先天的に身体を支えるのが難しかった子どもたちが初めて一人で立ち上がった。膝にロボットを装着してリハビリ訓練を行ったおかげだ。以前にも子どもの歩行を助けるロボットはあったが、機械が力を補助しただけで、今回のように筋肉を発達させることはできなかった。
中国・ベイジンハンコンハンチョン大機械工学部のフォン・ヤンフォン（Yanggang Feng）教授の研究チームは「脊髄性筋萎縮症（SMA）を患う子どもたちの神経筋回復を促進するウェアラブル（着用型）ロボットを開発した」と21日に明らかにした。研究チームによると、ロボットを装着した訓練を中断した後でもリハビリ効果が維持された。短期間に運動機能を高めたのではなく、持続的な回復の可能性を示したということだ。
◇6週のリハビリ訓練後に自力で起立
脊髄性筋萎縮症は運動神経細胞が損傷して筋肉を萎縮させる変性神経疾患である。SMN1遺伝子の変異で発生する遺伝病で、新生児1万人に1人の割合で見られる。過去10年の間に問題となる遺伝子を活性化させる薬剤を投与したり、遺伝子自体を修復する治療法が開発され、神経細胞の喪失を止めるか大幅に遅らせた。しかし、すでに萎縮した筋肉を回復させることはできなかった。
研究チームは等速性リハビリ訓練を支援するウェアラブルロボットを開発した。等速性訓練は、定められた時間に一定の角速度で膝を伸ばす方式である。患者が強い力をかけると、膝に装着したロボットもそれに合わせて抵抗を高め、動きが速くなりすぎないようにする。反対に弱い力しかかけられない場合は抵抗を下げ、同様に角速度を合わせる。これにより、患者が自ら筋力を継続的に強く維持できるよう支援する。
ロボットによるリハビリ訓練は、他人の助けなしには座位から立ち上がれなかった6〜10歳の患者6人に実施した。子どもたちは脚を60回以上動かす訓練を週5回、6週間受けた。リハビリ訓練をゲーム化して患者の参加度を高めた。子どもたちは脚を伸ばす際、モニターで自分がボールを蹴る様子を見ることができた。訓練を終えた子どもたちは全員、ロボットなしでも座位から立ち上がることができた。
映像撮影の結果、子どもたちの大腿四頭筋（太ももの筋肉）体積が19%増加したことが分かった。リハビリ訓練で筋力が強まり、立ち上がることができたということだ。子どもたちは膝を曲げる際に2倍以上の力を出すことができた。座位から立ち上がるまでに必要な開始角度は111度から104度へと減少した。より低い姿勢からでも立ち上がれたという意味だ。
特にリハビリ効果が長期間維持された。子どもたちはその後、6週間にわたり週3回、ロボットを用いた低強度の等速性リハビリ訓練を行い、再び従来の理学療法へ復帰した。以後30日間の追跡観察の結果、ロボット訓練を中断してもリハビリ効果が維持されることが示された。
フォン教授は「着るロボットを一時的に使用するだけでも、長期的な神経筋回復を促進できることを示唆する」と述べた。論文の共同責任著者である米国マサチューセッツ工科大学（MIT）メディアラボのトニー・シュウ（Tony Shu）研究員は「保護者によれば、家庭で子どもがベッドで身体を転がして起き上がったり、特定の姿勢で身体を動かそうとする際に、はるかに容易になった」と語った。
◇従来のロボットと異なり根本治療効果を発揮
以前も脊髄性筋萎縮症の患者は等速性リハビリ訓練を受けていた。しかしこの種のリハビリ訓練は医療機関で専門機器によってのみ可能だった。機器自体もかさばり、子どもが使用するのは難しかった。研究チームは、膝に装着する今回のロボットは重さが0.96㎏で、装着に負担を与えないと明らかにした。
脊髄性筋萎縮症の患者向けロボットも以前から存在した。スペイン国立研究評議会（CSIC）と研究所発の企業であるマルシ・バイオニクス（Marsi Bionics）は2016年に初の子ども用外骨格ロボットを開発した。外骨格は脚を包む歩行補助器の形態である。アルミニウムとチタン製で子どもの身体を固定する。重さは12㎏弱だ。
外骨格ロボットは、子どもが歩こうとする際に現れる筋電信号をセンサーが感知し、それに合わせて関節部に取り付けたモーターを作動させる。言い換えれば、子どもの考えどおりにロボットの脚が動くということだ。ロボットのおかげで5歳の脊髄性筋萎縮症の患者が生まれて初めて歩くことができた。しかし外骨格ロボットは歩行動作を助けるだけで、筋肉を鍛えることはできない。根本的な治療にはならないということだ。これに対し、膝に装着する今回のロボットは運動信号の伝達を促進し、筋肉を鍛えた。
ただし今回の研究は、ロボットではない別の方法でリハビリ訓練を受けた患者という対照群と比較していないため、ロボットがリハビリ効果をもたらしたと断言するには限界がある。患者家族としてはロボットを使えないのであれば研究への参加をためらったためだ。研究チームは、投資家が支援すれば、着るロボットを脊髄性筋萎縮症の遺伝子治療の補完手段として開発できると明らかにした。さらに、他の関節や筋肉訓練にも同じ方式を適用できると期待した。
参考資料
Nature（2026）、DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10642-0
CSIC（2016）、https://www.eurekalert.org/news-releases/521825