＜抄録＞

　脳卒中後の上肢麻痺は対象者の日常生活活動に制限を与えるだけでなく、Quality of lifeや幸福度といった点にも大きな影響を与えると言われている。2000年以降、多くのアプローチが開発され、臨床試験を通して、それらの効果が検証されている。さて、日本でも多くのアプローチが示されている。その中でも手指の筋電をトリガーとして、対象者の機能回復を図ろうとするロボットに対する注目は年々大きくなっている。昨日、福岡で開催された第60回日本リハビリテーション医学会学術集会においても、Meltin社のMeltzが大きな注目を集めており、一般臨床においても、近い将来、これらの機器に関する報告がなされていた。本コラムにおいては、最近注目を集めている筋電トリガー型のロボットトレーニングに関する海外も含めたトレンドについて、2回に渡り、解説を行う。

1. 筋電トリガー型のロボットトレーニングに関する海外を含めた最近の知見

　脳卒中は、高い発症率、死亡率、障害率を特徴とする神経機能障害症候群である。[1]。脳卒中生存者の85%に上肢障害が見られ、発症から3～6ヶ月後も55%～75%の患者には運動機能障害が残存している[2,3]。上肢機能障害の残存は、脳卒中後遺症患者の自立した生活や仕事の能力に大きな影響を及ぼし、QOLの低下や患者の家族や社会への負担につながると報告されている[4]。そのため、脳卒中リハビリテーションにおいて、脳卒中後遺症患者の上肢機能を促進することが急務となっている。しかし、多くの研究が実施されてきているにも関わらず、脳卒中後遺症患者の上肢に対する効果的なリハビリテーション技術の必要性は、まだまだ消費者が希望するレベルには至っておらず、不十分な状況が続いている。したがって、脳卒中生存者の上肢リハビリテーションのための効果的かつ積極的なリハビリテーション法を開発することは大きな意義がある。

　従来のリハビリテーション技術[5]では、セラピストの監督のもと、患者が完全または部分的な動作を行う必要がある。これらの過程の中で、セラピストが、対象者の随意運動を引き出すよう、様々な徒手的なアプローチを行うわけだが、対象者が本当に正確に随意運動を出力できているかどうかは不明な点が多い。一方、生体刺激の一つである電気刺激（ES）を用いたアプローチや、生体信号をベースに制御されるロボットなどの近年開発された工学機器を用い、客観性および再現性を高めた新しい類のリハビリテーションプログラムは、反復的で高強度のトレーニングを提供することができ、リハビリテーションスタッフの身体的ストレスや役割の負担を軽減する利点があると考えられている[6-8]。ただし、患者からのリアルタイムのフィードバックの欠如や過剰な電気刺激は、反復的な高強度トレーニングの有効性を妨げ、場合によっては筋疲労を誘発し、運動機能回復の促進を妨げる可能性もあると考えられており[9]、すべての問題点を解決しうる、夢の技術といったわけでもない。そういった限界も理解しつつ、セラピストは臨床において、先端の技術と向き合う必要性がある。

　筋電図(EMG)は、電気刺激[10-13]や動力式外骨格デバイス[14-18]を制御するために利用されており、ロボット支援トレーニングにおいて、対象者の随意運動に伴うEMG変化をトリガーとして運動支援を提供するコンセプトを有している[19]。EMGベースのロボットは、脳卒中後のトレーニングにおいて随意的努力の関与を最大化するために考案された新しい技術の一つである。従来のロボット支援トレーニングとは異なり、EMGベースのロボットは、患肢の残存EMG信号をリアルタイムで検出し、残存筋からのEMG信号によって表される参加者の随意的な運動意図をトレーニングに統合することができる[11, 20, 21]。この特徴は、人では到底感知できるものではなく、リハビリテーションにおける新たなステップを構築する可能性がある。

脳卒中後の上肢運動障害の治療における筋電トリガー型のロボットトレーニングに関する最近の知見（２）に続く

参照文献

1. Winstein, C. J., Stein, J., Arena, R., Bates, B., Cherney, L. R., Cramer, S. C., et al. (2016). Guidelines for adult stroke rehabilitation and recovery: A guideline for healthcare professionals from the American heart association/American stroke association. Stroke 47 (6), e98–e169

2. Parker, V. M., Wade, D. T., and Langton Hewer, R. (1986). Loss of arm function after stroke: Measurement, frequency, and recovery. Int. Rehabil. Med. 8 (2), 69–73. 

