[0456] 脳性麻痺児における歩行時筋活動パターン
Keywords:脳性麻痺, 歩行, Synergyパターン
【はじめに，目的】
Synergyとは,動作を行うために複数の筋活動を共同して活動させるパターンのことを言い,多自由度の関節の角度や筋活動を適切に制御するために役立つと考えられている。近年,非負値行列因子分解という解析を用いることにより歩行時のSynergyパターンを抽出できることが報告されている。この解析の結果から,典型発達児において歩行の発達に伴いSynergyパターン数が増加すること（Dominici et al, 2011）や脳卒中後片麻痺者におけるSynergyパターン数の減少およびSynegyパターン数と歩行速度との関係など（Clark et al, 2010）が報告されている。しかし,脳性麻痺児において,歩行時のSynergyパターンを示した研究は未だ成されていない。本研究では非負値行列因子分解を用いて,脳性麻痺児の歩行時のSynergyパターンを抽出し,脳性麻痺児の異常筋活動として特徴的な痙縮や選択的運動制御障害の程度とSynergyパターン数との関係を検討した。
【方法】
対象は,特別支援学校に通学する独歩もしくは歩行補助具を用いて歩行が可能な脳性麻痺児19名とした（年齢13.4±3.3歳 GMFCS1レベル5名,2レベル8名,3レベル6名）。歩行時筋活動の測定は,Delsys社製3軸加速度筋電計Trigno Wireless Systemを用いて行い,大腿直筋・内側広筋・半腱様筋・大腿二頭筋・中臀筋・前脛骨筋・外側腓腹筋・ヒラメ筋の筋活動を測定した。得られた筋活動は全波整流化し,10Hzのlow-pass filterで平滑化後,非負値行列因子分解を用いて,先行研究と同様にSynergyパターンとそれぞれのパターンが各筋活動に寄与する大きさを算出した。また,適合度指標であるVAF比を用いて対象が有するSynergyパターン数を個々に同定した。さらに,痙縮の指標として膝関節屈曲筋および足関節底屈筋において,Modified Ashworth Scale（MAS）を測定し,合計をMASスコアとした。選択的運動制御障害の指標としては,股関節および膝関節においてmodified Trost Selective Motor Control（mTSMC）を測定し,合計をSMCスコアとした。Synergyパターン数と痙縮および選択的運動制御障害との関係を検討するため,Synergyパターン数とMASスコア,SMCスコアの間において,Spearmanの順位相関係数を求め,有意水準は5％未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究は本学倫理委員会の承認を得て,本人とその家族の同意を得た上で測定を行った。
【結果】
Synergyパターン数による人数分布については,2：8名,3：8名,4：3名であった。Synergyパターン数とMASスコアとの間には有意な相関関係が認められた（r=-0.610,p＜0.01）。また,Synergyパターン数とSMCスコアとの間にも有意な相関関係が認められた（r=0.637,p=0.048）。
【考察】
健常者を対象に同様の筋で測定した報告では,Synergyパターン数が4である人数が全体の55％であった。本研究では,Synergyパターン数が健常者よりも少ない2もしくは3と算出された人数が全体の84％を占め,脳性麻痺児ではパターン数が減少する傾向が認められた。また,本研究ではSynergyパターン数と痙縮や選択的運動制御障害の程度との間に有意な相関関係が示されており,脳性麻痺児が歩行を獲得する過程において,痙縮を含む異常筋活動のために,Synergyパターン数の増加が制限され,健常者よりも少ないSynergyパターン数で筋活動を形成してきた可能性が示唆される。さらに,本研究で認められたSynergyパターン数とMASスコアやSMCスコアとの関係に加え,脳卒中後片麻痺者を対象とした報告では,Synergyパターン数とFugl-Meyer scaleスコアとの関係が示されている（Clark et al, 2010）。このことから,人の歩行においてSynergyパターンは上位運動ニューロン障害の程度に影響されるものと考えられる。今後は,脳性麻痺児のSynergyパターン数が少ない原因とその結果について,健常者や脳卒中後片麻痺者においてSynergyパターンと関連するとされる運動学的指標や歩行指標との関係について検討する必要がある。
【理学療法学研究としての意義】
脳性麻痺児の異常筋活動には,筋の同時活動や下肢伸展筋群の同期活動などが報告されており,これらを包括的に説明し特徴を明示するために,Synergyパターンの評価は有用と考えられる。
