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2型糖尿病に対する電気刺激療法 ~インスリン抵抗性改善作用の可能性~

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2型糖尿病に対する電気刺激療法 ~インスリン抵抗性改善作用の可能性~

  1. 1. Japan Academy of Health Science NII-Electronic Library Service Japan  Aoadem ■原 著 健 常者 に 対 す る有酸素性 運動 と低周 波電気刺激 を併用 した        運 動 が 運動耐 容能及 び 筋力 に 及 ぼす影響 The Effects of  A  Cornbination  of  Aerobic  Exercise  and   Low −frequency Electrical Stimulation on  Exercise Capacity and                  Muscle  Strength for Healthy Subjects 見供 翔 1’2 , 竹井   仁 1 ,石井 彩也香 2 , 市川 和 奈 1’3 Sho Mitomei ’2 , Hitoshi Takeii, Ishii Sayaka2, Kazuna lchikawa1 ’3 要  旨 : 本研 究 は ,有酸素運 動 と低 周波電気 刺激 を併用 した 運 動 が 運 動耐 容能及 び 下 肢筋 力 に 及 ぼ す 影 響 を検 討 したQ 対 象 は 有酸素 運 動 実 施 群 (運 動 群)6 名 と有酸 素運動 と低周 波電気刺 激の 併 用 群 (併 用群 )6 名 と し,両 群 と も2 週 間の 有酸 素運動 を実 施 し,そ の 後 4 週 間 ,運 動 群 は 有酸 素運 動 を ,併 用 群 は 有酸素運動 と低 周波電気 刺激 を行っ た。 そ の 後 2 週 間,運動群 は 運動 を中止 し ,併用群は 低周 波電気 刺激 の み を 実 施 した 。 結 果,運動 群の 訂 VO2 は 6 週 後 に増 加傾向 を 示 した。 併用群 の 訂 VO2 は 6 週 後 と 8 週 後 に,  PeakVO2 は 6 週 後 に ,等尺 性 右 膝 伸展 筋力 は 8 週後に増加 した 。 併用群 の AT ウ02 は運 動群 に比 べ 6 週 後 に 高い 傾 向 を示 し,8 週 後 に 高 い 値 を示 した 。 併 用群 の PeakVO2 は 運 動 群 に 比べ 6 週 後 と 8 週 後に 高 い 値 を示 した 。結果 か ら ,運動 耐容 能 を向 Lさせ る た め に は有 酸素運 動 と 低 周 波 電気刺 激 を併用 する ほ うが 効果 を 得 られ る こ と が 示 唆 され た。 キ ーワ ード : 最 高酸素摂取 量、運動 耐容 能、低周 波電気刺激   1  は じ め に  長 年 ,健 康づ く りの た め の 身体 活動 と して ジ ョ ギ ン グ や 速歩 とい っ た 有酸 素性 運 動 が 奨励 され て きた 。 しか し近 年,運動耐 容 能向上 を 目 的 と した トレ ーニ ン グ と して有酸素性 運動 と無 酸素性 運 動 を併用 す る こ とが 重 要 視 され て い る O 。  エ ル ゴ メ ー ターな どを利 用 した 持久 カ トレ ーニ ン グ は 筋 の 持続 的 作業 能力 の 向上 を図る べ く,糖 質や 脂 質 を酸化 して エ ネル ギ ーを 供給す る た め の 酸化 酵素 を高 め て 好機 的 エ ネル ギ ー産 生 機構 を賦 活化 さ せ る こ と を 目的 と した 運 動 で あ る 。 一 方. 無酸素 性運 動 の 代 表例 で あ る レ ジ ス タ ン ス トレ ー ニ ン グ は ク レ アチ ニ ン酸機構 や乳 酸 i生機構 ,す な わ ち嫌気 性 エ ネル ギ ーが 主 体 と な る 運 動 で あ る。 こ の ふ た つ の 運動 を併 用す る こ とに よ り有酸素性 運 動 と無 酸素 性 運 動 と い う異 な る 2 種 の エ ネ ル ギ ー供 給系が 健康作 りの た め の 運 動 と して,近年 注 目され て い る。 1 首都 大学 東京大学 院 人間 健康科学 研究 科理学療 法科学 域 Department of  Physica1 l lerapy , Graduate Schoo1 of  Hurnan Health Sciences, Tokyo Metropolitan University 2  杜会医療法 人 河 北 医 療 財 団 河 北 総 合 病 院  Kawakita Genera1  Hospita1 3  千川篠 田整形外 科 Senkawa Shinoda Orthopaedic Hospital 66 日保学 誌 Vb1.16  No 22013 N 工 工 一Eleotronio  Library  
