[0941] HONDA歩行アシストによる歩行時体幹動揺への即時的な影響について
Keywords:ロボット, 歩行, 加速度
【はじめに，目的】
HONDA製歩行アシスト装置（以下,歩行アシスト）は歩行時の股関節角度センサーの情報をもとに制御コンピュータがモーターを駆動し,歩行のサポートを行うものである。歩行アシストによる効果は,歩行時の股関節角度の増大によって歩幅の拡大や歩行速度の向上,歩行効率の改善などが報告されている。しかし,その効果の十分な検証には至っていないのが現状である。歩行効率については,従来,体幹加速度変化からRoot Mean Square（以下,RMS）や自己相関係数Auto Correlation（以下,AC）などを指標とし,歩行時の体幹動揺の滑らかさや歩行対称性,歩行定常性をもとに検証されてきた。今回は,アシスト歩行時の体幹加速度変化から歩行効率について歩行アシストが与える影響を検証することを目的とする。
【方法】
対象は,当院入院中の片麻痺患者で重篤な合併症や認知症,高次脳機能障害を有さず,平地歩行を見守りレベル以上で行える11名（平均年齢57.6±18.1歳,男性9名,女性2名,平均身長163.4±8.9cm,平均体重60.1±11.3kg,脳梗塞6名,脳出血5名,Brunnstrom stageIII：5名,IV：2名,V：2名,VI：2名）とした。
歩行評価として10m歩行テストを用いた。測定手順は,まず歩行アシストの出力を0とした状態（以下,非アシスト群）で計測し,続けて歩行アシストの出力を1.0とした状態（以下,アシスト群）で計測した。その後,歩行アシストの出力を1.0のまま,歩行練習として6分間の連続歩行を行ない,休憩を挟んだ後に,歩行アシストの出力を0とした状態（以下,アシスト直後群）で計測した。歩行の条件は快適歩行速度とし各3回実施した。加速度計は第3腰椎の高さで固定し,全ての施行で歩行時の加速度を測定した。3軸加速度計にはiPhone（Apple社製）を使用し,加速度の取得にiPhone用アプリケーション「加速度ロガー（アイム株式会社製）」を使用した。得られた歩行時の加速度データから5歩行周期を抽出し,RMSとACを算出した。RMSは歩行速度の2乗で除して調整した。統計解析はRMS,AC,歩行速度に対してFriedman検定を行い,統計学的有意水準は5%未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
当院倫理委員会の承認を得,対象者へは書面にて本研究の目的と方法を説明し,同意が得られた者に行なった。
【結果】
従来の報告通り,歩行速度は向上する傾向を示したが,今回の計測では有意差を認めなかった（p=0.121）。体幹の加速度変動を示すRMSは,前後成分に非アシスト群とアシスト群の間で有意差を認めた（非アシスト群：0.492±0.48,アシスト群：0.517±0.47,アシスト直後群：0.459±0.38,p＜0.05）。左右成分のRMSは有意差を認めなかったが,アシスト群で一時的な増大を認めた後に,アシスト直後群では非アシスト群と比べて左右動揺は減少する傾向であった。またその傾向は,動揺の大きな対象者で多くみられた。上下成分も有意差を認めないもののアシスト群で一時的に増大する傾向を示した。歩行の対称性と定常性を示すACは全群間に有意差を認めなかった。ACで改善を認めた対象者の多くは,非アシスト歩行で対称性と定常性の低い者であった。
【考察】
歩行アシストは歩行時の股関節角度センサーの情報をもとに歩行のサポートを行うものである。脳卒中片麻痺患者の歩行は,運動麻痺による足関節底屈筋の機能を股関節屈筋が代償することで遊脚でのクリアランスを確保する。その点を歩行アシストが股関節屈曲をサポートすることで,下肢の振り出しを改善し,歩行速度や歩行効率が向上する効果があると考えられる。速度上昇の際には加速度変化も伴うため,今回の結果から,前後方向の加速度変化は歩行速度の向上を反映したものであると考える。歩行アシストによる下肢振り出しのアシストが,前方への体幹の推進力を与えることが示された。今回,体幹加速度変化から歩行対称性,歩行定常性を算出し歩行効率への影響を検証した。有意差を認めなかったが,非アシスト歩行で体幹動揺が大きく,歩行対称性と定常性の低い対象者に効果的なことが多かったため,歩行アシストの適応を考える一つの基準となる可能性を考える。今回は,即時的な反応を表現しており,歩行アシストに十分に適応した状態でのアシスト歩行ではないため,今後は症例数を増やし,測定方法を改め,歩行アシストの適応と歩行効率改善の検証を行なっていきたい。
【理学療法学研究としての意義】
