Research study of 3D printed ankle-foot-orthoses to assess patients with hemiplegia

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K12802
• Research Institution: Niigata University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 前田 雄 新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 講師 (70618206)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 花房 昭彦 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (10547839) ; 須田 裕紀 新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 講師 (20567200) ; 東江 由起夫 新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (90460328)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 評価用短下肢装具 / 脳卒中片麻痺 / 関節モーメント / 3Dプリンタ / シミュレーション解析

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，脳卒中片麻痺に対する評価用装具を用いて，装具に必要な矯正力や剛性力を定量化し，得られたデータを3Dプリンタへ応用する装具の製作フローを確立することである.装具は，対象者の身体機能に合わせて個別に製作する必要があり，現状では，理学療法士や医師，義肢装具士が歩行機能や麻痺の程度を徒手的に評価して装具の機能を選定している．そのため，適切な装具の選定や身体機能の変化への対応について臨床的な課題が多くある．本研究の成果によって，これらの装具と身体機能の機能的なマッチングが向上し，対象者の治療・リハビリテーションに大きな効果があり，入院期間の短縮や適切な義肢装具の提供から，医療費の軽減にもつながると考えられる．さらに，義肢装具における3D-Printerの活用は，義肢装具の提供が迅速になること，データを蓄積して比較できることでエビデンスの構築にも繋がる．
個々の片麻痺者の運動特性に合わせた装具の適用を考えると,実際に歩行動作中における足関節の痙性麻痺の状態を定量的に評価しなければならない短下肢装具のもっとも重要な機能は立脚初期の背屈筋の遠心性収縮の補助であり，補助の程度を表す制動モーメントの大きさは片麻痺者の状態に合わせて調整する必要がある．そこで本研究では，オイルダンパーを使用した足関節パーツを使用した短下肢装具を作製し，脳卒中片麻痺者に適合した後に，装具の剛性力を評価機にて測定してシミュレーション解析を実施する．その後，剛性力に適応した短下肢装具を3Dプリンタを使用して作製するフローを確立することを目的としている．昨年度の研究成果は，評価用装具を用いて装具の矯正力の最適値を計測して基礎データを集約するため，評価用装具の作製を進めてその装具に対する計測用機器を検討した．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

計測用装具の計測機器やその方法の検討に時間を要している．評価用の短下肢装具を作製して計測用センサのプレ計測を進めている．

Strategy for Future Research Activity

オイルダンパーを使用した足関節パーツを使用して，足関節角度，足関節の底屈筋による関節モーメントに対応させた片麻痺者の状態を評価する．そのために評価用の短下肢装具を作製して計測方法の検討と計測プレ実験を進めている。

Causes of Carryover

評価用装具の計測機器を検討中であり，購入検討とプレ実験等に時間をよしているため，予定額との差が生じた．