  2. 2. Japan Academy of Health Science NII-Electronic Library Service Japan  Aoademy  of  Health  Solenoe   先行 研究 で も,有酸 素性 運動 と無酸 素性 運動 を 併用 した 群 は最 高酸素 摂取量 の 増加 率 が 大 きい と の 報告 が あ る 1) 。   しか し,実際 に 有酸 素性 運動 と無 酸素性 運 動 を 併用 した トレ ーニ ン グ を実 施す る 中 で ,入 院中の 長期臥 床 に 伴 っ た 身体 的脱 調節 に よ り,適切 な強 度か つ 定常 的 な 負荷 をか け る こ とが 困難 な症 例 を 多 く経 験す る 。   低周 波電気 刺 激 は筋 収縮 が 困難 , も し くは 不十 分 な骨 格筋 に 対 し電気刺激 を用 い て 他動 的に 筋収 縮 を引 き起 こ し,筋萎縮 の 予 防 や 筋力 強化 を促す 介入方 法 で あ る 。 心疾 患患 者 に 対 す る低 周 波電気 刺 激 に 関 す る 先行研 究 は 多 く存在 し 2 〜5 } ,機 能 的電気 刺激 は 慢性 心不 全患 者 に お い て 安全 か つ 有 酸素性運 動 に代 用で きる トレ ーニ ン グで ある と報 告 2 ) され て い る 。 また ,心 臓 外科周 術期 に心 臓 リ ハ ビ リ テ ーシ ョ ン と電気刺 激 を併用 した 群 に お い て . ド肢 筋力が 有意 に 増 加 し た と報 告 3) され て い る。  上記 の よ うな先行 研究 か ら我 々 は ,身体 的脱調 整 に よ り,有酸 素性 運動 と無酸素性 運 動 を 併用す る こ とが 困難な 患者 に 対 して ,有 酸素性 運 動 と低 周波電 気刺 激 を併用 す る こ とが , よ り運 動 耐容能 向上 を引 き起 こ す こ とが で きる の で は ない か と仮 説 を 立 て た 。   しか しt 有 酸素性 運 動 と低周 波電 気刺激 を併用 した 運動 が 呼吸 循環 お よ び筋力 へ 与 え る 影響 に つ い て の 研 究 はない 。 また ,有酸 素性 運 動 の み , も し くは有酸素性運 動 と低 周波電 気刺 激 を併用 して 得 ら れ た 運動 耐容 能向 ヒや 筋力 向上 が ,有酸素性 運 動 終 了後 に どの よ うな経 緯 をた ど るか につ い て の 報 告 も な い 。 そ こ で ,本研究 で は 健常 者 に 対 す る 有酸素 性 運動 と低 周波 電気刺 激 を併用 した 運 動 が ,最 高酸 素摂取 量 (Peak章Oz)・嫌 気性代 謝 閾値 で の 酸素摂 取 量 (Anaerobic Threshold VO2 : 以 下 ATVO2 ) ・下 肢 筋 力 に 及 ぼ す 影響 を明 らか に す る こ と を 目的 と した 。  II 方 法  12 名の 呼吸 ・循 環 器 疾 患 お よ び 整 形 外 科 疾 患 の 既 往 が ない 健常男 性を対象と した。 対 象の 平均 年齢 は 30.O (24 〜 39)歳 ,平 均 身長 ・体重 の 平均 JJpn Health Scl Vol 16 No  2  20ユ3 (標 準偏 差)は そ れ ぞ れ 172.5(6.5)cm ,66.4 (7.4)kg で あっ た 。 対 象 者 に は ヘ ル シ ン キ 宣 言 に 基 づ き, 研 究 の 概 要 を十分 に 説 明 した後 に ,書面 に て 同意 を得 た 。 同意の 得 られ た 対 象者 を 有酸素性 運動 の み を実施 す る 群 (以 下 : 運動 群 )6 名 と有酸素 性 運 動 と低 周 波 電 気 刺 激 を併 用 し て 実 施 す る 群 (以 下 : 併 用 群)6 名 に 無作 為 に振 り分 け た。運 動 群 の 平均 年齢 は 30.5 (23 〜 39)歳 ,平均 身長 は 172.0 (6.3)cm ,平 均 体 重 は 66,4(8.3)kg で あ り,併 用 群 の 平 均 年 齢 は 29.5 (24 〜 37)歳 ,平 均 身 長 は 173.0 (7.3)cm ,平均 体 重 は 66.3 (72 )kg で あ っ た 。   ト レ ーニ ン グ 課 題 と して ,運 動群 は 有 酸素性 運 動 を,併用 群 は有 酸素性 運動 に加え て低周波電 気 刺 激 を実施 した。 トレ ーニ ン グ課題 お よび 介入 期 間 は 図 1 に示 した よ うに ,両群 と も開始 か ら 2 週 間 自転 車 エ ル ゴ メ ー タ ーを用 い た 有酸素性 運 動 の み 実施 し(1 期 ),その 後 4 週 間 に わ た り運 動 群 は 有酸素性運 動の み を,併用 群 は有 酸素性 運動 と低 周 波電 気刺激 を実施 し た (2 期 )。 その 後,2 週 間 に わ た り運動群 は 運動 を 中止 し,併用群 は 低 周波 電 気刺 激 の み を実施 した (3 期)。  測 定 項 目 は ATVO2 (単 位 :ml /min /  ) と Peak†02 (単位 : ml /min /kg)お よ び右 膝 関 節等 尺 性伸 展 筋 力 (単位 : Nm /kg)と し , す べ て の 測 定項 目 は 介 入 前 と 各 期 終 了後 に 測 定 した 。PeakVO2 は ,呼気 ガ ス 分 析 装置 (Cpex −1, イ ン タ ー リ ハ 株 式 会社)を使 用 して ラ ン プ 式 運動 負荷 試験 か ら算出 し た 。 AT  ro2 は 負荷 中 8秒 毎 の 各 種 呼 気 ガ ス デ ータ を コ ン ピ ュ ー タ ーに て 画 像処理 し た 後 に V−slope 法を用 い て 算 出 した 。 右 等尺 性 膝 関節伸 展 筋力 は , 呼気 ガ ス 分析 とは 異 な っ た 日に 等 尺性 筋 力測定 器 (COMBIT   CB −2,ミ ナ ト医科 学社 製)を 用 い て 測 定 した 。 右等 尺性 膝 関節 伸 展筋力 は ,体 幹 部 ・骨 盤部 ・大腿 部 ・下 腿 部 を十 分 に 固定 した 後 に,膝 関節 屈 曲 45° で 3 秒 間の 右 等尺 性膝 関節 伸 展 筋 力 を測 定 した 。 測定 値 は ,3 回実 施 した測 定値 の 平均値体重 で 除 した 値 と した。 それぞ れの 試 行 間 に は ,筋疲労 を 考慮 し 1 分 間 の 十分 な休憩 を入 れ た 。   有酸 素性運 動 は ,呼気 ガ ス 分析装 置 を用 い て 算 出 した AT レベ ル に お け る負 荷 強 度 で の 20 分 間 の 自転 車エ ル ゴ メ ー タ ー駆動 と した 。 AT レ ベ ル 67 N 工 工 一Eleotronlo  Llbrary  
