トルク-角度制御による膝関節拘縮に対する拘縮治療装置の開発と整形外科患者に対する臨床応用

報 　 　

告

ト

ル

ク

ー

角

度制 御

に

よ

る

膝

関

節 拘

縮

に

対 す

る

_拘

縮

_治療

装 置

の

開発

と

　　

　

　　

　

　　

　　

　

　

整 形

外科

患 者

に

対 す

る

臨床

応

用

＊

矢 野

秀 典

1 ）

　

阿

川 恵

美

1）

　

吉 水 信 裕

2）

　

箱 木

北 斗

3）

要 旨

　

関

節 可 動 域 〔

ROM

）拡 大

を 目 的

と

し た

膝 関節 拘

縮

治療

装

置 を 開発

し た。 下 腿 部

自動 運 動

の制 御モ

ー

_ド は

，

理

学 療 法

上 （

PT

）

に よ る 他 動 的 膝 関

節 屈 曲

ROM

運

動 時

の トル ク

ー

角 度 特 性

か ら

3

つ の

領域

に

分 類

し

，

移 動 領

域

・

戻 り

領 域

に は

角 度 制 御

，

加 圧

領 域

に は

ト

ルク

制 御

を

採

用 し

，

2

つ の制 御モ

ー

ド を 切

り替

えるハ イブリ ッ ド制 御 方

式

とした

。

そ して

，

6

症 例

に

対

して

，

本

装 置 を 用い

た

PT

の

徒 手

に よ る

手 動 反 復

運

動

（

徒 手 操 作 ）

と

本

装 置に よ る

自動

反

復

運 動

（

機 械 制 御 ）

に よ

り

，

他 動 的 膝 関 節 屈 曲

ROM

運

動 を 隔

日 ご と に

行

っ た。

反 復

回 数 は 双

方 と も

18

回

と し

，

1

回 目

と反 復

18

回 ［

L

徒

手

操 作

と

機 械 制 御

の

負

荷 トルク

値

，

ROM

，

ペ _イン ス ケ

ー

ルを 測 定 開 始

時

，

開 始 後

2

週 時

，

測 定 終 ∫時

の

3

時期

につ いて

比 較 検 討

し た

。

　

ROM

は

，

すべ _ての

時 期

に おい て

，

徒 手 操 作

・

機 械 制 御

と も に

1

回 目 に 比べ

_{反 復}

18

回 目 で

有 意 な増 大

が

認

め ら れ

，

徒 手 操 作

・

機 械 制 御 問

に 差 異 は 認 め ら れ

な

かっ た。

負

荷

トルク

値

は

，

徒 手 操 作

，

機 械 制 御

と

も

に

経

時

的

に

増 大

し て お り

，

徒 手 操 作

で は 膝 関 節 屈

曲

運

動

を

繰 り

返 す 度 に

負 荷

トル ク

値

が

増

大 し てい

く傾 向 を認

め た。 ペ イン スケ

ー

ル で は

，

測 定 開始

時， 測

定 終 了 時

と も 徒 予 操 作

・

_{機 械 制 御}

は ほ ぼ 同

様

の傾

向 を示 し

た。 こ の

結

果 か ら

，

今

回

開 発

し た

膝 関節 拘

縮

治 療 装 置

の

臨 床 効 果

は

，PT

の

徒 手

に よる

他 動 的

ROM

運

動

と

比

較 し

て

，

同 等

の 痛み で同

等

の

ROM

拡 大 効 果 が 期

待

で

き

る

も

の と 思 わ れ

，

．

一

般 臨 床 場 面

の

使

用 につ い て

も

意 義

のあ る もの と推

察

さ れ

た

。 キ

ー

ワ

ー

ド

　

膝 関

節

拘 縮 治療 装 置

，

ハ _{イ ブ リッ ド}

制御

，

臨 床 効 果

緒

言

　

他 動 的 関

節 可 動

域

（

Range

　of　

Motion

，

　

ROM

）

運

動

は

，

従 来

，

理 学 療 法 士 （

Physical

　

Therapisr

，

　

PT

）

に よ

り徒

手

に て

行

な わ れ て きた

。一・

般

に

，

関 節 拘 縮

の

_治療

と して

他 動 的

ROM

運 動 を

，

長 時 間

，

多 数 回 行 う

こ とが 望 ま し

い と され るが

，

現

実の臨 床 場 面で は

，

それ に必

要

な 時 間 が

取

れ

な

い

場 面 も

し ば し ば 見 ら れ る

。1970

年 代 か

らの

Salter

らの

一

連

の

研 究

1

−

6）に よ り

Continuous

　

