【目的】近年，到達把持動作は上肢の運動だけでなく，肩甲骨，体幹，股関節を含めた協調運動として捉えることが重要であると考えられている。しかし，脳卒中片麻痺患者における到達把持動作時の上肢と肩甲骨，体幹，股関節運動との関連性について分析した研究は少ない。そこで，我々は九州大学と共同で開発をしている上肢治療用ロボット装具を用いた，健常人の到達把持動作の分析結果を基に，今回は脳卒中患者の到達把持動作時の肩甲骨，体幹，股関節運動を測定し，健常人と比較したので報告する。【方法】対象は，本研究への参加に同意した脳卒中患者と健常人，各1名とした。右被殻梗塞を呈した脳卒中患者は上肢到達把持動作と自立独歩を獲得した59歳女性で，発症から70日目と173日目に測定を実施した。測定時の上肢機能は1回目，上肢Fugl-Meyer scale（以下，上肢FMA）50点，簡易上肢機能検査（以下，STEF）87点，2回目，上肢FMA　63点，STEF98点であった。また，健常人は60歳女性を測定した。使用したロボットは，肩関節（屈曲・伸展），肩甲骨上方回旋，体幹（屈曲・伸展，回旋，側屈），股関節（屈曲・伸展）が可能な運動軸を有し，各運動軸にサーボモーター（Maxon社およびYasukawa社）と力センサー（共和）を設置し，上腕には電子式ゴニオメーター（Biometrics社）を取り付け，殿部・足底には床反力計（Nintendo社）を設置した。これらをコンピューター（Interface社）制御により被験者の動きに対し追従制御，重量免荷制御をおこない，到達把持動作時の各関節の運動角度を定量的に測定した。到達把持課題は4.5cmの立方体を，あらかじめセットした身体前方の平面パネル（大腿上面の高さ）上にランダムに33カ所提示し，到達把持動作を実施した。座標は両膝の中心から前方延長軸をY軸，Y軸と垂直に交わる左右空間をX軸とし，膝の5cm前方を中心点（X=0，Y=0）とした（右側，前方をプラス）。目標物の提示位置は-40cm≦X≦10cm，20cm≦Y≦30cmとした。運動開始姿勢は自然座位，左上肢下垂位とした。運動の開始は立方体に埋め込んだLEDライトの光刺激を合図とし，運動終了は加速度センサーにて記録した。目標物へ到達把持した際の各関節角度を抽出し比較した。また，各関節運動間の比較をピアソンの相関にて分析した。【結果】患者の到達把持動作は健常人と比較して，到達把持までの時間が長く，肩甲骨上方回旋が大きく（患者：34.9±3.7°，健常人：11.5±2.7°），体幹屈曲は小さい値を示した（患者：3.1±1.6°，健常人：6.0±5.5°）。また，左側の領域における到達把持では，体幹の左側屈が確認され，健常人と比較してわずかに小さく（患者：3.7±2.4°，健常人：4.0±2.5°），体幹の回旋は健常人よりも右回旋が大きかった（患者：9.8±4.2°，健常人：6.3±1.1°）。2回目の測定では，1回目と比較して体幹の右回旋が17.2±2.2°に増加，左側の領域への到達把持で肩関節屈曲は69.6±8.8°が80.7±13.4°と増加し，肩甲骨上方回旋が24.0±3.4°，股関節屈曲が29.2±4.4°と減少し健常人に近づいた。しかし，2回目の肩甲骨の上方回旋角度は健常人と比較して大きい値であった。また，患者の1回目の測定では肩関節運動と他の関節運動間に0.7以上の高い相関を示したが，2回目の計測では体幹の屈曲のみ相関係数-0.13と相関が認められず，健常人と同様の結果となった。【考察】今回，ロボット装具を用い，回復過程にある脳卒中患者の到達把持動作を測定した。脳卒中患者は回復初期では健常人と比較し到達把持時間が遅延し，肩関節，体幹，股関節運動の協調運動パターンが異なること，回復に伴い健常人に近づくことが確認できた。中でも回復初期では肩甲骨上方回旋，股関節屈曲運動が過剰に大きく，回復後期で軽減することが確認できた。これは代償運動の変化であると考えた。これらのことから到達把持動作における肩甲骨，体幹，股関節との協調した運動の特徴を捉えることができ，その重要性が示唆された。【理学療法学研究としての意義】本研究は脳卒中患者の到達把持動作時の肩甲骨・体幹・股関節の協調した運動の重要性と臨床の治療の視点を指し示した。また，今後の上肢治療用ロボットの開発と臨床への応用につながる。その為，本研究を通して理学療法においても到達把持動作時の体幹運動制御の検証は新たな知見をもたらすと期待される。

