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総説
脳神経外科リハビリテーションにおけるロボティクス技術の応用
著者： 中井啓1 松村明1
所属機関： 1筑波大学医学医療系臨床医学域脳神経外科学
ページ範囲：P.605 - P.613
文献購入ページに移動Ⅰ．リハビリテーションとロボティクス
リハビリテーションでは，内科や外科といった各診療科を横断的に診察/治療する．疾病ではなく障害を対象としているため，その概念や手法は，通常の内科的治療，外科的治療とは異なり，また評価基準も独自のものが存在する2)．神経系の病気，なかでも脳卒中は，本邦の死亡原因第3位こそ肺炎にゆずったものの，依然として罹患患者の数，また生活に支障を来す症状の割合が高いため，高齢化社会の進行，急性期，回復期リハビリテーションの広がりとともに，リハビリテーションのなかでも大きな割合を占めている．
片麻痺に代表される脳卒中による運動麻痺などの神経症状は，一般的に急性期から維持期まで緩やかに回復し，次第に頭打ちとなり7)，disabilityの程度は確定していくとされている．したがって，これまでの神経疾患に対するリハビリテーションは，利き手交換など，残存機能による代償手段の獲得が中心であった．しかし，近年，神経科学による検証が進められ，適切なリハビリテーションによって，損傷された神経回路を迂回するような新しい回路を再構成し，機能回復が可能であるという脳の可塑性が動物実験で証明されており22)，これに対応した新しいリハビリテーション手法，評価方法の開発が求められている．
リハビリテーションでは，内科や外科といった各診療科を横断的に診察/治療する．疾病ではなく障害を対象としているため，その概念や手法は，通常の内科的治療，外科的治療とは異なり，また評価基準も独自のものが存在する2)．神経系の病気，なかでも脳卒中は，本邦の死亡原因第3位こそ肺炎にゆずったものの，依然として罹患患者の数，また生活に支障を来す症状の割合が高いため，高齢化社会の進行，急性期，回復期リハビリテーションの広がりとともに，リハビリテーションのなかでも大きな割合を占めている．
片麻痺に代表される脳卒中による運動麻痺などの神経症状は，一般的に急性期から維持期まで緩やかに回復し，次第に頭打ちとなり7)，disabilityの程度は確定していくとされている．したがって，これまでの神経疾患に対するリハビリテーションは，利き手交換など，残存機能による代償手段の獲得が中心であった．しかし，近年，神経科学による検証が進められ，適切なリハビリテーションによって，損傷された神経回路を迂回するような新しい回路を再構成し，機能回復が可能であるという脳の可塑性が動物実験で証明されており22)，これに対応した新しいリハビリテーション手法，評価方法の開発が求められている．
参考文献
1) Aisen ML, Krebs HI, Hogan N, McDowell F, Volpe BT：The effect of robot-assisted therapy and rehabilitative training on motor recovery following stroke. Arch Neurol 54：443-446, 1997
2) 安藤徳彦：リハビリテーション序説．医学書院，東京，2009
3) Andrews K, Brocklehurst JC, Richards B, Laycock PJ：The rate of recovery from stroke - and its measurement. Int Rehabil Med 3：155-161, 1981
4) 陳 隆明：リハビリ領域の最新機器―上肢切断のための筋電制御義手．脳外誌22：207-213, 2013
5) Cramer SC, Nelles G, Schaechter JD, Kaplan JD, Finklestein SP, Rosen BR：A functional MRI study of three motor tasks in the evaluation of stroke recovery. Neurorehabil Neural Repair 15：1-8, 2001
6) Daly JJ, Wolpaw JR：Brain-computer interfaces in neurological rehabilitation. Lancet Neurol 7：1032-1043, 2008
7) Duncan PW, Goldstein LB, Matchar D, Divine GW, Feussner J：Measurement of motor recovery after stroke. Outcome assessment and sample size requirements. Stroke 23：1084-1089, 1992
8) 藤原俊之，里宇明元：ニューロリハビリテーションの現状と未来．最新医学68：988-994, 2013
9) 濱田緒美，大川将和，緒方利安，原科純一，安部 洋，岩朝光利，東 登志夫，上羽哲也，井上 亨，重森 裕，野中 将，石倉宏恭，竹下恵美，後藤妙子，福田宏幸，藤久保美紀，斎田和哉，井手 拓，渡辺淳子，塩田悦仁：ロボットスーツHALを用いた脳卒中超急性期リハビリテーションの適応と安全性について．臨牀と研究89：696-701, 2012
10) Honda-Robotics http://www.honda.co.jp/robotics/rhythm/
11) 稲本陽子，加賀谷 斉，柴田斉子：リハビリテーションとロボット工学 320列面検出器型CTによる嚥下の形態・動態評価．医学のあゆみ239：502-509, 2011
12) Kawamoto H, Taal S, Niniss H, Hayashi T, Kamibayashi K, Eguchi K, Sankai Y：Voluntary motion support control of Robot Suit HAL triggered by bioelectrical signal for hemiplegia. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 2010：462-466, 2010
13) Kawamoto H, Kamibayashi K, Nakata Y, Yamawaki K, Ariyasu R, Sankai Y, Sakane M, Eguchi K, Ochiai N：Pilot study of locomotion improvement using hybrid assistive limb in chronic stroke patients. BMC Neurol 13：141, 2013
14) Krebs HI, Ferraro M, Buerger SP, Newbery MJ, Makiyama A, Sandmann M, Lynch D, Volpe BT, Hogan N：Rehabilitation robotics：pilot trial of a spatial extension for MIT-Manus. J Neuroeng Rehabil 1：5, 2004
15) Kubota S, Nakata Y, Eguchi K, Kawamoto H, Kamibayashi K, Sakane M, Sankai Y, Ochiai N：Feasibility of rehabilitation training with a newly developed wearable robot for patients with limited mobility. Arch Phys Med Rehabil 94：1080-1087, 2013
