閉ループ制御システムを併用した機能的電気刺激による対麻痺患者の歩行再建

理学 療 法 学　第

23

巻第

6

号　

359

　

一

　

364

_{頁 （}1996_{年 ）}

報

　 　告

閉

ル

ー

プ

_制御

シ

ス

テ

ム

_を

併

_用

_し

_た

機

能

的

電気刺 激

に

_よ

る

_{対麻 痺患者}

の

歩 行再

_建

＊

佐 藤 峰 善

1）

島

田 洋

一 ）

佐

藤 光

三

1）

加

賀谷

斉

1）

小

西

奈津雄

1）

宮 本

誠

也

1）

松

永

俊 樹

1）

飯 塚 清 美

2） 要

旨

　

完全

対麻痺

患

者 2 例

の

_歩行

を

再

建す る凵 的で，

経皮的

埋め込 み 電

極

を用い た多チ ャ ンネ ル の機 能

的電

気

刺激 　

短

下肢装

具

， L

型

歩行

器を

組

み合わせ

，

これ らに閉ル

ー

プ

制

御

機

構 を有 するシ ス テ ムを導 入し た。 動 作 再 建において はシ ス テ ム の安 定 性

，

歩 容

，

連 続 歩 行 距

離

を

評価

した。

2

例とも起 立

・

着 席

，

交 互 歩 行が

’

可能であり

，

連 続 歩 行 距 離は それぞ れ

20

m

，

25m

， 平

均歩

行 速

度

は そ れ ぞ れ

0

．

02

　m ／sec，

0

．

03

　m

／

sec であっ た。

機能的

電

気

刺

激

に よ る起 立

・

歩 行の _{再 建}におい て筋 疲 労は重 要な問 題の

一・

つ で あ る が

，

閉ル

ー

プ制 御により 電

気刺激

を

_抑

制し

_筋

疲

労

を

_軽

減 する こ とが 可

能

であ っ た。 完 全

対麻痺

患

者

において も

閉

ル

ー

プ

制

御 を

併

用 し た 機

能

的 電 気 刺 激シ ス テ ム に よ り立 位の み な らず 交 互 歩

行

も

可能

で あっ た。 キ

ー

ワ

ー

ド　 機 能 的 電 気 刺 激 対 麻 痺

，

歩 行 は じ め に

　

．

L

位

運

動

ニ _ュ

ー

ロ ン_{障 害}で は

，麻

痺

筋

の運

動単

位

は

興奮

性 を

維

持 して いる た め経 神 経 的な電 気 刺 激で筋 収 縮を

引

き起こ し， 運 動

機

能が

再

建で き る。 機 能 的電 気 刺 激 （

functional

　electrical 　stimula

−

tion，

　

