[O-0455] 神経筋電気刺激による膝伸展トルクの検討
波形の違いによる影響
キーワード：神経筋電気刺激, 波形, 大腿四頭筋
【はじめに，目的】
神経筋電気刺激（Neuromuscular Electrical Stimulation；NMES）は神経筋疾患や運動器疾患，廃用などによる筋機能低下からの改善に広く使用されている。NMESのパラメータには周波数，パルス幅および波形などが挙げられる。波形に関し，矩形波を用いたNMESでの治療が多く行われているが，矩形波が最適であるかどうかは明らかではない。また，パルス幅など他の条件を統一した状態で，矩形波と他の波形を比較した報告は少ない。そこで本研究では，波形以外の条件を統一し，矩形波とその比較として指数関数的漸増波を用いて膝伸展トルクおよび電流，電圧との関係を検討したので報告する。
【方法】
対象は健常成人男性15例と女性15例の合計30例とした。男性の年齢は26±3歳，身長は173±5 cm，体重は67±11 kg，女性の年齢は24±3歳，身長は158±5 cm，体重は54±10 kgであった。対象者は最初に膝関節屈曲60°での最大随意等尺性膝伸展収縮トルク（MVC）を測定した。MVC測定から48時間以上経過した後，矩形波と指数関数的漸増波のそれぞれで最大耐用強度でのNMESを行った際の膝伸展トルク（NMES誘発トルク）を測定した。また，NMES誘発トルクと同時にオシロスコープで電流と電圧も計測した。矩形波と指数関数的漸増波の順番はランダムとした。電気刺激装置はオートテンズプロIIIリハビリユニット（ホーマーイオン研究所）を使用した。矩形波，指数関数的漸増波ともにパルス幅を250 μs，周波数を20 Hzとした。電極（5×20 cm）は右の大腿前面の鼠径靭帯の中点から3 cm遠位，膝蓋骨上縁上から3 cm近位にそれぞれ装着した。MVCとNMES誘発トルクの測定はBiodex System 3を用い，MVC測定と同様の設定でNMES誘発トルクの測定を行った。MVCとNMES誘発トルクはそれぞれ3回測定し，最大値を採用した。電流と電圧も3回それぞれのピーク値を算出し，その最大値を採用した。矩形波と指数関数的漸増波でのNMES誘発トルク，電流，電圧の平均値の差の検定にはt検定を用い，有意水準は危険率5%未満とした。
【結果】
MVCは178±42 Nmであった。NMES誘発トルクは矩形波で58±35 Nm，指数関数的漸増波では69±33 Nmであり，指数関数的漸増波の方が有意に高かった（p＜0.05）。NMES誘発トルクをMVCで除し百分率にした値は矩形波で32±18％，指数関数的漸増波では39±16％であった（p＜0.05）。電流は矩形波で106±18 mA，指数関数的漸増波では105±21 mAであり有意差はなかった。電圧は矩形波で70±16 V，指数関数的漸増波では76±19 Vであり，指数関数的漸増波の方が有意に高かった（p＜0.01）。
【考察】
NMESの波形には伝統的に矩形波が用いられていることが多いが，今回の検討で指数関数的漸増波の方が強い膝伸展トルクを誘発できることが確認できた。電流と電圧を矩形波と指数関数的漸増波とで比較した結果，電流は同程度あったが，電圧は指数関数的漸増波の方が高値であった。そのため指数関数的漸増波の方が高い電圧で刺激可能であったため，矩形波より強い膝伸展トルクが誘発されていたと考えられた。今後は指数関数的漸増波によるNMESの効果を脳卒中患者などで検討していく予定である。
【理学療法学研究としての意義】
物理療法は運動療法と並び，理学療法学にとって重要な分野である。特に，NMESは種々の疾患に応用可能であり，効果的なパラメータを追求することは意義がある。最適な設定でのNMESはより高い治療効果が期待でき，本研究は理学療法学に寄与できるものと考える。
神経筋電気刺激（Neuromuscular Electrical Stimulation；NMES）は神経筋疾患や運動器疾患，廃用などによる筋機能低下からの改善に広く使用されている。NMESのパラメータには周波数，パルス幅および波形などが挙げられる。波形に関し，矩形波を用いたNMESでの治療が多く行われているが，矩形波が最適であるかどうかは明らかではない。また，パルス幅など他の条件を統一した状態で，矩形波と他の波形を比較した報告は少ない。そこで本研究では，波形以外の条件を統一し，矩形波とその比較として指数関数的漸増波を用いて膝伸展トルクおよび電流，電圧との関係を検討したので報告する。
【方法】
対象は健常成人男性15例と女性15例の合計30例とした。男性の年齢は26±3歳，身長は173±5 cm，体重は67±11 kg，女性の年齢は24±3歳，身長は158±5 cm，体重は54±10 kgであった。対象者は最初に膝関節屈曲60°での最大随意等尺性膝伸展収縮トルク（MVC）を測定した。MVC測定から48時間以上経過した後，矩形波と指数関数的漸増波のそれぞれで最大耐用強度でのNMESを行った際の膝伸展トルク（NMES誘発トルク）を測定した。また，NMES誘発トルクと同時にオシロスコープで電流と電圧も計測した。矩形波と指数関数的漸増波の順番はランダムとした。電気刺激装置はオートテンズプロIIIリハビリユニット（ホーマーイオン研究所）を使用した。矩形波，指数関数的漸増波ともにパルス幅を250 μs，周波数を20 Hzとした。電極（5×20 cm）は右の大腿前面の鼠径靭帯の中点から3 cm遠位，膝蓋骨上縁上から3 cm近位にそれぞれ装着した。MVCとNMES誘発トルクの測定はBiodex System 3を用い，MVC測定と同様の設定でNMES誘発トルクの測定を行った。MVCとNMES誘発トルクはそれぞれ3回測定し，最大値を採用した。電流と電圧も3回それぞれのピーク値を算出し，その最大値を採用した。矩形波と指数関数的漸増波でのNMES誘発トルク，電流，電圧の平均値の差の検定にはt検定を用い，有意水準は危険率5%未満とした。
【結果】
MVCは178±42 Nmであった。NMES誘発トルクは矩形波で58±35 Nm，指数関数的漸増波では69±33 Nmであり，指数関数的漸増波の方が有意に高かった（p＜0.05）。NMES誘発トルクをMVCで除し百分率にした値は矩形波で32±18％，指数関数的漸増波では39±16％であった（p＜0.05）。電流は矩形波で106±18 mA，指数関数的漸増波では105±21 mAであり有意差はなかった。電圧は矩形波で70±16 V，指数関数的漸増波では76±19 Vであり，指数関数的漸増波の方が有意に高かった（p＜0.01）。
【考察】
NMESの波形には伝統的に矩形波が用いられていることが多いが，今回の検討で指数関数的漸増波の方が強い膝伸展トルクを誘発できることが確認できた。電流と電圧を矩形波と指数関数的漸増波とで比較した結果，電流は同程度あったが，電圧は指数関数的漸増波の方が高値であった。そのため指数関数的漸増波の方が高い電圧で刺激可能であったため，矩形波より強い膝伸展トルクが誘発されていたと考えられた。今後は指数関数的漸増波によるNMESの効果を脳卒中患者などで検討していく予定である。
【理学療法学研究としての意義】
物理療法は運動療法と並び，理学療法学にとって重要な分野である。特に，NMESは種々の疾患に応用可能であり，効果的なパラメータを追求することは意義がある。最適な設定でのNMESはより高い治療効果が期待でき，本研究は理学療法学に寄与できるものと考える。