ロボティックデバイスによる脳梗塞症例の上肢運動失調評価とその回復過程

理 学 療 法 学 　 第41巻 第7号 　447

〜

454頁 （2014年 ）

症

例 研 究 ロ

_ボ

_テ

_ィ

_ッ

_{ク デ}

バ

_イ

ス

に よ る

脳 梗 塞症 例

の

　　

上

肢 運動 失調 評価

と

そ

の

回

復 過程

＊

青

山

敏

之 1）＃ 金 子 文 成 2）

澤

田

辰 徳

3＞

　　　　　

速

水

達 也 4）

青 木 信 裕

2

） 要 旨 【目 的】本 研 究の 目的は

．

脳血管 障 害によ り上肢運動 失調 を 呈 し た

一

症 例 につ い て

，

運動 学的評 価 指標を 用いた 経 時 的 な回復 過 程 を明 らか にする ことで あっ た

。

【方法】症 例は左 中脳 梗 塞に より右上肢 運 動 失 調 を 呈 した

72

歳 男 性であ り

，

回復 期 病 院入 院 中の初期

，

中 間 （2週後）

，

最 終 （4週 後 ）に運 動 学 的評 価 を 実 施した

。

課 題はロ ボ ティック デバ イスを 用い た 右 上 肢 に よ る水平 面 上で の 目標追従運動であ り

，

目標 物 との座 標誤差

・

速度誤 差

，X

軸

・

Y

軸 移 動 範 囲

，

総 軌 跡 長

，

　

Jerk

　Index を解 析 対 象とした。 【結 果】座 標 誤 差は初 期

，

中間

，

最 終と段階 的 に減 少し た が

，

その他の指 標は初 期か ら中 間に か けて

一

時 的に増 大し

，

最 終に減少 し た

，

鼻指鼻試 験 や 手 回 内外 試 験は初 期

，

最 終ともに陽性であっ た。 【考 察】本 症 例に お け る 運動 学 的評 価 指標の改 善は

，

運動 失調 症 状の変 化のみでな く

，

代 償 的 な運 動 制 御 戦 略の変 化を含ん で表現 さ れ た可 能性がある。 また

．

ロボテ ィッ クデバ イスを用いた 運動 学的 評価は

．

運 動 失 調の経 時 的 変化を よ り定量 的に評 価 する方 法と して有用である と考える

。

キ

ー

ワ

ー

ド　運動 失 調

，

ロボティック デバ イス

，

運動 学的 評価 指標 は じ め に 　近年の小 脳 症 候 学の基 礎 を築い たHolmes は

，

第

一

次 世 界大戦の銃 に より小脳 損 傷を 呈 し た 患者の臨床 所 見を 観察し

，

そ の 運動学的特徴につ いて

，

速 度や加 速 度の不 規 則 さ と 運 動の タ イミングの遅 延 が挙 げら れると報 告し た 1）

。

ま た

，Hallett

ら は筋 電 図や関 節 角 度デ

ー

タを用 い て 小脳 性運動 失 調患者の運動 学 的 解 析を行い

，

主動 筋 の 活 動 開 始 や 活 動 増 大

，

活動 停止の遅延

，

拮 抗 筋の活 動 開 始の 遅 延 とい っ た現 象が 生 じ る こ と を明ら かに し ＊

　 Quantitative　Analysis　and 　Recovery　Process　of 　a 　Patient　with

　 Ataxic　Upper　Limb　Using　a 　Robotic　Device

1） 茨 城 県 立 医 療 大 学 保 健 医 療 学 部理学 療 法学科 　 （〒300

−

0394 茨 城 県 稲 敷 郡阿見町 阿見4669

−

2）

　 Toshiyuki　Aoyama

，

　PT

，

　MSc：Department　of　Physical　Therapy

，

　 Ibaraki　Prefectural　University　of 　Health　Sciences

2）札 幌 医 科 大 学 保 健医療 学 部理学 療 法学第二講 座

　 Fuminari　Kaneko

，

　PT

，

　PhD　

，

Nobuhiro　Aoki

，

　PT

，

　MSc；Second

　Division　of　Physical　Therapy

，

　School　of　Hea且th　Science

，

　Sapporo 　 Medical　University

3） イム ス板 橋 リハビ リ テ

ー

ショ ン病 院リハ ビ リ テ

ー

ション科 　Tatsunori 　Sawada

，

　OT

，

　PhD ：Divisien　of　Rehabilitation

，

　IMS

　Itabashi　Rehabilitation　Hospital

4） 信 州大 学全 学 教育 機 構 健康 科 学 教 育 部 門

　Tatsuya　Hayami

，

　PhD：Division　of　Health　Science　Education

，

　School　of　General　Education　Shinshu　University ＃E

・

mail：aoyamatQ ＠ipu

．

acjp

　 （受 付 日　2014年2月4日／ 受理 日　2014年6月別 日） た2＞3＞。 さ ら に

，

こ の ような 運動 失調特 有の徴 候は

，

フィ

ー

ドフ ォワ

ー

ド制 御の障害に より

，

時 間 的 遅れを 有 する フ ィ

ー

ドバ ッ _ク制 御_に依 存 す_る結 果_{と し て 生 じ る と} され

，

振 戦や測 定 過 大 等の

一

因に な ると考 えら れ てい る4）5）。 これ らの よ うに

，

小 脳は随 意 運 動の時間的

・

空 間的 活 動パ タ

ー

ン の調節あるい は予測 的 な 制御に 重要な 役 割 を果 た してい ると考え られ てい る

。

　

一

方

，

理 学 療 法の評 価 場 面に おい て

，

運 動失調 患者の 示 す 徴 候は

，

鼻 指 鼻 試 験 等の指標 に より評 価さ れて い る。 しか しなが ら

，

こ の検 査は失調 の有 無を 判断し

，

診 断を補 助 するた めの もの であ り

，

定 量 的な評 価 手 法と し て は不十分であるとい える。 よっ て

，

経 時 的な徴候の_変 化 を表 現 するため に は適さ ない と考える

。

ま た

，Simple

Test　for　Evaluating　

Hand

　