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【はじめに，目的】脳卒中患者の上肢治療用ロボットの開発において,我々は上肢と体幹の協調した運動制御が重要と考えている。しかし,上肢と体幹の協調した運動制御を有した上肢治療用ロボットの研究・開発は極めて少ない。我々は,これまで単一方向への到達把持動作時の体幹運動の研究を基に,今回,自作したロボット装具を装着し到達が可能であった77カ所の平面空間における到達把持動作時の肩関節,肩甲骨,体幹,股関節の各運動を測定し,被験者間の比較,分析結果から上肢治療用ロボット開発の手がかりが得られたので報告する。【方法】対象は,本研究への参加に同意した健常成人男性A，Bの2名（年齢35歳,38歳）とした。使用したロボット装具は,肩関節（屈曲・伸展）,肩甲骨上方回旋,体幹（屈曲・伸展,回旋,側屈）,股関節（屈曲・伸展）が可能な運動軸を有し,各運動軸にサーボモーター（Maxon社およびYasukawa社）と力センサー（共和）を設置し,上腕には電子式ゴニオメーター（Biometrics社）を取り付け,殿部・足底には床反力計（Nintendo社）を設置した。これらをコンピューター（Interface社）制御により被験者の動きに対し追従制御,重量免荷制御をおこない,到達把持動作時の各関節の運動角度を定量的に計測した。到達把持課題は4.5cmの立方体を,あらかじめセットした身体前方の平面パネル（大腿上面の高さ）上にランダムに77カ所提示し,到達把持動作を実施した。座標は両膝の中心から前方延長軸をY軸,Y軸と垂直に交わる左右空間をX軸とし,膝の5cm前方を中心点（X=0，Y=0）とした（右側,前方をプラス）。目標物の提示位置は-35cm≦X≦15cm，0cm≦Y≦30cmとした。運動開始姿勢は自然座位,左上肢下垂位とした。運動の開始は立方体に埋め込んだLEDライトの光刺激を合図とし,運動終了は加速度センサーにて記録した。各関節運動間,両被験者間の比較はピアソンの相関を用い分析した。【倫理的配慮，説明と同意】被験者には研究目的,実施時間・内容,リスクとしての身体に加わるモータートルクの安全性について説明し書面にて同意を得た。なお本研究の実施には九州大学大学院及び当院の実験倫理委員会の承認を得た。【結果】両被験者ともに,肩関節屈曲運動に伴いほぼ全領域で計測した全ての関節に協調した運動が確認された。被験者Aの肩関節屈曲との他関節の相関は,肩甲骨：R=0.96±0.05,体幹屈曲：R=0.75±0.18,体幹側屈：R=0.95±0.06,体幹回旋：R=0.79±0.09,股関節屈曲：R=0.88±0.33,被験者Bは肩甲骨：R=0.98±0.01,体幹屈曲：R=0.55±0.30,体幹側屈：R=0.90±0.17,体幹回旋：R=0.96±0.07,股関節屈曲：R=0.99±0.01となり,被験者Bの体幹屈曲を除いて高い相関を示した。また,体幹回旋は到達把持の際に全領域において右回旋運動を示した。体幹側屈は身体正中線より右側で右側屈が,左側で左側屈が確認された。体幹屈曲は目標物の提示位置により屈曲運動のみと動作中に屈曲から伸展に切り替わる二相性を示した。また,両被験者間の各関節運動の比較では,肩関節屈曲,肩甲骨上方回旋,体幹回旋,股関節屈曲において同様の運動パターンを示し相関が高かった（肩関節：R=0.98±0.02,肩甲骨上方回旋：R=0.96±0.07,体幹回旋：R=0.96±0.14,股関節：R=0.99±0.01,体幹側屈：R=0.56±0.71,体幹屈曲R=0.46±0.48）。体幹側屈は-30cm≦X≦0cmの領域で被験者間の運動方向が異なる結果となった。体幹屈曲は全領域において運動パターンに統一性がみられなかった。【考察】身体前方の平面空間への到達把持動作は,肩関節屈曲に伴い肩甲骨上方回旋,体幹屈曲・側屈・回旋,股関節屈曲の協調した運動を伴うことが分かった。また,左上肢による到達把持動作では,体幹の右回旋を伴うことや体幹側屈運動の方向が身体正中線周囲で切り替わることが示唆された。また,両被験者間の比較から目標物の位置が肩関節屈曲,肩甲骨上方回旋,体幹回旋,股関節屈曲を決定していること,体幹屈曲と側屈の運動パターンには個人差があることが示唆された。これは到達把持動作が共通した運動と個人差を伴う体幹の運動パターンが混在しており,個人による身体の特性（身長や四肢長など）や把持様式の違いが体幹の屈曲・側屈運動に影響するのではないかと考える。今後は体幹側屈のように被験者によって運動方向が切り替わる領域や,体幹屈曲運動の役割について検討していく必要があると考える。【理学療法学研究としての意義】到達把持動作時の肩甲骨,体幹,股関節を含めた動作パターンを分析することは,今後の上肢治療用ロボットの開発と臨床への応用につながる。その為,本研究を通しての到達把持動作時の体幹運動制御の検証は理学療法学においても新たな知見をもたらすと期待される。

