[1101] 空圧式免荷トレッドミル歩行の荷重率の変化が酸素摂取量・心拍数に与える影響
キーワード：部分免荷トレッドミル, 酸素摂取量, 心拍数
【はじめに，目的】
体重を免荷した状態で行うトレッドミル歩行は,歩行障害に対する練習として多く行われており,脳血管疾患や整形外科的疾患など種々の疾患を有する患者において歩行速度や自立度等の歩行能力が向上したことが報告されている。一方,臨床場面においては,循環器疾患などの合併により運動耐容能が低下している患者も少なくない。歩行練習時のリスク管理として,体重免荷歩行時の運動生理学的影響を把握することは,適切な運動強度での安全な歩行練習を行う上で重要である。先行研究では,ハーネスを用いた上方牽引による体重免荷歩行において,酸素摂取量が減少したことが報告されている。以前当院でも,浮力を用いて体重免荷を行う水中トレッドミル歩行において,水位と歩行速度の変化により酸素摂取量の増減を認めたことを報告した。空圧式免荷トレッドミル（日本シグマックス株式会社製：Alter G）は,空気を用いた圧力制御のチャンバーによって対象者を持ち上げることにより体重免荷を行う装置である。転倒リスクが少なく,他の体重免荷の装置よりも比較的簡便に利用が可能であり,本邦でも臨床応用されて始めている。他の体重免荷方法を用いた先行研究と同様に,歩行中の酸素摂取量の減少が期待されるが,運動生理学的影響について検討した報告は少ない。本研究は,20歳代の健常者を対象に,空圧式免荷トレッドミルの荷重率の変化が歩行中の酸素摂取量及び心拍数に与える影響について検討することを目的とした。
【方法】
対象者は,20歳代の健常者15名（男性5名,女性10名,身長163.44±7.10cm,体重54.31±6.50kg）とした。除外基準は,外科的治療を要する整形外科的疾患を有する者,神経学的疾患,循環器疾患及び呼吸器疾患を有する者とした。酸素摂取量及び心拍数の測定には,肺運動負荷モニタリングシステム（ミナト医科学株式会社製：モバイルエアロモニタAE100i）と心拍数測定装置（ポラール・エレクトロ・ジャパン株式会社製：Polar T31トランスミッター）を用いた。各測定結果は,解析ソフトウエア（ミナト医科学株式会社製：AT for Windows）を用いて解析を実施した。室温25～27度,湿度30～35％の無風で静かな室内で実施した。運動課題は,空圧式免荷トレッドミル上での歩行課題とし,歩行中の各被験者の体重に対する荷重率は,100％,75％,50％の3種類とし,歩行速度は時速4kmに設定した。運動課題実施前に,各荷重率での歩行練習をそれぞれ5分間実施した。運動課題として,空圧式免荷トレッドミル上での3分間の安静立位保持の後,各荷重率での歩行を連続して実施し,その後3分間の安静立位保持を実施した。各荷重率での歩行は,3分間実施後に30秒間の測定時間を設け,その間の酸素摂取量及び心拍数を測定した。各荷重率の実施順序はランダムとした。各荷重率での歩行中の酸素摂取量及び心拍数について,それぞれの測定時間のうち最終30秒間における平均値（以下：平均値）を代表値として設定した。検討項目は,各荷重率での歩行中の酸素摂取量及び心拍数の平均値とし,統計処理は,等分散性の検定（Levene）,一元配置分散分析,post-hoc test（Tukey）を用い,危険率5％未満を有意とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
北海道大学病院の自主研究検査機関の承認を受け,対象者本人の自由意思による文書同意を得て行った。
【結果】
荷重率100％,75％,50％において,歩行中の酸素摂取量の平均値は,12.13±1.76,10.89±1.50,9.70±1.40ml/kg/minであり,荷重率100％と50％において有意差を認めた（p＜0.05）。75％については他と有意差を認めなかったが,全体として荷重率の減少に伴う減少傾向を認めた。心拍数の平均値は,100.33±12.38,96.73±13.44,92.87±11.99回/分であり,荷重率の減少に伴い減少したが,各荷重率間で有意差を認めなかった。
【考察】
他の体重免荷方法を用いた先行研究と同様に,空圧式免荷トレッドミルによる荷重率の減少に伴う歩行中の酸素摂取量の減少を認めた。心拍数については,先行研究において統計学的な有意差を認めないものも散見しており,本研究も同様の結果となった。運動耐容能が低下し荷重率100％での歩行が過負荷となるような患者に対しても,荷重率を変化させることで適切な運動強度での歩行練習を提供できる可能性が示唆された。歩行速度の変化による影響の検討や,運動耐容能が低下した対象者による検討が今後の課題と考える。
【理学療法学研究としての意義】
20歳代の健常者を対象に,空圧式免荷トレッドミル歩行時の荷重率の減少による酸素摂取量の減少を認めた。歩行練習時のリスク管理として個々の患者の運動耐容能に合わせた運動強度を設定する際の一助となることが考えられる。
