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「ノーマライゼーション 障害者の福祉」 2018年2月号

新しい技術を活用した機器の開発:筋電義手

陳隆明

はじめに

何らかの障害をもった方々を対象としたリハビリ医療分野に対して、最先端ロボットテクノロジーを用いたリハビリテーション(以下ロボットリハビリ、兵庫県社会福祉事業団の商標登録)がより有効な手段として今後広く展開されることになるであろう。

筋電義手は、上肢切断者におけるもっとも身近な最先端の自立支援機器と位置付けられる。筋電義手とは、切断者が身体(切断端)に装着して、切断者が自らの意図に基づいて主体となって使用するものである。それゆえに、筋電義手は単に最先端の技術を駆使した製品ではなく、切断者がパートナーとして社会生活のなかで継続的に使用するだけの価値を見いだせる道具になりうるものである。しかし、筋電義手が代償しようとしているのは人体の中で最も繊細な器官であり、知覚に富み、極めて精巧な動きをする「手」である。従って、筋電義手が切断者の良きパートナーとなるために具体的に求められるのは機能改善と機能代償である。筋電義手は医学的なリハビリアプローチ手段として両手動作の再獲得といった機能改善をもたらす。さらに、使い続けることでさまざまな社会活動や職業復帰、レクリエーションといった地域社会での活動といった機能代償にも大いに役立つ。本稿では上肢切断者に対する筋電義手について、現状と今後の展望について言及したい。

筋電義手の対象者はどれくらい存在するのか

日本の筋電義手の普及は欧米諸外国に比べると大きく遅れを取っていることは紛れもない事実である。諸外国の筋電義手公的支給制度や給付の実態について行なったアンケート調査によると、欧米諸国の年間の筋電義手支給数は0.3~2本/人口10万人であった。単純にこの比率を日本の人口(1億3千万人とすると)に当てはめると、日本では年間360~2400本が給付されるべきである。現実には、ここ数年間では年間の交付件数は50~70件といったところではないか。

では、果たしてどれくらいの切断者が筋電義手の潜在的ユーザとなりうるのか。過去に我々が行なった兵庫県下(神戸市を除く)の身体障害者手帳交付に基づく調査(1968年~1997年)では、人口10万人に対する年間の上肢切断者の発生数は4.6人であった。筋電義手の良い適応とされる前腕切断と手関節離断(手部切断も適応とされるがここでは含めない)だけに限ると、上肢切断全体に占めるそれらの割合は11%であった。従って、日本の総人口を1億3千万人とした場合、年間に発生する新規の上肢切断者数は5980人である。すなわち筋電義手の潜在的対象者は年間500~700人となる。

一方で、大峰らは2001年から2005年の北九州市における調査に基づくと、上肢切断発生頻度は人口10万人当たり1.1人であった。調査対象の母集団の数と調査エリアに大きな違いがあるので解釈には注意が必要であるが、大峰らの報告したデータに基づけば、近年では上肢切断者数は4分の1と減少していることになる。労働環境の改善や就労形態が変化したことが影響しているものと考えられる。このデータを当てはめると、近年においてもなお筋電義手の潜在的対象者は年間100~200人である。

上肢切断の原因として圧倒的多数を占めるのが労災事故である。つまり、大多数の筋電義手対象者は就労年齢であることを意味し、今後生産活動をする人的資源として大いに見込める人たちである。ある報告では、適切な義手を装着している上肢切断者の68%が労働市場において生産活動者として見込まれると試算している。そして、近畿地区の上肢切断者のアンケート調査では、切断者の7割以上が筋電義手の装着を希望していた。最先端自立支援機器である筋電義手を医療機関におけるリハビリ手段として定着させ、上肢切断者の社会参加や職業復帰を円滑に導くことが、今後極めて重要となってくる。

