脳梗塞後遺症回復に最新技術登場!HAL®を医師が徹底解説!

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最新技術のロボットを使ったリハビリ

ロボットスーツが介護の分野に参入を始めました。現在、最も有名なロボットスーツと云えば、サイバーダイン社のHAL®(ハル)ですが、ここではHAL®に代表されるロボット技術を応用した、脳梗塞後遺症の機能回復治療について、ご紹介しましょう。

予備知識

サイバーダイン社

SF映画好きの方なら、すぐ「ピン!」と来る「サイバーダイン社」、そう、あの映画「ターミネーター」シリーズのネックとなる、「スカイネット」コンピュータを作り上げた会社の名前と同じなのです。
サイバーダイン社は2004年に筑波大学教授の山海嘉之氏によって設立されました。
社名の由来は「サイバニクス分野の技術を使って、力を作り出す」ことからの造語であると、社長は語っていますが、社長も「ターミネーター」が好きだったのは間違いないようで、夢があって、いいネーミングですね。

ロボットスーツHAL®の力を使えば
① 医療分野-体の不自由な人のアシスト
② 作業分野-災害現場や原発作業現場など、大きな力を必要とする処での活動支援
③ 介護分野-寝たきりの方も楽に運べる
など、幅広い分野での作業効率化が出来るようになります。

iBF仮説

「人体内部でのインタラクティブなバイオフィードバックが促され、高齢化に伴い増加してくる神経・筋疾患患者の中枢系と末梢系の機能改善を促進することができる」というiBF(インタラクティブ・バイオ・フィードバック)仮説をロボット医療機器であるHAL®が、社会で実際に活用できることを実証しています。
人の脳から「動かしたい」という自発的な指令信号が、脊髄や末梢神経を介して筋骨格系に伝わり動くだけでなく、実際に「動いた」という感覚のフィードバックを再び人の脳へ戻すことが、機能改善促進の重要なカギとなります。
HAL®は、このiBF仮説に基づき人の運動機能の改善を目的とした新しいロボット治療のひとつです。

活用事例

サイバーダイン社はドイツのBG RCI(公的労災保険機関)と事業パートナーになり、ドイツNRW州ボーフム市に脊髄損傷や脳卒中を含む脳・神経・筋疾患患者に対し、機能改善治療を目的とした新会社(サイバーダイン・ケア・ロボティクス社)を設立しました。
そして世界初のロボット治療機器として、欧州最大の第三者認証機関からMDD(欧州医療機器指令)に適合証明の認証が発行されました。
また、DGUV(ドイツ公的損害保険)により労災保険が適用され、1回あたり機能改善治療の診療報酬500ユーロ(約65,000円)×60回の全額がカバーされるようになりました。

車椅子から歩行器へ

2010年冬、フィリッペさんは雪下ろし中に屋根から3m下に落下し、第12胸椎以下が麻痺しました。左足の感覚はわずかに残っていましたが、手術1回と通常のリハビリテーション後、車椅子生活に入りました。
ところが、2012年2月にHAL®を用いた機能改善の臨床試験に参加した当初、歩行器を使って10mの歩行が72秒とやっとでしたが、同年6月にはわずか26秒で歩けるまでに改善しました。
その後もHAL®での訓練を続けた結果、歩行器を使った自力歩行で、1,000m以上も歩けるようになりました。
治療開始当初には想像も出来なかったことでした。

ロボットスーツHAL®

HAL®を活用した難病治療

HAL®医療用下肢タイプは平成25年に欧州で医療機器の認証を取り、ドイツでは脊髄損傷などの患者を対象に治療が行われています。
日本でも、平成27年に8つの神経・筋難病疾患を対象とする新医療機器の承認を受け、平成28年からは公的医療保険を使った治療が開始され、指定難病治療が選択しやすくなりました。
でもまだ、治療期間が長期にわたることや、自宅改修や通院時のタクシー費用等の自己負担が発生することも考えられるので、女優の波瑠さんのCMでお馴染みの提携保険会社では、HAL®を利用し易くなるHALプラス特約も出来ました。

① MEDICAL TYPE:身体に装着することで装着者の下肢関節動作をアシストし、リハビリ歩行訓練に使われます。
② NON-MEDICAL TYPE:装着者のトレーニングを促すタイプと動作負荷を軽減するタイプがあります。

機能回復有効試験

筑波大学の医学医療系整形外科教授 山崎正志氏を代表として、2017年3月に「脳脊髄損傷による中枢性運動機能障害に対するHAL®を用いた機能回復治療法の有効性試験・・・」という報告がなされ、脳卒中急性期患者に対し、HAL®の有効性が評価されています。

