Details of a Researcher - AOKI Nobuhiro

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飯田尚哉, 金子文成, 青木信裕, 柴田恵理子

日本理学療法学術大会 ( JAPANESE PHYSICAL THERAPY ASSOCIATION ) 2011 ( 0 ) Ca0931 - Ca0931 2012

【はじめに、目的】固有感覚の一つである位置覚は，体幹や四肢の位置を認識する感覚として古くから用いられている。位置覚の受容器としては，運動に関わる主動作筋と拮抗筋の筋紡錘からの感覚入力が重要な役割を持つとされている。一方，最近の研究においては，関節位置を自動運動で再現させる際，筋紡錘からの感覚入力以外にも，筋出力の感覚が関与すると報告されている。しかし，筋紡錘からの感覚入力と，筋出力の感覚のどちらがより位置覚に関与しているのかを検証している報告はない。このことを検証するためには，筋出力が必要となる自動運動での課題と，筋出力が必要ない他動運動での課題を組み合わせ，位置覚検査を実施する必要がある。さらに，主動作筋と拮抗筋のいずれかの筋紡錘の機能を変化させた状態で，位置覚検査を実施する必要がある。先行研究により，筋が疲労すると筋紡錘の感度が変化することが示されていることから，本研究では筋疲労前後で位置覚を検査する。本研究の目的は，筋紡錘からの感覚入力と，筋出力の感覚のどちらがより位置覚に関与しているのかを明らかにすることとした。【方法】対象は健康な男性10名とした。すべての課題において等速性運動機器を使用し，肢位は肩関節90°外転位とした。実験手順としては，疲労課題の前後で位置覚検査，疲労確認課題を実施した。疲労の対象とする筋は肩関節内旋筋もしくは外旋筋とし，それぞれの筋の疲労課題を1週間以上の間隔を空け，別日に実施した。疲労課題は肩関節内旋もしくは外旋方向の等速性運動の反復とした。課題中の等速性ピークトルクが課題前の等速性ピークトルクの40%を3回連続で下回った時点で課題を終了した。位置覚検査では，記憶した肩関節回旋角度を自動あるいは他動運動で再現させる課題を実施した。角速度は自動，他動運動いずれの場合も5deg/secとした。記憶した角度と再現した角度の差（恒常誤差）と差を絶対値化した値（絶対誤差）を算出し，位置覚の指標とした。疲労確認課題では，肩関節内旋および外旋方向の等尺性ピークトルクを測定した。さらに，肩関節内旋筋（大胸筋，広背筋）と外旋筋（棘下筋，三角筋後部）に表面電極を貼付し，等尺性ピークトルクの50%の値を出力させ，その際の筋電図（EMG）データを記録した。筋電図データから，筋疲労の指標である中間周波数（MDF）および筋電図積分値（IEMG）を算出した。IEMGは等尺性ピークトルク発揮時の値で正規化した。統計学的手法として，各疲労条件（内旋筋疲労条件，外旋筋疲労条件）において，等尺性ピークトルクおよび各筋のMDF，IEMGを疲労課題前後でt検定により比較した。また，各疲労条件において，測定時期 (疲労課題前，後) および運動様式 (自動運動，他動運動) の2つを要因とした二元配置分散分析を実施し，位置覚の変化を検証した。2つの要因間で交互作用があった場合，その後の検定として単純主効果の検定を行った。いずれも有意水準は5%未満とした。【倫理的配慮、説明と同意】本研究はヘンシンキ宣言に基づき，事前に研究内容等を明記した書面を用いて十分な説明を行った。その上で，同意が得られた被験者を対象として実験を行った。【結果】内旋筋疲労条件では，疲労課題後で等尺性内旋ピークトルクおよび内旋筋のMDFが有意に減少し，内旋筋のIEMGが有意に増加した。外旋筋疲労条件では，疲労課題後で等尺性外旋ピークトルクおよび外旋筋のMDFが有意に減少し，外旋筋のIEMGが有意に増加した。恒常誤差および絶対誤差は，いずれの疲労条件においても交互作用および運動様式要因での主効果がなかった。一方で，測定時期要因で主効果があり，いずれの疲労条件においても，絶対誤差が疲労課題後で有意に増加した。また，内旋筋疲労条件においては，恒常誤差が疲労課題後で外旋方向へ有意に増加した。外旋筋疲労条件においては，恒常誤差が疲労課題後で内旋方向へ有意に増加した。【考察】本研究の結果から，自動，他動運動いずれの場合においても，筋疲労により位置覚が低下することが示された。しかし，位置覚が低下する度合いは自動，他動運動によって差がなかった。このことは，位置覚に主として関与するのは筋紡錘からの感覚入力であり，筋出力の感覚は大きく関与しないことを示している。また，筋疲労により恒常誤差の変化する方向が，疲労条件によって異なっていた。疲労課題後で，被験者は疲労した筋がより伸張した肢位で目標角度に一致したと知覚していた。このことは，疲労課題により，疲労した筋の筋紡錘の感度が低下したことを示唆している可能性がある。【理学療法学研究としての意義】本研究の結果は，位置覚が生成されるメカニズムを明確にすることの一助となり，固有感覚機能に対するエクササイズ等の理学療法を行う上で，重要な知見となる。

