Gait improvement of knee osteoarthritis by portable functional electrical stimulator

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歩行周期のうち立脚初期から中期を検知するために踵骨中央部に圧力センサを設置し，電気刺激により膝関節の衝撃吸収に寄与する大腿四頭筋の遠心性収縮を生じさせ，それにより動作変容を実現し，膝への負荷を軽減することを目指した携帯型機能的電刺激装置の効果について検討した．その結果，荷重応答期における膝関節最大屈曲角度が機能的電気刺激群において有意に高値を示し，同時期の床反力鉛直成分と後方成分は有意に低値を示した．また，膝関節最大内転角度時の膝関節パワーは電気刺激を施すことにより有意の低値を示した．これらの結果から，衝撃吸収機能が働きやすくなり本システムの有効性を確認することが出来た．この成果は学術論文として，ライフサポート34巻2号，pp.39-47に掲載されている．さらに，変形性膝関節症の痛みの原因となる歩行時の膝関節外側動揺を抑制するために，フィードバック機構内蔵型の機能的電気刺激装置の開発と評価を行った．踵骨中央部に設置した圧力センサと，膝関節の動きを検出する角度センサから刺激対象脚の接地時の膝関節外側動揺を検知し，昇圧チョッパ回路で昇圧した電気刺激を歩行のタイミングに合わせて膝関節周囲筋へ与えるものである．すなわち，ステップごとの膝関節外側動揺を検出して，次のステップに望ましい電気刺激強度を調整して出力することにより膝関節の外側動揺を抑制し，望ましい動作に変容させることを目的としている．このシステムの有効性を確認するために，重度の変形性膝関節症の患者6名に対して装着実験を実施し，膝関節内転角度と内転モーメントの改善を認め有効性を確認した．この研究成果は，The Proceedings of the 9th International Conference on Intelligent Systems and Image Processing 2022に掲載されている．