  3. 3. Japan Academy of Health Science NII-Electronic Library Service Japan  Aoademy  of  Health  Soienoe 運動群 併用群 < ・・・・…   2 週 間 入 前         1 期                      2 期           3 期                               4 週間              ・ ・        2 週 間      ・ 有酸 素 性運 動の み 有 酸素性運 動の み 運動 な し 有 酸 素 性 運 動 の み 有酸素性 運動 + 低 周波電 気刺 激 低 周波電 気刺激の み 図 1 介入 期間 に つ い て 表 1 運 動群 におけ る各測 定項 目の 変化 に つ い て (ATVO2 ,  PeakVO2 の 単位 lm1 /min /    鴫 右等尺性 膝関節伸展 筋 力の 単位 ; Nm /  ) 介入期間 ATgro2 PeakVQ2 右等尺性膝関節伸展筋力 介入前 1 期 2 期 3 期 21 .0  (3 .1) 1?:1[::ll]† 18.5 (3.2) 37 .2  ( 7 、0 ) 37 .0  (「0 .3 ) 44 .0  (10 ,8 ) 35.9  ( 7 、9 ) 2 .79  (0.48 ) 3.03 (0.25) 3.22  (0.46 ) 3.19  (0,47) 平均値 (標準偏差)、* : p く 0,05  :0.05 ≦ p く 0.1 表 2 併用 群 に おけ る各測定 項 目の 変化 に つ い て taTCfO2,  PeakVO2 の 単位 : mVmin /      右等尺 性膝 関節伸展 筋 力 の 単 位 ;Nm /  ) 介 入 期間 ATtfO2 PeakΨ02 右 等尺性 膝関節伸展筋 力 介入 前 1 期 2 期 3 期 iiiiii掴 iili繊i]・ 50.2 ( 7 .2) iliii萎]* 平均値 (標準偏差),* : p < O.05 の 負荷 強度 は 各期終 了後 に 呼気 ガ ス 分析装 置 を使 用 して 測 定 した 値 と し,運 動強 度 を各期毎 に設定 した。 また , 自転車 エ ル ゴ メ ータ ー駆 動の ク ラ ン ク の 回転 数 は 60 回転/分 と した 。  低 周 波 電 気 刺 激 (Compex , 日本 シ グ マ ッ ク ス 株 式 会社 〉は 対 象筋 を両 側 大腿 四 頭 筋 と し,各筋 の 走行 に 沿 っ て そ れ ぞ れ 表 面電極 を添付 して 実施 した。 電 極 を添付す る際 に ,あ らか じめ 皮 膚 をス キ ン ピ ュ ア ーに て 十分 に 処 置 を行 っ た 上 で 45 〜 55mA の 範囲 で 被験 者が 不快 と感 じない 電流 を ト レ ーニ ン グ毎 に 決定 し,「筋 力強化 」モ ー ドを使用 して 15 分 間の 電気 刺 激 を実 施 した 。 低 周波 電 気 刺 激 の 周 波 数 は 100Hz か ら 開 始 し,時 間 と と も に 漸 減す る 設定 と した 。 また ,低周 波電 気刺 激の モ ー ドは 強 く早 い 筋収 縮の 後 t 休止 す る サ イ ク ル の もの と した 。 実 施 肢 位 は地 面 に 足 部 を接 地 した 状態で 股 関節 お よ び膝 関節屈 曲 90 ° とな る端座 位 と し、筋収 縮形 態 は等 尺性収 縮 に て 行 っ た 。有酸 素性 運動 お よび低周 波電気刺激 の 頻度は 週 3 回の 頻 度で 実 施 した 。  統 計学 的分 析 に は SPSS12.OJを用 い て ,二 元配 置 分散 分析 を実 施 し,主 効 果 を確 認 した 後 に , 群 内比 較 に は 多重 比 較 法 と して LSD 法 を ,群 間比 較 に は対 応 の ない t 検 定 を実施 した 。 有意水 準 は 5% と した 。   m  結 果   1.群 内 ト レ ーニ ン グ効果 比 較  運 動群 の ト レーニ ン グ効 果 に つ い て 表 1 に 示 した 。  運 動 群 の ATVO2 は 1 期後 に 比 べ 2 期 後 に 有 意 な増加 傾 向 (p =0.09)を示 し,PeakVO2 に お い て 有意 な変化は 示 さ なか っ た 。 右 等 尺性 膝 関節伸 展 筋 力 に つ い て も有意 な変 化 は示 さなか っ た 。  併 用 群 の トレ ーニ ン グ 効 果 に つ い て 表 2 に 示 した。  併用 群 の ATVO2 は 介 入 前 に 比 べ 2 期 後で ,そ して 1 期後 に 比べ 2 期後 にお い て 有意 な 増加 を示 68 日保学 誌 VoL16 No.2 2013 N 工 工 一Eleotronio  Library  