FES

_）

_は

， こ の原 理 を 応 用 して

麻

痺 肢の動

＊ _Restoration

of　Locomotion 　in　Paraplegics　by　Func

−

　tional　Electrical　Stirnulation　with 　the　Closed

−

loop　Con

−

　trol　System

L）_{秋田大学 医 学 部 整 形外科}

　 （〒OlO 秋 田県 秋田市 本道 1

．

．

］

−

1）

　Mineyoshi 　Sato

，

　RPT

，

　Yo孟ch重Sh正mada

，

　MD

，

　Kozo　Sato

，

　MD

，

　Hitoshi　Kagaya

，

　MD

，

　Natsuo　Konishi

，

　MD

，

　Seiya 　Miyamoto

，

　MD

，

　Toshiki　Matsunaga

，

　MD ：Department

　of　Orthopedic　Surgery

，

　Akita　University　School　of

　 ）／ledicine 2）_{有 隈会社} バ _{イ オ テ}

ック

　Kiyom 工1izuka

，

　CE ：BIO　TEC　Ltd

．

作

を

制御

する もの であ る。 電

極

やコ ン ピュ

ー

_{タ な} ど最

近

の

医

用⊥二

学

の

_発

_展に より， これ まで不 可能 と されてい _{た 四肢 麻 痺 患 者}の_{食 事}

_，

_{書 字}

_，

_{整 容}は

実用

レベ ル にあ り6）， 完 全

対麻痺

患

者

の 起 立，

歩

行

も可

能

になっ て い る 1）8）1°）12）14

『

19） 。

　対

麻 痺における歩行 訓

練

の意義と して

，

骨 萎縮

・

褥 創

・

拘 縮

・

腎 結 石な どの合 併 症の予 防

，

心 循 環

機能

の

_維持改善

_，

_{膀胱直腸障害}

に

対

す る

好

影

響

， 移

動

面で

ADL

に役 立っ こ と な ど がある21）。 その た め

，

完 全 対 麻 痺で も理学 療 法の

一

時 期

，

長 下 肢 装 具を用い て

，

起 立

，

歩 行を行うこ と が ある。 し か し

，

長 下肢 装 具の着 脱の不 便さ

，

莫 大なエ ネル ギ

ー

消 費のた めに

，

実 生 活で用い る例はきわ めて

少

ない。 した が っ て ゴ

ー

ル は車

椅

子で あ り_，

活

動

範

囲は環

境

が整っ たとこ ろに限 られ る_。 さ らに脊 髄

損

傷

者

において は 日

頃

か ら

積極

的に運

動

を心が

360 理学療 法学 　第

23

巻第

6

号 けないと健 常

者

に比べ _て運 動 能 力_が低 下 し やす い2の。

　

われ わ れ は

1990

年

以 降

，

経 皮 的 埋め込み

電極

を用い た コ ン ピ

ュー

タ

制御

に よ る多チ ャ ン ネル 方

式

の

FES

シ ス テ ム を用い て完

全対麻痺

の

_機能再

建を

試

みて いる13

−

19）が

，

筋 疲 労が閲 題と なり

，

そ れ を 制 御 するた め閉ル

ー

プ

制御

シ ス テ ムを 開 発 し

，

導 入 して い るQ 本 稿で は

，

わ れ わ れの 閉ル

ー

プ

制

御に よ る

対麻痺

の

歩行再

建につ い て述べ _る。 対 象

　

症 例は

完

全

対麻痺

の

_{男性 2}

_例で

，FES

開 始 時

年齢

は

19

歳と

24

歳で あ る。

麻痺

の

原因

疾 患は

，

いずれ も

脊髄損傷

で，

障害

高 位は

T6

と

T8

で あ る。 受 傷 か ら治

療 的

電

気 刺

激 （

Therapeutic

electrical 　_stimulation

，

　

TES

_）を開

始

する まで の

期 間 は

，

3

カ月と

1

年

4

ヵ

_月

で あ り， 電 気 刺

激

の

経

過

観

察 期 間は

4

年

7

カ

月

と

2 年 11

ヵ

_月

である。 方 去

　

電

極

は半 田

，

星 宮 ら4 ）5 ）が開 発 し た

経皮

的 埋め 込み電 極を用い

_，刺入部

_位よ り皮 ドを通して大 腿 前 面や や外 側 の エ ン ト リ

ー

ポ イ ン ト に

集

め_，

TES

，

　

FES

の

_際

に は

，

コ ネク タ

ー

を介 して

装

置と 接 続 し た。 電 極

刺

入

部位

は股 関 節 屈 曲の ための 腸

腰筋，

股 関 節 外 転のた めの

_中殿筋

_，

E

殿 神 経

，

膝 関

節

屈

曲

の た めの ハ ム ス ト リ ングス

，膝

関

節伸

展 の た めの大 腿

神経，大

腿

直筋

， 内 側 広 筋

，

外 側 広

筋，

足 関 節 背

h

のための総 腓 骨 神

経

， 足 関

節底屈

の た めの腓

腹筋

，

後脛骨神

経

，

足 部 外が え しの た め の

_長腓

骨 筋

，

さ らに体

幹保持

の た め の

_脊柱

起 立 筋と し た。

刺

入した電 極は それ ぞ れ

30

，

34

本

で ある。

　FES

によ る

機能再

建の _{準 備 段 階}と して通 常 行 われて い る

TES

を施

行

し，

筋

力の再 強 化 をは かっ た_。 刺 激 波 形は周 波 数

20Hz

， パ ル ス幅

0

．

2

m ／sec ，

振幅

O

〜 − 15

　