筋電義手の仕組みとは

筋電義手とは正確に表現すると、体外力源式義手で、電動モータを力源とした電動義手のひとつである。筋電義手の構成部品は図1のようになり、大きく分けて電動ハンド、装飾用グローブ、リスト、電極、バッテリー及び充電器である。モジュラー化されたパーツにより構成されており、義肢装具士によるソケットの採型、作製以外はパーツの組み立てが中心となる。この電動モータは付属のバッテリーによって駆動されることによってハンドを動かすことができる。
※掲載者注:写真の著作権等の関係で図1はウェブには掲載しておりません。

筋電信号(筋肉を収縮すると発生する微弱な電位差)は切断端から採取し、電動モータをコントロールすることによってハンドの開閉操作を行なっている。決して筋電信号自体で電動モータを動かしているわけではない。通常は切断端の2つの筋電信号でハンドの開閉を操作し、筋電信号を強弱させることによりハンドの開閉スピードが変化させられるもの(DMCハンド)を選択することが多い。筋電信号は脳から発せられる信号であるので、切断者の意図を反映することができる。十分な訓練をつめば、切断者自らの意のままに義手を使いこなすことができる。

日本のみならず、世界的に最も普及しているものはドイツOttoBock社の前腕用筋電義手(MYOBOCK)でハンド型のものである(図2)。ハンド型とはいっても示指と中指、母指が向い合っている対立位となっており、対立位にある3指を閉じたり開いたりさせているだけである。それぞれの指の関節が個々に動いたり、独立して動いたりすることは無い。このため基本的に筋電義手の把持動作は示指と中指、母指の3指によるピンチである。OttoBock社のGreiferは重作業用のための筋電義手である。外見は良くないが、耐久性に優れるものである。
※掲載者注:写真の著作権等の関係で図2はウェブには掲載しておりません。

筋電義手でできること、できないこと

筋電義手は万能でないことを認識しておく必要がある。従来から存在する機能的義手である能動式義手(フック式)は筋電義手と比較して外観は悪く、手先具を操作するためにハーネス・コントロールケーブルが必要であり、上肢がある程度拘束される。しかし、細かい精巧な作業が可能であり(図3)、操作が迅速である、といった利点を要する。
※掲載者注:写真の著作権等の関係で図3はウェブには掲載しておりません。

一方、筋電義手はハーネス・コントロールケーブルが必要なく、上肢が拘束されることなく、自由に両手が使用できる。つまり、従来の能動義手では不可能であった上肢肢位での操作が可能でとなり、両手動作の再獲得とその促進が達成される(図4~6)。しかし、筋電義手はしっかりと物体を把持することは可能だが、細かい精巧な作業には向いていない。片側前腕切断者が筋電義手をあくまで補助手として用い、実生活の中で有効利用することが最善であると思われる。
※掲載者注:写真の著作権等の関係で図4~6はウェブには掲載しておりません。

現在市販され、日本で利用可能な高機能な筋電義手

今世界を見渡すと、多くの高機能筋電義手が利用可能である。本稿ではOttoBock社の前腕用筋電義手(MYOBOCK)以外で、日本で利用可能なもののみを記すこととする。

SensorHand SpeedはOttoBock社の製品である(図7)。指先にSUVA sensorを内蔵し、把持した物体の重心の変化を察知し、自動的に物体を安定した状態に握りなおすものである。さらに指の把持速度は、従来の同社のDMCハンドに比べ約3倍の速度である。これらの高機能化にもかかわらず、重量は従来のDMCハンドとほぼ同等である。しかしながら、依然として指の関節の個々の動きはなく、細かいものは把持しにくい。
※掲載者注:写真の著作権等の関係で図7はウェブには掲載しておりません。

Michelangelo HandはOttoBock社の製品である(図8)。MP関節で屈曲伸展機能を有するが、個々の指には屈曲伸展機能を有さない。母指の動きと手関節の受動的な掌背屈が可能である。Neutral Position・ Finger Abduction/Adduction・ Open Palm・ Lateral Power Grip・ Lateral Pinch・ Opposition Power Grip・ Tripod Pinchといった手の動きが可能である。
※掲載者注:写真の著作権等の関係で図8はウェブには掲載しておりません。