  4. 4. Japan Academy of Health Science NII-Electronic Library Service Japan  Aoademy  of  Health  Soienoe 表 3 測定項 目ご とに おけ る運 動群 と併 用群 の 群 間比較 (AT ウ02,  Peakや02 の 単位 ; ml /min ノ  右等 尺性膝 関節伸    展筋力 の 単位 : Nm /k9 ) 介入前 1 期 2 期 3 期 ATVO2 運動群 併用群 21.D (3,1) 20,0 (2.1> 16.7  〔6.7 ) 22.6 ( 5,1) :1:[[::1;]† 墓::[lill]・ PeakVO2 運動群 併 用群 372  〔 7.0) 42 .5 ( 4.5) 37.0 (10.3) 49.7 (1D.7) 19:1: 1 黝・ :::ll;:ll]・                     運動群 右等 尺性膝関節伸展 筋力                    併用群 2.79  (0.48 ) 3.11 (O.72) 3,03 (O,25) 3,49 (0.75) 3.22 (O.46) 3 .62  〔0.62 ) 3.20 (0.47) 3.98 (0.97) 平均 値 (標 準偏差).* : p < 0 、05  † : 0.05 ≦ p < 0、1 した 。 また ,介入 前 に比 べ 3 期 後に お い て 有意 な 増 加 を 示 し た 。 PeakVO2 は 介 入 前 に 比 べ 2 期 後 で 有 意 な増 加 を示 した。 右等 尺性 膝関節 伸展 筋力 は 介入 前 に 比 べ 3 期後 に お い て 有 意 な増 加 を示 し た 。  2.群 間 トレ ーニ ン グ効 果比較   群 間 の トレ ーニ ン グ 効 果 の 比 較 の 結 果 を表 3 に 示 した 。  併 用 群 の ATVO2 は , 運 動 群 に 比 べ て 2 期 後 に 有意 に 高い 傾 向(p =0.065)を示 し,3 期 後に 有意 に 高い 値 を示 した。 併用 群の PeakVO2 は,運 動群 に 比 べ て 2 期 後お よび 3 期 後 に 有 意 に 高 い 値 を示 した。 右等 尺性 膝関 節伸 展筋 力 は 有意 な差 を示 さ なか っ た。   IV 考 察   1.有 酸素性 運動 に お け る 効果 に つ い て  結 果か ら,有酸素性 運動 の み を実 施 した運動群 の ATVO2 は 2 期 後に お い て 有意 な増 加 傾 向 を認 め た が 、 す べ て の 期 に お け る ATVO2 お よ び PeakVO2 は 介入 前 に 比 べ て 有意 な 増 加 を示 さ な か っ た 。   持久 力 トレ ーニ ン グ に 対 す る ミ トコ ン ドリア の 適 応 は ,まず 酵素 を発現 し, トレ ーニ ン グが 長期 に わ た る と ミ トコ ン ドリ ア の 数 を増 加 させ る と報 告 して い る 6) 。 また ,骨 格筋 の 毛細 血 管 は持 久性 ト レ ーニ ン グ に よ っ て 発達す る こ とが 多 くの 研 究 で 確 か め ら れ て お り,毛細 血 管が よ く発達 して い る 筋で は 筋細 胞 内の ミ トコ ン ドリ ア の 密度 も高 い こ とが 明 らか に さ れ て い る 6 〕 。 加 えて , ミ トコ ン ドリ ア は 毛細血 管か ら の 酸素拡 散距離が 非 常 に短 い 場所 に 多 く分布 し て お り,酸素の 受け取 りを効 率 よ く行 っ て い る と報 告 して い る 6) 。   本研 究 の 結 果 にお い て ,有 酸素運 動 を 6 週 実施 した 2 期 に お け る ATVO2 は 介 入 前 に 比 べ て 0.7 ± 4.6 (ml /min /  )と 増 加 は 示 さ な か っ た が , PeakVO2 は 6.75 ± 5.88(ml /min /kg)と 増 加 傾 向 を示 した 。 しか し,ATVO2 お よ び PeakVO2 は 介 入前 に 比べ どの 期 に お い て も有意 な増加 は示 さな か っ た 。 井上 ら 1) は ,有酸素運 動を 実施 した 群 に おい て PeakVO2 の 有 意 な増 加 を 示 さなか っ た 点 に お い て 対 象者 の 日常生 活 に お け る活 動 水準 と, 個 人 の 持 っ て 生 まれ た 素質的条件 との 差 に よ っ て ば らつ きが 生 じる と述 べ て い る 。 そ の た め t 本 研 究 に お い て も対 象者 の 活動 水準 と個 人 の 素 質的 条 件 の 差 に よ っ て ば らつ きが 生 じ,訂 VO2 お よ び PeakVO2 の 有意 な 増加 を示 さ な か っ た と考 え る 。   2.有酸 素性 運 動 と低 周波 電気 刺 激 を併用 す る     こ との 効 果 に つ い て   併 用 群 の ATVO2 は 介入 前 に 比 べ 2 期 後 お よ び 3 期 後,1 期後 に 比 べ 2 期 後 に お い て 有 意 な増 加 を示 し,PeakVO2 は 介 入 前 に 比 べ 2 期 後 で 有 意 な増加 を示 した 。 右等 尺性膝 関節伸 展筋 力 は介入 前 に 比 べ て 3 期 後 に お い て 有 意 な 増 加 を示 した 。 併 用 群 と運 動 群 の 群 問 比 較 を実 施 した と こ ろ , ATVO2 で は 併 用 群が 2 期 後 に お い て 有 意 に 高 い 傾 向 を示 し,3 期 後 に 有 意 に 高 い 値 を 示 した 。 PeakVO2 で は 併用 群 が 2 期 後お よ び 3 期 後 に 有 意 に 高 い 値 を示 した 。   骨格筋 に 対 す る低 周 波 電 気 刺 激 の 有 効 性 は 多 く 存 在 す る 5, 7 〜 10) 。 そ の 中 で も,随 意 収 縮 に よ る 筋 活動 は ,サ イ ズ の 原理 に 基 づ き運 動 強度 が 高 く なる につ れて 遅 筋線維 か ら徐 々 に 速筋 線維 が動 員 さ れ る 7} 。 一方で ,電気刺 激で は 速筋 を支配 す る JJpn Health Sci Vel.16 No .2 2013 69 N 工 工 一Eleotronio  Library  