3. Feys, H. M., De Weerdt, W. J., Selz, B. E., Cox Steck, G. A., Spichiger, R., Vereeck, L. E., et al. (1998). Effect of a therapeutic intervention for the hemiplegic upper limb in the acute phase after stroke: A single-blind, randomized, controlled multicenter trial. Stroke 29 (4), 785–792. 

4. Micera, S., Caleo, M., Chisari, C., Hummel, F. C., and Pedrocchi, A. (2020). Advanced neurotechnologies for the restoration of motor function. Neuron 105 (4), 604–620. 

5. Pollock, A., Farmer, S. E., Brady, M. C., Langhorne, P., Mead, G. E., Mehrholz, J., et al. (2014). Interventions for improving upper limb function after stroke. Cochrane Database Syst. Rev.2014 (11), Cd010820. 

6. Doucet, B. M., Lam, A., and Griffin, L. (2012). Neuromuscular electrical stimulation for skeletal muscle function. Yale J. Biol. Med. 85 (2), 201–215.

7. Zhang, C., Li-Tsang, C. W., and Au, R. K. (2017). Robotic approaches for the rehabilitation of upper limb recovery after stroke: A systematic review and meta-analysis. Int. J. Rehabil. Res. 40 (1), 19–28. 

8. Wang, L., Zheng, Y., Dang, Y., Teng, M., Zhang, X., Cheng, Y., et al. (2021). Effects of robot-assisted training on balance function in patients with stroke: A systematic review and meta-analysis. J. Rehabil. Med. 53 (4), jrm00174. 

9. Chae, J., Yang, G., Park, B. K., and Labatia, I. (2002). Muscle weakness and cocontraction in upper limb hemiparesis: Relationship to motor impairment and physical disability. Neurorehabil Neural Repair 16 (3), 241–248.

10. Hu, X. L., Tong, K. Y., Li, R., Chen, M., Xue, J. J., Ho, S. K., et al. (2010). "Effectiveness of functional electrical stimulation (FES)-Robot assisted wrist training on persons after stroke", in: 32nd annual international conference of the IEEE engineering-in-medicine-and-biology-society (EMBC 10)), 5819–5822.

11/ Rong, W., Tong, K. Y., Hu, X. L., and Ho, S. K. (2015). Effects of electromyography-driven robot-aided hand training with neuromuscular electrical stimulation on hand control performance after chronic stroke. Disabil. Rehabil. Assist. Technol. 10 (2), 149–159. 

12. Rong, W., Li, W., Pang, M., Hu, J., Wei, X., Yang, B., et al. (2017). A Neuromuscular Electrical Stimulation (NMES) and robot hybrid system for multi-joint coordinated upper limb rehabilitation after stroke. J. Neuroeng Rehabil. 14 (1), 34.

13. Nam, C., Rong, W., Li, W., Cheung, C., Ngai, W., Cheung, T., et al. (2022). An exoneuromusculoskeleton for self-help upper limb rehabilitation after stroke. Soft Robot. 9 (1), 14–35. 

14. Rosen, J., Brand, M., Fuchs, M. B., and Arcan, M. (2001). A myosignal-based powered exoskeleton system. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics—Part A: Systems and Humans 31 (3), 210–222.

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16. Dipietro, L., Ferraro, M., Palazzolo, J. J., Krebs, H. I., Volpe, B. T., and Hogan, N. (2005). Customized interactive robotic treatment for stroke: EMG-triggered therapy. IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. 13 (3), 325–334.

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18. Song, R., Tong, K.-y., Hu, X., and Li, L. (2008). Assistive control system using continuous myoelectric signal in robot-aided arm training for patients after stroke. Ieee Trans. Neural Syst. Rehabilitation Eng. 16 (4), 371–379.

19. Zhuang, Y., Leng, Y., Yao, S., Zhou, J., Song, R., Li, L., et al. (2021). Voluntary control of an ankle joint exoskeleton by able-bodied individuals and stroke survivors using EMG-based admittance control scheme. IEEE Trans. BME 68 (2), 695–705.

20. Song, R., Tong, K.-y., Hu, X., and Li, L. (2008). Assistive control system using continuous myoelectric signal in robot-aided arm training for patients after stroke. Ieee Trans. Neural Syst. Rehabilitation Eng. 16 (4), 371–379.

21. Chen, Y. W., Chiang, W. C., Chang, C. L., Lo, S. M., and Wu, C. Y. (2022). Comparative effects of EMG-driven robot-assisted therapy versus task-oriented training on motor and daily function in patients with stroke: A randomized cross-over trial. J. Neuroeng Rehabil. 19 (1), 6.