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【はじめに、目的】　脳卒中患者の上肢と手の機能回復の要望は高い。我々は上肢の様々な空間での到達把持動作には、体幹と上肢の協調した機能が重要であると考えている。しかし、上肢と体幹の協調制御を伴ったロボット研究は極めて少ない。そこで我々は平成17年より九州大学大学院と協同で肩甲骨・体幹の制御を伴った上肢治療用ロボットの開発をおこない、到達把持動作時の体幹制御について本学会で報告してきた。今回は、垂直空間における到達把持動作と体幹制御の関連性についてモーター、力センサー、床反力計を設置したロボット装具を用い分析をおこなったので報告する。【方法】　対象は、本研究参加に同意した健常成人男性１名（年齢36歳）。測定は、自作した肩甲骨機構・体幹ロボット装具と殿部・足底に床反力計（Nintendo社）を設置した台に座り実施した。肩甲骨機構・体幹ロボット装具は肩甲骨運動、体幹運動（屈曲・伸展、回旋、側屈）、股関節運動（屈曲・伸展）が可能な構造で、各運動軸にサーボモーター（Maxon社およびYasukawa社）と力センサー（共和）を、上腕と肩甲骨機構に電子式ゴニオメーター（Biometrics社）を取り付けておこなった。これらをコンピューター（Interface社）により被験者の動きへの追従制御、重量免荷制御をおこない、到達把持動作時の各関節の運動角度を定量的に計測した。関節角度は装置装着での自然座位、左上肢下垂位を0°とした。目標物の配置は身体部位を基準とし、膝より前方22.5cmの垂直平面上で、縦軸は自己身体の中心軸（Center axis：以下CEN）、CENより左側へ25cmの軸（以下L25）、左側へ50cmの軸（以下L50）、右側へ25cmの軸（以下R25）とした。横軸は、肩峰の高さ104.5cm（以下SHO）を中心とし、SHOより上方20cm（以下U20）、下方35cm（以下D35）、下方55cm（以下D55）の計16箇所とした。運動課題は、目標物（直径7cmのボール）への到達把持動作とし、左上肢下垂位から目標物を把持するまでの動作をおこなった。目標物にはLEDライトを埋め込み、光刺激を合図に動作を開始し、動作中の関節角度、殿部・足底の床反力・COPの計測し、運動方向の違いが体幹運動に及ぼす影響を分析した。【倫理的配慮、説明と同意】　被験者には研究目的と内容・リスク面を説明し同意を得た。リスク面は短時間の実施時間とし、モータートルクは健常者の筋力を大きく下回る値に設定。リスク回避は実験者の任意で停止が可能とした。なお本研究を実施には九州大学大学院の実験倫理委員会の承認を得た。【結果】　配置された16箇所全ての目標物への到達把持動作が可能であった。体幹側屈は高さによる違いは小さいものの、左右空間の違いが角度に及ぼす影響が大きかった（L50：－5.9°、L25：－2°、CEN：1.2°、R25：7.2°）。特にR25への到達把持、L50、L25のD35、D55への到達把持動作時の運動が大きかった。体幹回旋も側屈と類似しており左右空間の違いが影響を及ぼし、左側が軽度左側屈、右側に向かって右回旋の角度が大きくなった。特にR25への動作時に角度が大きかった（L50：－2.4°、L25：2°、CEN：6.8°、R25：17.2°）。体幹の屈曲・伸展は、上下空間の位置の違いが影響を及ぼした（U20が－4.7°、SHOが－0.6、D35が6.7°、D55が14.8°）。肩甲骨及び肩関節は上下空間の違いの影響が大きく、U20（肩甲骨29.2°、肩関節120.3°）で最も大きく、次いで、SHO、D55、D35の順であった。股関節の屈曲は上下空間においてはD55が19.8°、U20が15.2°と大きく、左右空間においてはR25が17°、L50が16.2°と大きかった。COPは到達把持動作と協調して前方へ移動したが、殿部でD55を除くCEN、L25のU20、L50のU20、足底でL25のD55、L50のD55が目標物とは反対側へ移動した。【考察】　体幹の側屈・回旋は左右空間、特に右側への到達把持動作において運動範囲が大きかったが、上下空間での違いはほとんどみられなかった。また、肩甲骨、肩関節、体幹屈曲・伸展は上下空間の違いにておいて運動範囲に影響があった。股関節の運動においては、上下・左右空間の両方の影響があると考えられる。今回、平面空間における目標物の位置の違いにより異なった体幹制御が必要性であることが示唆された。また、体幹運動に伴ったCOPの軌跡が確認できたが、目標物とは反対側へ移動することもありさらなる分析が必要である。今後は立体空間における研究も進めていきたい。【理学療法学研究としての意義】　肩甲骨、体幹と股関節の制御が可能な上肢機能回復のためのロボット開発は、世界に類を見ないものである。本ロボットは、肩甲骨・体幹の様々な運動制御に加え床反力の計測が同時に可能であり、全身の協調した運動を分析することが可能である。また、本研究のような能動的な運動制御の検証は装着型ロボットによって初めて検討できる試みであり、理学療法学的にも新たな知見を与えることが期待される。

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