体重を免荷した状態で行うトレッドミル歩行は,歩行障害に対する練習として多く行われており,脳血管疾患や整形外科的疾患など種々の疾患を有する患者において歩行速度や自立度等の歩行能力が向上したことが報告されている。一方,臨床場面においては,循環器疾患などの合併により運動耐容能が低下している患者も少なくない。歩行練習時のリスク管理として,体重免荷歩行時の運動生理学的影響を把握することは,適切な運動強度での安全な歩行練習を行う上で重要である。先行研究では,ハーネスを用いた上方牽引による体重免荷歩行において,酸素摂取量が減少したことが報告されている。以前当院でも,浮力を用いて体重免荷を行う水中トレッドミル歩行において,水位と歩行速度の変化により酸素摂取量の増減を認めたことを報告した。空圧式免荷トレッドミル（日本シグマックス株式会社製：Alter G）は,空気を用いた圧力制御のチャンバーによって対象者を持ち上げることにより体重免荷を行う装置である。転倒リスクが少なく,他の体重免荷の装置よりも比較的簡便に利用が可能であり,本邦でも臨床応用されて始めている。他の体重免荷方法を用いた先行研究と同様に,歩行中の酸素摂取量の減少が期待されるが,運動生理学的影響について検討した報告は少ない。本研究は,20歳代の健常者を対象に,空圧式免荷トレッドミルの荷重率の変化が歩行中の酸素摂取量及び心拍数に与える影響について検討することを目的とした。
【方法】
対象者は,20歳代の健常者15名（男性5名,女性10名,身長163.44±7.10cm,体重54.31±6.50kg）とした。除外基準は,外科的治療を要する整形外科的疾患を有する者,神経学的疾患,循環器疾患及び呼吸器疾患を有する者とした。酸素摂取量及び心拍数の測定には,肺運動負荷モニタリングシステム（ミナト医科学株式会社製：モバイルエアロモニタAE100i）と心拍数測定装置（ポラール・エレクトロ・ジャパン株式会社製：Polar T31トランスミッター）を用いた。各測定結果は,解析ソフトウエア（ミナト医科学株式会社製：AT for Windows）を用いて解析を実施した。室温25～27度,湿度30～35％の無風で静かな室内で実施した。運動課題は,空圧式免荷トレッドミル上での歩行課題とし,歩行中の各被験者の体重に対する荷重率は,100％,75％,50％の3種類とし,歩行速度は時速4kmに設定した。運動課題実施前に,各荷重率での歩行練習をそれぞれ5分間実施した。運動課題として,空圧式免荷トレッドミル上での3分間の安静立位保持の後,各荷重率での歩行を連続して実施し,その後3分間の安静立位保持を実施した。各荷重率での歩行は,3分間実施後に30秒間の測定時間を設け,その間の酸素摂取量及び心拍数を測定した。各荷重率の実施順序はランダムとした。各荷重率での歩行中の酸素摂取量及び心拍数について,それぞれの測定時間のうち最終30秒間における平均値（以下：平均値）を代表値として設定した。検討項目は,各荷重率での歩行中の酸素摂取量及び心拍数の平均値とし,統計処理は,等分散性の検定（Levene）,一元配置分散分析,post-hoc test（Tukey）を用い,危険率5％未満を有意とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
北海道大学病院の自主研究検査機関の承認を受け,対象者本人の自由意思による文書同意を得て行った。
【結果】
荷重率100％,75％,50％において,歩行中の酸素摂取量の平均値は,12.13±1.76,10.89±1.50,9.70±1.40ml/kg/minであり,荷重率100％と50％において有意差を認めた（p＜0.05）。75％については他と有意差を認めなかったが,全体として荷重率の減少に伴う減少傾向を認めた。心拍数の平均値は,100.33±12.38,96.73±13.44,92.87±11.99回/分であり,荷重率の減少に伴い減少したが,各荷重率間で有意差を認めなかった。
【考察】
他の体重免荷方法を用いた先行研究と同様に,空圧式免荷トレッドミルによる荷重率の減少に伴う歩行中の酸素摂取量の減少を認めた。心拍数については,先行研究において統計学的な有意差を認めないものも散見しており,本研究も同様の結果となった。運動耐容能が低下し荷重率100％での歩行が過負荷となるような患者に対しても,荷重率を変化させることで適切な運動強度での歩行練習を提供できる可能性が示唆された。歩行速度の変化による影響の検討や,運動耐容能が低下した対象者による検討が今後の課題と考える。
【理学療法学研究としての意義】
20歳代の健常者を対象に,空圧式免荷トレッドミル歩行時の荷重率の減少による酸素摂取量の減少を認めた。歩行練習時のリスク管理として個々の患者の運動耐容能に合わせた運動強度を設定する際の一助となることが考えられる。