[0573] 全身振動刺激を用いたバランストレーニングが高齢者の転倒回避ステップ動作に与える影響
Keywords:ステップ動作, 振動刺激, トレーニング
【はじめに，目的】
つまずき後の下肢の踏み出し反応（以下，ステップ）は転倒回避にとって重要である。ステップを実験的に誘発する方法によって，易転倒高齢者は非転倒者に比べ，ステップ長やステップ速度が低下していること，ステップ中の筋活動量減少や，筋活動ピーク出現の遅れがあること等が明らかにされている。このように，ステップ機能の低下は，踏み出し脚の筋活動に反映される。高齢者のステップ機能の改善には，下肢筋力やパワーのトレーニング，バランストレーニングが有効であると報告されている。最近，全身振動刺激（以下，WBV；whole-body vibration）を筋力トレーニングに併用することで，筋力増強効果が促進される報告が多く散見される。
本研究の目的は，高齢女性を対象に，通常のバランストレーニングと，WBVを併用したトレーニングが，ステップ機能改善に与える効果の違いについて筋電図学的に検証することである。
【方法】
歩行が自立している養護老人ホーム在住の高齢女性20名を対象とし，約30分/日，3日/週，12週の介入前後にステップ動作中の筋活動を評価した。WBVを併用する群10名（以下，WBV群，80.9歳）とWBVを用いない群10名（以下，STE群；standard exercise without WBV，80.2歳）にランダムに分けた。ウォーミングアップ後，WBV群に，振動板上（Galileo 2000，Novotec社製）で，ハーフスクワット，踵挙上，つま先挙上，前後左右の最大リーチ動作を行わせた。振動刺激は1日3分間実施した。刺激強度は10Hzから開始し，毎週1Hzずつ増加させた（最終週21Hz）。STE群にはWBV群と同様の運動を3分間，床面上で行わせた。両群に共通のバランストレーニングは1日25分間で，内容は，ランジ動作（大，小，前後，左右，速く，遅く，体幹垂直位で下肢踏み出しを行う）と片脚立位，タンデム歩行，ホッピング等とした。
ステップ評価は，被験者に牽引ケーブルで背部を牽引した（体重の20%の牽引力）状態で身体を前傾させ，検査者が牽引を解き放った後に下肢を前に踏み出させる方法を使用した。その際，踏み出し脚の大腿直筋（以下，RF），外側広筋（以下，VL），大腿二頭筋（以下，BF），腓腹筋外側頭（以下，GC），前脛骨筋（以下，TA）から筋活動を導出した。筋電計と同期させた3次元動作解析装置を使用し，初期姿勢と着地時姿勢における踏み出し脚の踵マーカー位置の差から，ステップ長（%height），遊脚時間からステップ速度（m/s）を導出した。筋電図解析から，牽引解除から各筋の活動開始までの時間（EMG onset），ステップ接地までの筋活動ピーク時間（EMG peak timing），介入前後それぞれの時点での最大等尺性収縮（MVC）で正規化されたピーク筋活動量（%MVC）を算出した。
統計処理は，群×期間の反復測定二元配置分散分析を用い，交互作用を認めた場合はBonferroni法による事後検定を行った。
【倫理的配慮，説明と同意】
所属施設の倫理委員会にて承認を得た（承認番号E1479）。参加者に十分な説明を行い，書面にて同意を得た。
【結果】
両群のトレーニング回数は差がなかった（WBV；35.6±0.7回，STE；35.8±0.4回）。
12週の介入後，両群のステップ長が増加した（WBV；32.1±5.2%→33.8±5.8%，STE；31.9±5.0%→34.2±6.3%，期間主効果p＜0.05）。ステップ速度は交互作用を認め（WBV；1.79±0.29 m/s→1.97±0.31 m/s，STE；1.67±0.28 m/s→1.71±0.24 m/s，群×期間交互作用p＜0.05），WBV群のみ有意に増加した。
各筋のEMG onsetとEMG peak timingは全て変化がなかった。ピーク筋活動量は，RF（WBV；122±29%→133±27%，STE；120±27%→146±33%），BF（WBV；158±63%→181±54%，STE；165±44%→180±52%）が両群ともに増加した（期間主効果p＜0.05）。GCは交互作用を認め，WBV群のみ有意に活動量が増加した（WBV；130±31%→182±49%，STE；122±38%→139±41%，群×期間p＜0.05）。カッコ内は全て平均値±標準偏差を示す。
【考察】
ランジ動作を含むバランストレーニングは，高齢女性のステップ機能を改善させた。その機能改善はステップ中の筋活動量の増加に反映された。一方，WBVを加えた介入はステップ速度も向上させ，通常のバランストレーニングとの違いはGC活動に認められた。ステップ中のGC活動は，主に踏み出し直前の足プッシュオフに作用する。バランストレーニングにWBVを併用することで，足底屈筋のプッシュオフとステップ踏み出し速度をより効果的に改善できることが示唆された。
【理学療法学研究としての意義】
高齢者の転倒回避ステップの能力は，ランジ動作を含むバランストレーニングにより改善すること，それが下肢筋活動に反映されることを示し，さらにステップ動作に対する全身振動刺激を用いた介入の効果を明らかにした。
