能動型下肢外骨格による歩行支援

能動型下肢外骨格は、股関節、膝関節、足関節を駆動または補助し、歩行を可能にしたり再訓練したりする、動力付きの装着型ロボットです。これらは大きく2つの役割で研究されています。1つは、運動完全脊髄損傷などの重度の下肢麻痺を持つ人々が立ったり歩いたりすることを可能にする移動補助具として、もう1つは、脳卒中後などの神経リハビリテーション中に高強度で反復的な練習を提供する歩行訓練プラットフォームとしてです。その動作は歩行周期を中心に構成されており、立脚相と遊脚相に合わせて補助を行います。

Definition

能動型下肢外骨格とは、1つ以上の下肢関節にまたがる動力付き装着型装具であり、歩行周期に合わせて作動トルクを供給し、立位および歩行を可能にするか、タスク特異的な歩行訓練を促進するものです。

Scope

このトピックでは、歩行のための動力付き下肢外骨格の機能、対象集団、リハビリテーションの根拠、およびそれらを制御する歩行相ロジックと補助戦略について扱います。上肢デバイス、受動型装具、義肢（関連トピックで扱われます）は対象外です。これは参考教育的な概要であり、臨床プロトコル、適格性基準、またはデバイスの推奨ではありません。

Core questions

• 動力付き下肢外骨格はどのように歩行を可能にし、または再訓練するのでしょうか？
• どのような集団が研究されてきましたか—脊髄損傷、脳卒中、その他は？
• 補助は歩行周期の各相とどのように協調されるのでしょうか？
• 高頻度反復ロボット支援歩行練習のリハビリテーション上の根拠は何ですか？

Key concepts

• 歩行周期と歩行相制御
• 立脚相支持と遊脚相補助
• ロボット支援歩行訓練
• アシスト・アズ・ニーデッド戦略
• 地上歩行型とトレッドミルベース型デバイス
• タスク特異的反復練習
• バランスと杖/歩行器への依存

Mechanisms

動力付き下肢外骨格は、装着者の姿勢と歩行相を感知し、股関節と膝関節（および時には足関節）に作動トルクを供給して、立脚相中の体重を支え、遊脚相中に下肢を前進させます。麻痺のある人向けの地上歩行デバイスは、体重移動またはコントローラーによってトリガーされる事前定義された歩行パターンを生成し、通常、装着者はバランスを取るために杖や歩行器を使用します[esquenazi-2012]。一方、リハビリテーションデバイスは、患者自身の動きを引き出し、形成することを目的としています。アシスト・アズ・ニーデッド（必要に応じた補助）および軌道誘導戦略は、歩行を完了するために必要な補助のみを提供します[banala-2009][bortole-2015]。設計全体を通して、レビューでは、歩行周期と各相で与えられるサポートのレベルを中心に補助ロジックを整理しています[yan-2015]。

Clinical relevance

これらのデバイスは、重度の下肢機能障害を持つ人々の直立移動能力を回復させ、リハビリテーション中の歩行練習を強化する手段として研究されています。初期の臨床報告では、脊髄損傷における地上歩行外骨格による歩行[esquenazi-2012]や、脳卒中後のロボット支援歩行訓練の実現可能性[bortole-2015]が記述されています。この項目では、デバイスがどのように機能し、何が研究されてきたかを説明するものであり、専門家による評価が必要な個人の適格性、投与量、または転帰を確立するものではありません。

Evidence & guidelines

現在のエビデンスは、大規模なランダム化比較試験よりも、実現可能性研究、小規模コホート、および工学的レビューからのものがほとんどです[esquenazi-2012][bortole-2015][yan-2015]。歩行速度、耐久性、および非補助歩行への転移に関する知見は依然として予備的であり、デバイス固有のものであるため、読者は特定の製品について最新の系統的レビューおよび規制情報を参照する必要があります。

History

ロボット支援歩行は、1990年代後半から2000年代にかけて、テザー付きのトレッドミルベースの訓練装置を中心に発展し、その後2010年代にはポータブルな地上歩行外骨格へと移行しました。能動型下肢外骨格の研究は、アシスト・アズ・ニーデッドの歩行訓練コンセプトを確立し[banala-2009]、装着型地上歩行システムは、運動完全脊髄損傷を持つ人々に動力付き歩行をもたらしました[esquenazi-2012]。並行して、脳卒中リハビリテーションへのアプローチを拡張する研究も行われました[bortole-2015]。

Debates

ロボット支援歩行による改善は、非補助歩行に転移するのか？

反復的なデバイス駆動型歩行が、デバイスなしでの地上歩行の改善につながるかどうかは依然として議論の的であり、結果は集団、デバイス、および訓練プロトコルによって異なります。

デバイスは患者のためにどの程度介入すべきか？

下肢を完全に誘導することは正しい運動学的パターンを保証しますが、自発的な努力を減少させる可能性があります。一方、アシスト・アズ・ニーデッド制御は患者を積極的に関与させることを目指しており、最適なバランスはまだ確立されていません。

Seminal works

• esquenazi-2012
• banala-2009
• bortole-2015

Frequently asked questions

動力付き外骨格は、麻痺のある人が再び歩けるようにするのでしょうか？

一部の地上歩行外骨格は、研究において運動完全脊髄損傷を持つ人々が立ったり歩いたりすることを可能にしています。通常、バランスを取るために杖や歩行器を使用します。結果はデバイスや個人によって異なり、使用には臨床的監督が必要です。この項目は教育的なものであり、結果を保証するものではありません。

下肢外骨格はなぜ脳卒中リハビリテーションで使用されるのですか？

これらは、誘導または補助された歩行を多数回反復して提供することができ、これはタスク特異的で高強度の練習というリハビリテーションの根拠に合致します。これが非補助歩行を改善するかどうかは、患者とプロトコルによって異なり、現在も研究中です。