理学 療 法学 第16巻第 1号 23
〜
28頁 （1989年）報 告
温 冷 刺 激
に よ る
筋 活 動
の
変 化
＊筋電 図積 分
値
に お ける分析
一
小 林
茂
D西
本 勝 夫
u西 本 東
彦
2’幸
田
利 敬
21 要旨 理学療法の治療 対象である筋に，
治 療 手 段と し て よく用い る温 及び冷刺 激を加え，
筋活動がどの よ う に変化する か を，
筋 電 図積分値を用い て分析し てみ た。
健康 な男性 （18歳〜
29歳）11名の右上腕二頭 筋 を 対 象 とし た。 手 関節部に 5kg の負荷を加え， 肘関節9
ぴ屈 曲位での等 尺性収 縮を行わせ，
まず無刺 激で 5秒 間のIEMG
を得， 次いで冷刺激 （皮膚温 2゜
5 分 ）， 温 刺 激 （皮 膚温 ・；O°
10分 ）を加 え 同 様に IEMG を得た。
無刺 激時の IEMG を100％と し た場 合， 冷 刺 激で は82〜
201％の変化で， 上 昇し たもの 8名であっ た。
温刺激でex62−・
92
％の変化で， 減 少し たもの9
名であっ た。 こ のように温， 冷刺激が対 照 的 な 筋 活 動の変化をもた らすこ とが確かめ られた。 キー
ワー
ド 温 熱， 寒冷， 筋電 図 は じめ に 生 体の組 織は，
外部よ り何らかの刺 激が加 え られた時，
その機 能に変化を生じる。
理 学 療 法の治 療 対 象である筋 はその好 例で ある。
今回我々は，
その筋に理 学療 法の治 療 手 段 として よ く用V）る，
温熱お よび寒冷刺 激を加え，
筋 活 動が どの よ うに変 化 する か を，
筋 収 縮の強 度，
筋へ の負 荷の程 度を よ く示 すと思 わ れる筋 電 図積 分 値 （王n−
tegrated
Electro
Myography 以下 IEMG ） を 用い て分析し たの で報 告 する
。
1
対 象 行 岡 医学 技 術 専 門 学 校リハ ビ リ テー
ショ
ン科の学 生で 健 康 な 男 性11名，
年 齢は18
歳〜
29歳 平 均22，
3歳を対 象と した。
また，
皮膚の インピー
ダン ス測 定には筆 者 （男 性31歳 ）・
＊ The variety oE muscle action for hot and ice sthnula
−
tions
一
analysis by means Qf IEMG−
t）大 阪丁
七立大学病院リハ ビリテ
ー
シ ョ ン室Shigeru Kobayashi
，
RPT，
Katsuo Nish孟moto，
RPT ：Osaka City University Hospital ！）行 岡 医 学 技 術 専 門 学 校
リハ ビ リ テ
ー
シ il ン科Haruhiko Nishi otQ
，
RPT，
Toshitaka Koda，
RPT ：Yukioka School of Allied Health Professions
（受 付日 ユ987年10月16日） を対 象とし た
。
H
方 法 右上腕二頭筋の筋腹 中央部に，
直径 1cm の皿 型表面 電極を 3cm の間 隔で おき，
被 験 者に検 査 台上で坐 位 を とらせ，
上腕 を 体 側に密 着さ せ， 肘 関 節90°
屈 曲 位， 前 腕回外 位に し，
手 関 節 部に 5kg の負 荷を加え，
10秒 間 の等尺性 収縮を行わせた。
その時のEMG
， および中間 5秒 間のIEMG
を 得 （図1），
次い で寒 冷さらに温 熱 の 2 刺激を加え，
同じ操 作にてEMG ，
IEMG
を得た。
な お各テス ト間は5
分間の休憩をとっ た。
刺激方 法は，
寒冷に は氷の うに入 れ た氷を利用し，
上 腕二頭 筋 筋 腹を中心に上腕 部へ 平 均5分 間 当て，
上腕 皮 膚 温20℃ にまで 冷 却した。
又 温 熱に は タオル に 包んだ Hot pack を 利用し，
上腕二 頭 筋 筋 腹を中心に上腕 部へ 平 均10分間当て， 上腕皮膚温40℃ に まで加 温し た。
なお，
EMG 波形は，
日本電 気三栄株式会社の ポ リグラフ360・
生体電気現象増 幅 器 を使用し，
IEMG は，
シ グナル プv セ ッ サー
7T18 でシ グナル ベー
シ ッ ク No．
200の EMG 積 分プロ グラ ムで測 定し た。
さらに，
電極との接触 抵 抗を含 む 生体皮膚の イン ピー
ダン ス を，
筆者の右 上腕二頭筋筋腹中 央部に て，
EMG 測 定va使 用し た 皿 型表面電極を
3cm の閉 隔でおき，
無0
一
LO ユ．
OOO 00 5SEC 図1 EMG （上 段）お よ び IEMG （下段） 刺 激， 冷 刺 激，
温 刺激とEMG
測 定 時と 窪っ たく同じ 条 件，
方 法で測定し た （室温26℃，
湿．
度60％ ）。
測 定回路は図2に示 す もの と し， まず周波 数と イン ピー
ダン ス の関係 を 測 定し， 次い で発 振 器の周波 数300Hz で の，
温 度変 化に伴 うイ ン ピー
ダン ス の変 化を経時的に 測定し た。 皿 結 果 表2 刺 激に て の IEMG 変 化率（無 刺 激→
温→
冷 ） 被験 者＼ 刺 激 温 熱 寒 冷ABGHJ
83
％ 99％ 93％ 91％ 89％ 111％101
％ 111％112
％112
％1． IEMG
の変化 表 1およ び表 2は，