  5. 5. Japan Academy of Health Science NII-Electronic Library Service Japan  Aoademy  of  Health  Soienoe 太い 軸索 の 神経か ら 最初 に 興 奮 し ,強度 が 強 くな る に つ れ て 遅筋 を支配 す る細 い 軸索の 線 維が 動 員 され る 特徴 が あ り,容易 に 最大 筋 力 に 影響す る速 筋線維 を 刺激す る こ とが 可 能で あ る と報告 され て い る 7) 。 また ,Quittanら 8) は ,低 周 波 電気 刺 激 は Type  H 線 維の 収 縮 を促 し や す い こ と を 報 告 し.中居 ら 9) は ,ラ ッ ト前脛 骨 筋 に対 して低 周 波 電 気 刺 激 を 行 っ た 結 果,Typelame 維 お よ び Type H b 線維の どち ら も筋線維肥 大 の 効果 を認 め た と報 告 して い る 。 Ecclesら 10) は ,支 配 神 経 か ら 速 筋 は 高 頻 度 の パ ル ス 刺 激 (30 一  60  Hz )を 受 け,遅 筋 は低 頻 度の パ ル ス 刺 激 (10 〜 20Hz )を受 けて い る と述 べ て い る 。 こ れ らの 先 行研 究 に おい て ,低周波 電 気刺 激 は 経皮 的 に神経 や 骨 格筋 を刺 激 し,骨格 筋を 他動 的 に収縮 させ ,筋萎縮 や 筋力 低 下 お よ び筋 力増 強 効果 を可 能 に す る 。 加 えて , 筋 の 支配神 経 との 関係 を利用 して 低 周 波電気 刺激 の 周 波数 を変化 させ る こ とは ,選 択 的な 筋線維の 収縮 お よ び肥 大 効果 に つ な が る と考 え る。   低 周波 電 気刺 激 を 実 施 した 併 用群 に お い て ,そ の 特徴 で あ る Type 且 線 維 を 支 配す る 太 い 軸 索 の 神 経 を容易 に 興 奮 させ る こ とがで きた 点,本研究 で 使 用 した低 周波 電 気刺 激 の 周波 数が 100Hz か ら時 間の 変動 に 合わ せ て 周波 数が漸 減す る 設定 で あ る 点 に よ りType ∬ 線 維 の 選 択 的 な収 縮 引 き起 こ す こ とが可 能 で あ っ た と考 える。   短 時 間 の 激 しい 運動 は 解糖 系 に よる ATP 再 合 性 を高 め る が ,筋 細 胞 内 に は H + が 遊 離 さ れ , H + を緩衝 系で 緩衝 し きれ な い と筋 の pH が 低 下 し,運 動 を 継 続 して い くの に 必 要 な ATP の 産 生 に後 れ を生 じさせ .筋 疲労 をまね く。 加 え て , タ イプ 1線維 に比 して タ イ プ 1 線維 の 緩衝 能 は 高い た め , タ イ プ 1 線 維 の 発 達 に よ り運 動 時の 組 織 pH の 低 下 を 抑え ,無 酸 素運 動 能 力 を 向上 させ る こ とが 可 能 で あ る と報告 さ れ て い る 11) 。 また , 筋に お ける 酸素 の 利 用 は活動 筋 の 筋線維構 成 と密 接 に 関連 す る と い う報告 12) や 大 腿 四頭 筋 の 最 大 筋 力お よび筋持 久力 は 最大酸 素摂 取量 との 関 連 も 強 い と報 告 13) して い る。   以 上 の こ とか ら,有酸 素性 運 動 に 低 周波 電気刺 激 を併 用 す る こ とは ,有 酸素性 運動 に よ る運動耐 容 能 の 向上 に 加 えて 低周 波電気 刺 激の 効果 で あ る 7e 大腿 四 頭 筋 の 中 で も特 に Type  H 線 維 の 選 択 的 な 筋 線 維 の 収 縮 を引 き起 こ した 結 果 , ArvO2 や PeakVO2 の 増 加 を認 め た と考 え る。 そ して , 今 回 の 結 果 に お い て ArVO2 や PeakVO2 を向 上 させ る た め に は 有酸 素性 運 動 の み な らず ,低 周 波電 気 刺激 を併 用 し て 実施 す る ほ うが よ り大 きな 効果 が 期待 で きる こ とが示 唆 され た。 加 えて ,運動耐 容 能 向上 を 目的 と した 運動療 法 を 展 開す る 上 で ,骨 格筋 とい う因子 を 考慮す る 必要 性 を唱 え る 先行 研 究 を支持 す る 結果 と な っ た と考える 。   3 .本研 究の 結 果 に 基 づ い た 臨 床 へ の 応用 に つ     い て   臨床 にお い て ,心機 能低下 が重 度で あ る患者 や 下 肢骨 格筋の 廃用 に 対 して 積極 的 な運 動 を実 施す る こ とが で き な い 患 者 が 多 く存在 す る 。そ して , そ の よ うな患 者 に対 して 従 来の 有酸素性 運 動 を積 極 的に 実施 す る こ とがで きない こ とや 効 果 的 な負 荷 量 を設定 した 下 肢筋力 強化 を 実施す る こ とが 困 難 な状 況 を多 く経 験 す る 。   本研 究 の 結果 か ら,有酸 素性 運動 と低 周 波電気 刺激 を併 用す る 運動 が ,有酸素性 運動 の み を実 施 す る 事 に比 べ ,よ り運 動耐 容能 を向上 させ ,運 動 終了後 に 低周 波 電気 刺 激 の み を継 続 す る こ と で , 運 動耐容 能 の 低 下 を防 ぐ こ とが 可 能で あ る が 示 唆 され た 。   先行研 究 で は 慢性 心 不 全 患者 に お け る 末梢 の 骨 格 筋の 酸 化 能力 の 低 下 は ,初期 の 疲 労や エ ク サ サ イ ズ 能力 の 制 限 を 引 き起 こ す 因子 と して 報告 して い る 16) 。 