Passive

＊

　Development（，f　Therapeutic　Equipmcnt 　for　SLiff　Knce　Bused　on

　T【〕rque 　Angle　Control　and 　

Cll

【

1ical 　Application　for　Orth【）paedics

1 ） 横 浜総 合 病 院　リハ ビ リ テ

ー

シ ョン科

　 （著 者 現 所 属 ； 〒982

−

OOII宮 城 県 仙 台 市k白 区 長 町4

−

3

−

55　仙 台

　医療 技術 専 円 学 校　理学 療 法 学科　矢 野 秀 典）

　IITdenor［Y：mo

，

　RPT

，

　MS

，

　Megumi　Agawa

，

　RPT：Department　of

　 Rehabilitution　Medicine

，

　Yokohama　G巳neral　Hospital

2） 同 　 脳 神 経外 科

　 Nobuhiro 　Y【，shimizu

，

　MD ：　Department　【｝f　 Neurosurgery

．

　 Yokohama 　General　Hospital

3 ） 桐 蔭 学 園横 浜大 学　⊥ 学部

　Hokute　Hakogi：The　Facu且しy　of　Technology

，

　Tein　University　of

　 Yokohama 　 （受 付日　2002年3月 llH ／ 受理 日　2003年 ユO月25H ，

Motion

（

CPM

）

が

開 発 さ

れ

，

他 動

的

ROM

運

動

に

対 す

る

概

念 が 大 き く変 容 した

。

し か し な が ら

，

現

在

，

臨 床

に

お

いて

使 用

さ れて い る

CPM

は

，

反

復

スピ

ー

ド と 最

大 膝

関 節 屈 曲 角

度 を 設

定 す

るのみで

あ り

，

装

置

と膝 関

節

の

軸

の

不

一

致

，

膝 関 節 に 対 して の

過 負 荷

の

可 能 性

等

の

問 題 点

も指 摘 さ

れて

き

た7〕

。

そ して_，

近 年

で は

，

コ ンプラ イア ンスや

イ

ンピ

ー

ダン ス制

御

な ど

を用

いた

装 置

の

開発

8

−

le） や

等

運

動 性 機 器

を

利

用 し た

ROM

運 動の

報 告 もあ

る m

。

し か し な が ら

，

そ れ ら

は 主 に

拘

縮 を

予

防

す

る た め の

装 置

で あ り

，

す

で に

関 節 拘 縮

を き た し た 症 例 に

対

して の

ROM

増

大 を 目 的 とした

専 用 機 器

と して用い ら れて い る

も

ので は ない

。

PT

の

他 動 的 関 節

口

_∫動

域 運 動

技 術 を有

し た

ROM

増 大

を

［

，

1

的

と

す

る

装 置

を

開

発 す ること は

，

我

々

，

PT

が 少 ない

時 間 的 負 担

で

，

患 者 に 対 し長 時 間の 関

節 可

動 域 を可 能

に

す

る こ と

，

な らび に，

PT

の

他 動

的

ROM

運 動

が

客 観 的

に 数

値

化 可

能

に な ること に おい て

有 用

で あ る と

考

え ら れ る

。

そこ で

，

その

ROM

増 大

を 目 的 と す る

膝 関節 拘

縮 治

療

装 置 を 開

発 す

る にあ た り

，

ま ず

，

先

行

研 究 に よ り

PT

によ る

他 動 的 膝 関 節 屈

曲

ROM

運

動

の トル

100

_{理 学 療 法学}

　

第31巻 第2号 ク

特 性 を明

ら か に し た⊥2

．

16）

_。

そ して

，

その ト ル ク特 性 を

利 用

し た

角

度 制 御 お よ びト ル ク制

御

のハ

_イ

ブ リッ ド制

御

に よ る

膝

関

節 拘 縮 治療 装 置 を

開 発 し たの で

，

その

装

置 の

紹 介 な

ら び に 臨

床 応 用

での

有

用

性

を

報 告す

る

。

膝 関 節 拘 縮 治

療

装 置

ユ

．

原 理

1

）

トル ク

ー

_{角 度 特 性}

　

我

々が

開

発 し た

反 力 計

測 装 置 か ら

得

た

PT

の 徒 手に よ る

他 動

的

膝 関 節 屈 曲

ROM

運 動

1

サ イク ル時の トルク

特

性

（トル ク

ー

角 度 曲線 ）

を

図

1

に

示 す

。

SP

は

，

膝 関節 屈

曲

0

度 位

の

点 を示 す

。

その

後

，

膝

関 節 屈 曲 運 動 が

開 始

さ れ

，

膝 関 節

屈 曲

角

度 が

増

大 して い

く

が

，

TP

は

，

そ

の

屈

曲角 度 増 大

が 少 な

くな り

，

急 激

に

加

圧 トル ク

が 増 加

して い

く点

である

。

EP

は

，

加

圧 トル クが

最 大

と な り

最

大

膝

関 節 屈 曲

角 度

を

示 す 点

で_， その

_後

，

_{膝 関節 屈 曲}

_運

_動

_{に お} け る トル ク

負 荷 を終

了 し

，

膝 関 節 屈 曲

0

度

まで戻 し た

点

0

　

Torque

｛

N

　

ml

図1　 トルク

ー

角度 曲 線 が

FP

であ る

。

そ

こ で

，

　

SP 〜

TP

までの

膝

関

節

屈 曲

角 度

が 著

し く変

化

し

，

加 圧

トル ク がほ ぼ

一・

定

の定 トル ク

特 性

を

示 す 領 域 を 移

動 領

域，

TP 〜

EP

の

加

圧 トル クの み が

大

き く

増 大

し

，

膝 関 節

屈 曲

角 度

は ほぼ

一・

定

の

定

_{角度 特 性}

を

示 す

領 域 を加

圧

領

域

，

EP

〜

FP

の膝 関 節

屈 曲運 動 を

終 え

，

加

圧 トルク が

一

気

に

減少

し，

膝 関 節 屈 曲 角 度

が ほ ぼ

一

定

の

速 度

で

減 少 し

てい

く領

域 を

戻 り領 域

と

3

つ の領

域

に

分

類 した

。

2

）

トル ク

ー

角 度制 御

　

