Research press release

医学研究:感覚フィードバックによって改善される義足使用

Nature Medicine

Medical Research: Sensory feedback improves leg prosthetic use

感覚フィードバックシグナルを復活させる新型の義足が歩行動作を改善させ、幻肢痛を減少させることが、2人の患者についての症例研究で明らかになった。

神経系と外部の装置との直接的相互作用を可能にする神経補綴システム〔ブレイン・マシン・インターフェース(BMI)としても知られる〕は、脳や脊髄に損傷を持つ患者、変性疾患の患者や足を失った患者の生活の質(QOL)を改善できる。この分野は相当に進歩してきているものの、BMIが実用化に至るのを妨げている大きな問題の1つが、補綴装置からの「感覚」フィードバックがないことである。感覚フィードバックは、運動指令の微調整を助け、外界との相互作用を回復するのに必須といえる。

S Raspopovicたちは、足が地面に触れる感覚、足裏が感じる圧力や膝関節の角度などを示す外部センサーを多数備えた改良型の義足装置について報告している。これらのセンサーが、脛骨神経に埋め込まれた一群の刺激電極を介して感覚シグナルを伝達し、神経系へと戻す。下肢を切断した2人の患者では、この義足を用いることで歩行動作が改善し、実験室でも実際の環境でも、耐久力が高まることが分かった。その上、この装具を使用すると、患者の幻肢痛が減少した。

この症例研究によって得られた結果は原理証明といえるものであり、人工装置に感覚フィードバックを取り入れることが実際の環境でも有望なことを示している。しかし、今後の研究はより大きな集団でもっと長期間にわたって行い、効果を追跡することが必要だろう。

A new prosthetic leg that can restore sensory feedback signals is shown to improve walking performance and reduce phantom limb pain during use in a case study of two patients, published this week in Nature Medicine.

Neural prosthetics that allow direct interaction between the nervous system and external devices - also known as brain - machine interfaces - can improve the quality of life for patients living with brain or spinal cord injuries, degenerative disease, or the loss of limbs. Although considerable progress has been made in this area, a major hurdle preventing the real-world application of brain - machine interfaces is a lack of ‘sensory’ feedback from the prosthetics. Sensory feedback is needed to help fine-tune motor commands and restore interactions with the external world.

Stansia Raspopovic and colleagues describe an improved prosthetic leg device outfitted with a number of external sensors, representing foot touch and pressure and knee joint angle. These sensors transmit sensory signals back to the nervous system through a set of stimulation electrodes implanted into the tibial nerve. The authors found that, for two patients with lower-limb amputations, the use of this prosthetic improved walking performance and boosted endurance in both a laboratory setting and a real-world environment. In addition, using the prosthetic reduced the patients’ phantom limb pain.

The authors conclude that the proof-of-principle results from this case study demonstrate a promising application of sensory feedback prosthetics in real-world setting. However, future research in larger groups followed for longer periods of time will be required.

doi: 10.1038/s41591-019-0567-3

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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