Function

（以 下

，

　

STEF

）の ように上肢 機 能を あ る程度定量的に評 価 する指 標 も用い られてい る もの の

，

運 動 失調 自体の評価は 困難であり

，

徴 候の変 化 が どの程 度 点 数に 反映 さ れ る か は不 明で ある。 　ま た

，

こ の ような 運 動 失 調 患 者の運 動 学 的評価 指 標の 経 時 的 変 化 を記 録 した研 究は少 ない

。

小 脳 梗 塞に より運 動 失 調を呈し た症 例に対し て

3

ヵ_月の _介入を行っ た先 行 研 究で は

，

運 動の速度 加速 度 運動 時 問とい っ た指 標

Japanese Physical Therapy Association

NII-Electronic Library Service Japar ユese 　Physlcal 　Therapy 　Assoclatlon

448 理 学療 法学　 第41巻 第7号 の改 善が見られ た ものの

，

運動失調の _{本 質}的 な 問 題 点で あ る 運動 軌道の逸 脱 や

，

急 な 速 度

・

加 速 度 変 化 とい っ た 指標の変化につ いては 言 及 さ れていない 6♪

。

ま た

，

多発 性 硬 化 症により運 動 失 調を 呈 し た 症例に対して ロボッ ト 機 器を用いて到 達 運 動 練 習を行っ たVergaro らの 報 告 で は

．

週2回

，

計8セ ッ シ ョ ン の 介入に よ り

，

Nine

Hole

　

Peg

　

Test

等に よ る上 肢 運 動 機 能に改 善が見ら れ

た。 し か し

，

運 動 学 的評 価 指 標につ い て は

，一

部の 指 標 で改 善が 認め ら れ た の み でありη

，

明確な結 論は得ら れ ていない。 　以上に示 すように

，

運 動 失調 症 状につ い て定 量 的 な運 動 学 的 評 価 指 標 を 用いて その 回 復 過 程 を 示 し た 報 告 は 少 なく

，

現 在の と こ ろ 十分に解 明さ れ てい ない

。

ま た

，

理 学 療 法 場 面に おいて も 運動 失 調症状の経 時的変 化を検出 するため に有用な評価 手 法が存 在し ない _とい _う問題 点 が 挙 げら れる。 こ の ような経 緯か ら我々は

，

中 脳 梗寒によ り小 脳 性の上肢 運 動 失調を 呈した

一

症例に対して

，

金子 ら に より運 動 感覚 機 能の定量的 評 価お よ び課題付 与を 目 的に開発さ れたロ ボ テ ィッ ク デバ イス 8）9｝を用い た練 習 と定量 的 な 評 価 を 行っ た

。

そ し て

，

その 回復過程を 明 ら か に す る と と も に

，

臨床的 な 評価指 標 と しての有用性 を検証す る こ と を本 研究の 目 的 と した

。

方 法

1．

対象 　 左 中 脳 梗 塞 （図

1

） に よ り右 運 動 失 調 を 呈 し た 右 利 き の

72

歳男 性を対 象と し た

。

症 例 は 急 性 期 病 院での 入 院 加 療 後

，

28

病 日後に 回復 期 病院 に 転 院 し リハ ビ リ テ

ー

ショ ンを 継 続 し た 方であ る

。

急 性 期 病 院 で は 上 ド肢 機 能 練 習

，

起 居 動 作 練習や歩行 練 習

，

日常 生活動作練 習等

一

般 的 な プログ ラムを実 施し て お り

，

本研究で行っ た よう な 目 標 追 従 運 動 （後 述 ）の よ う な 課 題 は 特 に 行っ てい な かっ た

。

回復 期 病院転院時の状 態 と し て

，

上 下 肢 に 運動 麻 痺は な く

，

右 上 下 肢の運 動 失 調 と左動 眼 神 経 麻痺を 呈 してい た

。

握 力 は 右 23

．

4kg

，

左

25，

4

　kgで あっ た

。

体 幹の立 ち直り反 応 は軽 度低 ドし て おり

，

軽 度の_{体 幹}失 調 （

Trunk

　

Ataxic

　

Test

：

Stage

　

H

）も認 め ら れ た

。

腱 反射 は 左 右 と も に 正 常であ り

，

上 ド肢 に 関 節 可 動 域 制 限 は な かっ た

。

認知機 能に関し て は

HDS −R

が

20

点 で

，

短 期 記 憶 に 若

F

の低 下 が 認 め ら れ た が

，

練 習内容等の理 解 につ いて は問題 な かっ た

。

軽 度の構音 障 害 が あっ た が

，

コ ミュ ニ ケ

ー

シ ョ ン上大 きな 問 題は な かっ た。 移 動につ い ては歩行 器 使用 にて病 棟内修正 自 立 で あっ た

。

本 研 究 実 施にあ た り

，

症 例に対 しては

，

ヘ ルシンキ 宣 言 な ら び に イムス板 橋 リハ ビリ テ

ー

ショ ン病 院 倫 理委員会規 定 に 基 づ き

，

十 分 な 説 明 を行い

，

同意を得たう えで 実施し た

。

　 　 　 図1 症 例の MRI 所見 急 性 期 （1病日後｝拡散強 調画像にて左 中 脳 被蓋部の高

t

：”｝_」

』

域 が認め ら れ る

．

2．

運動 学 的 評 価 　運動 学的評価に関して はロボテ ィック デ バイスであ る 感覚運動 機 能 検査練 習装置 （ア フ ィオ 社 製

，

キ ネス テ

ー

ジ ）を用いた8）9〕（図2）。評 価は目標 追 従課 題とい うモ

ー

ドで実 施した

。

こ れ は

．

パ ソ コ ン の モニ タ ヒを移動 する 仮 想の 目標 物に対して

，

グ リッ プ部の位 欖を水 平 面

F．

で 連 続的 に追 従さ せ る課 題である （図

3

）， 症 例に対して は

，

この 凵 標 物の 動 き を な るべ く誤差な く追従する よう 指 示 を

Ei

一

えた。 運 動方向は水

’