DOI CiNii

肩関節回旋筋疲労課題を用いた位置覚の生成機序に関する研究

IIDA NAOYA, KANEKO FUMINARI, AOKI NOBUHIRO, SHIBATA ERIKO

理学療法学 39 ROMBUNNO.0931 2012

DOI J-GLOBAL

スクワット動作における中間広筋を含む大腿四頭筋の筋活動特性

KAWAI MAKOTO, TANIGUCHI KEIGO, SAITO TERU, AOKI NOBUHIRO, AKIMA HIROSHI, KATAYOSE MASAKI

北海道理学療法士学術大会プログラム・抄録集 63rd 78 2012

J-GLOBAL

神経筋電気刺激の最大刺激強度と漸増時間が筋収縮による関節トルクに及ぼす影響

SAKAKI YOSHINARI, KANEKO FUMINARI, AOKI NOBUHIRO, TAKIGAWA KOICHI, ONISHI IKUO

理学療法学 39 ROMBUNNO.0181 2012

DOI J-GLOBAL

神経筋電気刺激の最大刺激強度と漸増時間が筋収縮による関節トルクに及ぼす影響

榊善成, 金子文成, 青木信裕, 滝川光一, 大西郁夫

日本理学療法学術大会 ( JAPANESE PHYSICAL THERAPY ASSOCIATION ) 2011 ( 0 ) Fa0181 - Fa0181 2012