V

で ある。 刺 激 時 間は

10

分 間 連 続で 1 目

3

回

刺激

，

2

週 間ご とに

刺激 時

間 を

1

回

10

分 ずつ

延長

し，

10

週 間 後か らは

60

分 闇 連 続で

11 ．

】

3

回と し た。

On

　time

，

　off　

time

は

い_ずれ も

5 秒

と した。 電 極 刺 入

術

前

・後

に

関節

可 動

域訓練

，

筋力

増 強 訓 練な どの 理 学 療 法を行い

，

TES

は電 極 刺 入

1

週 問

後

か ら

開始

し， 退 院 後 も

自

宅で

継続

した

。FES

と して は じめて用いた時 期は

TES

開 始 後

6

カ月で あっ た_。 この期 聞

，

　 2

例

の

_大

_腿四

頭

筋の筋 ト ル ク は施 行 前の

1

．

7

倍 〜

2．

9

倍と増 加 し，

起

立

動作

に必 要 な 最 大 トル クを 獲 得できたこと がすで に判 明 して い る8）_。

　

刺激

パ _タ

ー

ン の

_作

成は

，NEC

社製

ラ ッ プ トッ プ型 パ

ー

_{ソ ナ}ル コ ン ピ ュ

ー

タの シ ステ ム コ ン ト ロ

ー

_ラ

ー

で _行っ た4 ）5） 6）13

−

19） 。

当初

30

チ ャ ン ネル の

NEC

社製

FES

−MATE

を 用い て い た が

，

本 装 置で は開ル

ー

プ制 御しかで き ないた め，

新

た に多 チャ ンネル の

閉

ル

ー

プ制 御 シス テムを内 蔵 する刺 激 装 置 （

AKITA

　

SYSTEM

　

1 号）

を

_作成

し た。

開

ル

ー

プ制 御とは制

御装

置が

制御対象

に

対

して

操

作

量 を

与

えて

一

定の _{応 答 を 引 き 出 す 制 御 方 法}であ る。 閉ル

ー

プ制

御

と は，

検出部

が

外乱

に よっ て生 じ る制 御 装 置の制 御 対 象に対 する操 作 量と

制御対

象の応

答

量の

_偏

_{差 量}を

制御装

置にフ ィ

ー

ドバ _{ッ ク} し

，

制 御 装 置が これに対 応 して操 作 量を

変

え るこ とで

制御 対象

を 制 御 する もの で ある。

AKITA

SYSTEM

　 l 号_は下

肢振

_り

出

_し

開始

，

保持

の たあ の _圧セ ン サ

ー

を用いたハ ン ドス イ ッ チ， 膝セ ン サ

ー

があり

，

両 側 同 時 刺 激の誤 動 作を

防

ぐ た め

，

イ ン タ

ー

ロ ッ ク回

路

を 備えて い る

　