また ,骨格 筋 は Whole  body の 観 点 で , 体 力 向上 と活 動性 改善 に 不可 欠 な内部分 泌器 官 と して 捉 える 必 要 が あ る と提言 さ れ て い る 1η 。 そ の た め ,骨格筋 を体力向.ヒと活動性 改善に 不 可欠 な 内部 分泌 器官 と して 捉 え ,患 者 の 心機 能や 骨格 筋 を 中心 と した 身体機 能,モ チ ベ ーシ ョ ン な ど に 合 わ せ た 運 動 療法 を 展 開 す る 必 要 が あ る と考 え る 。 も と も と全 身 持 久 力 が低 い 対 象 者 は 筋 力 ト レ ーニ ン グの 方が 最 大酸 素 摂取 量 の 増 加 が多 く, 全 身持 久 力 が 高い もの は 持久 力 トレ ーニ ン グ に よ っ て 最 大酸素 摂取量 が 増加 す る と い う報告 が あ る 18) 。つ ま り,脆 弱 な対 象 者 ほ ど レ ジ ス タ ン ス トレ ーニ ン グ が重要 で ある とい うこ と を示 して い る 。 以 上 の こ とか ら,低心 機 能や 骨格 筋 の 廃用 を 日保学誌  Vol.16 No .2 2013 N 工 工 一Eleotronio  Library  
  6. 6. Japan Academy of Health Science NII-Electronic Library Service Japan  Aoademy  of  Health  Soienoe 認 め て い る た め 有酸素性運動 も実 施で きない 患 者 に 対 して ,ひ とつ の 介入 方法 と して 低周 波電気 刺 激 を実施す る こ とや ,有酸素性 運動 と レ ジス タ ン ス トレ ーニ ン グ を実施す る こ とが 困 難 な患 者に 対 して は 有酸 素性 運動 の み , も し くは 有酸 素性 運 動 と低 周波電 気刺 激 を 併用 す る な ど.患 者 の 状 態 に 合 わ せ て 介入 方法 を検討 す る 必 要 が あ る と 考 え る。 加 えて ,初期 に は 低 周波電気 刺激 を,その 次 の 段 階 で は 有酸 素性 運 動 の み を,次 に は 有酸 素性 運動 と低周 波電気刺 激 を ,最終 的 に は 有酸素 性 運 動 と レ ジ ス タ ン ス トレ ーニ ン グ を実施 す る とい っ た 階 層化 した 運動 療法 を展 開 して い く必要が あ る と考 え る。   筋 力強化 は 筋力 低下 や 弱 化 を防 ぐた め に慢性 心 不 全患 者に お い て 推奨 さ れ るべ きで あ り,同様 に , 日常 活動時 の 活動 筋 の 仕事量 を減 少 させ る こ とが で きる と報告 さ れ て い る 16) 。 筋 力 強化 を 目的 と した 一つ の 介入 方法で ある 低周波 電気 刺激 は ,慢 性 心不 全患 者 に お ける 筋パ フ ォ ーマ ン ス とエ クサ サ イ ズ 能力 に お い て 有益 な 変化 を もた ら し,低 周 波 電気 刺激 は 自転 車 トレ ーニ ン グ に変 わ る 心不 全 患 者 の プ ロ グ ラ ム の 一つ に な り うる と報 告 して い る 14) 。 ま た ,心 不 全患 者 に 対 す る 8 週 間 の 電 気 刺 激 トレ ーニ ン グ を実施 した と こ ろ ,等尺 性膝 関 節伸展 ピ ーク トル ク が 13% 増加 し,最 大 等尺性 膝 関 節伸 展 収縮 は 20% 増 加 した た め ,心 不 全患 者 に 対 す る 電気刺 激 は ,筋力 トレ ーニ ン グ を期待 で き る 方法で あ る と報 告 し て い る 15) 。加 え て , 心 不 全患 者 に お け る低周 波電気 刺 激 は,エ ク ササ イ ズ 耐性 と最 大 酸素 摂 取量 の 強 化 と QOL の 向上 を もた らす と報告 して い る 2 ) 。 心不 全 患者 に対 し て ホ ーム エ ク サ サ イ ズ の 一つ と して ,低周 波電 気 刺 激 は モ チ ベ ーシ ョ ン の 低 い 患者で も ト レーニ ン グ す る こ とが 可 能 で あ り 18) ,運 動 耐容 能 を 向上 す る こ と が で き る と い っ た 報 告 もな さ れ て い る 14) 。  本研 究の 結 果 に お い て ,併用 群 に お い て 有酸素 運 動 終了後 も低周波 電 気刺 激 の み を継続 す る こ と で ,併 用群 の 、rVO2 は 介 入前 に 比 べ 有意 に 高 い 値 を示 す と と もに PeakVO2 は 運 動群 に 比 べ 併用 群 で は 有意 に 高い 値 を示 した。そ の た め ,ホ ーム プ ロ グ ラ ム や リ ハ ビ リ を終 了 した 後 の 介入 方法の JJpn Health Sci Vb116 No 2 2013 ひ とつ と して ,低周 波電気 刺激 を継続 す る こ とは , 運 動耐容能 の 低下 を図る こ とが 可 能で あ り , 低周 波 電気刺 激 は ホ ーム プロ グ ラ ム の ひ とつ の 有用 な 介入 方法 で あ る と考 え る 。  4.本研 究の 限界 に つ い て   本研 究 の 限 界は ,本研究 にお い て 対 象者 は 健常 男性 で ある こ と,対 象者数 も 1 群 に お い て 6 名の 計 12名 と少 ない こ と,そ の こ とに伴 い 統計 学 的 処理 の 検定力が 弱い こ と, トレ ーニ ン グ前 後 で の 大腿 四 頭筋 の 生 検 を行 っ て い ない た め 生 理 学的 に 考察す る こ とが 困難 で あ る こ とが 挙 げ られ る。 