【はじめに、目的】神経筋電気刺激（Neuromuscular Electrical Stimulation：以下NMES）とは，電気刺激で筋を刺激し収縮させる方法である。これまでに我々の研究グループは，NMESにおける最大刺激強度の増加，または漸増時間の延長に伴い，上腕二頭筋への刺激によって生じる肘関節屈曲角度が大きくなることを報告した（榊ら，2010）。また，最大刺激強度の増加に伴い，刺激によって生じる肘関節屈曲トルクが大きくなることを報告した（榊ら，2011）。我々は，運動補助手段として新しいシステムによる機能的なNMESを開発している。その実現のためには，刺激条件とそれによって生じる関節トルクとの関係を明らかにする必要がある。NMESを実施する際の刺激条件として，漸増時間がある。漸増時間とは，電気刺激開始から最大電気刺激に至るまでの時間であり，重要な設定のひとつである。しかし，漸増時間の違いが関節トルクに与える影響は明らかではない。本研究では，独立変数をNMESの刺激条件である最大刺激強度と漸増時間とした場合に，それらとNMESで生じる関節トルクとの関係を明らかにすることを目的とした。【方法】対象は，神経学的・整形外科学的な既往歴，現病歴のない男性15名とし，対象側は右側とした。測定姿勢は端座位とし，前腕を実験台上に置いた。その肢位は，肩関節軽度屈曲，内外転・内外旋0°，肘関節屈曲45°，前腕回外とした。NMESの実施には，低周波治療器（イトーES420）を使用した。刺激電極は，陰極を上腕二頭筋筋腹中央，陽極を肩峰に貼付した。刺激条件の設定は，刺激周波数50Hz，パルス幅400μsとし，対称性二相性のパルス波を用いた。最大刺激強度は10mA，15mA，20mA，25mAとし，強い痛みを生じない範囲とした。また，漸増時間は1秒，2秒，3秒，4秒，5秒，6秒に設定した。関節トルクの計測にはオリジナル装置を作成し，センサとして動ひずみ測定器（DPM-612B）を使用した。動ひずみ測定器から出力された電圧をサンプリング周波数1kHzでA/D変換した後に，オリジナルプログラム（LabView 2011）を用いて高域遮断10Hzでフィルタ処理を行った。その後オフラインで関節トルクに換算した。関節トルクは，漸増時間の区間における肘関節屈曲最大トルクを用いた。得られた結果は，最大刺激強度（10mA，15mA，20mA，25mA）と漸増時間（1秒，2秒，3秒，4秒，5秒，6秒）を要因とした反復測定による二元配置分散分析を実施した。交互作用があった場合，単純主効果の検定を実施した。いずれも有意水準は5%未満とした。【倫理的配慮、説明と同意】本研究はヘンシンキ宣言に沿って実施した。また，事前に研究内容等の説明を十分に行った上で，同意が得られた被験者を対象として実験を行った。【結果】関節トルクは，漸増時間，最大刺激強度ともに有意な主効果があった（漸増時間：F=5.71，p=0.01，最大刺激強度：F=42.62，p＜0.0005）。さらに，これら二要因には有意な交互作用があった（F=4.69，p=0.01）。単純主効果の検定の結果，最大刺激強度25mAにおいて，漸増時間1秒，2秒，3秒と比較して6秒における関節トルクが有意に高値を示した（1秒：p＜0.0005，2秒，3秒：p=0.04）。全ての漸増時間において，最大刺激強度10mAと比較して20mA，25mAにおける関節トルクが有意に高値を示した（1秒，2秒，3秒，4秒，5秒，6秒：p＜0.0005）。また，最大刺激強度15mAと比較して25mAにおける関節トルクが有意に高値を示した（1秒：p=0.01，2秒，3秒，4秒，5秒，6秒：p＜0.0005）。そして，漸増時間2秒，4秒，6秒においては，最大刺激強度15mAと比較して20mAにおける関節トルクが有意に高値を示した（2秒，4秒，6秒：p=0.04）。さらに，漸増時間6秒においては，最大刺激強度20mAと比較して25mAにおける関節トルクが有意に高値を示した（p=0.01）。【考察】本研究結果から，最大刺激強度が同様であるにも関わらず，漸増時間の延長に伴い刺激により生じる関節トルクが大きくなることが明らかになった。Gorgeyらは，刺激時間が長くなると，運動単位の動員数が増加すると報告した（Gorgey et al, 2008）。本研究においては，漸増時間の延長によって，上腕二頭筋の運動単位の動員数が多くなり，関節トルクの生成に貢献した可能性がある。よって，NMESにおいて目的とする関節トルクを生じさせるためには，刺激条件として漸増時間を考慮する必要があることが示唆された。【理学療法学研究としての意義】本研究は，中枢神経系の障害などにより自発的運動が困難な症例に対して，筋へ適切な制御を行うためのNMESの刺激条件を考えるための，基礎的知見になると考える。