（図

1

）。 チ ャ ン_ネル は片 側で下 肢 振 り出し用

1

チ ャ ン ネル， 起 立 用

7

チャ ンネル

，

連 続 刺 激 用

1

チ ャ ン ネル で

，

両

側 合 計

18

チ ャ ン ネル で あ る。

刺激波形

は

周

波

数 20Hz

， パ ル ス幅

0，

2

　m ／sec

，

振

幅

0

〜− 15V

で

TES

と

同様

である

。

歩 行 制 御の ア ル ゴ リ ズム は

，一一

・

側のハ ン ド スイッ チ が オンに な れば

1

司側の 腸

腰筋

が刺激されて下 肢が振 り出さ れ

，

対 側の股

・

膝

伸筋

が刺 激される。 こ のハ ン ドス イ ッ チが オフ にな れ ば同

側

の

_股

・

_膝

_{伸 筋}が下 肢 を 支 持 するた め に刺 激 され る が， 腸 腰 筋は

刺激

さ れな い。 股

・

膝 伸 筋は膝セ ンサ

ー

が オフで あ れ ば

刺

激さ れ

，

膝セ ン サ

ー

がオ ン にな れ ば刺 激さ れ ない よ う に なっ て い る。 し か も

転倒

を防 ぐた め

，

ハ _{ン ド スイ ッ チは} 常 に膝 セ ン サ

ー

よ り も 優 先 され る。

AKITA

閉ル

ー

プ制 御シ ス テム を併用した機 能 的 電 気 刺 激に よ る対 麻痺患者の歩行再建 361 基本発振回路

20Hz

左 パル ス_生成回路 部 パル ス生成回路部 0

，

2msec パル ス

1ch

　 　

lch

連続朿ij激 連 続 束1」激 波 形 反 転 出 力部 波形 反転出力部 波形反転出 力 部 波形 反転出 力部

OFF

　 　

1ch

　 　 　 フch 、ンドスイッチ 　 　 　 　 　

ON

膝セ ン サ

ー

　 　 　

OFF

ON

　

OFF

セ ンサ

ー

7ch

　　　　　　　

loh

　 　 　 　

OFF

ハン ドスイッ

ON

ON

右下肢 （遊 脚 〉 右 下 肢 （立脚） 左下肢 （立脚） _{左下肢 （遊 脚 ）} インタ

ー

ロック 回路

　　　

図

1 　

閉ル

ー

プ制御シス テムの ブロ ッ クダ イ アグラム 同時ス イッ チ オン時の誤動作を防止 する た めにイン タ

ー

ロ ッ ク回 路を備えてい る

．

SYSTEM

　

2

_号はシ ステム_{構 成}は

1

号

と

同

じだ が

，

チャ ン ネル

_数

は

32

で

， 特徴

として

，

起 立

動作

の た めに

20Hz

だけでな く

，50

　

Hz

_，

100

　

Hz

の_高

_頻

度

刺 激 も可 能で，

TES

機 能 も

有

する。 チ ャ ンネ ル_数が増え たことによ り， さ ら に

細

かい制 御が可 能に な っ た_。

　

起 立，

歩

行に際しては

足関

節の安 定と床反力 を 有 効に

利

用 する た め短

下 肢装

具 （ankle 　

foot

orthosis

_，

　

AFO

）

　

を併 用し，

　

ハ イ ブ リッ ド

FES

とし

，

歩 行 器は

後

脚にス ラ イ ドブレ

ー

キ を

取

り

付

け た

L

型 歩

行器

と した。

FES

と

装

具 を 併 用 する

方

法の すべ てがハ _{イ ブ リッ ド}法と呼ば れて い る2 ）

が

，

われ わ れの方

法

で は装 具よ りも

FES

を生 と して い る た め

，

Andrews

ら1）2）と同

様

にハ イ ブ

リッ ド

FES

とする。　

AFO

は

Andrews

ら

1

−

3）_に

より

開

発された プラス チ ッ ク前

面支

柱 式 （

FRO ，

floor　_{reaction 　orthosis ）}で， 足 関 節 底 屈

5

°

の もの を用い た。

起

立

・

_着

_{席 動 作は}

_独自

に開 発し た

刺激

デ

ー

タ を与えて

行

っ た_。 起 立

・歩行

の

再

建に おい てはシ ス テ ムの安

定性，

歩 容

，

連 続 歩

行距離

を評

価

した。 結

果

　

