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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

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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

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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

  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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