本 装

置

の

．

．

ド腿

カ ブ部のモ

ー

タ に よる

自

動 運 動の

制 御

モ

ー

_{ドを 上}

_述

_{し た}

₃

_{つ の 領 域で}

_，

記 憶

させ た トル ク

値 を優

先

さ

．

せる トルク

制

御 な ら びに

記憶

さ せ た

角

速

度

の

再 現 を

優 先 さ

せる

角 度制 御

の

2

つ の

制 御

モ

ー

ドを 切

り替 え

るハ イブリッ ド制 御 方

_式

と し た_{。 そ し て}

，

_{移 動 領 域 な}

_{ら び に}

戻 り領

域 に は

角 度 制 御 を

，

加

圧 領 域 に は

ト

ルク

制 御

を

採

用

し た

。

図

2

に

示 す

ブ ロ ッ ク 線 図の ト

半 分

は

_角

_{度 （}

_{位 置 ）}

制 御

，

下

半 分

は トル ク制

御

の

機 能

で

あ

る

。

両

者

の

制 御

モ

ー

_ドを

_{切 り替 え}

_る

_S

_は

_，

₀

_{か ら}

₁

_の

値 を 持

つ

。

S

は

，

0

な ら ば

角 度 制 御

，

ユな ら ば トル ク

制 御

とな る が

，

各 領 域

の 境

界

において

制 御

モ

ー

ドを

即 座

に

切 り替

え る とショ ッ _ク を

発

生

さ

せ る

恐

れ が あ る。

そ

こ で

，

切

り

替

え

係 数

S

の

値

を

切 り替

え 点 に し た がっ て

徐

々 に

0

か ら

1

へ

，

_ま

_{た は}

1

か ら

0

へ _連

_{続 的}

_に

_{切 り替 え}

_{るこ と と し た} 。

す な わ ち

，S

が

0

な ら 図

2

の上 ip

_分

_が

_{有 効}

_{と な り}

角 度 制 御

モ

ー

ド

，

　

S

が

1

な ら

．

．

ド

半 分

が

有 効

と な

り

トル ク

制 御

モ

ー

ド と な る わ

け

で

あ

る

が

，

中 間

の

値

で は

，

そ

の

Ad

分 比 率

に よ り

制 御

モ

ー

_{ドの ウェ}

_イ

_ト

_を

_{切 り換 える ことに よ} り 両 者 を 混 成 し た

特 性

を

持

つ

。

2

．

シ ス テ ム

構 成

お よ び

動 作

　

本 装 置

の シス テム

_{構 成 を 図}

3

_{に 示 す}

。

ROM

_{運 動 時}

_に

　 　 　 　

図

2

　

ブロ ック線 図 上半 分は角 度 （位置）制御

，

ド半 分 は トルク制御の機能 を持たせ た

．

両 者の制 御モ

ー

ドを 切 り替 える

S

は

，

0

か ら1の値を持つ

．

S

は

，

0

な ら ば 角 度 制御

，

1なら ばトルク 制 御

，

その 間の値 ならば

，

両者を 混 成 し た特 性を持つ

．

制 御モ

ー

ド切 り替 え は

，

教 示デ

ー

タ の_{角 度 情} 報のみ利用 し た

．

まず 最大角度 を 求 め

，

これ より15度 手前 よりトル ク制 御の開 始 点 として い る

．

運 転開 始 直 後は角 度 制 御か ら 入 り

，

トル ク制 御 開 始 点に 達 す る と

，

こ の地 点よ り最 大 角 度ま で到達する時 間 区 間の

3

_分の 1を使って角 度か ら トルク 制 御 に 徐々 に切 り替 えてい る 二最 大 角 度を 超 えてか ら最 大 角 度の

2

分の1の角 度地 点 まで の時 間 区 間 を 使って角 度 制 御 に庚 してい る

．

注）15度の値は

．

臨 床実 験の結 果 より判 断した

．

トル ク値＋

表

1 対 象 年 齢

（

歳

）

疾 患 名 膝 屈 曲 角 度 （

°

） 開始 時 　 終 了 時 プ

ー

ス 症 例1 症 例

2

症

．

例

3

症 例

4

症例

5

症 例

6

36　 　 右 前 十 字 靭 帯 損傷 50　 　 左 骨 盤 骨 折 53　 　右膝 蓋 骨 骨 折 45

　　

右 脛

骨

プラ ト

ー

骨 折

17

　 　

右 大 腿骨

骨

折

27

　 　 右 大腿骨骨 折 10570809080go145150 ⊥45145130145 図

3

　

シ ス テ ム構 成 お

け

る

被 験 者

の

膝

関

節 屈 曲角 度

は ポテ ンショ メ

ー

タ で

，

加 圧

力す な

わ ち

，

負 荷 トルク

値

は

検 者

が 操

作 す

るシ ャフ ト と

被検 者

の

ド腿

を

固

定

している

下

腿

部

カブ部との

捻

れ か ら

検 出

し た

。

そ

して

，

これ ら

を 変換 器

に

通

し てパ

ー

_ソ

ナ

ル コ ン ピュ

ー

タ

ー

に

取

り込 み

，

前

述 し た

制 御

プログラ ム モ

ー

ド に よ りモ

ー

タ

を駆 動

さ せ， 下 腿カ ブ

部

の 自 動 運

動

を

行 う

こと

と

し

た

。

サ

ンプ リン グ タ イムは

60ms

と し

，

本 装 置

の

回転 軸

と

膝

関

節 屈 曲

運

動

に伴 う 膝 関

節

運

動 軸

と の不

一

致

は

，

下

腿 カブ 部

を 長軸 方 向

にス ラ イ ド可

能 な構

造として

吸 収

し た

。

　

動

作

は

，

まず 初

め に

PT

が

一

度

，

本 装 概

を 用い て 徒

手

によ り

，

前 述 し

た

SP

〜EP

ま での

膝 関節 屈 曲

ROM

運

動

1

サ イ クルを

装 置

に

対

して記

憶

さ せ るe

そ

の

後

，

被

験

者

が リモコ ンを

操 作 す

る こと に よ

り

， 本

装 置

に よっ て

，

こ の

記憶

させ た

他 動 的 膝 関節 屈 曲

運

動

を

多数

回 に わ た

り再

現

させる こと が 可 能である。

本

装

揖

は

，

その

膝 関節 屈 曲

運 動

の

角速 度

は

PT

が 記

憶

させた と お

り

の もの を

再 現 す

る

．

一

方

，

最 大 膝 関 節

屈

曲角 度 近 傍

で は トル ク

制 御

で

あ り

膝 関節

屈

曲角 度

に制 限 を 設 けてい ない た め

，

多

数

回の

連

続 膝

関

節 屈 曲運 動

に よ

り最

大

膝

関

節 屈 山角 度

の

増

大 が 可 能であ る

。

3

．

安

全

性

　

