A study of optimal stiffness of the posterior strut of ankle-foot orthosis for standing balance response

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K21456
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 小山 総市朗 藤田医科大学, 保健衛生学部, 講師 (90754705)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 姿勢制御 / ロボット / ハイブリッ ド / 短下肢装具 / 立位外乱応答

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，平成28年度に整えた実験環境を用いて，複数の剛性を持つ短下肢装具によって，ある程度の足関節運動を許容した場合における外乱に対する立位姿勢応答の比較をすることで，立位外乱応答に対する装具支柱の剛性の違いの影響を明らかにすることであった．健常成人6名を対象とした．実験手順は，対象者の両側下肢に短下肢装具(RAPS-AFO)を装着させ，床反力計内臓トレッドミル上で安静立位をとらせた後，立位保持の継続を指示して無作為なタイミングでベルトを20cm/sの加速度で20cm前方駆動した．対象者が再び安定立位となるまで計測を続けた．下肢関節角度は三次元動作解析機器を用いた．筋活動電位の導出筋は，左脚の大腿四頭筋，大腿二頭筋，前脛骨筋，内側腓腹筋として，最大筋活動に対する割合を算出して正規化した(%MVC)．実験条件は，剛性の異なる装具支柱5条件と裸足の計6条件とした．解析は各対象者で平均値を求め，支柱間で比較した．結果として，身体重心の前後変化量は支柱間で有意な差を認めなかった．股関節角度と膝関節角度も同様に支柱間で有意な差を認めなかった．足関節角度のみ，裸足条件において他の支柱条件と比較して関節角度の増加を認めた．下肢筋活動は，大腿四頭筋，大腿二頭筋，前脛骨筋，内側腓腹筋全ての支柱間と裸足で有意な差を認めなかった．これらの結果は，外乱刺激後の立位姿勢応答において装具支柱の撓みの程度は，姿勢制御戦略に影響しないことが明らかになった．そのため短下肢装具装着下での立位姿勢応答は，装具支柱の撓みを調整するのではなく，可動範囲を増やす等の別の方法が有効な可能性があると考えられた．