筋電義手の現状と今後の課題

制度についての現状と課題に目を向けてみることとする。新しいデザインのソケット、コンピュータ制御膝継手や各種エネルギー蓄積型足部に代表されるように高機能・最新の義足のパーツが次々と出現し、しかもそれらが着実に臨床の現場に取り入れられ定着している。それらのほとんどは訓練用(治療用)義足として公的保険で認められている。そして、今ではかなり高額の義足パーツであっても一定の条件を満たせば公的支給制度により補装具として給付が可能となった。

一方、障害者総合支援法(特例補装具)、平成25年に改正された労災法により、一定の要件を満たせば筋電義手が補装具として支給されるようになった。しかし、筋電義手が個人に支給されるためには、“筋電義手を良く使いこなしていること”といったことが大前提とされている。しかし、筋電義手を使いこなすための訓練用筋電義手は公的保険の適用とはならない。成人はそのほとんどが労災事故(後天的)によるものであり、今までに両手で作業してきた生活体験から、両手動作の経験とその利便性を実感することができる。さらに、リハビリ終了後の復職や家事などの社会復帰への道筋(目標)が具体的に定まっていることが一般的である。さらに我々が執筆した成人のための訓練マニュアルが存在し、原則8週間の入院訓練である程度使いこなせるようになる。成人の切断者は筋電義手を知ることによりかなり高い確率で社会復帰が期待できる。今後は訓練用筋電義手の保険適応(あるいはそれに準じる制度)の確立と適切な筋電義手訓練が可能な拠点の整備を急ぐことが求められる。

小児の筋電義手についても触れておきたい。一般的に、先天性上肢切断児は義手を使用しなくとも、残存機能を上手に利用し器用に日常生活動作を行うことが可能である。そのことを理由に、先人は小児に対する筋電義手の取り組みに真摯(しんし)に向き合ってこなかった。「片手でできる」は、裏を返せば片手では不可能な動作や、両手で行うことができる動作を諦(あきら)めさせてしまっていることになることにまず医療従事者は気付くべきである。児が筋電義手を使用することによる大きな利点は、繰り返すが、両手動作が促進されることである。しかしながら、成人の場合とは異なり、児はその成長過程において上肢欠損に関わるさまざまな精神的、社会的な問題に直面し、約3割の児は途中で使用を中断してしまう。

児が年長期、さらには思春期、成人期へと切れ目なく筋電義手を使用していくことは容易ではない。いかに我々医療機関が支援できるかが大きな課題である。児が自らの将来性の可能性を広げ、職業選択やレクリエーションなど生活の質の向上に役立つパートナーとして、筋電義手は存在価値があるのである。残念ながら、日常臨床として、児に対して筋電義手訓練が提供できる施設は極めて限られている。児についても成人同様に、訓練用筋電義手は公的保険の適用とはならない。

おわりに

筋電義手は切断者が社会生活に復帰するための自信を回復するための重要な手段のひとつである。筋電義手は最先端技術を駆使した自立支援機器でありながら、実生活においては極めて有用と認められている数少ないものである。筋電義手使用に影響する因子について調査した結果、重要な因子として唯一抽出されたものは、筋電義手操作に関する習熟度であった。切断者が筋電義手を上手に使いこなすことができなければ、言い換えれば、医療者側が適切な訓練を提供しなければ切断者はその使用を断念する傾向が極めて強いということである。筋電義手を役立つものとして、切断者に継続使用してもらうためには、筋電義手の適性を評価・判断し、適切な訓練を提供できる人材の育成と環境(施設)が必要である。

(ちんたかあき 兵庫県立総合リハビリテーションセンター所長)