DOI CiNii

段階的圧迫構造靴下の装着が運動感覚機能に及ぼす影響

HAYAMI TATSUYA, KANEKO FUMINARI, IIDA NAOYA, AOKI NOBUHIRO, SHIBATA ERIKO, MIURA TAKASHI, IWASAKI TETSUJI

日本臨床スポーツ医学会誌 19 ( 4 ) S172 2011.10

J-GLOBAL

神経筋電気刺激の最大刺激強度とランプアップタイムが筋収縮による関節トルクに及ぼす影響

SAKAKI YOSHINARI, KANEKO FUMINARI, AOKI NOBUHIRO, HAYAMI TATSUYA, TAKIGAWA KOICHI, ONISHI IKUO

日本基礎理学療法学雑誌 15 ( 1 ) 31 2011.05

J-GLOBAL

動画を用いたメンタルプラクティスが短期的な練習による運動学習効果の維持に及ぼす影響―剣道の突き打ち動作からの検討―

OKAWADA AIMI, KANEKO FUMINARI, SHIBATA ERIKO, AOKI NOBUHIRO, KATAYOSE MASAKI

日本基礎理学療法学雑誌 15 ( 1 ) 36 2011.05

J-GLOBAL

選択的筋疲労条件を用いたジャンプ着地動作で半腱様筋が果たす役割の解明

AOKI NOBUHIRO, KANEKO FUMINARI, KATAYOSE MASAKI, YAMASHITA TOSHIHIKO

日本整形外科学会雑誌 85 ( 3 ) S527 2011.03

J-GLOBAL

ステップ動作における予測の有無が腹直筋・内腹斜筋の筋活動開始時間に与える影響

MATSUDA NAOKI, TANIGUCHI KEIGO, IKEDA YUUMA, AOKI NOBUHIRO, MORITA HIROKO, KANEKO FUMINARI, KATAYOSE MASAKI

理学療法学 ( (公社)日本理学療法士協会 ) 38 ( Suppl.2 ) ROMBUNNO.PI2-019 - 019 2011

DOI J-GLOBAL

選択的筋疲労条件を用いた半腱様筋機能の解明

青木信裕, 金子文成, 片寄正樹

日本理学療法学術大会 ( JAPANESE PHYSICAL THERAPY ASSOCIATION ) 2010 ( 0 ) AbPI2121 - AbPI2121 2011

