[P-KS-02-2] 筋出力の相違から見た表面筋電図学的指標の感受性の検討
Keywords:表面筋電図, 筋活動電位, 経時的変化
【はじめに，目的】
筋活動電位は筋電図波形によって可視化でき，骨格筋の収縮様態によって様々な変化を示す。これを表現する指標は数多く存在し，筋出力や収縮持続時間の相違によって，その感受性が異なることが報告されてきた。しかし，統一的な見解はなかったため，これまでの我々の研究結果を統合し，その感受性を明らかにすることを目的とした。
【方法】
利き手側の上腕二頭筋を被験筋とし，健常成人を対象に肘関節90°屈曲位において最大随意収縮（Maximum Voluntary Contraction：MVC）時の出力に対する25，50，75％で持続的等尺性収縮課題を行った。課題遂行は各出力が維持できなくなるまでとし，出力の±5％の変動を許可した。各課題遂行時間を10等分する時点から3秒間の筋活動電位を抽出し（開始時，10～90％区間及び終了時の計11区間），各区間の平均振幅値（MA），中間周波数値（MDF），Turn Amplitude（単位時間あたりに波形の極性が変化する点の数：TA），Zero Crossing（単位時間あたりに波形が基線と交差する数：ZC）及びMVC発揮時の筋活動電位の最大振幅値を基準として振幅確率密度関数（Amplitude Probability Distribution Function：APDF）を用いた各出力帯の出現確率を算出し（Dunnett法），開始時に対する各時間帯の有意性及び各指標間の関連性（Spearmanの相関分析）を有意水準を5％に設定して検討した。
【結果】
各出力における課題の平均持続時間は25％MVCで653.7±184.5秒，50％MVCでは119.7±36.4秒，75％MVCは48.9±11.9秒であった。各指標とも開始時と比較して終了時には有意な変化を示した。25％MVCのAPDFでは5-10％振幅帯が開始から10％時以降，有意な増加を示したが，その他の指標は早くとも50％時以降であった。これに対して50％MVCでは，TA，ZCが開始20％時以降，MDFが30％以降に有意な低下を示したが，その他の指標は早くとも50％時以降であった。75％MVCではTAが10％時以降，ZCおよびMDFがこれに続いて20％時以降と早期に有意な低下を示し，その他はやはり50％時以降という結果となった。また，各時期における指標間の関連性は，出力の相違や経時的に異なっていた。
【結論】
持続的筋収縮中の筋活動電位は，これは動員される運動単位の数，活動筋線維の交代頻度，検出領域と活動部位の位置関係など様々な要因によって発生する。本研究結果では，低出力時（25％MVC）では5-10％振幅帯の増減，中から高出力（50-75％MVC）ではZCやTAの感受性が高かった事に加え，各指標間の関連性が経時的に異なったことは，低出力での運動単位数主体の制御から，出力が高まるほど交代頻度による制御に移行し，持続時間の延長に伴い両者が混在するためであると考えられ，運動課題に適用する指標は，筋出力状況によって選択肢を変更することで，有用な分析が行えることが示唆された。
筋活動電位は筋電図波形によって可視化でき，骨格筋の収縮様態によって様々な変化を示す。これを表現する指標は数多く存在し，筋出力や収縮持続時間の相違によって，その感受性が異なることが報告されてきた。しかし，統一的な見解はなかったため，これまでの我々の研究結果を統合し，その感受性を明らかにすることを目的とした。
【方法】
利き手側の上腕二頭筋を被験筋とし，健常成人を対象に肘関節90°屈曲位において最大随意収縮（Maximum Voluntary Contraction：MVC）時の出力に対する25，50，75％で持続的等尺性収縮課題を行った。課題遂行は各出力が維持できなくなるまでとし，出力の±5％の変動を許可した。各課題遂行時間を10等分する時点から3秒間の筋活動電位を抽出し（開始時，10～90％区間及び終了時の計11区間），各区間の平均振幅値（MA），中間周波数値（MDF），Turn Amplitude（単位時間あたりに波形の極性が変化する点の数：TA），Zero Crossing（単位時間あたりに波形が基線と交差する数：ZC）及びMVC発揮時の筋活動電位の最大振幅値を基準として振幅確率密度関数（Amplitude Probability Distribution Function：APDF）を用いた各出力帯の出現確率を算出し（Dunnett法），開始時に対する各時間帯の有意性及び各指標間の関連性（Spearmanの相関分析）を有意水準を5％に設定して検討した。
【結果】
各出力における課題の平均持続時間は25％MVCで653.7±184.5秒，50％MVCでは119.7±36.4秒，75％MVCは48.9±11.9秒であった。各指標とも開始時と比較して終了時には有意な変化を示した。25％MVCのAPDFでは5-10％振幅帯が開始から10％時以降，有意な増加を示したが，その他の指標は早くとも50％時以降であった。これに対して50％MVCでは，TA，ZCが開始20％時以降，MDFが30％以降に有意な低下を示したが，その他の指標は早くとも50％時以降であった。75％MVCではTAが10％時以降，ZCおよびMDFがこれに続いて20％時以降と早期に有意な低下を示し，その他はやはり50％時以降という結果となった。また，各時期における指標間の関連性は，出力の相違や経時的に異なっていた。
【結論】
持続的筋収縮中の筋活動電位は，これは動員される運動単位の数，活動筋線維の交代頻度，検出領域と活動部位の位置関係など様々な要因によって発生する。本研究結果では，低出力時（25％MVC）では5-10％振幅帯の増減，中から高出力（50-75％MVC）ではZCやTAの感受性が高かった事に加え，各指標間の関連性が経時的に異なったことは，低出力での運動単位数主体の制御から，出力が高まるほど交代頻度による制御に移行し，持続時間の延長に伴い両者が混在するためであると考えられ，運動課題に適用する指標は，筋出力状況によって選択肢を変更することで，有用な分析が行えることが示唆された。