緊

急

時 等

の場 合

，

被 験 者

の

意

志によ り

本 装 置 を強 制 的

に

停 止 さ

せ るこ と を1

’

ir

_能

に

す

るた め 被 験 者 が

操 作 す

る リ モ コ ン に

非常 停

止ス イッチ

を設 け

た。 ま た

，

装

置

の

動 作

には_，

再 現 時

に

一

定の トル ク

加 減 圧 範 囲

を

_設

けて

，

その

範

囲

内

での み トル ク 制 限 を

行 う

こと と し た

。

サ

ー

ボ

機構

部

は

過

電 流

，

加

速 度

，

過 負 荷

の

検

出

機

能 に よ り

異 常 動 作

を 起こ し た と き には サ

ー

ボオ フ にす るこ

と

，

断 線 な

どに よ る 異 常 信

号

が サ

ー

ボア ンプ ま た は ド ライバ に流 れ る と モ

ー

タ

を停 止 さ

せ る よ う に 制

御

を

行 う

こ と と して

，

安

全 性に は十

分

に配 慮 し た

。

臨 床

応 用

例

1

．

目 的

　

PT

の

_{徒 手}

によ る

他 動

的

ROM

運

動

と

膝 関 節 拘 縮 治 療

装 置

によ る

ROM

運 動

との

効 果

の差 を

検 討 す

るた め に

本

装

置 を 用

い て

，

隔 日ごとに

，

PT

の

徒 手 操 作

に よ る

手 動

反

復

運

動 （

徒 手 操 作 ）

と

PT

が

教 示

し た 本 装 置 によ る

自

動 反

復 運 動

（

機 械 制 御 ）

に よ

り

，

他 動 的

膝

関

節 屈 曲

ROM

運

動

を

行

っ た。

2

，

対 象

　

対 象

は

，

膝 関 節 屈 曲制

限 を

有 す

る 当 院 入 院

患 者

で

，

口

頭

な

ら

びに

紙 面

に て

実 験

の

趣 旨 を 説 明

し

，

この

実 験

へ の 参 加 に

対 す

る

同意

が

得

ら れ た

も

の の

う

ち

，

入 院 中 に

本 装

置

に よ る

ROM

運 動

を

施 行

し，

3

週

間

以 ヒ

，

経

過 を 追

え

た

6

例

（

全 例 男 性 ）

で

あ

る

。

対

象

の

年 齢

，

疾 患 名

な らび に理

学 療

法 開 始 時 と

終 了 時

にお け る

膝 関節 屈 曲 関 節

可 動

域 を表

1

に

示

し た

。

3．

方法

　

徒 手 操 作

で は

通 常 徙

手

で

行

っ てい る

他 動 的

ROM

運

動

を 再 現 させ る よ

う

に との指 示の 下で

担 当

で

あ

る

PT

が

装

置

の レバ

ー

_{を徒 手}

で

操 作

させて膝 関

節 屈 曲

ROM

運

動 を

おこなっ た

。

す な わ ち

，

同

一

被

験

者

に

対

し て

は

，

同

一

検

者

が

す

べ ての操 作 を

実 施

した

。

その際

，

装 置

のモ

ー

タ は

全 く作 動

さ せ

ず

に，

負 荷

ト ル ク

値

と 関 節

角 度

の

計 測

の み

を 行

っ た。

一

方

，

機 械 制 御 は

，

PT

が

一

_度 ，

装 置

の レバ

ー

_を

_{操 作}

し てその 日の他 動 的

膝

関

節 屈 曲

ROM

運

動 を装

置 に

記 憶 さ

せ

，

そ

の

_後

，

装 置の モ

ー

タを

作

動 させ て

，

そ の

ROM

運 動

の

ト

ル ク

値

，

角 速 度 を 本 装 置

が

再 現

さ せ る

操 作

で あ る

。

本 装 置

の

機 械

制 御 に よ る

治 療 光 景

を

図

4

に

示 す

。

ユ日の

ROM

運 動

にお

_け

る 反

復

回

数

は

，

そ れ ぞ れ

18

囘 と し

，

反

復

ご との

負 荷

トルク

値

，ROM ，

ペ イン ス ケ

ー

ルを測

定

した

。

た だ し

，

機 械 制

御

の

場 合

，

負 荷 トル ク

値

は

18

回の

反 復 す

べ て に おい て

教 示

し た 負 荷 トル ク で

一

定

であ る

。

18

回の

膝 屈 曲運 動 間

のイン タ

ー

バ ルは

，

徒 手操 作

で は 担 当

PT

の ペ

ー

ス と し

，

機

械 制 御

では

被 験

者

のペ

ー

スで インタ

ー

バル を 設 定 し

，

自 身 が

起 動

スイッ チ を押 し て

膝 関 節 屈 曲

運

動

を 繰 り返 し た。 ペ イン ス ケ

ー

102 _{理 学 療}

_法

_学



_第

₃₁

_{巻 第}

₂

号 ル は

，

新 潟

大 学

10

段 階

ペ _インス ケ

ー

ル 17〕 （

表

2

）

を

使

用

し

，

反復

ご とに

被 験 者

に

自

計 的に

記 載

させ た

。

ま た

，

不 安

や

痛

み が 強い

_{場 合}

には

，

緊 急 停 止

スイッチ を

押 す

よ

う

に と 指

導

し た。

　