いず れの

_例

で も歩 行 器とハ _{イブリッ ド}

FES

_に よ り膝 関

節

の _{屈 伸}を

行

う起 立

・

着 席が再 建で き た

。

起 立

動作

で は閉ル

ー

プ

制御

が良 好に機 能してお り，

一

_側上

_肢

_を

_歩

_{行 器の にぎりか ら}

_離

_{して も安 定}して いた。

2

例の連 続

歩

行 距 離はそ れ ぞ れ

20

　m

，25m

で あ り， 平

均歩行

速

度

はそれ ぞ れ

0，

02rn

／sec

，

0

，

03m

／scc であっ た

（

図 2

）。 シ ス テム の誤 動 作 はなく

，

転 倒な どの_{合 併 症 も}み られ な かっ た。 考

察

　

経

皮 的 電 極を用い た

FES

に よる完 全

対

麻 痺の

機

能 再 建で は，

Marsolais

ら 9）10）_が

一一

側につ き

20

以 上の筋に

電極

を

留置

し

， 4

点 杖と

制御

ス イッ チ

362 理学 療 法 学　第 23巻第 6 弓 図

2　T8

完 全 対 麻 痺 患者の

AKITA

　

SYSTEM

　

2

号に 　 　 　よる歩 行 器 歩行 2号は32チ ャ ンネル の アナロ _{グ 制 御 装 胃 を}L _{型 歩}行_器に取り 付 けたもので

，

TES 機 能を搭 載し

，

高パ ル ス頻 度 刺 激にも対 応口_∫能である

．

にぎりに設 置 したハ ン ド スイッチ を オン

，

オフ して連続25m の交 互 歩 行”SiTJ能であ

っ

た

．

訓 練により体斡の 側 方 動 揺は減 少し

，

疲労しに く くなり

，

歩 行中に体 幹が崩 れる ことはなかった

．

を 用い て平 地 歩 行の み な ら ず

階段昇降

も

実

現して いる

（

CWRU

シス テム_{）。 し}か し

，

　