つまずき後の下肢の踏み出し反応（以下，ステップ）は転倒回避にとって重要である。ステップを実験的に誘発する方法によって，易転倒高齢者は非転倒者に比べ，ステップ長やステップ速度が低下していること，ステップ中の筋活動量減少や，筋活動ピーク出現の遅れがあること等が明らかにされている。このように，ステップ機能の低下は，踏み出し脚の筋活動に反映される。高齢者のステップ機能の改善には，下肢筋力やパワーのトレーニング，バランストレーニングが有効であると報告されている。最近，全身振動刺激（以下，WBV；whole-body vibration）を筋力トレーニングに併用することで，筋力増強効果が促進される報告が多く散見される。
本研究の目的は，高齢女性を対象に，通常のバランストレーニングと，WBVを併用したトレーニングが，ステップ機能改善に与える効果の違いについて筋電図学的に検証することである。
【方法】
歩行が自立している養護老人ホーム在住の高齢女性20名を対象とし，約30分/日，3日/週，12週の介入前後にステップ動作中の筋活動を評価した。WBVを併用する群10名（以下，WBV群，80.9歳）とWBVを用いない群10名（以下，STE群；standard exercise without WBV，80.2歳）にランダムに分けた。ウォーミングアップ後，WBV群に，振動板上（Galileo 2000，Novotec社製）で，ハーフスクワット，踵挙上，つま先挙上，前後左右の最大リーチ動作を行わせた。振動刺激は1日3分間実施した。刺激強度は10Hzから開始し，毎週1Hzずつ増加させた（最終週21Hz）。STE群にはWBV群と同様の運動を3分間，床面上で行わせた。両群に共通のバランストレーニングは1日25分間で，内容は，ランジ動作（大，小，前後，左右，速く，遅く，体幹垂直位で下肢踏み出しを行う）と片脚立位，タンデム歩行，ホッピング等とした。
ステップ評価は，被験者に牽引ケーブルで背部を牽引した（体重の20%の牽引力）状態で身体を前傾させ，検査者が牽引を解き放った後に下肢を前に踏み出させる方法を使用した。その際，踏み出し脚の大腿直筋（以下，RF），外側広筋（以下，VL），大腿二頭筋（以下，BF），腓腹筋外側頭（以下，GC），前脛骨筋（以下，TA）から筋活動を導出した。筋電計と同期させた3次元動作解析装置を使用し，初期姿勢と着地時姿勢における踏み出し脚の踵マーカー位置の差から，ステップ長（%height），遊脚時間からステップ速度（m/s）を導出した。筋電図解析から，牽引解除から各筋の活動開始までの時間（EMG onset），ステップ接地までの筋活動ピーク時間（EMG peak timing），介入前後それぞれの時点での最大等尺性収縮（MVC）で正規化されたピーク筋活動量（%MVC）を算出した。
統計処理は，群×期間の反復測定二元配置分散分析を用い，交互作用を認めた場合はBonferroni法による事後検定を行った。
【倫理的配慮，説明と同意】
所属施設の倫理委員会にて承認を得た（承認番号E1479）。参加者に十分な説明を行い，書面にて同意を得た。
【結果】
両群のトレーニング回数は差がなかった（WBV；35.6±0.7回，STE；35.8±0.4回）。
12週の介入後，両群のステップ長が増加した（WBV；32.1±5.2%→33.8±5.8%，STE；31.9±5.0%→34.2±6.3%，期間主効果p＜0.05）。ステップ速度は交互作用を認め（WBV；1.79±0.29 m/s→1.97±0.31 m/s，STE；1.67±0.28 m/s→1.71±0.24 m/s，群×期間交互作用p＜0.05），WBV群のみ有意に増加した。
各筋のEMG onsetとEMG peak timingは全て変化がなかった。ピーク筋活動量は，RF（WBV；122±29%→133±27%，STE；120±27%→146±33%），BF（WBV；158±63%→181±54%，STE；165±44%→180±52%）が両群ともに増加した（期間主効果p＜0.05）。GCは交互作用を認め，WBV群のみ有意に活動量が増加した（WBV；130±31%→182±49%，STE；122±38%→139±41%，群×期間p＜0.05）。カッコ内は全て平均値±標準偏差を示す。
【考察】
ランジ動作を含むバランストレーニングは，高齢女性のステップ機能を改善させた。その機能改善はステップ中の筋活動量の増加に反映された。一方，WBVを加えた介入はステップ速度も向上させ，通常のバランストレーニングとの違いはGC活動に認められた。ステップ中のGC活動は，主に踏み出し直前の足プッシュオフに作用する。バランストレーニングにWBVを併用することで，足底屈筋のプッシュオフとステップ踏み出し速度をより効果的に改善できることが示唆された。
【理学療法学研究としての意義】
高齢者の転倒回避ステップの能力は，ランジ動作を含むバランストレーニングにより改善すること，それが下肢筋活動に反映されることを示し，さらにステップ動作に対する全身振動刺激を用いた介入の効果を明らかにした。