臨床トピックス：脳卒中患者のリハビリテーションにおけるロボット活用

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臨床トピックス

脳卒中患者のリハビリテーションにおけるロボット活用
大 高 洋 平*はじめに医学・医療分野で工学は，画像診断装置を代表とし，常にその進化を支えている。近年では，ロボット技術の医療応用，なかでも外科やリハビリテーション医学領域においての活用に期待が寄せられている。リハビリテーションで重要なのは，ボット活用の中で，実証や実装が進んでいる脳卒中患者の歩行・バランス機能向上のためのロボッ
トについてエビデンスを整理し，更に我々の取り組みについて紹介する。

Ⅰ．歩行・バランス訓練へのロボット活用のエビデンス

反復練習，適切な介助量・負荷量，課題学習のたロボットの脳卒中リハビリテーション効果に関めの難易度調整とフィードバック，そして能動性するエビデンスは，集積が進んでいる。最新の歩を引き出す仕組みである。ここで，ロボット機器

行ロボットの効果に対する系統的レビュー（62には，高精度なセンシングと正確なアクチュエー試験，2,440 人）
では 1），通常訓練と組み合わせてタにより介助・負荷量の精緻な設定，定量評価にロボット練習を行うことで，有意に歩行自立度基づくフィードバック，仮想環境による魅力的課（High-quality evidence）， 歩 行 速 度（Low-quality

題提供など優れた特徴があり，より良いリハビリevidence）が改善するとしている。特にロボットテーションを提供できる可能性がある。の使用は，脳卒中発症後 3 カ月以内の患者の歩行

脳卒中患者の歩行・バランス機能障害は，患者自立度を，介入開始時に歩行が自立していなかっの ADL（日常生活活動）に大きく影響を与えるた

た患者の歩行速度を改善させるとされ，発症早期め，その改善が望まれる。しかし，集中的なリハで比較的重度の患者がよい適応となる。

ビリテーションを行った後も移動能力を再獲得でまた，エビデンスをもとに，ロボットの使用はきない患者は多く存在する。そこで脳卒中患者の脳卒中リハビリテーションのガイドラインでも取歩行・バランス練習の更なる効果的介入手段が模り 上 げ ら れ て い る。 例 え ば American Heart

索されている。

Association/American Stroke Association ガ イ ド

本稿では，リハビリテーション医学におけるロラインでは 2），通常練習に組み合わせてロボットによる歩行練習を行うことは考慮されてもよい（Class Ⅱb）とされている。一方，バランス機能にKey words
脳血管障害，リハビリテーション，ロボティクス，歩行，バランス＊Yohei Otaka：藤田医科大学医学部リハビリテーション
医学 I 講座

ついては，歩行訓練のロボット使用によって副次的にバランスが改善する効果を認めるという報告がある 3）。

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Ⅱ．歩行再建のためのリハビリテーション支援ロボット
従来の歩行練習では，下肢装具が重要な役割を果たす。重度片麻痺者では，膝関節と足関節の両方の運動を制限する長下肢装具を用い，膝折れのリスクなく麻痺側に体重をかける練習を行いやす
くし，立脚に関する運動学習が進むようにする。
そして，十分な立脚ができるようになった後に足関節のみ制限する短下肢装具を使用し，遊脚の練習を積極的に進める。しかし，装具による歩行練習の進め方はシームレスではない。長下肢装具は，膝折れを防ぎ，立脚の難易度を下げることができるが，膝を伸ばした状態で麻痺側下肢を振り出す必要があり，遊脚の難易度が高く振り出しが著し

図１ ウェルウォーク WW-2000（トヨタ自動車株式会社製）の外観く困難となる。一方で，短下肢装具は，振り出しが容易になるが立脚を支持する力が弱い。
この従来の装具を用いた歩行練習で生じる問題ある Gait Exercise Assist Robot：GEAR を用いた解決という発想から，脳卒中患者のリハビリテー練習を行った群と，一般的な訓練のみ行った群のションのための歩行練習支援ロボット，ウェル比較において，GEAR 群は歩行自立度の改善をウォークが開発された。ウェルウォークはロボッ有意に促進した 4）。維持期の脳卒中片麻痺者におト脚，低床型トレッドミル，安全懸架装置，脚部いても，GEAR 群とトレッドミル群との比較では，免荷装置，患者用モニタ，操作パネルから構成さ

歩行速度は GEAR 群においてのみ，介入後と 1れ，トレッドミル上で歩行練習を行う（図１）。遊カ月後で向上した。また，介入直後のバランス指脚期には膝屈曲により足部クリアランスを確保す

