[0841] 片麻痺者の歩行における下肢筋活動の解析方法の検討
Keywords:片麻痺, 歩行, 筋活動
【はじめに，目的】一般的に歩行における筋電図のデータは最大等尺性随意収縮（MVIC）を用いて正規化することが多い。しかし，片麻痺者では随意性や痙性などの問題によりMVICが得られにくく，MVICによる正規化は困難である。先行研究ではMVICを用いない場合には運動時の筋活動最大値や全運動を通した筋活動の平均値で正規化することを勧めている。しかし，片麻痺者の歩行時の筋活動を正規化する方法に関しては確立されていないのが現状である。健常者であれば歩行時に下肢の筋が適切なタイミング・組み合わせで活動するが，片麻痺者では適切なタイミングで適切な筋活動が生じないことが特徴のひとつであると考える。そこで本研究は，片麻痺者の歩行時の筋活動解析において正規化する基準値としてMVICの代わりに平均値あるいは最大値を使用することとし，歩行時の各筋が歩行立脚期の各相によって筋活動の大小があるかどうかを評価する上でどちらが適切かを検討することを目的とした。
【方法】対象は過去に整形疾患のない健常成人男性10名（年齢26.9±5.4歳，身長170.8±4.8cm，体重65.7±12.3kg）と当センター回復期入院中の脳卒中片麻痺者10名（年齢63.1±9.8歳，男性7名，女性3名，身長161.4±6.9cm，体重58.2±6.6kg，発症後日数91.1±45.3日）とした。片麻痺者の選定条件は装具なしで見守りで歩行が可能な者（杖の使用可）とした。計測は8mの直線歩行路にて自由速度の歩行を行い，床反力計（AMTI社製，サンプリング周波数1000Hz）6枚から得られたデータより歩行の立脚期を荷重応答期（以下，LR），単脚支持期（以下，SS），前遊脚期（以下，PSw）の3つに相分けした。併せて表面筋電計（4assist社製，サンプリング周波数1000Hz）を同期させ歩行時の下肢筋活動を測定した。被験筋は腓腹筋，ヒラメ筋，前脛骨筋，内側広筋，大腿直筋，大腿二頭筋とした。電極貼付位置はSENIAMが推奨する位置とし，健常者は右下肢，片麻痺者は麻痺側下肢にそれぞれ電極を貼付した。筋活動の解析は10サンプル毎のRMS処理後，右側および麻痺側で10歩行周期分のデータを算出した。正規化に使用する代表値の抽出のため，先行研究に基づき各相のRMS値の平均値，最大値をそれぞれ算出した。これらの再現性を検証するため，健常者と片麻痺者の各被験者の10歩行周期分の平均値と最大値の変動係数（標準偏差/平均値）を求め，平均値と最大値の変動係数を比較した。妥当性の判断は先行研究に基づき健常者では筋活動のOn-Offがあることを前提とし（例えば前脛骨筋であれば筋活動量がLR＞SS，LR＞PSwの関係が成り立つ），1歩行周期の平均値と最大値でそれぞれ各相の筋活動の平均値，最大値を正規化し，3つの相の間で筋活動量を比較し筋活動の大小があるかで判別した。統計処理は再現性の検証に関して平均値と最大値の変動係数の比較をWillcoxnの符号付順位和検定を用いた（p＜0.05）。また，妥当性の検証に関しては各相の筋活動の比較をFriedman検定で行い，その後Bonferroni補正多重比較検定を用いた（p＜0.05）。
【倫理的配慮，説明と同意】当センターと本学の倫理委員会の承認を得た後，口頭・文書にて対象者に説明し同意を得て実施した。
【結果】再現性の検証に関しては健常者において，すべての筋の3つの相において最大値の変動係数が有意に大きくなった。また，片麻痺者においてはLRにおけるヒラメ筋と大腿二頭筋，SSにおける大腿二頭筋，PSwにおける大腿直筋で最大値の変動係数が有意に大きくなった。次に妥当性の検証に関して，1歩行周期の平均値で正規化した場合に，腓腹筋，ヒラメ筋の筋活動量はLRとPSwと比較しSSで有意に大きくなった。また，前脛骨筋，内側広筋，大腿直筋，大腿二頭筋ではSSとPSwと比較しLRで筋活動量が有意に大きくなった。一方，1歩行周期の最大値で正規化した場合には腓腹筋とヒラメ筋はSS，大腿直筋はLRで筋活動量が有意に大きくなったが，前脛骨筋，内側広筋，ハムストリングスではLRで有意に大きくはならず，各相の筋活動量の差が小さい傾向があった。