F

面上 を左 後 方か ら右 前 方 へ

4S°

と その反 対 方 向

，

運 動 範 囲は 250　mm （X 軸 Y 軸 方向ともに 176

．

81nm

）とした

。

運動囘数は 10回の反 復 運動とした う え

，

1周期の時間 （P）は 6

．

67秒 （0

．

15　Hz_） とし た

。

抵 抗 負 荷は後 述の粘 性 抵 抗 負 荷 を 用い

，

抵 抗 量 は

0，

5N

（mm ／s） と し た

。

目標 物の X 座標 （XT）

，

　Y 座 標 （yT）はそ れ ぞ れ以 ドの式で表され る

。

・ ・

一

需

…

響

’

＝一

塑

＿

sin　54t 　

R

　 　 　

125

　

．

　 360 ツ・

＝

7fS

’npt

． 125

，i。 54t   　こ こ で

，

tは 運 動 開 始 か らの経 過 時 間 〔秒 ） を 示 して い る

。

　収 録 さ れ た 座 標 デ

ー

タ は サンプ リング 周波 数

200Hz

にて 収 録 後

，

LabVIEW2013

（

National

　

Instruments

社 製 ） を 用い てバ _{タ ワ}

ー

ス フ ィル タ型4次の ロ

ー

パ ス フィ ル タ （カッ ト オフ周 波数

411z

）を 通 過 さ せ た

．

計 測は 本 症 例 が 回復期病院 入 院48 囗後 （76病口後） を初 期と し

，

中 問 （2週 後 ）

，

最 終 （4週 後 ）の合 計

3

回 行っ た。

ロ ボテ ィッ ク デバ イス による上肢 運 動 失調 評価とその回復 過 程 449 目標 物とまっ た く同 じ運 動 を遂 行し た際に計 測さ れ る数 値 （目標 値 ）は

Omm

である。 　平 均速度 誤差 （

AveVE

） は

，

モニ _{タ 上}の 日 標 物の速 度 （VT

_，

i）と グ リッ プ部が示し た速 度 （Vi）につ い て座 標デ

ー

タ か ら 中 心 差 分による微分 を行っ たうえ

，

その差の平 均 値 にて算 出 した

。

VT．

广

転

＋「 XT

．

i

−

1

）

2 ＋

_◎

。 岨

一

ン脳

）

2

2

△t 　 　 　 図 2　感 覚運 動機能評価練 習 装 隅 本研究で 運動 学 的評価指 標の評 価な ら び に 運動 機 能 改 善 をH的 と し た 練 習 で 用い ら れ た 装 置

．

グ リップ 部 を 把 持 し た 状 態 で

，

パ ソコ ンモニ タ ヒに 提 示 さ れ た視 覚 的なフ ィ

ー

ドバッ ク情 報に 基づ き

，

水 平 面 ヒ の運 動を行 うこと ができる

．

運 動 遂 行 時の グ リップ 部 中 央の座 標が サ ンプリ ン グ周 波 数200Hz に てパ ソコ ン内に記 録 される

．

グリッ EE °。

．

O 卜 ＝ 揖 〉 　 　 　 　X軸：176

，

8mm 　 　 　 図3　囗標 追 従 運 動 課 題 本 研 究で実 施さ れた 目標 追 従 運動 課 題 は

，

パ _ソコ _ン モニ タ上に目標 物 （黒 丸 〉 とその運 動 軌 道 〔実 線） が 提 示 さ れ

，

その 目標 物の移 動に対し て

A

身の把 持 するハ ンドグ リッ プ位 置 （白 丸）をな るべ く誤 差な く追 従 する 課 題 である

．

本研究では

，

左 後 方

一

右 前 方に45

°

の運動 方 向 を繰 り返し 置0回行 う ノ∫法に て 評 価 し た

．

ひ冴 　 　 　 　

’

　 　 　 　2 （Xi

_＋

₁

−

x

_卜

_1）

日

＋_（y

、

＋

_［

−

_yi

−

_1） 2△t

　　　　　

Σ

lv

，

，

、

−

vl

　 　AveVE

・

＝

i

’

1 　こ こ で

_，

At は

，

1サンプ リング ポ イン ト問の時 間 間 隔 （秒 ）を 示 している

。

目標 値は

Omm

／s で あ る

。

　X 軸

・

Y 軸平均 移動 範 囲 （AveSMR

，

　AveYMR ） は

，

1周 期 毎の X 軸

・

Y 軻

II

の移 動 範 囲を算 出し たう え

，

平 均 化 した

。

N

Σ

（

Xi

_{＿ 一}

κ 加1

．

）

AveXMR ＝

丿

菖

1N 　 　 　 N

　　　　　　　

Σ

（

yj

．

，，”．

−

_Y 、

’

．

＿

）

　 　AvellMR 　

＝

j

＝

1 　 　 　 　

N

　こ こ で

，

1＞は総 周 期数

，

ノは周 期

，

mα κ は最大の 座標 値 min は最 少の座標 値であ る

。

凵標 値は

X

軸

Y

軸 方 向と もに 176

，

8mm

であ る

。

　総軌 跡長 （

LNG

）は

，

座標デ

ー

タか ら

1

サンプ リン グ ポ イン ト間の移 動 距 離 を算出 し

，

その総 和 を求め た

。

日 標値は4

，

00e

　mm であ る

。

　　　tl

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

ノ

LNG

三

_Σ

Cx

，

−

Xi

−」

＋

Cy

_，

一

ツ

」

　 　 　