標，6 分間歩行距離の改善幅は，GEAR 群で有意る一方，立脚期には麻痺側下肢支持性を確保するに大きかった 5）。また，歩容についても GEARことで，前述した長・短下肢装具の問題を解決しを用いることで，異常歩行パターンが改善するこている。膝伸展および振り出しの補助力は，多段とが報告されている 6, 7）。

階に調整できる。この調整に加えて，足関節背屈角度設定，膝屈曲開始タイミング，膝屈曲伸展時間，体重免荷量などを患者の歩行能力に合わせてⅢ．バランス機能向上のためのバランス練習アシストロボット

適切に調整できる。前面モニタに，全身・足元・側これまで，バランス練習に特化したロボット開面像が表示できるほか，姿勢目標，足部接地位置

発と効果検証の報告は少ない。立ち乗り型パーソ

目標，麻痺側荷重量，足圧中心軌跡を重ねて表示

ナル移動支援ロボット「Winglet」と動的なゲームすることもできる。さらに，膝折れ，目標荷重量を組み合わせたバランス練習アシストロボットについての音声フィードバックが利用可能である。

（Balance Exercise Assist Robot：BEAR）
は，バラこれらの多様なフィードバックにより，運動学習ンス練習に特化したロボットである（図２）。倒立を促進する。

二輪技術を活用し，患者の前後・左右の体重移動

これまでに，いくつかの臨床研究でウェルがゲームの中のキャラクターと連動する。重心移ウォークの効果が検証されている。回復期脳卒中

動課題（テニス，スキー）と外乱に対する重心保持患者において，ウェルウォークのプロトタイプで課題（ロデオ）があり，課題を通してバランス機能臨床トピックス：脳卒中患者のリハビリテーションにおけるロボット活用

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BCD

図２ バランス練習アシストロボット（BEAR）外観（A）と 3 つのゲーム課題（B：テニス、C：スキー、D：ロデオ）。楽しみながらバランス機能の向上をはかる。
（文献 8 より引用）の向上をはかる。練習者のバランス機能の回復のうな機序のロボットを，どのような症状・状態の度合いに合わせて練習難易度は自動的に設定され患者に用いれば良いのか，更に検証がなされロる。

ボットの改良と普及が進むことが期待される。

最近の回復期脳卒中患者を対象にした臨床試験において，通常のリハビリテーションに加えて利益相反

20 分の BEAR 訓練を週 6 日間 2 週間行うことで，筆者は，リハビリテーションロボットの開発研究に関有意なバランス向上が得られることが示された。

連し，トヨタ自動車株式会社より研究費および寄付講座

そして，その効果は同時間の療法士による集中的の支援を受けており，利益相反を有する。

バランストレーニングと同等であることが示唆された 8）。さらに，BEAR 訓練での方が集中的バランス訓練よりも有意に楽しい，という主観的評価を得たと報告されている。今後，更なる検証と機器改良が期待されている。

おわりに
本稿では，リハビリテーションの主要な対象疾患である脳卒中の歩行・バランス訓練におけるロボットの活用について解説した。今後は，どのよ文

献1）Mehrholz J, et al：Electromechanical-assisted training
for walking after stroke. Cochrane Database Syst Rev
2020；10：CD006185.
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rehabilitation and recovery：a guideline for healthcare
professionals from the American Heart Association/American Stroke Association. Stroke 2016；47：
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3）Wang L, et al：Effects of robot-assisted training onbalance function in patients with stroke：a systematic

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review and meta-analysis. J Rehabil Med 2021；53：
jrm00174.
4）Tomida K, et al：Randomized controlled trial of gait
training using gait exercise assist robot (GEAR) instroke patients with hemiplegia. J Stroke Cerebrovasc
Dis 2019；28：2421-2428.
5）Ogino T, et al：Effects of gait exercise assist robot(GEAR) on subjects with chronic stroke：a randomized
controlled pilot trial. J Stroke Cerebrovasc Dis 2020；
29：104886.
6）Katoh D, et al：The effect of using gait exercise assist

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robot (GEAR) on gait pattern in stroke patients：across-sectional pilot study. Top Stroke Rehabil 2020；
27：103-109.
7）Ogino T, et al：Improving abnormal gait patterns byusing a gait exercise assist robot (GEAR) in chronicstroke subjects：a randomized, controlled, pilot trial.
Gait Posture 2020；82：45-51.
8）Inoue S, et al：Effects of balance exercise assist robot
training for patients with hemiparetic stroke：arandomized controlled trial. J Neuroeng Rehabil 2022；
19：12.