加 えて ,低周波 電気刺 激 を実施 す る うえで ,運動 中 の VO2の 変化 や エ ネ ル ギ ー 消 費量 の 変化 を 捉 え る 必要 が ある と 考 える 。 身体 作業量 は ,有 酸素性 運 動 の み を実 施 して い る 群 に 比べ 有 酸素性 運 動 に 低 周波 電 気刺激 を併用 した 群 に お い て 多い こ とが 推 測 され る 。 そ の た め ,群 問で 介入 時 の 酸 素摂取 量や エ ネル ギ ー消 費量 を等 し くす る こ とで , よ り 低 周波 電気刺 激 の 効 果 を強調 す る こ とが で きる と 考 える 。   そ の た め ,今 後 は 被験 者数 を多 く実施 し,実 際 の 患者 にお け る効果 を検討 して い くと と もに生 理 学 的 な面で の 評価 を行 っ て い く必要 があ る と考 え る 。  V  お わ りに  本研 究 は.健 常者 に対 す る 有酸素性 運 動 と低周 波 電 気刺激 を併用 した運 動 が ,最高 酸素摂取 量 と 無 酸素性 閾値で の 酸素摂取量 お よ び下 肢筋力 に及 ぼ す影響 を明 ら か に す る こ とを 目的 と した 。 本研 究 の 結 果 か ら,ATtio2や Peak†02 を向上 させ る た め に は 有酸素 性運 動 の み な らず,低 周波 電気刺 激 を併 用 して 実施す る ほ うが よ り大 きな効果 が期 待 で きる こ とが 示唆 さ れ た 。た だ し.本 研 究の 対 象者 は健 常男 性 で あ り,被 験 者数 が 少 なか っ た。 しか し な が ら,本研 究 の 結 果 は 運 動耐 容能改 善や 運 動耐容 能低下 予 防 を 目的 と した 運動 療法 の 一つ と して 重 要 な意 義 を持 つ と考 え る 。               文   献 1) 井一ヒ佳和,駒井説 夫,宮 本謙三 : 有酸素性 トレ ーニ ン   グ と レ ジ ス タ ン ス ト レ ーニ ン グ の 併 用 が PeakVO2 eo   ronlo711  rary  
  7. 7. Japan Academy of Health Science NII-Electronic Library Service Japan  Aoademy  of  Health  Soienoe   に 及 ぼ す 影響.土 佐 リ ハ ビ リ テ ーシ ョ ン ジ ャ ーナ   丿レ,1 :1−9,2002. 2)Apostolos KaraVidas, Sophia M . Arapi, et  al .; Func −   tional electrical  stimulation  of  lower limbs in patients   with  chronic  heart failure. Heart Fail Rev ,15 : 563−   579,2010. 3)神谷 昌孝,山 田澄 夫,八 木了,他 : 心 臓 手術後の 下 肢   筋力低 下に 対す る 電気 刺激療 法の 効 果,目本心 臓 リ   ハ ビ リ テ ーシ ョ ン 学 会誌 心 臓 リハ ビ リテ ーシ ョ ン ,   10(1): 113−116,2005, 4)斎藤 正 和,長 山雅俊,永 尾久美子 : 入院期心疾患患者   に 対 す る低 周波 電 気 刺激 の 安 全 性 に つ い て の 検討 .   心臓 リハ ビ リテ ーシ ョ ン , 10:23−26,  2005. 5)新出敏 治 :電気 刺激 に よる筋 力増強の 有効性.富 山   県理 学療 法士 会学術 誌,4 :17−18,1991. 6)福永哲夫 : 筋の科学辞典一構造 ・機能 ・運動一、朝   倉書 店,東京 ,2002。 7)河戸 誠司,千 住秀明,濱 出茂 治 :大腿 四頭 筋 に 対 す る   電 気的 遠心性収縮 の 筋力増強 効果 に 関す る研 究.理   学療 法科学,23(3): 333−336, 2010. 8)Quittan M , Andrea S, Gunther W :Strength improve−   ment  of  knee extensor  muscles  in patients with   chronic  heart failure by neuromuscular  electrical   stimulation . Ar丗 Organs,23(5):432−435,1999. 9) 中居 和代,沖田実,豊 田紀香 : ラ ッ ト前 脛骨筋 に 対す   る 異 な る 周波 数 で の 経 皮 的電気 刺 激が 筋線 維 肥 大   効 果 に及 ぼ す影響.長崎 理学療法 ,4 :18−23,2003. 10) Eccles  J C, Eccles R M , Lundberg A :The  action   pg   tentials of  the alpha  motoneurones  supplying  fast   and  slow  muscles .JPhysiol,142:275−291,1958. 11) 大 石 修 司 ,中 村博 幸 ,松 岡 健 : 運 動 負 荷 方法.THE   LUNG  perspectives,9(2):180−184,2001. 12)宮 村 実晴 : 身体 トレ ーニ ン グ と酸索運搬能.呼吸 ,   10 (2): 179−187,1991. 13)重 田 暁,松永 篤彦 :最大 酸素摂 取量 と ド肢 筋力 及び   筋 持 久 力 に つ い て の 一考察.理 学 療 法学 ,21: 105,     1994. 