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. 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
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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
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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
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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
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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
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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

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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