【目的】これまでに我々のグループは，ハムストリングを構成する半腱様筋（ST），半膜様筋（SM），大腿二頭筋（BF）の筋活動が膝関節屈曲角度によって変化することを報告した（西野, 2004. Kubota, 2009）。しかし，動的課題でハムストリングの各筋が有する機能は明らかではない。各筋の役割を検索するために，各筋の機能を欠損させて動的な運動学的解析を行うことが有効であると考える。このことから，選択的な筋疲労を誘起することによる機能的欠損実験を試みてきた。本研究の目的は，ハムストリングにおける動的機能の解明への導入として，疲労による STの機能的欠損によって静的筋出力時にハムストリングのふるまいがどのように変化するかを明らかにすることである。 【方法】対象は健常成人男性とし，左下肢を測定対象とした。測定機器は等速性筋力測定機器を使用し，測定肢位は腹臥位とした。介入はSTの選択的な疲労を誘起するために，STへの神経筋電気刺激(NMES)とした。NMESは低周波治療機器を使用し，刺激肢位は腹臥位で膝関節屈曲60°とした。電気刺激は刺激周波数20Hz，刺激時間30分，刺激強度は被験者が耐えうる最大強度と規定した。実験課題は等尺性膝関節屈曲運動の最大随意収縮（MVC）課題と一定力出力課題とし，NMESによる介入の前後でランダムに実施した。MVC課題は膝関節屈曲15゜，60゜，105゜で2回ずつ実施した。一定力出力課題は膝関節屈曲105゜で実施し，膝関節屈曲105゜での介入前MVC課題で得られた最大トルクの25％，50％，75％を目標値として設定した。測定項目は膝屈曲トルクと下肢筋活動とした。筋活動の測定は表面電極を使用し，ST，SM，BFから導出した。データ解析として，MVC課題は各角度における最大膝屈曲トルクの最大値を採用し，そのときの各筋の筋電図積分値と中央周波数を算出した。一定力出力課題は目標値を出力している部分の3秒間を分析対象とし，筋電図積分値と中央周波数を算出した。統計学的解析は，最大膝屈曲トルクにおいては測定時期要因と膝関節角度要因について反複測定二元配置分散分析を実施した。交互作用が認められた場合には単純主効果の検定を行った。筋電図積分値と中央周波数は各筋の各出力強度によってそれぞれ対応のあるt検定を実施した。有意水準は5%とした。 【説明と同意】本研究は，本学倫理委員会の承認を得た上で実施した。また，被験者にはヘルシンキ宣言に基づき，事前に研究目的や測定内容等を明記した書面を用いて十分な説明を行った。その上で，被験者より同意の得られた場合のみ測定を開始した。 【結果】膝関節最大屈曲トルクは介入後にどの関節角度においても有意に低下した。そのときの筋電図積分値は膝関節15°では介入後においてST，SMが有意に低下し，膝関節105°では介入後においてSM，BFで有意に増加した。一定出力課題では，STは介入後において25%，50%の出力の際に筋電図積分値が有意に増加し，中央周波数が有意に低下した。SMは全ての出力において介入後に筋電図積分値が有意に増加し，中央周波数は50％の出力の際に有意に増加した。BFは介入前後で変化はなかった。 【考察】最大トルクが介入後に低下したことから，NMESで筋疲労が生じていたことは明らかであった。また，一定出力課題のSTにおける筋電図解析の結果から，STには筋疲労が生じたことが示唆された。これまでの金子らのグループによるST機能に関する解析結果から，STの疲労によって膝関節深屈曲位で選択的なトルクの低下が予想された。しかし，今回の結果からSTの疲労により深屈曲位での低下が起こるわけではなかった。積分筋電図の結果から，膝関節伸展位では介入後にSTとSMが膝屈曲トルクに貢献することができなくなったために最大トルクが低下したと考える。一方，膝関節105°では介入後にSMとBFの筋活動量は増加していたにもかかわらず，膝屈曲トルクが減少していた。このことから，膝関節深屈曲位での膝屈曲トルクの生成にはSTが大きく貢献している可能性が考えられ，過去の報告に矛盾しない。一方，一定出力課題時にはSMは筋電図積分値が増加しているにも関わらず，中央周波数は増加した。このことは，SMでは介入後に筋伝導速度が速くなったことを示し，動員された運動単位が質的に変化した可能性が高い。STが疲労し十分な膝屈曲トルクの生成ができなかったためにSMがその機能を補うように活動した可能性がある。これらのことから，ハムストリング内側のSTとSMにおいてはお互いの機能を補完するように機能的に連関する機構がある可能性があり，今後の研究課題である。 【理学療法学研究としての意義】STが静的課題下で果たす機能的役割を明らかにすることは，膝関節障害を有する症例の評価・治療の根拠となる可能性がある。

DOI CiNii

選択的筋疲労条件を用いた半腱様筋機能の解明

AOKI NOBUHIRO, KANEKO FUMINARI, KATAYOSE MASAKI

理学療法学 38 ROMBUNNO.PI2-121 2011

DOI J-GLOBAL

ステップ動作における予測の有無が腹直筋・内腹斜筋の筋活動開始時間に与える影響

松田直樹, 谷口圭吾, 池田祐真, 青木信裕, 森田寛子, 金子文成, 片寄正樹

日本理学療法学術大会 ( JAPANESE PHYSICAL THERAPY ASSOCIATION ) 2010 ( 0 ) AbPI2019 - AbPI2019 2011