に

1 評 価 指 標は

，

平 均座標 誤差

，

平 均 速 度 誤差

，

X 軸

・

Y 軸 平 均 移 動 範 囲

，

総 軌 跡 長

，

Jerk

　Index _（躍度の指数 ） を 用い たう え

．

1周 期 目と10周 期

H

の施 行 結 果を除いた 8 周 期 分の 目標 追 従 運 動の デ

ー

タを解 析の対 象と し た。 す べて の指 標は LabVIEW2013 を 用いて 以下の方 法で算出 し た。 平 均 座 標 誤 差 （AveCE ）は

，

モ ニ タ上の 凵標 物 とグ リッ プ部との距 離の平均 値に て

ffllll

した

．

　　　　　　

I

／

　 　 　 2　 　 　

’

　　　　　　Σ

（

キ

，，

一

_の

＋

（

_y，v

−

_y、

）

’

　 　AveCE

＝

i

’

1 　 　 　 n 　こ こ で

，

n は総サ ン プ リ ン グ ポ イ ン ト数 XT

・

_YT は そ れ ぞ れ 凵標 物の

X

座 標と

Y

座標

，

x

・

y そ れ ぞ れは グ リッ プ部の X 座 標とY 座 標

，

iは時 刻 を 示 して い る。

　Jerk

（Cj）は

，

運動の_滑ら か さ を表す指 標であ り

，

位 置の三 階微分 を 用い て 算 出 さ れ るle ）

。

今回の研 究 で は

，

運 動 距 離 が各測定時 期で異 な る た め

．

運動 時聞 と運動距 離で補正 し た指数であ る

Jerk

　_{Index （JI）}ID _{を 用}い た

。

α

蓄

雌

1

・

劇

・ 　 　Cjxt／

．

1／

JI

‘

　

こ こで

、

tf

’

は総 運 動 時 間 （sec ）

，

　L は総 軌 跡 長 （m ）

で あ る

。Jerk

　lndexの 目標 値は

8．

04

　x 　

lO6

で あ り

，

小

脳 性の運 動 失 調の ような急 激な加速度 変 化を伴 うような

運 動におい て

，

数 値 が 飛 躍 的に増 大 する こ とが 知られて

Japanese Physical Therapy Association

NII-Electronic Library Service Japar ユese 　Physlcal 　Therapy 　Assoclatlon

450 理学 療 法 学 　 第41巻 第7号 Y軸（mm _）

150

X

軸 （mm ）

．

一

．

．

tt

．

t．

一一

　 　

．

ぎ ・

　

蕁

　 　 　

一

150

　　　　　　　

150

　　

−

15

7

佃

Y

軸 （mm ）

1501

一

_{150 ’}

Y

軸 （mm ）

150

籌

「



ご．

・



冨



r・

−

F

− X

軸 （mm ）

50

　

−150

　　　　　　　　壕

　　　　　

．

₁₅₀₁

150

　　　　　　　

初 期

　　 　　　　　　

中 間

　　 　　　　　　

最 終 　 　 　 図 4 運動 軌 跡の経 時 的 変化 初 期

，

中 間

，

最 終 と 経 時 的 に 運 動軌跡の ば らつ きが収 束し てきてい ること が観 察で きるが

，

範 囲が初 期で は狭 く

，

中 期で は 大 きい こと が わ か る

．

特にX 軸の移 動 表 1 運動 学 的評価 指 標の経 時 的変 化 測 定 時期 目標値 初期 中間 21

．

836

．

2229

．

220 ］

．

95

，

060 最 終 平 均座標 誤差

，

mm 平 均 速 度 誤 差

，

mm ／s X軸平均 移 動範囲

，

mm Y 軸平均 移 動 範 囲

，

mm 総 軌 跡 長

，

mm

Jerk

　Index 　 0

．

D 　 O

．

D 　 l76

．

8 　 176

，

8 　4ρDO ＆04　x_lO6 　 27

．

4 　 27

．

9 　 151

．

5 　 183

．

6 　3

_，

940L32 　×　loY 2

．

92　×　109 　 15

．

2 　 22

．

5 　 186

．

0 　 177

．

2 　4

，

1302

．

38　×　109 目標 値： 口標 物と同 じ運 動を し た ときに得ら れ る結 果

3．

臨床 的評 価

　 臨 床 的 評 価 指 標と して筋 力はManual　Muscle　Testing

（以

．

ド

，

MMT ）に て上肢 （肩 屈 曲 ）

・

下肢 （膝 伸 展 ）

・

体 幹 （体 幹 屈 曲

・

回旋 ） 筋 力 を 測 定 し た。 筋 緊 張は

Modi

且ed　

Ashworth

　

Scale

_{（以 ド}

，

　 MAS ；_{肘 関 節}

・

_{手 関}

節

・

手 指屈筋

，

足 関節 底屈筋 ）と触 診 （腹 筋 群 ）に て測 定した

。一

ヒ肢 機 能 な らび に 上肢 運 動 失 調に関 する評 価 指 標と して は鼻 指 鼻 試 験 （企 図 振 戦や運 動の分 解

，

測 定 異 常とい っ た所 見が見られた場 合

，

陽性 ）と手回 内 回 外 試 験 （速 度の低 下や不 規 則 な運 動 が 見ら れ た場 合

，

陽 性 ）

，

STEF

を 実 施 し た。 また

，

感 覚 検査 （表 在

，

深 部）

，

Berg　Balance　Scale （BBS ）

，

歩行 能 力 （自立度）

，

歩行 速 度 （最 大 ）

，Functional

　

Independence

　Measure （FIM ） 運 動 項 目 を測 定 した。 そ れ ぞ れの評 価 指 標は初 期と最 終 の 合 計 2回 実施した

。

4．

治療 内 容 　回復 期 病 院入院後の 理学 療 法

・

作 業 療 法を含め た介入 は

，

週

7

囗

，1

日2

〜3

時 間 実 施し た。 介 入 内 容は

，

ス トレッチ

，

筋 力 強 化 練 習

，

バ ラン ス練 習

，

上肢 巧 緻 動 作 練 習

，

歩行 練 習

，

階段昇 降練習

，

日常生活 動 作 練 習な ど の

一

般 的 な練 習を行っ た

。

さ ら に

，

前 述の運 動 学 的評 価 の初期以降は 本 機 器 を 用いた練習 も

，

週 2

〜3

回

，

1回

20

　