そ して

，

測 定

開 始 時

，

開 始 後

2

週

時

，

測 定 終 了 時

の

3

時 期において

，

徒

手操 作

と

_{機 械 制 御 間}

_，

な ら び に

徒 手操

作

，

機 械 制 御

そ れ ぞ れの

反 復

1

回 目 とユ

8

回 目との 間 に お

け

る

負

荷 トル ク

値

，

ROM

， ペ インスケ

ー

ルを 比

較 検

討

し た

。

徒

手 操 作

と

機 械 制 御

との比

較

は

，

_{操 作 方 法}

を

変

え

て 測

定

し た

連 続 した

月のそ れ

ぞ

れ の デ

ー

タ を 比

較

し_， 反 復

1

回 目 と

18

回 目 との

比 較

は

同

一

日の デ

ー

タ

を用

い た

。

統 計学 的処

理 は

，

解 析 用

ソ フ ト

SPSSII．

5J

を使

用 し

，

負

荷

トル ク

値

お よ び

ROM

の比 較 には

す

べ て _paired　t

−

test

を

用い

，

_{危 険 率}

5

_％

_{未 満}

_を

_{有 意 水 準}

_{と し た}

_。

結 果

1．

ROM

の

推 移

（

表

3

）

　

測 定 開 始

か ら

，

経

時

的

に

膝

関

節

屈 曲

ROM

は

増 大 傾 向

図4



本装置の 自動 操作 に よ る治 療 光 景 を 示 し

，

測

定 終

了 時 に は

，

ほぼ

全 例

が 全 可

動 域 を獲 得

し た

。

同

日の

反 復

ユ回 月 とユ

8

回 目 と

の 比 較で は

，

測

定

開 始

時

，

開 始 後

2

週 時

，

測 定 終

∫時の

_す

べ て の

時 期

で

，

徒

手

操 作

・

機 械 制 御

と

も

に

，

反

復

1

回

目

に

比

べ 反

復

18

回

目

において

有 意 な

ROM

の

拡

大 が

認

め られ た

。

ま た

，

徒

手 操

作 と 機 械

制 御

との比

較

では

，

す

べ _ての

_{時 期}

_の

_{反 復}

1

回 目 お よ び

18

回 目 と

も 両

者

の

ROM

に

差

を 認め

な

か っ た

。

2

．

負荷

トル ク

値

の

推 移 （

表

4

）

　

徒 手 操 作

お よ び

機 械 制 御

とも 経 時 的

推 移

ととも に

，

負

荷

トル ク

値

は

増 大 傾 向

に あっ た。

同 時 期

に お け る

徒 手操

作

の反

復

1

回 目

とユ

8

回 目 との

負 荷

トル ク値の比

較

で は_，

測 定

開 始

時

に は

差

を 認 め な かっ た

も

のの

．

開 始 後

2

週 時

に は

，

負 荷 ト

ル ク

値

は

1

回 目

に

比

し 反

復

18

回 目

で

増 大

傾

向

を

認

め

〔

p

＝

O

．

08）

，

測 定 終

了 時では

，

1

回 凵に比べ 反

復

18

回 目 で 有 意に

強

い

負 荷

トル ク

値 を示

し た （p＜

O

．

05

）

。

す

な わ ち

，

徒 手 操 作

で は

，

同

一

日

に

お

い て

，

膝

関 節 屈 曲

運 動 を

繰 り返 す

度 に 負 荷 トル ク

値

は増 大 してい

く

傾

向

を 認 め た

。一

方

，

機 械 制 御

は

教 示

し た

負 荷

トル ク に よ る

膝 関 節 屈 曲 運 動 を

繰

り

返

す

わ

け

で

あ

る が

，

各

時 期

での

機

械

制 御 時

の教 示

負

荷 トル ク

値

と 徒

手操 作

1

回 目

の

負

荷 トル ク

値

との差 は

，

す

べ て の

時 期

に おいて

認

め

ら

れ 　 　 表210 段 階ペ インス ケ

ー

ル 噺 潟 大学ペ _インク リニ ッ クを

一

部 改 変 ） 1086420地 獄の 若しみ

，

の た う ち 回る ほど 而亅えが たい _痛み 夢卜常

’

に痛い 痛い が1耐 え ら れ る 少 し痛い 痛 くない

表

3　

膝 関 節 屈 曲

ROM

の推 移

Cdeg

） 豪則定 開 始 目寺 開始 後

2

週 測 定終∫時

繍

蠶轟

1

：

1

：

！

：

1

：

：

1

］

・

120

．

6 ± ⊥

32A

±

｝

1

：

1

］

・

・

iill

：

12

：

1

］

・

麟

  蹴

1

：

1

：

1

封：

：

1

］

・ ・ 125

．

9±_⊥8

．

5

136

．

5　±　1365

］

・

_一濃

ll

：

1

］

・・

paired　t

−

test

．



＊

_p ＜

0

．

05

，



＊ ＊_p ＜O

．

Ol

。

各時 期の反復1同臥 18圓 目 に お け る徒 手操 作と_{機 械 制 御}との群 問差はすべ て な し

．

表

4 負 荷 トルク 値の推 移 〔Nm ） 測 定 開 始 時 開始後

2

週 測 定 終 了 時 徒 手 操 作

　

反復 1Pl目 　 　 　 　 反 復 18回 目

22

．

2

　土　7

、

2 24

．

0±

4

．

5

28

．

4　±　

8

．

1

45

．

3　±

24

．

8

1

：

：

；

：

1

：

：

1

］

・

機 械 制 御 　 反 復1回 目 22

．

2±

93

35

、

5　±　24

．

2

51

．

2

±　12

．

7 paired　t

−

test

．



＊

_p〈

0

．

05

．

10

．

ミ

8

よ

・

INI

　