HAL®の対象者

  • 加齢や怪我で脚力が低下した方
  • 脳梗塞による下肢麻痺がある方
  • 頸髄損傷による不全麻痺がある方
  • パーキンソン病やパーキンソン病関連疾患のある方
  • 筋原性疾患のある方
  • 身体のバランス保持が出来ない方

HAL®に適応する条件

  • 身長 150~170㎝以内(又は大腿長36~41㎝ 下腿長34~42㎝)
  • 靴サイズ 24~27㎝以内(市販品よりやや大きく、多少の余裕はあります)
  • 体重 80kg以下
  • 体型に変形がないこと
  1. 股関節、膝関節の可動域に強い制限がないこと
  2. 踵が床につかない等の足関節に可動域制限がないこと
  3. 関節に痛みや腫れ、熱感がないこと
  4. 脱臼、変形性関節症などの関節の疾患がないこと
認知症でないこと

動作の手順や注意点などが理解出来て、装着時に指示通り動作を行うことができること

運動失調がないこと
  1. 上半身で立位バランスが取れる
  2. 自らの意識で脚を動かせる
  3. 四肢、体幹に明らかな不随意運動(四肢の震えなど)がない
  4. 極度の痙性(筋肉が硬く突っ張る)がない

※適応基準を満たしていても、主治医の判断でHAL®を実施しないこともあります。

HAL®には不適応な条件

  • 一人でつかまり立ち、もしくは座位が保てない方(HAL®付帯機器で使用できることもあり、診察後判断されます)
  • 皮膚疾患などで電極の貼り付けが出来ない方
  • 妊娠中の女性
  • ペースメーカーなどの機器を埋め込んでいる方
  • コントロール不能な高血圧、心不全、骨粗鬆症、疼痛疾患などの方

期待される効果

  • 脳卒中、脳・脊髄損傷、脳・脊髄腫瘍、神経筋疾患に伴う中枢神経障害に対し、新たな急性期中枢神経機能回復治療法の開発が期待できます。
  • 急性期や術後早期からHAL®を導入することで、中枢神経障害の回復が促進され、入院期間の短縮、後遺症の軽減、要介護者の減少に寄与出来ます。
  • 入院期間、治療期間の短縮、要介護者の減少により、医療費の削減につながります。
  • 患者の自立度が上がり、介護者の負担の軽減、自宅生活が送れる患者が増えます。
  • 進行性の中枢神経系疾患に対しても、HAL®で補助された能動的反復運動のフィードバック刺激により、中枢神経障害や四肢機能障害の進行を遅らせる。
  • 革新的医療機器分野への産業創出にも寄与出来ます。

運動機能改善の仕組み

HAL®は、装着者の「こう動きたい」という意思を、脳が送る信号から読み取り、それに合わせてパワーユニットをコントロールして動作を補助する装着型ロボットです。

① 生体電位信号を読み取る

例えば、身体を動かすときに「歩きたい」と考えると、脳は歩くための筋肉に指令として微弱な生体電位信号が皮膚表面から漏れ出します。
でも、歩き難い患者さんの場合は、これが正しく動作に繋がらないのです。
疾患などによって脳から筋肉への指令信号が非常に弱かったり、まばらだったりしても、HAL®は意思と連動した生体電位信号を皮膚に貼ったセンサーで読み取り、装着者の「歩きたい」という意思を認識します。

② パワーユニットをコントロール

装着者の「歩きたい」という意思に合わせて、HAL®のパワーユニット(※)が動いて、各関節に装備されたモーターや制御機能が作動します。
装着者の動きをアシストすることで、正しい動作を引き出すことが可能になります。
普段より大きな力が出せたり、スムーズな動きが出来るようになります。
※生体電位信号を検出して、人の思い通りに動作する「サイバニック随意制御システム」と、生体電位信号を検出できなくても、人の動作を実現する「サイバニック自立制御システム」の2つを使って、装着者の動作をアシストする技術がHAL®のベースとなる先端技術なのです。

③ 脳の学習

脳からの指令信号によって「脳→脊髄→運動神経→筋肉」へと伝わって身体が動き、その身体が動くことで「筋肉(筋紡錘)→感覚神経→脊髄→脳」へと信号が戻ります。
HAL®の正しい動作を繰り返すことで脳神経系の繋がりが強化・調整され、患者さん自身の「歩く」という考えに対して、より正しい動作に近づき、身体機能改善・再生が促進されます。

