両下腿麻痺患者を対象とした, 個人ごとに最適な起立・歩行補助具の設計

点击翻译按钮获取中文摘要

【研究目的】長期間車いす生活をした下肢不自由者は, 脚の筋肉が衰弱し, 浮腫などにより足が変形してしまう. そのため, 3Dスキャナを用いて足形状の採寸を非接触で行うことができれば, 患者に負担をかけずに最適な形状の装具を製作できる. 本研究では, 下肢不自由者のうち, 膝から下が麻痺している患者の, 個人ごとに適した起立・歩行補助具(短下肢装具)を設計することを目的とし, 3Dスキャナを用いた足形状の採寸と, 適する装具形状について力学的な解析を行った.【研究方法】両下腿以下に麻痺を持つ患者の協力を得て, 非接触式3Dスキャナ(Shining3D社製, EinScan-SP)を用いて脛から足先の点群データを取得した. 足にかかる負荷の解析は, 3DCAD/CAEソフトであるSolidWorks2015(Dassault Systèmes SOLIDWORKS Corp.)を用いて, 踵接地時, 足底接地時, 踵離地時および足尖離地直前について行った. ここで, 解析に用いる重心などは, 患者の体重・身長などの体格データから算出した.解析結果をもとに, 装具形状について, 患者本人や, 北海道立旭川肢体不自由児総合療育センター等の医療関係者の意見を取り入れながら設計を行った.【研究成果】解析の結果, 足尖の離地直前に最も応力がかかり, 特に親指や脛の内側前面および外側後面の応力が大きくなった. その他の動作時においては, 接地している部分周囲に応力が発生した. したがって, 装具設計の際に, 前述の高応力部に支持材を入れると, 歩行時の足への負担は軽減される. しかし, 足首の可動性は低くなり, 歩行の妨げになる. ゆえに, 高応力部や, 足の支持に必要な最低限の部分のみを保持するように装具設計を行うことで, より効果的な矯正効果が得られる.また, 取得形状を3Dプリンタにて出力することで, 短下肢装具の製作方法の一種である, ポリプロピレンの吸引成形の足型に使用することができる.したがって, 3Dスキャナを用いることで, 患者ごとに適した装具を, 負担をかけることなく設計・製作できることが確認できた.