₄

訖

、

0

一

秘

秘

嘱

秘

　 　 　 測 定 開始時

秘

秘

鴒

秘

　 　 　 開始後2週 図5

　

ペ イン スケ

ー

ル の推 移

（

徒手 操 作）

秘

秘

％

秘

　 　 　 測 定 終 了 時

10

ミ

8

よ

・

；

Nl

　

4

芝

20

一

幅

秘

鴒

秘

　 　 　 測 定 開 始 時

秘

秘

鴒

秘

　 　 　 開 始 後2週 図

6

　ペイン スケ

ー

ル の推 移 （機 械 制 御 ）

秘

馬

嘱

秘

　 　 測 定 終 了 時 な かっ た

。

3

．

ペ イン ス ケ

ー

ル の

推 移 （

図

5

，

6

）

　 各 測 定 時 期

の

1

回

目

と

反 復

ユ

8

回 目

のペ

_イ

ン ス

ケ

ー

ル の

推 移 を徒 手操 作

お よ び

機 械 制 御 別

に

示

し

た

。

1

回

目 と

比

較

して

反 復

18

回

目のペ イン スケ

ー

ル は

，

測

定 開

始

時

に は

，

徒 予操 作

に

お

い て

4

名

，

機 械 制 御

では

3

名増 大 し

て い た

。

ところ が

，

測 定 終 ∫時 に おい ては

，

徒 手 操 作 で は

，

1

名 増 加

して いた が

残 り

の

5

名 す

べ て で

低 下

，

機 械

制 御

では

，

1

名 不 変

で

他

の

5

名

全

員

が

低 下

と

，

測 定 開 始

時

およ び

測 定 終

了

時

と

も

に

徒 手 操 作

と

機 械 制 御

のペ _イン スケ

ー

ルの

推 移

は ほ ぼ 同

様

の

傾 向 を示

し た

。

考

察

　 同

．

一

・

冂

の

膝 関 節 屈 曲

ROM

の

変 化

に

関 し

ては

，

徒 手 操

作

と

機 械 制 御

間 に

全 く差

異 を 認 め な かっ た

。

す

べての時

期

に おいて

，

反

復

す ること に， ど ち らの操

作

と も 順 調 に

ROM

は

拡 大

してお

り

，

木 膝 関 節 拘 縮 治 療 装 置

の

機 械 制

御 運 動による

ROM

拡 大

効 果

は

，

　

PT

の

徒 手

に よ るその

効 果

と 比 し

，

同

等

の

_{効 果}

が 期

待

で き る もの と

考

え ら れ た。

　

経 時 的 推 移 と と も に， 徒 予 操 作 に よ る

1

回 目の

負

荷 ト ルク

値

と

機 械 制 御 時

のその

記 憶

させた

負 荷

トルク

値

は

双

方

と もに

増

大 傾

向

に

あ

っ た

。

そ れ は

，

PT

に よ る

他 動 的

膝 関 節 屈 曲

ROM

運 動 時

の

負 荷

トル ク

値

の

定

量

化

を

行

っ た

我

々 の

先 行 研 究

16｝

と全 く同様

の

結 果

で

あ

っ た。

む し

ろ

，

注

目

す

べ

き

は

，

経 時 的

な

負荷

トル ク

値

の

変 化

に

加 え

，

PT

によ る

徒 手操 作

では

，

同

一

日

に おいて

反 復 す

る

度

に

負 荷 ト

ルク

値 が 増 大 傾 向 を認 め た

ことで

あ

る。

反 復

1

回

目 よ り も

18

回 目で

，

すべ て

ROM

は 拡 大 し て お り

，

健

常 な膝 関 節 周 囲

の

軟 部 組 織

で

も膝 関 節 屈 曲角 度

が

増 大 す

る につ れ， その抵

抗 力

が 増 大 す る 18）_こ と に

起

因

す

ると

も思

わ れ る。 し か し な が ら

，

膝 関 節 屈 曲

ROM

に は

，

負

荷

トルク

値

が

一

定

で

あ

る

機 械 制 御

との差

異

が

な く

，

その

軟 部 組 織

に よ る

抵 抗

の

効 果

は よ

り少

ない

も

の と

考 え

ら れ た

。

し た がっ て，

膝

関

節

屈

曲

運

動 を繰

り

返 す 際

の

負 荷

ト ルク

値

の増 大 に 関 して は

，

PT

が

ROM

を 拡 大 さ せ よ

う

と

す

る

意 図 も大 き く関与 し

てい るこ とが

推 察 さ れ

た。 と こ ろ

が

，

こ の

18

回の

反 復 運 動

に

お け

る

膝 関節 屈 曲

ROM

拡

大 値

は

，

負 荷

トルク

値

が

一

定

で あ る

機 械 制 御

と

機 械 制

御

との差 異 は 認 め ら れ ず， 本 装 置 に よ る 機 械 制

御

は，

膝

関

節

へ _の

_{負 荷}

_トルク

値

に か かわ る リス クは

，

PT

によ る

徒 手操 作

よ

りも

むし ろ

少

ない

も

の と

考

えら れ た。

　 痛

み に

関

して は

，

徒 手 操 作

・

機 械 制 御 間

の

著 明 な

ペ イ ンス ケ

ー

ルの差 異 は 認 め ら れ な かっ た

。

1

囘 目 と 比

較

し て反

復

18

名

囗のペ _イン ス ケ

ー

ル は

，

徒 手 操 作

・

機 械 制

御

と

も

に測

定

開

始

時に は

，

増 加 す

る

も

の が

多 く

，

逆

に測

104

理

学療法

学

　