一

　

30

分 程 度 実 施 した

。

運動課 題は運動 学 的 評 価で用 い た 目 標 追従運動の モ

ー

ドで行い

，

運動 方 向は左 後 方

一

右 前 方4S

°

，

左

一

右

，

後 方

一

前 方の

3

種 類 をランダム に 実 施し た

。

運動速 度 に 関 し ては

_，0，

l　Hz

，

0．

15　Hz

，

0

．

2　Hz の

3

種 類をランダムに 実 施 し た

。

抵 抗 負 荷は

，

速 度に依 存し た 抵 抗様式で あ る等 粘 性 負 荷 を川い

，

負 荷 量は

O 〜

0

，

lN ／（mm ／s）と し た

。

この負荷様 式は運動 失調特 有の 急激な 運動速 度 変 化 あ るい は軌 道の変 化が生じた際に負 荷 が 増 大することに な る

。

す なわち本 機 器を川い た練 習 で は

，

運 動 に 関 す る 誤差 情 報がパ ソ コ ン の モニ タ により 視覚的 に呈示 さ れ るだけ でな く

，

機 器 か らの負 荷によ る 体性 感 覚入力 （力 覚 ） を介し てフ ィ

ー

ドバ ッ クされ る こ と が特 徴であ る

。

負荷量 は

，

よ り運動 軌 道の安 定し やす かっ た

O．

lN

／（mm ／s）か ら 開始し

，

次 第に減 少 させて い っ た

。

1試 技 10回の 反復運動 を

，

疲 労の状 況に合わ せて休 憩を 挟 み な が ら

5 〜

10試 技 実 施した。 結 果 　図

4

に 目標 追 従 課題遂 行 時の運動 軌 跡を示 す

。

運 動 学 的 評価指標の結 果は表

1

に示 す。 平 均 座 標 誤 差は初 期か ら中間

，

最 終 と 次 第に減 少 した （初 期 ：

27，

4mm ，

_中 間 ；21

．

8

　_mrn

，

_{最 終}：

15．

2

　mm ）

。一

方

，

平 均 速 度 誤差 は 中 間 時に 増 大 し た ものの

，

最 終 時に初 期より も減 少し た N工 工

一

Electronlc 　Llbrary 　

ロボ ティック デバ イスに よ る 上 肢 運動失 調評価 と その 回復過 程 451 表

2

　臨 床 的 評 価 指標の変 化 評 価 項目 測 定 時 期 初期 最終 MMT （右／左〉 筋緊 張 （右／左〉 感 覚 （右／左 ） 立 ち直 り反 応 鼻指 鼻試 験 前 腕 回 内 回 外 試 験 BBS 歩 行 能力 歩行速度 STEFFIM 運 動 項 目 上肢 （肩 屈 曲） 下 肢 （膝 伸 展 ） 体 幹 屈 曲 体幹回 旋 MAS 肘 屈 筋 MAS 手 屈 筋 MAS 手 指 屈 筋 MAS 足底屈筋 腹 筋 群 上 肢 表 在 上肢 深部 下 肢 表在 下 肢 深 部 　 　4＋ ／5 　 　 5／5 　 　 　3 　 　 　3 　 　 0／0 　 　 0／0 　 　 0／0 　 　 0／0 　 軽 度 低 緊張 　 正 常／正 常 軽度鈍麻／正常 　 正 常 ／正 常 　 正 常／正 常 　 軽 度 低下 　 　 陽 性 　 　 陽 性 　 　 49 歩行器修正自立 　 1

．

25m ／s 　 　 68 　 　 84 　 4＋ ／

5

　 5／5 　 　 3 　 　 3 　 0／0 　 0／0 　 0／0 　 0／0 軽 度 低 緊 張 正常／正 常 正常／正常 正常 ／正 常 正常／正 常 軽度低下 　 陽性 　 陽性 　 　51 独歩 自立 1

．

28m ／s 　 　69 　 　87 （初期：

27．

9

　_{mm ／s}

，

_{中 間}：

36．

2

　mm ／s

，

最終 ；

225

　_{mm ／s}） 。 同 様に

，X

軸 平均 移 動範囲 （目標 値 ：

176．

8

　mm

，

初 期 ： 151

．

5mm ．

中 間 ：229

．

2　mm

_，

最終 ：

186．

O

　_{mm ）}

，

　

Y

_軸平 均 移 動 範 囲 （目標 値 ：

176．

8mm ，

_{初 期} ：

183．

6

　_mm

，

_中 間 ：20Lg　mm

，

最 終：177

，

2　_{mm ）}

，

_{総 軌 跡 長 （目標 値} ：

4，

000mm ，

初 期 ；

3，

940

　mm

，

中 間：

5，

060

　mm

，

最終 ：

4，

130mm

）

，

　

Jerk

　