【目的】腹筋群は,多くの下肢筋の起始部である骨盤の固定作用を担う点から,下肢運動時に重要であると言われている.スポーツの動作場面の中では,次に行う動作が予測できない非予測状況が多く存在し,そのような状況における外傷発生が多いと考えられる.また,非予測状況での動作中の筋活動や動的アライメントは,予測可能な状況に観察される特徴とは異なることが報告されている.しかし,非予測状況における腹筋群の筋活動は検討されていない.そこで本研究では,ステップの方向に対する予測の可否が,内腹斜筋・腹直筋の筋活動に与える影響を明らかにする事を目的とした. 【方法】対象者は健常男性16名とした.課題は,安静立位からの右足ステップとし,目標位置は最大歩幅の30%の位置と,その位置から左右それぞれに30cm移動させた位置の計3か所とした.カウントダウンを行い,0秒になった瞬間に目標位置のランプを点灯させ,対象者にランプが点灯した方向にできるだけ早くステップを行わせた.予測課題は,試技実施前に予め点灯するランプを教示するが,非予測課題では教示を行わない事とした.対象者には,ランプ点灯前に動作を開始しないように指示した. 動作はハイスピードカメラにより記録した. 対象者は両課題で,各方向へのステップを無作為に5回ずつ実施した.対象者はWii-Balance Board(任天堂社製)上で安静立位を保持し,モニター表示される重心位置を一定範囲で中心に留まるように調節し,その状態から課題を実施した.目標位置は,Wii- Balance Board上面と同じ高さの台上に設定した.筋電図の測定は表面筋電図を使用し,測定筋は左内腹斜筋(LIO)・右内腹斜筋(RIO)・左腹直筋(LRA)・右腹直筋(RRA)・右縫工筋(Sa)とした.電極貼付部位は,LIO・RIO・LRA・RRAはNgらの方法に準じて貼付し,Saは上前腸骨棘から大腿骨内側上顆を結んだ線分上で,上前腸骨棘より4横指遠位部の筋腹部位を触診・超音波診断装置で確認後,電極を貼付した.各筋のOnsetTimeは,安静立位時の平均筋活動量を基準に,その標準偏差の3倍を加算した値を超えた時間とし,LIO・LRA・RIO・RRAはSaのOnsetTimeとの差(OnsetGap)を算出した.ハイスピードカメラで同定したランプ点灯から,ステップ時のヒールコンタクト(HC)とSaのOnsetTimeまでの時間および各筋のOnsetGapを両課題間で対応のあるt検定を用いて比較し,有意水準は5%未満とした. 【説明と同意】本実験の対象者には,本実験の目的・趣旨を十分に説明し,書面で参加の同意を得られた者に対して実験を実施した. 【結果】ランプ点灯からHCまでの時間は,予測課題(626±105ms),非予測課題(726±94ms)であり,非予測課題で有意にHCの時間の遅延が確認された.ランプ点灯からSaのOnsetTimeまでの時間は,予測課題(-232±115ms),非予測課題(-150±141ms)であり,方向指示よりも早い時期に筋活動が開始しており,非予測課題で有意に筋活動の遅延が確認された.RIOのOnsetGapは予測課題(195±164ms),非予測課題(293±172ms)であり,非予測課題で有意な筋活動の遅延が確認された.LIO・LRA・RRAの各筋では,課題間で有意な差が検出されなかった. 【考察】本研究では,非予測課題において,Saの筋活動開始時間の遅延,ランプ点灯からHCまでの時間延長およびSaとRIOの筋活動開始時間の間隔の延長が確認された.非予測課題でランプ点灯からHCまでの時間が延長した事は,選択反応課題における反応の遅れによるものと考えられる.このことはステップ方向が予測できなかったために,ランプ点灯前に予めSaの筋活動を発生させるタイミングが遅れたことによる結果だと考えられる.また,非予測課題でRIOのOnsetGapに有意な増加が確認されたことは,SaとRIOの筋活動開始時間の間隔が延長したことを示し,RIOがSaよりも非予測課題の影響を強く受け,その結果としてRIOのOnsetの時期が遅れた可能性を示唆している.右足ステップ時，運動脚骨盤の引き上げ・右下肢への荷重に対する骨盤固定の役割を果たすと考えられるRIOの筋活動が非予測状況で遅れる現象は,障害や外傷の発生に関わっている可能性が推察される. 【理学療法学研究としての意義】非予測状況時の腹筋群の活動様相の解明は,外傷発生に関連のある下肢筋活動や動的アライメントの要因を探るうえでの基礎資料になり得るとともに,外傷発生後の効果的な理学療法プログラムの構築や再発予防に向けた方策の検討に寄与すると考える.

