Research Abstract

本研究の目的は、麻痺肢の運動パターンの反復回数増加を容易にし、効果的な運動療法を可能にする機能回復訓練支援システムの開発と臨床応用での治療成績の確認を行うことである.本年度は、機能回復訓練支援システムの開発を重点的に行い,以下の検討を行った.
1. 片麻痺下肢機能回復訓練パターンの改変
システムのハードの製作を容易にし,かつ促通的訓練の効果をあげるために,臨床での訓練パターンを改変し,(a)膝関節の屈・伸,(b)股関節の内転・外転,および(c)股関節の屈曲内転外旋・伸展外転内旋の3パターンを選定した.
2. 機能回復訓練支援システムのハードシステム
水平面内の縦横2方向に直動式に移動するテーブルを作り,その上に3自由度の姿勢を変えられる機構を取り付けた.この機構で麻痺肢側の足を支持する構造とした.現段階では足に他動的な力を加えるためのアクチュエーターは装着していない.
3. 足の移動量,姿勢および発生力の計測
足の移動量と姿勢とは,ロータリーエンコーダーを使って測定するようにした.足の発生力は,水平面内の2分力をロードセルを使って測定できるようにした.
4. 患者とのインタフェース
足の位置と姿勢から,患者の下肢全体の姿勢を求める逆運動学計算をシステムに組み込んだ.これは,患者に目標姿勢と実際の姿勢を提示し,バイオフィードバックを可能にするためのものである.また,足の軌跡と患者の足の発生力に関しても,同様に目標軌道と一緒に提示できるようにした.
5. 健常者によるフィージビリティーテストとその評価
健常者を対象に3訓練パターンについて、システムの性能評価を行った.その結果,システムはおおむね良好に作動することが判明した.しかし,直動部の摩擦抵抗は訓練では問題にならないが,患者の回復過程の計測には問題になる可能性があること,可動部の慣性抵抗が若干大きいことなどの不備のあることも判明した.

Research Products

• [Publications] S-Tsujio,K-Yonekura,N-Adachi: "Adaptive Control for Robotic Manipulators conder Time-Varging Holonomic Constradnts Based on Reduced-Order Dynamics" Proceaddngs of the 4th JAPAN-FRANCE CONGRESS & 2nd ASIA-EUROPE CONGRESS on MECHATRONICS. Volume1. 214-219 (1998)
• [Publications] 余永,季英,辻尾昇三: "片麻痺下肢リハビリ訓練における下肢運動学計算" 日本機械学会九州支部講演論文集. (in press). (1999)