14)Harris S, LeMaitre  J P, Mackenzie G , et al.;Aron −   domised stlldy  of  home −based electrical stimulation   of  the legs and  conventional  bicycle exercise  training   for  patients with  chronic   heart failure. European    Heart  Journal,24:871−878,2003, 15)Quittan M , Sochor A  Wiesinger G Eet a1 .二Strength   improvement  of  knee extensor  muscles  in patients   with  chronic  heart魚 ilure by neuromuscular  electri−   cal  stimulation . ArtifOrgans,23(5):432−435,1999. 16)小 泉 龍 一 ,占澤 一成 : 体力低 』 卜 . と低活動 .Journal of   Clinical Rehabilitation, 17(2):123−128, 2008. 17)Hautala A   J, Kiviniemi  A   M , Makikallio T H , et  a1.:    Individual differences in the  response  to endurance   and  resistance  training, Eur J Appl PhysioL 96(5):    535−542,2006. 18) 山 田 深 : レ ジ ス タ ン ス ト レ ーニ ン グ の 効 果 と 進 め   方.臨床ス ポ ーッ 医学 ,25(11):1277−1284, 2008. 72、 日保学誌  VoL16  No .2 2013 N 工 工 一Eleotronlo  Llbrary  
  8. 8. Japan Academy of Health Science NII-Electronic Library Service JapanAcademy ofHealthScience Abstract:[Ihepurpose of thisstudy was to examine theeffects ef aerobic exercise and low- frequency electrical stimulation'on exercise capacity and muscle strength for healthy subjects, Subjectswere dividedintotwo groups;the group of only aerobic exercise (exercise group) :the combined traininggroup of aerobic exercise and low-frequency electrical stimulation (combinationgroup, n=6), Motortasks were performed aerobic exercise inboth group at the firsttwo weeks. Four weeks thereafterthe exercise group performed only aerobic exercise, thecombination group performed aerobic exercise and low-frequency electrical stimulation. Then,two weeks thereafter,exercise group discontinuedthe exercise, thecombination group were conducted only low-frequencyelectrical stimulation, The result, . in the exercise group, ATV02 showed a tendency to increase after 6 weeks. In the combination group, ATV02 increasedafter 6weeks and 8weeks,PeakV02 increasedat 6 weeks. The right isometric knee extension strength increasedafter 8 weeks. Inthe combination group,ATV02 tended highatter 6weeks than the exercise groupand increased . at 8 weeks thantheexercise group. PeakV02 of the combination group increasedat 6weeks and 8 weeks, As theresults, inorder to improveexercise capacity ,it was suggested thatthe combination of aerobic exercise and low,frequencyelectrical stimulation hadmore possibility forthegain of exercise capacityL . Key words :PeakV02, exercise capacity, lowLfrequencyelectrical stimulation (2012ff10fi24 llthreeit) JJpnHealth SciVbL16 No.2 2013 73 - ecromc

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