Index

_{（初 期} ：

1．

32

　x　

IO9，

_{中 間} ：

2．

92

×

109，

最 終：

2．

38

×

109

）とい っ た指 標 も中 間に増 大し

，

最 終に 再 び減少する とい_{う結 果}が得ら れ た

。

　臨 床 的 評 価 指 標 を表

2

に 示 す

。

鼻 指 鼻 試 験

，

手回内回 外 試 験は

，

初回

，

最 終 と もに陽 性であっ た

。

上肢 筋 力は MMT4 ＋ で変 化なく

，

感 覚 障 害は上肢 の深部覚が 軽 度 鈍 麻 か ら正 常へ _{改 善 し た。}

STEF

_{は初 期が}

68

_点

，

_{最 終} が69点で あっ た。 筋 緊 張 は 初 期

，

最 終 と もにすべ て MASO

．

腹 筋 群は軽 度低下で変 化 なかっ た。 考 察 1

．

本 機 器 を用い た評 価の有用性 と他の指標との _関連 に 　 つ い て 　本 研 究結 果より

，

運 動 失 調患 者の 目標 追従 運動に お け る誤 差は

，

最 終 的に減 少して い くこと が 明 ら か に なっ た。 し かしな が ら

，

鼻 指 鼻 試験や手回内回外 試験とい っ た臨 床 的 評 価 指 標で は

，

両 者ともに最 終 的に陽性であ り

，

運動失調症 状の残存が確 認さ れ た

。

ま た

，

上肢 機 能 評 価で ある

STEF

で は若 干の改 善を認め たの みであっ た

。

このような結 果の乖 離の理由と して

，

従 来 まで臨床 で用い られてき た 運 動失調の評価 指標や上 肢機能評 価の み で は

，

本 症 例に おける 上肢の運 動 学 的特 徴の変 化 を 十 分に表 現で き な かっ た可 能 性が挙 げら れ る。 よっ て

，

運 動失調症 状に よ る 運動 学 的な特 徴を より鋭 敏に検 出し

，

経 時 的 変 化を表 現 する 目的で は

，

本 機 器で行っ たよう な 定量 的 な評 価が有 用である と考え る。 　

一

方で

，

本機器 に よ る検査結 果の改 善は

，

STEF の検 査結 果に 汎化 する程 十 分で は な かっ た とい える。 こ の理 由 として

，

グ リップ部を手指で把 持し た状 態で肘 関節や 肩関節 を 主 体と し た 運動課 題 を 遂行 する本研 究 課 題と

，

手 指の 巧緻 性 も要 求さ れ る

STEF

との課 題の特 異 性に 依存する 可能性がある。 し た がっ て

，

それぞ れの検 査に より検出可能な 上 肢 運動 機 能の要 素には

，

相 違があるも の と考 える。 　以 上 に挙 げる ように

，

本 機 器は 上肢 運 動の運 動 学 的 な 特 徴 を検出 する感度や定量性の観 点か ら有 用で あ り

，

従 来まで の検 査 指標と併 用 する ことで

，

よ り包 括 的に上 肢 機能の変化を捉え ること がで きる と考える。

Japanese Physical Therapy Association

NII-Electronic Library Service Japar ユese 　Physlcal 　Therapy 　Assoclatlon

452 理学 療 法学　第41巻 第 7号 2

．

上肢 運 動 失調 改 善の メカニ ズム につ いて 　 前 述の通 り

，

多 くの運 動 学 的 評 価 指 標は最 終 的に改 善 を示 した。

一

方

，

その過程につ いて は

，

空間 的 な指 標 （座 標 誤 差 ） と速 度に関する指 標 （速 度 誤 差 ）で相 違 が 存 在 するといえる。 特 筆 すべ きは初 期か ら中 間に かけて座 標 誤差が減少 した に も か かわらず

，

速 度誤差が増 大 する と い _う

一

_{見 矛盾す}る ような 結 果 が得ら れ た点で あ る

。

これ は

，

運動失 調 患者の 回復過 程 を把握 す るうえで

，

座標の 誤 差

，

つ ま り空 間 的 な 運 動 軌 道の逸 脱のみで な く

，

速 度 の誤 差

，

つ _{ま り運 動 速 度}の不 規 則さ

，

ば らつ _きとい っ た 指 標に関 する評 価の必要 性を示 唆 する もの である

。

ま た

，

こ の よう な非 線 形 な 囘復 過 程は

，

以下に示 すように 単 純な運 動 失 調の軽 減に よ るもの で はな く

，

それぞ れの 段 階 で 動 員 さ れ た 上 肢 運動 制 御戦略の相 違が 反映さ れて い る可 能 性がある と考え る

。

　本症 例 に おい て

，

初期の特 に

X

軸 方 向の リ

ー

チ範囲 を示す 平 均 移 動 範 囲 （151

．

5mm ）は

，

目標 物の移 動 範 囲 （176

，

8mm

）よりも低 値を示し た

。

ま た

，

運動失 調 に より著しく上昇 する と さ れ る 運 動の滑 ら か さの指標

，

すな わ ち

Jerk

　lndex　ll）は3回の測 定の うち 初 期で もっ とも低い という結 果 が 得 られた、 これ らの結 果は

，

初 期 に おい て測 定 過 大や急 激 な加 速 度 変 化とい っ た運 動 失調 特 有の徴 候 が 少 な かっ た こ とを 意味する

。

先行研究で は 脊 髄 小脳変 性 症 患 者が外 乱に対

．

して姿 勢 を保 持 する課 題 におい て

，

下 肢 体 幹の同 時収 縮 を強めて対 応 する傾 向が ある ことが明ら か になっ てい る 12）

。

ま た健 常 者を対 象 と した 報告では

，

新 規の運 動 課 題 遂 行において

，

より正 確 性 を 求められる難易 度の高い運 動 課 題では

，

筋の同 時 収 縮がよ り出 現し やす く13）

，

さ らに運 動 学 習の進 行に 伴い初 期に見ら れ た 同時収 縮が次 第に低 減し てい くこと が報 告さ れてい る 13

−

16）

。

本 研 究におい て は

，

筋 電 図や 関節 角 度デ

ー

タを収 集して お らず

．

こ の ような同 時収 縮 の程 度や 関節運動につ い て強 く言 及 する ことは で きな い

。

しか しな が ら

，

上記の ような先 行研 究 結 果や本研 究 に お ける 上肢 運 動 学 的 評価 指標の経 時 的 な 変化を含めて 考 慮 する と

，

目標 物 を追 従 する とい _{う新 規}の課題を より 誤 差 な く遂 行 するた め に動 員 され た代 償 的 な 戦 略が

，

初 期に お ける運動 失調特 有の速 度 誤 差や

Jerk

　Index の上 昇 を抑 制した

一

方

，

運 動 自由 度の低 下に伴 うリ

ー

チ 範 囲 （平均 移 動 範囲）の狭 小 化や座 標 誤 差の 増 大 を招い た可 能 性が あ ると考 える

、

　

