NeglectARm3D: 片側空間無視の3次元評価のためのロボットおよび仮想現実プラットフォーム
NeglectARm3D: a robotic and virtual reality platform for the three-dimensional assessment of unilateral spatial neglect
片側空間無視(USN)は脳卒中後の機能予後に大きく影響するが、従来の2次元の紙と鉛筆による評価法では、3次元空間、特に奥行きにおける障害の複雑さを捉えきれない。本稿では、USNの客観的かつ再現可能な3次元評価プラットフォーム「NeglectARm3D」を紹介する。これは、7自由度のトルク制御ロボット(Franka Research 3)の精密な運動学および力覚測定と、市販のヘッドマウントディスプレイ(Meta Quest 3)の没入型3D刺激提示を統合したものである。参加者は、カルテジアン変数インピーダンス制御によりランダムな3Dターゲットに自由に手を伸ばし(フェーズ1)、探索空間の体積マップを再構築できる。また、ロボットが操作する(フェーズ2)ことで、ロボットが誘導するハプティックフィードバックにより無視されているターゲットへの到達を支援する。技術的挙動、安全性、許容性を評価するため、健常成人12名が30回のリーチング軌道(フェーズ1で20回、フェーズ2で10回)を実行した。システムは自然な移動速度(0.10±0.02 vs. 0.10±0.01 m/s)を維持し、自由リーチングでの大きな位置誤差(32.46±14.71 mm)と、ロボット主導の精密な収束(3.01±0.43 mm)を達成し、相互作用力を低減した(4.96±0.84 vs. 2.59±0.32 N)。移動の滑らかさも生理的範囲内(SPARC −1.87±0.29 vs. −1.63±0.32)であった。ユーザビリティは高く(System Usability Scale 85.60±8.10)、シミュレーター症候群の症状は低く、参加者全員が痛みや危険を感じなかった。これらの結果は、健常成人における統合プラットフォームの技術的実現可能性と短期的な許容性を支持し、USNを持つ脳卒中生存者における臨床的および心理測定学的評価の正当性を示すものである。
- 片側空間無視(USN)の3次元評価を行う統合プラットフォーム「NeglectARm3D」を開発。7自由度トルク制御ロボット(Franka Research 3)の運動学・力覚測定と、Meta Quest 3による没入型3D刺激提示を組み合わせる。
- 健常成人12名が30回のリーチング軌道(フェーズ1で20回、フェーズ2で10回)を実行する技術的・安全性・許容性試験を実施。自由リーチングでの位置誤差32.46±14.71 mmに対し、ロボット主導では3.01±0.43 mmへ収束し、相互作用力も4.96±0.84 Nから2.59±0.32 Nへ低減した。
- ユーザビリティはSystem Usability Scaleで85.60±8.10と高く、シミュレーター症候群症状は低く、参加者全員が痛みや危険を報告しなかった。ただし健常成人でのshort-termな実現可能性検証に留まり、USN患者での臨床的有効性・心理測定学的妥当性は今後の検証課題。
本稿は研究プロトタイプの技術的フィージビリティ検証であり、商用製品や調達・規制の動きは含まれないため直接の投資材料は乏しい。ただし、Franka Research 3のようなトルク制御7自由度アームとMeta Quest 3という汎用HMDを組み合わせ、ハプティック誘導でリハビリ評価を行う構成は、医療・リハビリ向けサービスロボティクスの低コストな実装パターンを示している。健常者12名・単一施設の短期許容性試験に留まり、患者での臨床的有効性や薬事承認・ reimbursement の道筋は未検証である点に留意。将来的に脳卒中リハビリ市場へロボット+XRが浸透する場合、Franka Emikaなどの協働ロボットベンダーやHMDプラットフォームの産業応用先が広がる可能性を定点観測したい。