CWRU

シ ス テム で は電 極の

_破損

_，

_移動率

が

_高

く9）

，

さらに筋

疲労

の ため筋の休

息時

間を設け る

必要

が あ り， 実 用

化

には

問

題が ある。 特に筋 疲 労は

FES

によ る

起

立

・歩行

の

_再

_建に おいて重 要 な 問 題の

一

つ で あ る。 しか も

，

電 気 刺 激で得ら れ る

筋

力その もの は 正

常

の

_{約 40 〜}

60

％ と小さく

，

関 節 位 置や筋 張 力 のセ ン サ

ー

が

機能

しない ため，

健

常 者の安 楽 立 位 時に み られる最 低 限の

_筋

活 動の よ うに

，

筋 力 を適 切に動 員さ せ る ことは困 難で あ る。 し た が っ て，

FES

単独使

用で は持 続 刺 激に よ り筋 疲 労が生じ やす く

，長時

間の

_動作再

建は困 難で

，

転 倒の危 険 性 もある。 これ を抑

制

す る

方法

と して は

2

っ が挙 げ られる。 　ひ とつ は簡 易な装 具を使 用 するハ _{イ ブ リッ ド} FES シ ス テ ム で

，

_{筋 疲 労}

，

_{反 射 習 慣}の

_消失

に

対

して有 用で あ る。

Ichie7

）_はハ _イ ブ リ ッ ド

FES

の

長所

とし て

，

装 具の

補助

に よ り

抗

重 力

筋

を

常

に は

刺激

す る必

要

がな く筋 疲 労に よ る膝 折れ を防 げる こ と

，

2

関

節筋

の

制御

では

，

一

方

の

_関

節 を 固 定 す るこ とで

他

方の関 節にお ける筋 収 縮 力を増 強さ せ 安 定さ せ るこ と

，制御

す る

筋

の

_数

を減

少

できるこ と， セ ンサ

ー

_{を 装 着 しや す く閉ル}

ー

_{プ制 御の}

_導

_入 に有 利で あ ること な ど を あげて い る。 こ のよ う に ハ _{イ ブ リ} ッ ド

FES

は装 具その もの が

物

理

的

に関

節

の

_動

き を

補助

するだ けで な く

，

セ ン サ

ー

を

取

り

付

けて シ ス テ ム_{を 発 展}させ るこ _とで筋 疲 労に _{対 応} で きる

。

わ れ わ れが用いた

AFO

もセ ンサ

ー

の

取

り

付

け を

前提

と して い る。 これに対 し

，

装 具の使 用に よ りで きるだけ 刺 激 する筋を減らす 方 法が あ る。

　

他の方 法と して， 閉ル

ー

プ

制御

によ る

筋疲労

の

抑制

があ る。

FES

に よ る

歩行

の

制御

に は

閉

ル

ー

プ

制御

よ り も

開

ル

ー

プ

制御

の

_導

_入の _方が

容

易で あ る。 し か し

，

開ル

ー

_プ

_制御

_では

_交

_互

_歩行

_が口 ∫

能

で も，

筋

の疲 労 をは じ め

，

筋の動 きや タイ ミン グの

変化

な どの

要素

が

筋動作

の タ イ ミン_{グ を}

_変

えて し まい， シ ス テムが う ま く機 能 しない場 合が多い。 その た めシ ス テム _{を より}

_安定

_{さ せ} ， エ ネル ギ

ー

_を 減

少

させる た めには

，

必 要のない時に刺 激を オフ し， 必

要

な ときの みオ ンする こ とで

筋疲労

を

少

な くする閉ル

ー

プ

制御

が必

要

と な る。 上

肢

の

FES

で は

， Peckham

ら11）が完全 埋 め込み

電極

を用い た

8

チ ャ ン ネル の刺 激

装

置に肩の動 きをトリ ガ

ー

とする閉ル

ー

プ制 御シ ス テム _を連

_結

_し ，

実

用

化

し て い る。 下 肢で は

Peterofsky

ら 12）

_，



_Andrews

ら1

−

3）が圧セ ンサ

ー

を

装具

と

_膝前面

に取り付け

，

さ らに

張力

を感

知

す るス トレ ンゲ

ー

ジを 装

具

と

表

両 電 極の間に取 り付 け

，

二重の閉ル

ー

プ

制御

を し て いる

。

姿 勢が崩れて膝が届 曲し た時に は

，

た だ ちに

_伸筋

が

刺

激さ れ る よ う に なっ て い る。 しか し

，

彼らの シ ス テム _は

_表面

_電

_極

_用で ， チャ ン ネル

数

も 最 大

8

と少なく， 細かい制 御とい う

点

で は限

界

が あ る。 その ため わ れ わ れは

経皮的

埋め込 み電

極

を 用いた閉ル

ー

プ制 御シス テム を開 発 し た。 し か し

，

本

装 置は小 型 化の必 要が あり

，

チャ ン ネル数 も少

閉ル

ー

プ_制御シ ス テムを併用した機能 的電気刺激によ る対麻痺 患 者の歩 行再建

363

な く， オ ン

・

_{オフ の タ イ ミン グ} ，

感受性

な ど ま だ ま だ問題 点 もあ る。

　