一

方

，

中 間 に は座 標 誤 差以外の すべ _ての指 標 が 増 大 し

，

最 終にて再 び すべての指 標が減 少 した

。

これは

，

初 期 に は 少 な かっ た 運動 失調特 有の症 状である急 激な加速 度 変 化や測 定過 大 が 中 間 に 出 現 し

，

最 終 的に収 束 してい く過程を 示す もの であると考 える

。

つ ま り

，

初 期には 上 肢 筋 群の 同時 収 縮のような 運動 制 御戦略に よ り制限 され た運 動 自 由度が中 聞に解 放さ れ るこ と に よ り

，

運動 失 調 特 有の_{徴 候}が 出現し た もの の

，

最終に か けてその徴候 が 収 束 する ように 運動学 習が進行し たものと推 察 する

。

　こ の ように

，

運動失調患者の運 動学的特 徴は

，

運動 学 習の経 過に応じて段 階 的に変 化し

，

その背 景に は そ れ ぞ れの段 階で動 員 された運 動 制御 戦 略の相 違が存 在 する可 能 性がある と考える。 し か しな が ら

，

上記の考 察は間接 的 な 知 見や先 行 研 究に基づく推 測の域 を 脱 し得 ず

，

今 後

，

筋電 図 や 関節 角 度デ

ー

タを併 用して運 動 学 的特 徴の 変 化 を よ り直接的 に検証 してい く必 要がある。 3

．

本 研究結 果と 先行研究 結果 との 比較 　運動失調患者の運 動学的 評 価 指 標の経 時 的 変化を 記録 した先 行 研 究と して

，

Konczak　6＞_{ら は}

_，

_{到達 運動時}の 最 大 速 度や最 大加 速 度が対 照群 と 比較して有意に低い こ とを 示した

。

また

，

介 入 内 容は提 示さ れていない もの の

3

ヵ 月の経 過によ り

，

これらの指 標の改 善が示さ れて い る

。

この結 果 は

，

脳 血管 障 害 後の運 動 失 調 患 者の運 動 学 的 評価 指標の改 善を 示 した我々 の知る限 り唯

一

の研 究 結 果 で重 要な知 見である

，

，一

方

，

初 期の運 動 学 的解 析にお い て

，

企 図 振 戦の よ う な 運 動失調 特有の徴 候が少な かっ たこ とも記 述さ れてい る

。

つ まり

，

運動 失調患者であっ て も運 動 課題に よっ ては振 戦や測 定 過 大といっ た 運動失 調特 有の徴 候を示さない 場 合がある とい える

。

こ の こと は

，

本研 究と

一

致する点であ り

，

今 後さ ら な る 検 証 を 要 する課 題である とい え る

。

　 多発 性 硬化症によ り運 動 失 調 を 呈 し た 症 例 に 対 し て

，

ロ ボテ ィッ ク デバ イス を 用い た 運 動療法効果を検証 した

先 行 研 究で は

，Nine

　

Hole

　

Peg

　

Test

_とい っ た臨床 的 評

価 指 標と

一

部の運 動 学 的 評 価 指 標の改 善 が 示 さ れ てい る 7）。 こ の研 究では

，

対 照 群が設 けら れていない もの の

，

症 状の安 定 期に介入 が行わ れてお り

，

運 動 療 法 に よ る 運 動失調患者の上 肢機能 改 善に対 す る

一

定の効 果 を 示 し た 数 少 ない_{研 究}のひ とつであ る

。

た だ し

，

軽度 で は あ る も の の運動 麻 痺や 感覚障 害

，

痙 縮 が存 在す る症例も含 まれ ていること か ら

，

運 動 失 調 自 体の 変 化 を 捉えてい る かは 不 明であり

，

本 研 究との 単 純な 比較は で きない 。 　ま た

，

脊髄小 脳変 性 症 患 者の上 肢の運 動 失 調 症 状につ い ては

，

即 時 的 な 運 動 学 的 評 価 指 標の 変 化 を 示 した報 告 は多 くあるもの の 17）18）

，

進行性の病 変で ある影 響か ら か中

・

長 期 的な介入効 果を 示 す ような報 告は我々 の知る 限 り存 在し ない

。

　以 上 に挙 げる ように

，

脳血管障害に よ る上肢 運 動 失 調 患 者の回 復過 程 につ い て

，

本 研究で 示 し た よう な運 動 学 的 評 価 指 標 を 用いて解 析 し た 報 告 は存 在せず

，

その点が 本 研 究の_{新 規}的 な知見の ひ とつ であるとい える

。

4

．

本研 究の限界と 今 後の課 題 　本 研 究で用いた 運 動 学 的 評価 指 標に関し ては

，

目標 物 N工 工

一

Electronlc 　Llbrary 　

ロボ ティック デバ イ ス に よ る 上 肢 運動失 調評価 と その 回復過程 453 と同じ 運動を遂 行し た際の 目標 値の呈 示はあるもの の

，

比 較対 照となる よう な デ

ー

タ （反対 側や同 年代の健 常男 性 など）を取 得してい ない。 その た め

，

標 準 値に対 す る 改 善状 態 を示 すことは できず

，

そ の点は今後の重要な課 題である。 　 ま た

，

本 研 究 で は

，

よ り 日常 生 活 に 近い動 作 を再 現 さ せ る た め

，

先 行研究で用い ら れ て き た ような体 幹の固 定 19

’

21）は実 施してい ない

。

ま た

，

筋 電 図や 関節 角 度に 関 す る 運 動学的デ

ー

タ は取 得して い ない

。

よっ て

，

どの 筋 活 動 や 関節 運 動の変 化 が本 研 究で得 られ た よ うな運 動 学 的評 価 指 標の変 化に結びつ い たかを明ら か にすること はで きない。 しか し なが ら