HAL®活用の運動

脳梗塞の後遺症のせいで、負担がかかり困難な日常動作でもHAL®のアシストがあれば、いろんな動作の練習を行えます。

膝の曲げ伸ばし

装着者にHAL®に慣れてもらうため、座った状態で膝の曲げ伸ばしを繰り返して、自分の意思でHAL®を動かす感覚を身につけます。

立ち上がり

HAL®が両脚のつま先に荷重を検知すると、腰、膝のモーターが伸展方向へアシストし、立ち上がりを支援します。
立位では膝折れ防止機能が働いて、立位を保ち易くします。

座る

HAL®が両脚のかかとに荷重を検知すると、膝のモーターにブレーキがかかり、急激に腰が落ちるのを防ぎます。

立位保持と荷重移動

膝関節や股関節へのアシストで障害を持った脚や脚力が低下した脚へ、荷重がかけ易く、バランス訓練などに役立ちます。

歩行

床反力センサーによって支持脚と遊脚を検知し、支持脚には膝のモーターブレーキが膝折れ防止機能として働き、遊脚には膝を曲げ易くしてスムーズに脚を出せるようにサポートします。

階段

歩行に慣れると、階段昇降にも進めます。
支持脚には膝折れ防止機能が働いているので、降りる際もゆっくりと足を下すことが出来ます。

ロボットスーツ(介助者サポートタイプ)のメリット・デメリット

メリット

  • 腰痛予防
  • 介助負担の軽減
  • 要介護者にとっても安心感のある介助が出来ます。

デメリット

  • 装着に手間がかかる。
  • 使い方の習得など、現場の負担が増える。
  • 施設に高額負担が強いられます。

※介助者サポートタイプのロボットスーツの課題としては、「導入してもなかなか定着しない」との声があります。
介護現場でのロボットスーツの持続的使用には、装着手間の簡略化、運用方法や費用対効果などに関する教育が不可欠となっています。
まずは、体験施設などで、自ら実感してみることが良いでしょう。

医療用HAL®は立ちたい、歩きたいをアシスト

HAL®は患者さんからの信号を基に、運動を補助して、正しい動作を引き出すロボットです。
普段より大きなパワーを出したり、正しい歩き方を繰り返すことで脳や神経系への運動学習を促すシステムになっています。

HAL®医療用下肢タイプ

下肢に障害のある方や脚力の弱くなった方が装着することで、身体運動を支援する治療機器です。
装着者が筋肉を動かそうとすると、脳から脊髄から運動ニューロンを介して、筋肉に神経信号が伝わって筋骨格系が動作します。
その時、微弱なBES(生体電位信号)が皮膚表面に現れます。
HAL®は内臓された角度センサー、足底荷重センサー、体幹絶対角度センサーから得た情報と、装着者の皮膚表面に貼られた電極を通じて得られたBESの情報とを用いて支援動作を決定し、状態に応じて各関節に配置されたパワーユニットが駆動して、下肢関節動作をアシストします。

特徴

・脊髄損傷、外傷性脳損傷、脳血管障害等、脳・神経筋系に疾患のある運動器不安定症患者に対して、用いられています。
・装着者の体格に合わせて、足の長さ、腰幅の違い、足のサイズの違いなど、幅広く対応し、シームレスな調整機構で装着者の身体を包み込むように、しっかりホールドします。
・自由に取り外せるコントローラーで、オペレーターは装着者の動きを身近に感じながら、アシストスタート・ストップ、設定変更、動作状況の確認など全ての操作を簡単に出来ます。

導入施設(関西地方)

2018年11月30日現在 ※掲載に同意された施設のみ掲載

  • 大阪府:公益財団法人田附興風会 医学研究所 北野病院
  • 地方独立行政法人 大阪府立病院機構 大阪急性期・総合医療センター
  • 独立行政法人 国立病院機構 刀根山病院
  • 医療法人徳洲会 和泉市立総合医療センター
  • 兵庫県:医療法人伯鳳会 はくほう会セントラル病院
  • 兵庫県立尼崎総合医療センター
  • 兵庫県立姫路総合医療センター
  • 地方独立行政法人神戸市民病院機構 神戸市立医療センター中央市民病院
  • 奈良県:医療法人 新生会 総合病院 高の原中央病院

保険診療の開始

2016年中央社会保険医療協議会が、HAL®の保険適用を承認しました。
対象は「ロボットスーツHAL®医療用(下肢タイプ)」で、神経・筋難病疾患に対する歩行機能改善に適用されます。