16) Lo AC, Guarino PD, Richards LG, Haselkorn JK, Wittenberg GF, Federman DG, Ringer RJ, Wagner TH, Krebs HI, Volpe BT, Bever CT Jr, Bravata DM, Duncan PW, Corn BH, Maffucci AD, Nadeau SE, Conroy SS, Powell JM, Huang GD, Peduzzi P：Robot-assisted therapy for long-term upper-limb impairment after stroke. N Engl J Med 362：1772-1783, 2010
17) Mehrholz J, Elsner B, Werner C, Kugler J, Pohl M：Electromechanical-assisted training for walking after stroke：updated evidence. Stroke 44：e127-e128, 2013
18) Miller LE, Weber DJ：Brain training：cortical plasticity and afferent feedback in brain-machine interface systems. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng 19：465-467, 2011
19) 道脇幸博，菊地貴弘，小林 宏：嚥下ロボット製作を通じて嚥下運動を再考する―舌と喉頭蓋の運動について．日摂食嚥下リハ会誌13：477, 2009
20) 中島 孝，遠藤寿子，池田哲彦：機能障害 装着型ロボット応用の現状と展望．治療95：2088-2093, 2013
21) Ng MF, Tong RK, Li LS：A pilot study of randomized clinical controlled trial of gait training in subacute stroke patients with partial body-weight support electromechanical gait trainer and functional electrical stimulation：six-month follow-up. Stroke 39：154-160, 2008
22) Nudo RJ, Milliken GW, Jenkins WM, Merzenich MM：Use-dependent alterations of movement representations in primary motor cortex of adult squirrel monkeys. J Neurosci 16：785-807, 1996
23) Pennycott A, Wyss D, Vallery H, Klamroth-Marganska V, Riener R：Towards more effective robotic gait training for stroke rehabilitation：a review. J Neuroeng Rehabil 9：65, 2012
24) Phan TG, Wright PM, Markus R, Howells DW, Davis SM, Donnan GA：Salvaging the ischaemic penumbra：more than just reperfusion? Clin Exp Pharmacol Physiol 29：1-10, 2002
25) Rossini PM, Dal Forno G：Neuronal post-stroke plasticity in the adult. Restor Neurol Neurosci 22：193-206, 2004
26) Sekhar LN, Tariq F, Kim LJ, Pridgeon J, Hannaford B：Commentary：Virtual reality and robotics in neurosurgery. Neurosurgery 72（suppl 1）：1-6, 2013
27) Semrau JA, Herter TM, Scott SH, Dukelow SP：Robotic identification of kinesthetic deficits after stroke. Stroke 44：3414-3421, 2013
28) 篠原幸人：脳卒中治療ガイドライン2009．協和企画，東京，2010
29) Stein J：Robotics in rehabilitation：technology as destiny. Am J Phys Med Rehabil 91：S199-203, 2012
30) Teasell R, Bitensky J, Salter K, Bayona NA：The role of timing and intensity of rehabilitation therapies. Top Stroke Rehabil 12：46-57, 2005
31) Toyota Partner Robot http://www2.toyota.co.jp/jp/news/11/11/nt11_040.html
32) Ueba T, Hamada O, Ogata T, Inoue T, Shiota E, Sankai Y：Feasibility and safety of acute phase rehabilitation after stroke using the hybrid assistive limb robot suit. Neurol Med Chir（Tokyo）53：287-290, 2013
33) Visintin M, Barbeau H, Korner-Bitensky N, Mayo NE：A new approach to retrain gait in stroke patients through body weight support and treadmill stimulation. Stroke 29：1122-1128, 1998
34) Wirz M, Zemon DH, Rupp R, Scheel A, Colombo G, Dietz V, Hornby TG：Effectiveness of automated locomotor training in patients with chronic incomplete spinal cord injury：a multicenter trial. Arch Phys Med Rehabil 86：672-680, 2005
35) Wolf SL, Lecraw DE, Barton LA, Jann BB：Forced use of hemiplegic upper extremities to reverse the effect of learned nonuse among chronic stroke and head-injured patients. Exp Neurol 104：125-132, 1989
36) 筋電義手“Handie” http://gugen.jp/contest2013/entry/145/
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