リハビリテーションロボット

リハビリテーションロボットは、ロボットデバイスの応用を通じてリハビリテーションを理解し、強化するための研究分野です。リハビリテーションロボットには、さまざまな感覚運動機能^[1] (例: 腕、手、^{[2] [3]}脚、足首^[4] ) を補助するようにカスタマイズされたロボットデバイスの開発、治療訓練を支援するさまざまなスキームの開発、^[5]および患者の感覚運動パフォーマンス (移動する能力) ^[6]の評価が含まれます。ここでは、ロボットは補助デバイスではなく、主に治療補助として使用されます。^{[7] [8]ロボットを使用したリハビリテーションは、一般的に患者の忍容性が高く、特に}脳卒中 による運動障害のある人の治療の効果的な補助であることがわかっています。

リハビリテーションロボットは、バイオメディカルエンジニアリングの特定の焦点であり、人間とロボットの相互作用の一部であると考えることができます。この分野では、臨床医、セラピスト、エンジニアが協力して患者のリハビリを支援します。^{[引用が必要]}

この分野の主な目標には、患者、セラピスト、臨床医が簡単に使用できる実装可能な技術の開発、臨床医の治療の有効性の向上、患者の日常生活における活動の容易さの向上などがあります。^[要出典]

国際リハビリテーションロボット会議は2年ごとに開催され、第1回会議は1989年です。最新の会議は、2019年6月にトロントでRehabWeekの一環として開催されました。^{[要出典]リハビリテーションロボットは、}神経疾患を持つ患者のために20年前に導入されました。^[9]リハビリテーションロボットを最も一般的に使用しているのは、障害者またはセラピストです。^[10]リハビリテーションロボットが作成されたときは、回復ロボットとしてではなく、触覚で物体を認識する人や神経系疾患を持つ人を支援することを目的としていました。リハビリテーションロボットは、障害のある患者の立ち上がる、バランスを取る、歩くなどの回復過程で使用されます。^[10] これらのロボットは人間とその動きに遅れずについていく必要があるため、メーカーは機械の製造において、それが患者の進歩と一致することを確認する必要があります。ロボットは障害を持つ人々と一緒に働くため、何か問題が発生した場合に迅速に対応できない可能性があるため、設計には多くの厳密な作業が費やされています。^[11]

リハビリテーション ロボットは、患者の適応レベルを判断する技術を応用して設計されています。技術には、能動的な補助運動、能動的な制約運動、能動的な抵抗運動、受動運動、適応運動などが含まれますが、これらに限定されません。能動的な補助運動では、患者は力をかけずに所定の経路で手を動かします。能動的な制約運動は、患者の腕が想定外に動かそうとした場合に、反対の力で動かす運動です。能動的な抵抗運動は、反対の力で動かす運動です。^{[引用が必要]}

長年にわたり、リハビリテーションロボットの数は増えてきましたが、臨床試験のため、その数は非常に限られていました。多くのクリニックでは臨床試験を行っていますが、遠隔操作ができればよいという理由でロボットを受け入れていません。患者のリハビリテーションにロボットを活用することには、いくつかの良い点があります。良い点の 1 つは、プロセスやエクササイズを何度でも繰り返すことができることです。もう 1 つの良い点は、患者の改善または低下の正確な測定値を得ることができることです。デバイスのセンサーを通じて正確な測定値を得ることができます。デバイスが測定を行っている間は注意が必要です。患者が外に出るために行うさまざまな動きにより、測定が完了すると同時にデバイスが中断される可能性があるからです。 ^[11]リハビリテーションロボットは、長期間にわたって継続的な治療を施すことができます。回復の過程では、リハビリテーションロボットは、経験豊富なセラピストのように患者のニーズを理解することはできません。^[10]ロボットは今は理解できませんが、将来的にはデバイスが理解できるようになります。リハビリテーションロボットを導入するもう一つの利点は、セラピストが身体的な負担をかけずに済むことです。

最近、リハビリテーションロボットは、医療訓練、外科手術、遠隔手術などに使用されていますが、ロボットがリモコンで制御されないという苦情が多すぎます。多くの人は、産業用ロボットをリハビリテーションロボットとして使用するのは同じことだと考えていますが、これは真実ではありません。リハビリテーションロボットは、さまざまな目的で使用できるため、調整可能でプログラム可能である必要があります。一方、産業用ロボットは常に同じであり、作業する製品が大きくなったり小さくなったりしない限り、ロボットを変更する必要はありません。産業用ロボットが機能するには、新しいタスクに合わせてより調整可能である必要があります。^[11]