完 全 対 麻 痺 患 者の

FES

に よ る機

能再

建につ い て わ れ わ れの

_目標

は， 日

常

の

生活

におい て

刺

激に よ り立ち上が り，

棚

の

物

を

取

り

，

室 内を

移動

し

，

着 席で きる こと と考えて い る。 これをよ り現 実 的 な もの とする た め に は

TES

の みならず

尖足

や

痙

性

な どの

_動作

を

制

限 する要 因に

対

して行わ れ る通 常の理 学 療 法 も早 期 か ら導 入 し

，

関 節口

J

動 域の確 保を は じめ

_麻痺肢

の_{廃 用}

_変

_化を予 防

・

改

善

する必 要が ある。

FES

の技 術は今 後ますます 発 展 して い く もの と思 わ れ

，

この分

野

におけ る 理学

療

法 士 の

_活躍

が

期待

さ れ る。 　 本 稿の要 旨は第

30

回日本理学 療 法 士 学 会に て 発

表

し た。

文

献

正）Andrews 　BJ

，

　Baxendale 　RH

，

　et　al

．

；Hybrid　FES

　 orthosis 　

incorporating

　closed 　

loop

　control 　and

　 serlsory _feedback

．

　

J

　Biorned 　Eng 　

10

〔2_）：

189−

　 195

，

　1988

，

2）

Andrews

　

BJ，

　Barnett　RW

，

　et　al

．

：Rule

−

based

　 control 　of　a　hybrid　FES 　orthosis 　for　assisting

　 paraplegic　locomotion

．

　 Automedica 　I　I：175

−

　 199

，

　1989

．

3

）

Arldrews

　

BJ，

　

Bajd

　

T

：

Hybrid

　orthosis 　

for

　para

−

　 plegics

．

　Proc　 8　th　Intern　Symp 　l984_，　 pp

．

55

−

　 59

．

4

）

Handa

　

Y ，

　Hoshimiya 　

N ，

　et　al

．

：

Development

　of

　 percutaneous 　intramuscuiar　electrode 　for　mul

−

　 tichannel　 FES 　system

．

 IEEE　Trans　Biomed

　

Eng

　

36

；

705−

710

，

　

1989，

5）Handa 　Y

，

　Hoshimiya 　N ：Functional　electrical

　 stimu 且atiQn （FES ）systems 　for　restoration 　of

　 motor 　function　oC　paralyzed　muscles

− −

Versa

−

　

tile

　systems 　and 　a　portable　system

．

　 Frontiers

　 of　Med 　Biol　Eng 　4

−

4 ：241

− 255，

1992

．

6） 半 出康 延 ：ポ

ー

タ ブル_{機 能 的 電気刺 激 装 置}の _{臨 床}

　 応用

．

臨 整 外 25（9｝：1060　

一

　1066

，

1990

．

7

）

lchie

　

M

　I　

Restoration

　of　locomotion　

by

　

func−

　 　tional　elect「

ical

　stimulation

．

　Proc　Rehabil 　 　Intern　Sem 　V

−

1

，

PP

．

1

−

12

，

1990

．

8） 加 賀 谷 斉 ：対 麻 痺に刻 する治 療 的な ら びに機能的 　 　電気刺激に関する研究

．

日整 会 誌 68（9＞；751

−

762

，

　 　1994

，

9

）

Marsolais

　EB

，

　Kobetic　R ：Functional　_electricaI

　 　stimulation 　for　walking 　in　_paraplegia

．

　

J

　Bone

　 　

Joint

　Surg　69

−

A（5）：728

− 733，1987．

10） Marsolais　EB

，

　Kobetic　R ：Energy 　costs　of

　 　walking  and standing with _functional

　 　neuromuscular 　stimulation 　and 　

long

　

leg

　

brace．

　 　Arch　Phys　Med 　

Rehabil

　

69

_（

4

_）：

243− 249

，

1988，

l！）PeckhaIn　PH

，

　Keith　MW

，

　et　al

．

：Restoration　_of

　 　

functional

　control 　by　electrical　stimulation 　in

　 　the　upper 　extremity 　of　the　quadriplegic　_pa

−

　 　tient

，

　

J

　Bone　

Joint

　Surg　70

−

A〔1）：144

−

148

，

　 　1988

．

正2）Peterofsky　

JS，

　Phillips　

CA ，

　et　al

．

：

Closed

　

loop

　 　 control 　 for　 restoration 　 Qf 　 movement 　 irl

　 　paralyzed　muscle

．

　