第31巻 第2PJ

定 終 了 時

に は

低

ド

す

る ものが

多

い

傾 向

を

認

め た

。

し た が っ て

，

本 装 置

を

使 用 し

た

膝 関節 屈 曲

_運

動

_は ，

従

来 行 わ れ てい る

徒 手

に よ る

方 法 と比

べ

，

患 者

に 与 える

痛

み の

負 担

は

，

ほぼ

1

司

等

の もの と 推

察

さ れ た

。

し か し

な

が ら

，

これ に

関

しては

，

機 械 制 御

で は

，

装 置

の

動 作 開始 を被 験 者

が

操 作

してい る た め に

，

その

患

者の 準 備 状 態 が 異 なっ てい る こと

も

考

え ら れ

，

今 後

，

筋 電 図 学 的 な検 討

の

必 要 性 が

示 唆

さ れ た。

　

今

回，

開

発 し た

膝 関 節 拘 縮 治 療 装 置

の

臨 床 効 果

に

関 し

て

，PT

の

徒 手

に よ る

他 動 的

ROM

運 動 と比 較

し て

，

同

等

の

痛

み で

，

同

等

の

ROM

拡 大 効 果 が 期 待で き ること が

確 認

さ れ た

。

ま た

，

膝 関 節 屈 曲 運 動

を

繰 り返 す

た び に

負

荷

トル ク

_値

が

斬 増 す

る

徒 千操 作

に

比

べ

，

_{機械 制 御}

_は

_負

_荷 トル ク

値

が

一

定

で

あ り

，

低 負 荷

で

徒 手 操

作

と

同

等

の

ROM

拡 大

が

得

ら れ る た め

，

事

故

に

対 す

る リス ク

も少 な

い もの と も

考

え ら れ る

。

1

度

の装

置

の

装 着

の み で

，

多 数

回

の

膝 関節 屈 曲運 動 が患 者

のペ

ー

スに よ る リモ コ ン

_{操 作}

に よ

り施 行

可

能 と

な るこ と は

，

我

々

，

理

学 療 法

士の

煩 雑

な

一

般 臨 床 場 面

に

お

い て

意 義

の

あ

る

も

の

と考 え

ら れ る

。

しか しな が

ら

，

今

回の

検 討

は

，

6

症

例 と

少 数

で の

_検

討

で あ ること

，

装 置の 装 着 に 時 間 が か かるな ど装

置 面

に

関

し て

も

，

ま だ

不 十 分 な 面 もあ り

，

今 後

，

装 置

に

改 良 を加 え

，

さら に

検 討

してい

き

たい

。

文

献

1＞

Salter

　

RB

，

　

Simmonds

　DF

，

　et α1

．

：The　biological　effect 　of

　 cQntinuous 　Passive　motion 　on　the　

healing

　of　

fu

止

l

　thick

−

　 ness 　

defects

　

in

　articular 　cartitage ；　

An

　experimental

　

irlvestigation

　

in

　the　rabbit

．

　

J

　Bone



and 　

JQint

　

Surg

　

62

：

　 1232

−

1251

，

1980

．

2

）

Salter

　

RB

，

　

Bell

　

RS

，

　et α

1

．

：

The

　_protective　effect　of　coll

−

　 tinUOUS　paSS［Ve　mOtiDn 　

in

　

iiving

　articular 　cartilage 　

in

　

acute　septic　arthritis：an　experimental 　inveatigati（）n 　in

　 the　rabbit

，

　Clin　Orthop　l59：223

−

247

，

1981

．

3

）

0

’

Driscoll

　

SW

，

　

Kumar

　

A

　

，

etα

1

．

：

The

　effect　of　continuous

　 passive　motion 　on　the　clearance 　of　a　

hemarthrosis

　

from

　 asynovial 　

joint

．

　

An

　experimental 　

investigation

　

in

　the

　

rabbit

．

　

Clin



Orthop



l76：305

−

31⊥

，

1983

，

4）

O

’

Driscoll　

SW

，

　

Kumar

　

A

，

　 et 　al

．

：

Thc

　 effect 　 of 　the　 vo1

・

　 　

ume



of



efEusion

，

　

joint



position

　

and



corltinuous

　

passive

　 　

rnotion



on



intraarticular



_pressure



in



the

　

rabbit

　

kncc

．

　

J

　 　

Rheumatology

　IO：

360

−

363

，

⊥

983

．

5）Salter　RB

，

　Hamilton

_HW

，

　 et 　al

．

：

Clinical

　 application



of

　 　

basic

　research 　on　continuous 　passive 　molion 　fer　

disor

−

　 　

ders

　

and



injury



of　synoviaL 　

joints

：a



_Pre⊥imina「y

　

「ePu「t

　 　

of　a



feusibility



stud3

．

J



Orthop



l

：

325

−

342

，

1982

，

6）0

’

Driscoll　SW

，

　Saller　RB_：

The

　

induction

　_{of　neechondr}

〔｝

．

　 　

genesis　

in

　

free

　

lntra

．

articular　periosteal　autografts 　under

　 　

the　

influence

　of　continuous 　

passive

　motioll

．

　

An

　experi

−

　 　

mental 　

investigtttion

　

in

　rhe　rabbit

，

　

J

　

Bone

　and　

Joint

　

Surg

　 　

66

：　1248

−

1257

，

　

1984

．

7

）

大 谷

俊郎

：

膝

関

節

用

CPM

装 置の問 題 点 とその対 策

．

バ イ 　 　オメ カニ ズム学 会 誌 18：21⊥

−

215

，

1994

，

8） 岡 島 康 友

，

田 中 尚文

・

他 ：_{関節 可 動 域 訓}

_練

_{装 置}：_柔ら か さ

　 　