スペインでは高齢化により障害者の数が増えています。これは介助の数が増えたことを意味します。リハビリテーションロボットは、費用が手頃であることと、脳卒中を起こしてその後介助が必要な人が多いことから、スペインでは非常に人気があります。リハビリテーションロボットは、固有受容性神経筋促通法が適用されるため、脳卒中を経験した人に非常に人気があります。脳卒中を患うと、ほとんどの場合、神経系が損傷し、脳卒中後6か月間は障害が残ります。ロボットは、セラピストが行う運動を行うことができますが、人間が行うのがそれほど簡単ではない運動も行います。^[10]空気圧ロボットは、脳卒中や上肢障害を引き起こすその他の病気を患った人を助けます^[12]

2018年に行われた、あらゆる病状に対する仮想現実とロボットによるミラーセラピーの有効性に関するレビューでは、1) 第二世代ミラーセラピーに関する研究の多くは非常に質が低い、2) このような研究を実施するためのエビデンスに基づく根拠が欠如している、3) リハビリテーションの専門家や機関によるこのようなデバイスへの投資を推奨することは適切ではない、という結論が出ています。^[13]

リハビリテーションに使用できるロボットには、主にエンドエフェクタ ベースのロボットとパワード エクソスケルトンの 2 種類があります。各システムにはそれぞれ利点と制限があります。エンドエフェクタ システムはセットアップが速く、適応性も優れています。一方、エクソスケルトンはより正確な関節分離を提供し、歩行の透明性を向上させます。

現在のロボット装置には、手足や手の動きを補助する外骨格、強化トレッドミル、手足の運動を再訓練するロボットアーム、指のリハビリテーション装置などがある。一部の装置は特定の運動動作の筋力発達を補助することを目的としており、他の装置はこれらの動作を直接補助しようとする。ロボット技術は、動作の質を改善し、タスクの強度と反復性を高めることで神経可塑性の原理を活用しよ うとすることが多い。過去20年間で、脳卒中患者のリハビリテーションのためのロボット介在療法の研究は、より安価で効果的な治療の可能性が認識されるにつれて大幅に増加した。^[14]脳卒中は北米で多く見られるため、ほとんどの研究の焦点となっているが、^{[7]リハビリテーションロボットは}脳性麻痺の患者（子供を含む）や^[4]整形外科手術からの回復期の患者にも適用できる。^[14]

このタイプの適応型ロボット療法のもうひとつの利点は、患腕の痙縮と筋緊張が著しく減少することです。ロボットの異なる空間方向により、水平または垂直の動き、あるいはさまざまな平面での組み合わせが可能になります。 ^[7] 垂直の反重力設定は、肩と肘の機能を改善するのに特に役立ちます。^{[引用が必要]}

• ハイブリッド補助肢
• リハビリテーション工学
• ロボット工学
• 義肢

• セルツァー、マイケル E.; クラーク、ステファニー; コーエン、レオナルド G. (2006)。神経修復とリハビリテーションの教科書: 医療神経リハビリテーション。
• Cooper, Rory A. (1995).移動と操作へのリハビリテーション工学の応用. Bibcode :1995ream.book.....C.
• Gimigliano F、Palomba A、Arienti C、et al。神経学的健康状態におけるロボット支援腕療法：CICERONEイタリアコンセンサス会議におけるエビデンス統合の根拠と方法論。Eur J Phys Rehabil Med。2021年6月15日。doi：10.23736/S1973-9087.21.07011-8。印刷前の電子出版。PMID 34128606。

• リハビリテーションロボット国際会議 http://icorr2019.org/
• 神経工学とリハビリテーションジャーナル: http://www.jneuroengrehab.com/
• IEEE ロボティクスおよびオートメーション協会のリハビリテーションロボットに関する特別号: https://web.archive.org/web/20121022224415/http://www.ieee-ras.org/issue/rehabilitation-robotics.html
• IEEE RAS リハビリテーションおよび補助ロボット技術委員会: https://web.archive.org/web/20101204064448/http://tab.ieee-ras.org/committeeinfo.php?tcid=18