【考察】再現性の検証から健常者と片麻痺者において各相の最大値の変動係数は大きくなる傾向があった。これは最大値を基準とした筋電図データは対象者内の変動が大きいことを意味する。次に妥当性の検証から，正規化に使用する基準値として最大値を使用した場合に健常者においても歩行時の各相における筋活動の大小が判別できないことがわかった。以上から，健常者と同様に片麻痺者においても歩行時の筋活動の代表値として平均値を用い，1歩行周期の平均値で正規化し比較する解析方法が望ましいと考える。
【理学療法学研究としての意義】片麻痺者の歩行時の筋活動解析に応用できる知見が得られた。
【方法】対象は過去に整形疾患のない健常成人男性10名（年齢26.9±5.4歳，身長170.8±4.8cm，体重65.7±12.3kg）と当センター回復期入院中の脳卒中片麻痺者10名（年齢63.1±9.8歳，男性7名，女性3名，身長161.4±6.9cm，体重58.2±6.6kg，発症後日数91.1±45.3日）とした。片麻痺者の選定条件は装具なしで見守りで歩行が可能な者（杖の使用可）とした。計測は8mの直線歩行路にて自由速度の歩行を行い，床反力計（AMTI社製，サンプリング周波数1000Hz）6枚から得られたデータより歩行の立脚期を荷重応答期（以下，LR），単脚支持期（以下，SS），前遊脚期（以下，PSw）の3つに相分けした。併せて表面筋電計（4assist社製，サンプリング周波数1000Hz）を同期させ歩行時の下肢筋活動を測定した。被験筋は腓腹筋，ヒラメ筋，前脛骨筋，内側広筋，大腿直筋，大腿二頭筋とした。電極貼付位置はSENIAMが推奨する位置とし，健常者は右下肢，片麻痺者は麻痺側下肢にそれぞれ電極を貼付した。筋活動の解析は10サンプル毎のRMS処理後，右側および麻痺側で10歩行周期分のデータを算出した。正規化に使用する代表値の抽出のため，先行研究に基づき各相のRMS値の平均値，最大値をそれぞれ算出した。これらの再現性を検証するため，健常者と片麻痺者の各被験者の10歩行周期分の平均値と最大値の変動係数（標準偏差/平均値）を求め，平均値と最大値の変動係数を比較した。妥当性の判断は先行研究に基づき健常者では筋活動のOn-Offがあることを前提とし（例えば前脛骨筋であれば筋活動量がLR＞SS，LR＞PSwの関係が成り立つ），1歩行周期の平均値と最大値でそれぞれ各相の筋活動の平均値，最大値を正規化し，3つの相の間で筋活動量を比較し筋活動の大小があるかで判別した。統計処理は再現性の検証に関して平均値と最大値の変動係数の比較をWillcoxnの符号付順位和検定を用いた（p＜0.05）。また，妥当性の検証に関しては各相の筋活動の比較をFriedman検定で行い，その後Bonferroni補正多重比較検定を用いた（p＜0.05）。
【倫理的配慮，説明と同意】当センターと本学の倫理委員会の承認を得た後，口頭・文書にて対象者に説明し同意を得て実施した。
【結果】再現性の検証に関しては健常者において，すべての筋の3つの相において最大値の変動係数が有意に大きくなった。また，片麻痺者においてはLRにおけるヒラメ筋と大腿二頭筋，SSにおける大腿二頭筋，PSwにおける大腿直筋で最大値の変動係数が有意に大きくなった。次に妥当性の検証に関して，1歩行周期の平均値で正規化した場合に，腓腹筋，ヒラメ筋の筋活動量はLRとPSwと比較しSSで有意に大きくなった。また，前脛骨筋，内側広筋，大腿直筋，大腿二頭筋ではSSとPSwと比較しLRで筋活動量が有意に大きくなった。一方，1歩行周期の最大値で正規化した場合には腓腹筋とヒラメ筋はSS，大腿直筋はLRで筋活動量が有意に大きくなったが，前脛骨筋，内側広筋，ハムストリングスではLRで有意に大きくはならず，各相の筋活動量の差が小さい傾向があった。
【考察】再現性の検証から健常者と片麻痺者において各相の最大値の変動係数は大きくなる傾向があった。これは最大値を基準とした筋電図データは対象者内の変動が大きいことを意味する。次に妥当性の検証から，正規化に使用する基準値として最大値を使用した場合に健常者においても歩行時の各相における筋活動の大小が判別できないことがわかった。以上から，健常者と同様に片麻痺者においても歩行時の筋活動の代表値として平均値を用い，1歩行周期の平均値で正規化し比較する解析方法が望ましいと考える。
【理学療法学研究としての意義】片麻痺者の歩行時の筋活動解析に応用できる知見が得られた。