コロンビア大学、脊髄損傷リハビリ用ロボット体幹サポート「TruST」を開発

コロンビア大学のエンジニアたちが、脊髄損傷患者の座位バランス再訓練と能動的座位作業空間の拡大を可能にするロボット体幹サポートトレーナー「TruST（Trunk-Support Trainer）」を発明しました。（動画参照）

脊髄損傷の現状と課題

脊髄損傷（SCI）は、運動機能と感覚の喪失など甚大なダメージをもたらします。米国だけで年間約17,000件の新規SCIが発生し、世界の多くの地域より高い発生率です。また、65歳以上のSCI割合は2010年の13%から2020年までに16.1%へ上昇すると予測されています。生存率は高いものの、日常生活での座位維持が大きな課題となっています。

TruSTの仕組みと効果

コロンビア工学チームが開発したTruSTは、モータ駆動ケーブル駆動ベルトを使用者の胴体に装着し、姿勢制御限界と座位作業空間を測定。上半身運動で姿勢安定限界を超えた際に胴体に力を加え、支援します。

本研究は『Spinal Cord Series and Cases』誌に掲載され、SCI患者の能動的体幹制御に基づく座位作業空間を初めて測定・定義したものです。

プロジェクトPIで機械工学およびリハビリテーション・再生医療教授のスニル・アグロワル氏は、「TruSTは車椅子ユーザーであるSCI患者向けに設計しました。転倒防止だけでなく、患者の姿勢制御/バランス限界を超えた体幹動作を最大化できることを発見しました」と語ります。

パイロットスタディの結果

SCI患者5名を対象に、「姿勢スターテスト（Postural Star-Sitting Test）」を実施。頭でボールを追い、手を使わずに体幹を可能な限り動かすテストを8方向で繰り返し、個々の座位作業空間を算出。その後、TruSTを各被験者に合わせて調整し、パーソナライズされた支援力場を胴体に適用して同テストを再実施。

結果、TruST使用時は全8方向でリーチ距離が延び、身体周囲の座位作業空間が平均約25%拡大しました。

物理療法士でアグロワル研究室ポスドク研究員、論文筆頭著者のビクター・サンタマリア氏は、「ユーザーの姿勢限界に合わせた継続的な力フィードバックを提供するTruSTの能力は、運動学習ベースのパラダイムを実装し、SCI患者の機能的座位を再訓練する新たなフロンティアを開きます。TruSTは非常に有望なSCIリハビリツールです」と評価しています。

今後の展開：トレーニングパラダイムへの統合

アグロワル氏のチームは現在、成人および小児のSCI患者の体幹制御改善に向け、TruSTをトレーニングパラダイム内で活用する研究を進めています。

アグロワル氏：「ロボットプラットフォームを用いて、参加者に広い作業空間で体幹を動かす課題を与え、TruSTが必要に応じた支援力場で安全に中立座位に戻すというトレーニングを行います。この力場は、参加者の作業空間と姿勢制御の改善に合わせて時間とともに調整されます。」

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