Orthopedics

7 _〔8_）：1289

−−

　 　

13

〔｝2

，

　

1984，

13） 佐 藤 峰 善

，

島 田 洋

一 ・

他 ：機能的 電気刺 激シ ステ 　 　ム の_紹介

．

_東北理学 療 法 学

4

：

18− 22，

1992

．

14）佐藤峰善 ：完全対 麻痺 患者に対する機能的電 気 刺 　 　激の紹 介

．

理 学 療 法学 20 ：441_， 1993

．

15）Shimada 　Y

，

　et　al

，

：Restoration　of　locomotion

　 　

in

　parap王egics　

by

　

functional

　electrical 　stimula

−

　 　

tion．

　

Proc

　

lst

　

Intern

　

FES

　

Symp

　

1992，

　pp

．

　

l

　

lO−

　 　114

．

16

）島田洋

．

一，

佐藤光三

・

他 ：機 能 的 電 気 刺 激に よ る 　 　対 麻 輝の_機能再 建

．

整 形外科

44

　

aOP

：1441

−

1445

，

　 　1993

．

17

）島田洋

一

一

，

佐藤光

一

三

・

他 ：機 能 的 電 気 刺 激に よる 　 　対麻痺の_機能再建

，

日本パ ラプレ ジ ア医学会雑誌 　 　6　：110

−

111

，

　1993

．

18） 島田洋

一，

佐 藤 光三

・

他 ：対 麻 痺に対 する機 能 的 　 　電気刺 激 医学の あ ゆ み

166

：176

，

正

993．

19

） 島 出洋

一

，

佐 藤 光 三

・

他 ：

FES

に よ る歩行 制御

．

　 　 臨整 外 　30（2｝：163

−

171

，

　1995

．

20

） 田島文 博

，

緒 方　甫 ：脊 髄 損 傷 者にお ける運 動 適 　 　応能

，

リハ 医学 31_〔6_）：424

−

430， 1994

．

21） 吉 村 　 理

，

長 尾 竜 郎

・

他 ：対 麻 痺の ド肢 装 具

一

対 　 　麻瘰の_{歩行 訓練}につ い て

．

_総合リハ 11aD _：881

−

　 　

887，

　1983

．

364

_ve\tsza\

ee23igeg6-e

<Abstract>

Restoration

of

Loeomotion

in

Paraplegics

by

Functionai

Electrical

Stimulation

with

the

Closed-loop

Control

System

Mincyoshi

Sato,

RPT,

Yoichi

Shimada,

MD,

Kozo

Sato,

MD,

Hitoshi

Kagaya,

MD,

Natsuo

Konishi,

MD,

Seiya

Miyamoto,

MD

Department

of

OrthoPedtc

Surge7JJ,

Akita

Uitiversity

Scheol

of

Medicr'ne

Kiyomi

Iizuka,

CE

BIO

71ECLtd,

To

restore _gait

performance

in

two complete _paraplegics,

the

closed-loop control system was

introduced

to

multi-channel

functional

electrical stimulation

by

use of

percutaneous

electrodes, combined with ankle-foot orthosis and an

L-walker.

In

both

patients,

the

functional

status of closed-loop control was observed.

The

pa-tients

could stand up and sit

down

stably,

They

were able

to

walk continuously

with reciprocating

_gait

for

20

and

25

meters at

gait

velocities _of

O.02

m/sec and

O.03

m!sec, respectively.

In

reconstructive standing-up and

locomotion

therapy

using

functional

electrical stimulation, muscle

fatigue

caused

by

electrical stirnulation

is

one of the major

prob-lems.

Reducing the amount of electrical stjmulation needed to stirnulate muscles can

be

achicved using closed-loop control.

Our

results suggest

that

complete

para-plcgics

can stand-up and walk reciprocally

by

way of

functional

elcctrical