近年,理学療法の治療器具として歩行練習用ロボットの発展が進む中で,その効果や適応を検討することは非常に重要である。
HONDA製歩行アシスト装置（以下,歩行アシスト）は歩行時の股関節角度センサーの情報をもとに制御コンピュータがモーターを駆動し,歩行のサポートを行うものである。歩行アシストによる効果は,歩行時の股関節角度の増大によって歩幅の拡大や歩行速度の向上,歩行効率の改善などが報告されている。しかし,その効果の十分な検証には至っていないのが現状である。歩行効率については,従来,体幹加速度変化からRoot Mean Square（以下,RMS）や自己相関係数Auto Correlation（以下,AC）などを指標とし,歩行時の体幹動揺の滑らかさや歩行対称性,歩行定常性をもとに検証されてきた。今回は,アシスト歩行時の体幹加速度変化から歩行効率について歩行アシストが与える影響を検証することを目的とする。
【方法】
対象は,当院入院中の片麻痺患者で重篤な合併症や認知症,高次脳機能障害を有さず,平地歩行を見守りレベル以上で行える11名（平均年齢57.6±18.1歳,男性9名,女性2名,平均身長163.4±8.9cm,平均体重60.1±11.3kg,脳梗塞6名,脳出血5名,Brunnstrom stageIII：5名,IV：2名,V：2名,VI：2名）とした。
歩行評価として10m歩行テストを用いた。測定手順は,まず歩行アシストの出力を0とした状態（以下,非アシスト群）で計測し,続けて歩行アシストの出力を1.0とした状態（以下,アシスト群）で計測した。その後,歩行アシストの出力を1.0のまま,歩行練習として6分間の連続歩行を行ない,休憩を挟んだ後に,歩行アシストの出力を0とした状態（以下,アシスト直後群）で計測した。歩行の条件は快適歩行速度とし各3回実施した。加速度計は第3腰椎の高さで固定し,全ての施行で歩行時の加速度を測定した。3軸加速度計にはiPhone（Apple社製）を使用し,加速度の取得にiPhone用アプリケーション「加速度ロガー（アイム株式会社製）」を使用した。得られた歩行時の加速度データから5歩行周期を抽出し,RMSとACを算出した。RMSは歩行速度の2乗で除して調整した。統計解析はRMS,AC,歩行速度に対してFriedman検定を行い,統計学的有意水準は5%未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
当院倫理委員会の承認を得,対象者へは書面にて本研究の目的と方法を説明し,同意が得られた者に行なった。
【結果】
従来の報告通り,歩行速度は向上する傾向を示したが,今回の計測では有意差を認めなかった（p=0.121）。体幹の加速度変動を示すRMSは,前後成分に非アシスト群とアシスト群の間で有意差を認めた（非アシスト群：0.492±0.48,アシスト群：0.517±0.47,アシスト直後群：0.459±0.38,p＜0.05）。左右成分のRMSは有意差を認めなかったが,アシスト群で一時的な増大を認めた後に,アシスト直後群では非アシスト群と比べて左右動揺は減少する傾向であった。またその傾向は,動揺の大きな対象者で多くみられた。上下成分も有意差を認めないもののアシスト群で一時的に増大する傾向を示した。歩行の対称性と定常性を示すACは全群間に有意差を認めなかった。ACで改善を認めた対象者の多くは,非アシスト歩行で対称性と定常性の低い者であった。
【考察】
歩行アシストは歩行時の股関節角度センサーの情報をもとに歩行のサポートを行うものである。脳卒中片麻痺患者の歩行は,運動麻痺による足関節底屈筋の機能を股関節屈筋が代償することで遊脚でのクリアランスを確保する。その点を歩行アシストが股関節屈曲をサポートすることで,下肢の振り出しを改善し,歩行速度や歩行効率が向上する効果があると考えられる。速度上昇の際には加速度変化も伴うため,今回の結果から,前後方向の加速度変化は歩行速度の向上を反映したものであると考える。歩行アシストによる下肢振り出しのアシストが,前方への体幹の推進力を与えることが示された。今回,体幹加速度変化から歩行対称性,歩行定常性を算出し歩行効率への影響を検証した。有意差を認めなかったが,非アシスト歩行で体幹動揺が大きく,歩行対称性と定常性の低い対象者に効果的なことが多かったため,歩行アシストの適応を考える一つの基準となる可能性を考える。今回は,即時的な反応を表現しており,歩行アシストに十分に適応した状態でのアシスト歩行ではないため,今後は症例数を増やし,測定方法を改め,歩行アシストの適応と歩行効率改善の検証を行なっていきたい。
【理学療法学研究としての意義】
近年,理学療法の治療器具として歩行練習用ロボットの発展が進む中で,その効果や適応を検討することは非常に重要である。