Synergyとは,動作を行うために複数の筋活動を共同して活動させるパターンのことを言い,多自由度の関節の角度や筋活動を適切に制御するために役立つと考えられている。近年,非負値行列因子分解という解析を用いることにより歩行時のSynergyパターンを抽出できることが報告されている。この解析の結果から,典型発達児において歩行の発達に伴いSynergyパターン数が増加すること（Dominici et al, 2011）や脳卒中後片麻痺者におけるSynergyパターン数の減少およびSynegyパターン数と歩行速度との関係など（Clark et al, 2010）が報告されている。しかし,脳性麻痺児において,歩行時のSynergyパターンを示した研究は未だ成されていない。本研究では非負値行列因子分解を用いて,脳性麻痺児の歩行時のSynergyパターンを抽出し,脳性麻痺児の異常筋活動として特徴的な痙縮や選択的運動制御障害の程度とSynergyパターン数との関係を検討した。
【方法】
対象は,特別支援学校に通学する独歩もしくは歩行補助具を用いて歩行が可能な脳性麻痺児19名とした（年齢13.4±3.3歳 GMFCS1レベル5名,2レベル8名,3レベル6名）。歩行時筋活動の測定は,Delsys社製3軸加速度筋電計Trigno Wireless Systemを用いて行い,大腿直筋・内側広筋・半腱様筋・大腿二頭筋・中臀筋・前脛骨筋・外側腓腹筋・ヒラメ筋の筋活動を測定した。得られた筋活動は全波整流化し,10Hzのlow-pass filterで平滑化後,非負値行列因子分解を用いて,先行研究と同様にSynergyパターンとそれぞれのパターンが各筋活動に寄与する大きさを算出した。また,適合度指標であるVAF比を用いて対象が有するSynergyパターン数を個々に同定した。さらに,痙縮の指標として膝関節屈曲筋および足関節底屈筋において,Modified Ashworth Scale（MAS）を測定し,合計をMASスコアとした。選択的運動制御障害の指標としては,股関節および膝関節においてmodified Trost Selective Motor Control（mTSMC）を測定し,合計をSMCスコアとした。Synergyパターン数と痙縮および選択的運動制御障害との関係を検討するため,Synergyパターン数とMASスコア,SMCスコアの間において,Spearmanの順位相関係数を求め,有意水準は5％未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究は本学倫理委員会の承認を得て,本人とその家族の同意を得た上で測定を行った。
【結果】
Synergyパターン数による人数分布については,2：8名,3：8名,4：3名であった。Synergyパターン数とMASスコアとの間には有意な相関関係が認められた（r=-0.610,p＜0.01）。また,Synergyパターン数とSMCスコアとの間にも有意な相関関係が認められた（r=0.637,p=0.048）。
【考察】
健常者を対象に同様の筋で測定した報告では,Synergyパターン数が4である人数が全体の55％であった。本研究では,Synergyパターン数が健常者よりも少ない2もしくは3と算出された人数が全体の84％を占め,脳性麻痺児ではパターン数が減少する傾向が認められた。また,本研究ではSynergyパターン数と痙縮や選択的運動制御障害の程度との間に有意な相関関係が示されており,脳性麻痺児が歩行を獲得する過程において,痙縮を含む異常筋活動のために,Synergyパターン数の増加が制限され,健常者よりも少ないSynergyパターン数で筋活動を形成してきた可能性が示唆される。さらに,本研究で認められたSynergyパターン数とMASスコアやSMCスコアとの関係に加え,脳卒中後片麻痺者を対象とした報告では,Synergyパターン数とFugl-Meyer scaleスコアとの関係が示されている（Clark et al, 2010）。このことから,人の歩行においてSynergyパターンは上位運動ニューロン障害の程度に影響されるものと考えられる。今後は,脳性麻痺児のSynergyパターン数が少ない原因とその結果について,健常者や脳卒中後片麻痺者においてSynergyパターンと関連するとされる運動学的指標や歩行指標との関係について検討する必要がある。
【理学療法学研究としての意義】
脳性麻痺児の異常筋活動には,筋の同時活動や下肢伸展筋群の同期活動などが報告されており,これらを包括的に説明し特徴を明示するために,Synergyパターンの評価は有用と考えられる。