を 与える機構の検 司

．

総合 リハ

26

：

363

−

369

，

1998

．

9

）榊

　

泰 輔

，

近 藤 正 志

・

他 ：

_多

_自由

_度

・

_力

_{制 御 可 能 な ド肢 用} 　 　リハ ビリ 装 置

．

第13同ロ ボッ ト学 会 学 術 講 演 会 予 稿 集 ： 　 　

1039

−

1040

，

　1995

．

10）田中 尚 文

，

岡 島 康 友

・

他 ：関節ll_{∫動 域訓練}の他動 的 関 節 ト 　 　ルク に対 する影 響

．

リハ 医 学

35

：

491

−

495

，

⊥998

．

ll

） 嶋田誠

一

郎

，

佐々_木伸

一・

他 ：_矯［

1

こ力 設 定が可 能 な等 運動

　 　性 機

器を利 用し た関節 可 動 域 訓 練

一

前 卜宇 靱 帯 損 傷 術 後 症 　 　例へ の応 用

一．

理 学療 法 学

22

：

476

−

478

．

1995

．

12

） 箱 木 北 斗， 長 谷川健 介

・

他 ：膝関

節拘

縮治

療

に お け る反 力

　 　

計測 装 置の 開 発

．

第17回バ イ オメカニ ズム学 会学 術 講 演

　 　会

予 稿 集：

209

−

210

，

1996

．

13＞ 矢 野 秀 典

，

吉 水 信 裕

・

他：ROM 訓 練に お け る トルク

・

角

　 　

度 曲 線の経 時 的 変 化

〜

トル ク検 出 機 器開発に よ る

．

第

13

　 　

回関 東 甲 信 越ブ ロ ッ ク 理 学療法 上 学 会 抄 録 集 ：49

−

50

，

　 　

1994

．

14

） 矢 野 秀 典

，

稲 村 厚 志

・

他 ：

ROM

訓練 時の 】

・

ル ク

・

角 度 曲 　 　線の有 用性につ い て

一

トル ク測 定 機 器 開 発によ る　

．

第 　 　30回日本理 学 療 法士学 会 抄 録 集：216

，

1995

，

15

） 矢 野 秀 典

，

稲 村 厚 志

・

他 ：

ROM

訓 練に おける

PT

問の差

　 　

異の検討

〜

トルク 測 定 器 を 用い て

〜．

第31回目本理学 療 　 　法十学 会 抄 録 集：165

，

1996

．

⊥6）矢 野 秀 典

，

稲 村 厚 志

・

他 ：膝 関 節 拘 縮に対 する他 動的

　 　

ROM

訓 練 時の徒 丁

・

負荷

量の トルク

特性

．

理

学療 法

学

28

： 　 　

332

−

337

，

2001

．

17

）

松 澤

　

正 ：_痛みの評 価

．

「理 学 療 法 評 価 学 」岩 倉 博光 （編 ）

，

　 　金原 出版

，

200⊥

，

pplO3

−

108

．

18

） 伊 藤 浩 充

，

市橋 則 明

・

他 ：膝 関 節 周 囲の損 傷 後の拘 縮に対

　 　

する 関節可動 域訓練

．

PT

ジャ

ー

ナル

26

：

535

−

541

，

1992

，

<Abstract>

Development

of

Therapeutic

Equipment

for

Stiff

Knee

Based

on

Torque

Angle

Control

and

Clinical

Application

and

for

Orthopaedics

Hidenori

YANO,

RPT,

MS,

Megumi

AGAWA,

RPT

Department

ofRehabilitation

Medicine,

Ybhohama

General

Hbspital

'

Nobuhiro

YOSHIMIZU,

MD

Department

of

IVleurosurger),,

Ybhohanza

General

Hbspital

Hokuto

HAKOGI

The

FlzculCy

of

71eehnolqgy,

Toin

University

of

Ybkohama

W'e

developed

a

device

for

treating

stiff

knees

to

increase

the

range of motion

(ROM),

To

control

below-knee

active movement, a

hybrid

control systern was employed.

The

system can switch two control modes aceording

to

torque

angle characteristics that were observed

by

physical

therapists

(PTs)

during

the

knee

flexion

ROM

exercise.

Angle

control

is

adopted

for

the

movement range and return range, while

torque

control

is

adopted

for

the

_pressure

range.

The

knee

flexion

exercise using the

device

was

_performed

in

six patients, atternating

between

manual repetitive movement

_given

by

PT

and automatic repetitive movement using

the

device

every other

day.

The

number of times of movement was repeated was eighteen

for

both

sides.

Load

torque,

ROM,

and

pain

scale ratings were measured and compared

between

the

first

and

l8th

repetitions, and

between

manual and automatic eperations at three stages: when

the

measurements were started, two weeks

later,

and at completion of measurement.

ROM

results showed a significant

increase

at

the

18th

repetition compared to the

first

repetition

in

aLlthree stages

for

both

manual and automatic

bending

movements,

No

differences

were

found

between

the

two

operations.

The

load

torque value

increased

with time

for

both

manual and automatic operations,

With

manual exercises,

the

torque showed a

tendency

to

increase

every

time

knee

flexion

movements were repeated.

The

pain

scale ratings showed no significant

difference

between

manual and automatic movements,

but

a score of

the

18th

repetition was significantly

lower

compared to the

first

repetition

for

automatic exercises at

completion of measurements,

These

results suggest

that

the therapeutic

device

for

treating

stiff

knees

developed

in

this study provide the same effects

to

increase

ROM

at the same pain

IeveL

as

the

manual

ROM

exercise

_given

by

PTs,

and may

_play

a significant rote

in

_general

clinical use.