DOI CiNii

第31回札幌国際スキーマラソン参加者に対する体力測定事業報告

AOKI NOBUHIRO, KANEKO FUMINARI, TANIGUCHI KEIGO, HAYASHI KOICHIRO, SHIOMI HIROSHI, KATAYOSE MASAKI

北海道理学療法士学術大会プログラム・抄録集 62nd 46 2011

J-GLOBAL

肩関節外旋筋群の疲労が肩関節運動覚に与える影響

IIDA NAOYA, KANEKO FUMINARI, AOKI NOBUHIRO

北海道理学療法士学術大会プログラム・抄録集 62nd 46 2011

J-GLOBAL

神経筋電気刺激の刺激強度と立ち上がり時間が関節運動に及ぼす影響

SAKAKI YOSHISHIGE, KANEKO FUMINARI, AOKI NOBUHIRO, TAKIGAWA KOICHI, ONISHI IKUO

理学療法の医学的基礎 14 ( 1 ) 36 2010.05

J-GLOBAL

半腱様筋への電気刺激がもたらす選択的筋疲労の検証

AOKI NOBUHIRO, KANEKO FUMINARI, AOYAMA TOSHIYUKI, HAYAMI TATSUYA, KATAYOSE MASAKI

理学療法の医学的基礎 14 ( 1 ) 38 2010.05

J-GLOBAL

肩関節外旋筋群の疲労が肩関節位置覚に及ぼす影響

IIDA NAOYA, KANEKO FUMINARI, AOKI NOBUHIRO, SAKAKI YOSHISHIGE

理学療法の医学的基礎 14 ( 1 ) 39 2010.05

J-GLOBAL

膝前十字靱帯再建術後における膝伸展方向に関与する固有感覚機能の特性―運動平衡保持法と運動検出閾値検査による比較―

AOKI NOBUHIRO, KANEKO FUMINARI, HAYAMI TATSUYA, AOYAMA TOSHIYUKI, KANAMORI AKIHIRO

理学療法学 37 ROMBUNNO.P2-178 2010

DOI J-GLOBAL

神経筋電気刺激の立ち上がり時間が関節運動と疼痛に及ぼす影響

榊善成, 金子文成, 青木信裕, 滝川光一, 大西郁夫

日本理学療法学術大会 ( JAPANESE PHYSICAL THERAPY ASSOCIATION ) 2009 ( 0 ) F4P2295 - F4P2295 2010

