脊髄損傷者に対する麻痺肢リハビリテーションー脳機能評価に基づく随意的訓練法の確立

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H03991
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 清水 如代 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (40620993)
• 研究分担者: 鈴木 健嗣 筑波大学, システム情報系, 教授 (30350474) ; 丸島 愛樹 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (40722525) ; 國府田 正雄 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (50361449) ; 六崎 裕高 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (50550927) ; 石本 立 茨城県立医療大学, 付属病院, 講師 (60938059) ; 羽田 康司 筑波大学, 医学医療系, 教授 (80317700) ; 松下 明 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 講師 (80532481) ; 根本 清貴 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (80550152) ; 門根 秀樹 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (90599820) ; 久保田 茂希 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (90763798)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 脊髄損傷 / 完全対麻痺 / 装着型サイボーグHAL / 上肢駆動HAL / fMRI

研究実績の概要

研究目的）脊髄損傷は、ADLの制約、QOLの低下を招く治療困難な病態で、麻痺肢の回復は困難と考えられてきた。しかし再生医療やリハビリテーションロボットの研究が進むことによって、麻痺肢へのアプローチが注目されてきている。筆者らは、装着者の神経筋活動を感知して四肢を動かすことのできるロボット：装着型サイボーグHALを使用し、麻痺肢の随意的な訓練を行ってきた。完全対麻痺患者に対して、両上肢をトリガーとして歩行訓練を行うことで、下肢の随意的筋活動が改善する例を経験した。また、両上肢麻痺の症例に対して、片側にHALを使用し肘伸展訓練を行うことで、両側とも即時性に肘伸展筋活動が改善する例を経験した。以上より、即時性・両側性に機能改善がみられることから頭部へのフィードバックがおこると考察し、介入前後の安静時fMRIを評価することで、脳機能を評価し、本法を脊髄損傷四肢・対麻痺患者の新たなリハビリテーションとしてプロトコルを構築することを目的とする。
研究実績）
完全対麻痺者２名に対して、介入前に表面筋電図検査およびモーションキャプチャによる下肢筋活動評価を行った。計１０回、上肢運動をトリガーとしたHAL歩行訓練（T-HAL法）を行った。2名とも介入後に股関節屈筋及び膝関節伸展筋の筋活動が改善した。
また、同プロトコルで実施した胸椎損傷症例8例について解析したところ、4名で股関節屈筋及び膝関節伸筋の筋活動改善を認めた。改善例は、神経学的損傷高位がT8からT11であり、脊髄円錐レベルの損傷患者では、T-HAL法による下肢筋活動が改善する可能性があると考察した。まだ改善例におけるfMRI解析を継続している。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

fMRI撮影を実施しているが、その解析が遅れている。解析が煩雑であり、データ処理、プロトコル決定をした。翌年度に解析を実施できる見込みである。

今後の研究の推進方策

今までに蓄積した筋電図データ及びfMRIデータの解析を行い、論文化、国際学会での発表を予定している。

研究成果

• [学会発表] Changes in gait kinematics after training using hybrid assistive limb in an amyotrophic lateral sclerosis patient. (2024)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Okamoto, Yukiyo Shimizu, Hideki Kadone, Mami Aoki, Shunsuke Yamauchi, Haruki Sasaki, Mizuho Maruyama, Gaku Watanabe, Nobuhiro Hirasawa, Kayo Tokeji, Kei Takehara, Kimihisa Ishikawa, Yuki Mataki, Yasushi Hada.
  • 学会等名: The 4 th Japan-Taiwan-Korea Neurorehabilitation Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Kinematic Analysis of Three Patients with Myotonic Dystrophy Who Showed Improved Gait Ability Following the Hybrid Assistive Limb Gait Training. (2024)
  • 著者名/発表者名: Mami Aoki, Yukiyo Shimizu, Hideki Kadone, Yoshitaka Okamoto, Shunsuke Yamauchi, Mizuho Maruyama, Haruki Sasaki, Kei Takehara, Nobuhiro Hirasawa, Gaku Watanabe, Kayo Tokeji, Kimihisa Ishikawa, Yuki Mataki, Yasushi Hada．
  • 学会等名: The 4 th Japan-Taiwan-Korea Neurorehabilitation Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 脊髄損傷者におけるロボットリハビリテーション 装着型サイボーグHALを使用した随意的麻痺肢訓練 (2024)
  • 著者名/発表者名: 清水 如代 門根 秀樹, 久保田 茂希, 羽田 康司, 山崎 正志
  • 学会等名: 第15回ニューロリハビリテーション学会学術集会
• [学会発表] 上肢単関節Hybrid Assistive Limb を使用した麻痺上肢機能再建 (2023)
  • 著者名/発表者名: 清水 如代; 門根 秀樹; 久保田 茂希; 武臣 真和; 羽田 康司; 山崎 正志
  • 学会等名: 第14回ニューロリハビリテーション学会学術集会
• [学会発表] Analysis of gait coordination changes after training using HAL in patients with gait impairment due to central nervous system disorders (2023)
  • 著者名/発表者名: Hideki Kadone; Yukiyo Shimizu; Seioh Ezaki, Sandra Puentes; Hiroki Watanabe; Shigeki Kubota; Aiki Marushima; Kenji Suzuki; Yasushi Hada; Masashi Yamazaki
  • 学会等名: The 19th Congress of international Sciety of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] Hybrid Assistive Limb 単関節タイプによる麻痺上肢機能再建 (2023)
  • 著者名/発表者名: 清水 如代 門根 秀樹, 久保田 茂希, 武臣 真和, 國府田 正雄, 羽田 康司, 山崎 正志
  • 学会等名: 第96回日本整形外科学会学術総会
• [学会発表] 脊髄損傷完全麻痺者に対する新しいリハビリテーション T-HAL 法 (2023)
  • 著者名/発表者名: 清水 如代
  • 学会等名: 第 38 回 日本整形外科学会基礎学術集会
  • 招待講演