携帯型股関節外骨格が脳卒中生存者の歩行効率を改善

脳卒中生存者がより少ない労力で遠くまで歩けるように

短い距離を歩くだけでも、脳卒中を経験した多くの人にとっては運動のように感じられます。体の片側が弱くなるため、歩行の一歩一歩に余分なエネルギーが必要になり、疲労、歩行の遅さ、独立性の低下につながります。本研究は、脳卒中生存者の歩行をより楽に、疲れにくくすることを目指した新しい着用型の股関節デバイスを検討し、日常生活で活動的に過ごす助けとなる可能性を探っています。

なぜ脳卒中後の歩行がこんなに難しいのか

脳卒中後、多くの人は片脚が弱く固くなる歩き方を身につけます。足首での蹴り出しや脚の前方への振り出し、膝の安定を保つことが難しくなることがあります。つまずきを避けるために、股関節を高く上げたり脚を外側に大きく振ったりすることが多くなります。強い側の脚がその分余計に働かなければならず、結果として不均等でエネルギーを多く消費する歩行になります。平均して、この状態にある人々の歩行は健康な成人に比べて約60パーセント余分にエネルギーを要し、日常の移動距離や速度を制限します。

股関節に着目した新しいタイプの着用支援

これまでエンジニアは脳卒中生存者の歩行を助けるために多くの駆動型デバイスを開発してきましたが、その多くは足首に焦点を当ててきました。足首のデバイスは歩行速度や足のクリアランスを改善できますが、携帯可能な形にした場合に歩行全体のエネルギーコストを削減することには成功していませんでした。本研究チームは別の部位、股関節をターゲットに選びました。骨盤と太ももの上部に装着する軽量のバッテリー駆動外骨格を設計し、弱い側と強い側の両方の股関節を支援します。体の重心に近い位置に装着するため、足首に置く同様の機器よりも持ち運びによる疲労が少なくなります。

実際の人を対象とした装置の試験

長期の脳卒中に伴う筋力低下を抱える成人7名が研究に参加しました。装置に慣れ、快適に支援を調整するための複数の訓練セッションの後、各参加者は自分の通常の歩行速度でトレッドミルを歩き、まず装置を装着しない状態、その後に装置を作動させた状態で歩きました。歩行中、研究者は酸素消費量を測定してエネルギーコストを推定し、モーションセンサーと力板を用いて股関節・膝・足首の各関節が行う機械的仕事量を算出しました。

身体の労力は減り、装置の援助は増える

股関節外骨格を作動させた状態では、参加者全員が歩行に要するエネルギーを減らしました。平均して、純代謝コスト（立っている状態を差し引いた身体の内部燃料消費）は約18パーセント低下しました。これは健康な人が13キログラムを超えるバックパックを下ろすのに相当します。装置は特に前方への推進や脚の振り出しの際に通常は股関節筋が担う仕事の一部を肩代わりしました。股関節自体が行う生体的な仕事は約29パーセント減少し、膝や足首での仕事量はほぼ変わりませんでした。外骨格は足の地面からのクリアランスもわずかに高め、つまずきのリスクを下げる可能性があり、弱い側と強い側の仕事量のバランスも改善しました。

日常生活にとっての意味

脳卒中を抱える人にとって、18パーセントのエネルギー節約は休息を必要とするまでにより遠く歩けるようになること、坂道やより長い地域での移動に取り組めること、仕事や社会活動により積極的に参加できることを意味する可能性があります。本研究は、携帯可能な股関節外骨格が主に股関節筋にかかる負担を軽減することで、脳卒中生存者の歩行労力を実質的に減らし得ることを初めて示しました。研究はトレッドミル上で少人数・短期間にわたって行われましたが、コンパクトな股関節装着型ロボットが将来的に標準的なケアの一部となり、脳卒中後の移動性と自立を回復する助けとなる可能性を示唆しています。

引用: Pruyn, K., Murray, R., Gabert, L. et al. Portable hip exoskeleton improves walking economy for stroke survivors. Nat Commun 17, 2771 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69580-0

キーワード: 脳卒中リハビリテーション, 外骨格, 歩行支援デバイス, 歩行のエネルギーコスト, 股関節ロボティクス