，

こ の ような身体運 動に対す る拘 束 条 件 が少 ない 条件である からこそ

，

本 研 究で得ら れ た ような多 自由度 を制 約させ る た めの代 償的 な 戦略が 動員さ れ た 可能 性が あ る と考え る

。

今後

，

拘 束 条 件の相 違に よ る 運動 学 的特 徴の変 化を筋電 図 や 関節角度デ

ー

タ を交え て 明 らか にする 必要がある と考え る

。

　 本症例は中脳 被蓋部の脳 梗 塞に より反 対 側 運 動 失 調 を 呈 し た症 例であ り

，

同 側 動 眼 神 経 麻 痺 を 併 発 した Claude

’

s　Syndrome に該 当する。 こ の運 動 失 調の解剖学 的 特 徴 と しては

，

歯 状 核や中位 核 とい っ た小 脳 核か ら反 対 側 赤 核 あるい は視 床 を介し て運 動野へ 投射する遠 心路 の 障害と考え ら れて いる22）23）

。一

般 的に小 脳はその部 位に よっ て あ る程 度の機能 局在が存在し

，

損 傷 部 位に よ り症 状 あるい は その 回復に違いが生じ るこ と は周 知の_事 実である6）24）25）。

一

方で

，

今 回の よう な小 脳 遠 心 路の 損 傷が

，

投 射 元となる小 脳 核 や 小 脳 皮 質

，

あ るい はその 求心 路の損傷と機能的に どの ような相違が存在する のか は 十分に明らか に されてい_ない _{。 ま}たt

一

般 的に徴 候 か ら そ れ ら を識 別 する こ と は困 難である こ とが指 摘 されて い る26）

。

つ ま り

，

運動 学的には同様な徴 候であっ て も

，

損傷 部 位に よっ て 運動 失 調の メ カニ ズム_{や そ}の回 復 過 程 に相 違が存 在 する 可能性は否定で き ない

。

そのた め

，

中 脳 梗 塞に よ る運 動 失 調が対象で あ る本研究結 果を

一

般 化 する際に は留 意を要 する と ともに

．

今 後 損 傷 部 位に よ る 徴 候や 回復過程の相違 に関 する検 証が必 要である。 結 論 　 本研究で は

，

定量的な測 定が可 能なロボテ ィ ッ ク デ バ イス を用い る こ と に より

，

従 来まで は臨 床 的に取 得 困 難であっ た 上 肢 運動失調の 運動 学 的な経 時 的 変 化を 定 量 的に記 録 するこ と が 可能で あっ た

。

ま た

，

多くの 運 動 学 的 評 価 指 標が

一

度 悪 化し

，

最 終 的に改 善 する と い う その 回復 過 程は

，

運 動 失調患者が段階的に選 択 す る運 動 制 御 戦 略が 反映さ れ てい る可能性がある と考 え る

。

これ らの結 果は脳 血 管 障 害に よ る 上肢 運動失 調の 回復 過 程を 記録し た数 少ない_{知 見}であ り

，

それぞ れの 回復 過 程に合わ せ た治 療的介入 を考 慮す るうえで有用 な 知 見にな り得ると考 える。 文 　 　献

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，

　Bastian　AJ

，

　etα1

．

：Size　of

　 　error　affects　cerebellar 　contributions 　to　motor 　learlling

．

　

J

　 　Neurephysiol

．

2010；103：2275

−

2284

．

18）Tseng　YW

，

　Diedrichsen　

J，

　etα1

．

：Sensory　_prediction　errors

　 　drive　cerebeUum

−

dependent 　adaptation 　of　reaching

．

　

J

　 　Neurophysio正

．

2007；

98

：54

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　eoordination 　are

　 　preserved 　during　pointing　in　persons　with 　post

−

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　 　hemiparesis

．

　Brain

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2003_；126：2510

−

2527

．

20）Beer　RF

，

　Dewald 　

JP，

　et　al

．

：Target

−

dependent　differences 　 　

between

　

free

　and　constrained 　arm 　movements 　in　chronic

　 　hemiparesis

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2004；156：458

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49[621-62S.

<Abstract>

Quantitative

Analysis and Recovery Process of aPatient

with

Ataxic Upper Limb Using aRobotic Device

ToshiyukiAOYAMA, PT, MSc

DeparttnentofPdysical Therapy IbarakiPrerZ]cturalUhiversilyofHealth

Sciences

Fuminari KANEKO, PT,PhD, Nobuhiro AOKI, PT, MSc

Second

Division

_ofPh),sicag

TherapM

School

ofHealth

Seienee,

Smpporo

Medical

Uhiversity

Tatsunori

SAWADA,

OT,

PhD

Division

ofRehabilitation,

IMS

Jtabashi

Rehabilitation

Hbspital

Tatsuya HAYAMI, PhD

DivisionofHbalth ScienceEducation,Schoolof

General

Education

Shinshu

U}tiversity

Purpose: The _purpose of the _presentstudy isto investigaterhe kinematicchange

in

a patient with

upper Limbataxia,quantitativelyusing a robotic device.

Methods: One septuagenarian man with upper limbataxia

due

to midbrain

infarction

participated

in

thisstudy. The kinematicassessment was _performed at baseline

(BL)

and

2

and

4

weeks after

baseline

{2W,

4W} duringhisrehabilitation at the hospital.The subject made use of visually guided tracking

movement inthe horizontal_planewith hisaffected arm using a robotic

device.

The

six

kinematic

parameters

(coordinate

error, velocity error, moving range of the X-axisand Y-axis,total

length

of

trajectery,and

Jerk

Index)were calculated. Clinicalfindingssuch as thefinger-nosetestand the

hand

pronationsupination testwere also obtained,

Results: Coordinateerror _graduallydecreased,but the other 5 _parameters increasedat

2W

and

decreased

at 4W. The finger-nosetest and the hand pronation supination testwere positive at both BL and 4W.

Conclusion: The kinematicchange of the upper Limb trackingmovement may not simply reflect thechange of ataxic symptom but also an adaptive motor strategy. The present results indicatethat the kinematicassessment using thisrobotic

device

is

useful

for

detecting

chronological change ofthe