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スプリングカム機構を用いた背屈抵抗を有する足関節装具は、脳卒中片麻痺患者の歩行時の旋回相における膝の屈曲性を向上させる
Ankle-foot orthosis with dorsiflexion resistance using spring-cam mechanism increases knee flexion in the swing phase during walking in stroke patients with hemiplegia.
PMID: 32652487 DOI: 10.1016/j.gaitpost.2020.06.029.
抄録
背景:
Plantarflexion resistance（AFO-Ps）を用いた足部装具は、片麻痺患者の立脚期の膝屈曲を改善する。しかし、AFO-Psは立脚後期の足首の発電量を減少させ、立脚後期の押し切り不足に基づく旋回期の膝屈曲の改善には至らず、結果としてつま先のクリアランスが低下してしまう。
BACKGROUND: Ankle-foot orthoses with plantarflexion resistance (AFO-Ps) improve knee flexion in the stance phase on the paretic side in patients with hemiparesis. However, AFO-Ps decrease ankle power generation in the late stance phase and do not improve the knee flexion in the swing phase based on insufficient push-off at the late stance, resulting in lower toe clearance.
研究課題:
本研究では、当社が開発したスプリングカム機構付きAFO-P(Gait Solution; Pacific Supply Co., Japan)に搭載した背屈抵抗付きAFOが、片麻痺患者の歩行時における下肢の運動学および運動学に及ぼす影響を調査した。
RESEARCH QUESTION: This study sought to investigate the effect of an AFO with dorsiflexion resistance, which was implemented by our developed device with spring-cam mechanism attached to the AFO-P (Gait Solution; Pacific Supply Co., Ltd., Japan), on kinetics and kinematics in the lower limb during gait in patients with hemiparesis.
方法:
脳卒中による片麻痺患者11名を対象に、7mの歩道を自分で選んだ快適なペースで以下の条件で歩行させた。(a)バネカム機構を有する本装置を用いたAFO-Pによる歩行(AFO-PCAM)，(b)本装置を用いないAFO-Pによる歩行(AFO-P)，(c)装置を用いない歩行(裸足状態)の3つの条件を設定した．3次元運動解析システムと4つの接地反力プレートを用いて、歩行運動学と運動学を収集した。裸足状態からAFO-PCAMおよびAFO-P状態への全パラメータの変化をWilcoxon符号付き順位検定を用いて比較した。
METHODS: Eleven patients with hemiparesis due to stroke walked on a 7-m walkway at a self-selected comfortable pace in the following conditions: (a) walking using the AFO-P with the proposed device with a spring-cam mechanism (AFO-PCAM), (b) walking using the AFO-P without our device (AFO-P), and (c) walking using no device (barefoot condition). Gait kinematics and kinetics were collected using a three-dimensional motion analysis system and four ground-reaction force plates. Changes in all parameters from the barefoot to AFO-PCAM and AFO-P conditions were compared using the Wilcoxon signed-rank test.
結果:
AFO-PCAM条件では、AFO-P条件と比較して、レイトスタンス時の足首最大パワーの低下が有意に小さかった(p = 0.041)。また、パレティックスイング時の膝屈曲の変化は、AFO-PCAM条件の方がAFO-P条件に比べて有意に大きかった(p = 0.016)。変化の比較の効果の大きさは大きかった(r≧0.5)。
RESULTS: In the AFO-PCAM condition, decrease in the maximum ankle power generation in the late-stance phase was significantly smaller than that in the AFO-P condition (p = 0.041). We noted a significant higher change in knee flexion in the paretic swing phase in the AFO-PCAM condition relative to that in the AFO-P condition (p = 0.016). The effect size for the comparisons of change was large (r ≧ 0.5).
シグニフィカンス:
本装置は、背屈抵抗があるために後手歩行時の足首の屈曲力を実現し、旋回時の膝の屈曲角度を増加させることができました。
SIGNIFICANCE: Our device facilitated the realization of the ankle plantarflexion power in the late-stance phase because of dorsiflexion resistance, increasing the knee flexion angle during the swing phase.
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