【目的】電気刺激で筋を刺激し収縮させる方法を，神経筋電気刺激（Electrical Muscular Stimulation：以下EMS）と呼ぶ．EMSは，刺激強度や周波数，パルス幅，刺激時間の長さなどの条件を，任意に変化させることができる．その結果，適切な条件で実施可能である．EMSの用途のひとつに，電気刺激による筋収縮を補助具のように利用し，中枢神経系の障害などで失われた動作を再建する機能的電気刺激（Functional Electrical Stimulation：以下FES）が挙げられる．FESで日常動作を再建するためには，電気刺激の制御信号を操作して筋収縮を誘発するため，多くの筋収縮を制御する必要がある．しかし，現状はある特定の動作の補助を目的とするものが多く，汎用性が低い．より健常者に近い機能を実現し汎用性を高めるためには，筋収縮の適切な制御が課題となる．筋収縮を適切に制御するためには，電気刺激の条件により，筋収縮に伴う関節運動や電気刺激に伴う疼痛がどの程度生じるのかを明らかにし，疼痛のない範囲で関節運動を補助する必要がある．しかし，刺激条件の変化により関節運動や疼痛がどの程度生じるかは明らかではない．電気刺激を生体に与え始める際の刺激条件としては，立ち上がり時間が重要なパラメーターのひとつであり，その条件により疼痛の生じる程度が変化することが予測される．しかし，立ち上がり時間の違いが実際に生体に与える影響は明らかではない．そこで本研究では，電気刺激の立ち上がり時間の変化が，筋収縮による関節運動と電気刺激に伴う疼痛にどのような影響を及ぼすのかを明らかにすることを目的とした． 【方法】対象は，神経学的・整形外科学的な既往歴，現病歴のない男性10名とした．測定姿勢は，肩関節内外転・内外旋0°位，肘関節屈曲60°位，前腕中間位，体幹垂直位の端座位とし，全被験者で利き手であった右側を対象側とした．電気刺激には，低周波治療器（イトーES420）を使用し，刺激周波数50Hz，パルス幅400μsとした．低周波治療器の出力電圧は50V±20%，波形は対称性二相性パルス波とした．表面電極は上腕二頭筋の筋腹中央に貼付した．刺激強度は，疼痛に耐え得る刺激強度の最大値に対して0.85倍とし，立ち上がり時間は1秒，3秒，5秒とした．関節角度の記録は，電気角度計を使用した．得られた関節角度の電圧は，サンプリング周波数1kHzにてA/D変換した後に，ローパスフィルター（10Hz）を通過させた．関節角度変化の傾きは，肘関節屈曲開始時から最大屈曲時までの回帰直線を算出し，回帰関数から傾きを求めた．また，電気刺激に伴う疼痛の程度はVisual Analog Scale（VAS）を用いて調査した．肘関節屈曲到達角度と角度変化の傾き，VASは，いずれも3つの立ち上がり時間を要因とした一元配置分散分析で解析した．その後多重比較検定は，Bonferroniを用いて行った．いずれも有意水準は5%未満とした． 【説明と同意】本研究はヘンシンキ宣言に沿って実施した．また，事前に研究内容等の説明を十分に行った上で，同意が得られた被験者を対象として実験を行った． 【結果】肘関節屈曲到達角度は，立ち上がり時間による有意差がなかった（F=1.52，p=0.25）． VASも，立ち上がり時間による有意差がなかった（F=2.77，p=0.09）．関節角度変化の傾きは，3つの立ち上がり時間で有意差が見られた（F=4.89，p=0.02）．多重比較検定の結果，立ち上がり時間1秒と5秒との間で有意差が見られた（p=0.03） 【考察】本研究結果から，立ち上がり時間の差異により関節角度変化の傾きは変化するが，肘関節屈曲到達角度と電気刺激に伴う疼痛には差がみられないことが明らかになった．先行研究では，立ち上がり時間に関しては，どの値が筋収縮や疼痛が最大になるかを示した体系的研究はなく，臨床においては，個人の耐性や快適と感じる主観的な感覚に依存してFESを用いることが多いとされる．本研究から，傾きの速度に応じて運動パターンが変化する可能性が示された．よってFESにおいて，目的とする関節運動パターンを実現するためには，電気刺激の立ち上がり時間を考慮する必要があることが示唆された． 【理学療法学研究としての意義】本研究は，中枢神経系の障害などにより自発的運動が困難な症例に対して，筋への適切な制御を行うためのFESの刺激条件を示す，基礎的知見になると考えられる．

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