保険適応となる疾患:

  • 脊髄性筋萎縮症
  • 球脊髄性筋萎縮症
  • 筋萎縮性側索硬化症
  • シャルコー・マリー・トゥース病
  • 遠位型ミオパチー
  • 封入体筋炎
  • 先天性ミオパチー
  • 筋ジストロフィー

推定適応患者数は3400人と云われ、今はまだ難病患者さんが中心となっており、上記適応疾患以外の脳卒中後遺症・脊髄損傷後の不全麻痺患者などの下肢に不自由な方に対しては、医師が使用可能と判断された場合、使われます。
ただ、保険は適用外となります。

脳梗塞に対するニューロテック治療(HAL®など先進リハビリ+再生医療)

ニューロテックは、神経(ニューロン)障害をテクノロジーで治療することから命名されました。
診療は以下の4つに分類されます。

① ボツリヌス療法

筋肉を緊張させる神経の働きを抑えるボツリヌストキシンを、麻痺などで硬くなった筋肉の数か所に注射して、柔らかくします。

② 電気刺激療法+反復した運動療法

麻痺した筋肉に低周波の電気を使って刺激し、全可動域が動かせる正しい運動を学習させて、積極的な反復運動療法を行います。

③ ロボット療法

ロボットHAL®のアシストで正しい運動を繰り返せば、脳が正しい運動を覚えてゆくようになり、「歩く」「手を動かす」などが出来るように訓練します。

④ 再生医療

脳卒中患者に対して、再生医療による臨床治療が進んでいます。
損傷した神経回路の再構築にはリハビリテーションに加えて、自分を治す(血管・神経再生・神経保護)力が必要で、外部から補給することが出来る再生医療が有効と考えられています。
自己血を必要としない、動物由来の成分を培養に使用しない研究も進められています。

HAL®の価格

現在、NON-MEDICAL TYPE HAL®の個人向けレンタルは行われておらず、医療・介護福祉などの施設のみレンタル・リースが出来ます。
(料金は2019/2時点のものです)

HAL®福祉用(下肢タイプ)
初期導入費 6ヶ月 1年 3年 5年
両脚 550,000円 188,000円 178,000円 168,000円 158,000円
片脚 400,000円 139,000円 132,000円 125,000円 118,000円
HAL®自立支援用(単関節タイプ)
保証期間 法人向け5年レンタル
税別価格(税込価格) 初期導入費用400,000円(432,000円)+130,000円(140,400円)/月×5年
備考 ・個人には案内できません。
・両回転セットの価格。
・5年総額 8,200,000円(税込8,856,000円)
HAL®介護支援用(腰タイプ)
保証期間 法人向け3年レンタル
税別価格(税込価格) 初期導入費用100,000円(108,000円)+78,000円(184,240円)/月×3年
備考 ・個人には案内できません。
・3年総額 2,908,000円(税込3,140,640円)
1台購入プラン(税込)
HAL®介護支援用(腰タイプ) 2,000,000円
初期導入費用 108,000円
合計 2,108,000円
保守費用税込)
月額/台 20,000円
備考 ・利用期間中は、定額保守サービスが必要
・利用期間中は自動更新
・最長期間は5年

いかがでしたか、脳梗塞後遺症のリハビリテーションにHAL®を活用することで、自力歩行への道が確実に近くなってきています。
是非、参考にしてみてください。

貴宝院 永稔【監修】福永記念診療所 部長 再生医療担当医師 ニューロテックメディカル代表
《 Dr.貴宝院 永稔 》
大阪医科大学卒業
私たちは『神経障害は治るを当たり前にする』をビジョンとし、ニューロテック®(再生医療×リハビリ)の研究開発に取り組んできました。
リハビリテーション専門医として17年以上に渡り、脳卒中・脊髄損傷・骨関節疾患に対する専門的なリハビリテーションを提供し、また兵庫県尼崎市の「はくほう会セントラル病院」ではニューロテック外来・入院を設置し、先進リハビリテーションを提供する体制を築きました。
このブログでは、後遺症でお困りの方、脳卒中・脊髄損傷についてもっと知りたい方へ情報提供していきたいと思っています。
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脳卒中ラボ管理人

投稿者プロフィール

脳卒中・脊椎損傷や再生医療に関する医学的見地から情報発信するブログとなっております。
それらの情報に興味のある方、また現在もなお神経障害に苦しむ患者様やそのご家族の方々に有益となる情報をご提供して参りたいと考えております。

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