上腕 部へ は刺 激を施し て いない時 のIEMG
を100％ とし た場合の，
寒 冷お よび温 熱刺激を 表 1 刺激に ての IEMG 変化率 （無 刺 激→ 冷→
温 ） 被験者＼刺 激 寒 冷 温 熱 ABCDEFGHIJK才 才 才 才 才 才 才 才 才 才 才 41983921519 22112222221 153％ 82％ 145％ 187％201
％ 108％ 131％181
％ 90％ 111％ 168％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ 93928520242 68898888679 上 昇 廿10
％ 内上 昇 倉 10％ 内減 少 」 減 少 呂 8111 0029 施し た後のIEMG
の変 化をパー
セ ン トで示し た もので ある。
（1） 刺激の 順 序 を無刺激→ 冷 刺 激→ 温 刺 激と し た場合 a）冷刺激82
％周201
％の間で の変化で，変化率の平 均14L5 ％±38．
4
。 上昇し たもの 8 名，
減少し た もの 1名，
増 減それぞ れ10％ 以 内の変 化の少 なか っ た もの 2名で，
刺激 後の上昇 傾向が非常セこ強い。b
） 温刺激62％N92 ％の間での変 化で
，
変化 率の平 均81．
5e／o±9．
2。 上昇した もの 0名，
減 少し た もの 9名，
変 化の少な かっ たもの2
名で，
冷 刺 激 とは対 照 的に刺激 後の減 少 傾 向 が非常をこ強い。
刺 激の順 序を無刺激→ 温 刺激→ 冷刺激とし た場 合 （対象か ら5名を 選 び刺 激を逆の順 序で行っ た）。
a ）温 刺激 S3％〜
99％の間で の変 化で，
変 化 率の平 均91．
0％±5，
2。
上昇したもの 0名，
減 少し た もの 2名，
変 化の少 なかっ たもの 3名であっ た。
b
） 冷 刺 激 101％〜
112％の間での変 化で，
変 化 率の 平 均109．
5％±4．
2。
上昇し た もの 4名，
減 少し た もの0
名，
変化の少なか っ た もの 1名であっ た。
この の結 果は，
（1）の結 果よりそ れ ぞれ 刺 激 後の変 化量が少な かっ た
。
2．
皮膚インピー
ダン スの変 化 温 冷 刺 激に よる筋 活 動の変 化 図2に示 す測定回路に て，El，
E2
を電 圧 計で読み と り，
ElxR ． ．E2
R十Rx
の式よ りRX （接 触 抵 抗を含む 生体の イ ンピー
ダンス） RX 接触 抵 抗 を 含 む 生 体の イソピー
ダン スR50
K
｛）OSC
発振器 図2 生 体のイン ピー
ダソ ス測定回路 を求め た。
（1） 周波 数との関係 表3
に示 すように，
周波数が高くな る につ れ イン ピー
ダン ス の減 少 が 認め られ，
イン ピー
ダン ス は周波数に依 存する結 果で あっ た。
温度変 化 との関係 発 振器の周波 数を3DOHz に て測 定し た結 果，図3に示 すように，
皮 膚 温度の上昇に伴い イ ン ピー
ダン ス は減 少 し，
逆に皮 膚 温 度の下 降に伴い イン ピー
ダン スは増 大し た。
な お， 上腕 部へ 刺 激を 施 さ ない状 態に おい て も， 時 間 の経過と ともに僅か ながらイン ピー
ダン ス の増大が 認 め ら れ た。
表3
周波数と生 体のイン ピー
ダン ス との関係 25 ℃ 時 間 図3 接 触 抵 抗 を 含 む 生 体のイン ピー
ダン ス の変 化 （300Hz にて測 定 ） （経 時 的 変 化 と温 度に対 する変 化 ）IV
考 周波 数 （Hz） イン ピー
ダソ ス （KΩ） 30 70 100 300500
7001，
0003，
0005，
000 158．
794．
875，
831．
219．
514，
710．
6 4．
5 3．
4 察 我々はP，
等 尺 性 収 縮で の IEMG の信 頼 性につ い て，
その条件とし て電 極 位 置と関 節角度を一
定に し，
疲労を おこさせない とい うこと を，
第22回日本理 学療法 士学会 で述べた。
今 回の温 熱お よ び寒 冷 とい っ た刺激 を 加 えた 上での，
負荷を一
定にし た等尺性収 縮の IEMG が対 照 的に変化し た こ とは，
そ れ らの刺激が筋の活 動に何 らか の影 響 を 及 ぼし て い る ことが うか がえる。
永 田 らは2，，
表面電極 法より抽 出 された IEMG は，
筋 収 縮の強 度ま たは筋へ の負 荷の増大 と ともに漸 増 すると述べ
，
MotQr units の動員の増 加 と、
Motor units の 発 射 頻 度の増 加に よ るものだ とし て い る。 さらに， Lip−
pold1〕 や deVries
らは2｝
，
IEMG と等尺性張 力の間1・a直線関係の あるこ と を述べ てい る
。
す る と，
我々 が行っ た様に筋へ の負荷が
一
定であるの に，
刺激を加え たこと で IEMG が 変化し てい る こ と は
，
Motor
Units の動 員と発射頻度の変化が，一
定の負荷の等尺 性収縮の 中でおこっ てい るこ と を示してお り
，
温お よ び冷 刺 激の結 果（mV
・
5s1．
0 V・
5see）．
5．
0．
5 0 無 刺 激刺激後 図4 冷 刺 激に おける
IEMG
の変化度 （n｝ V・
5se ユ，
o
0．
5 温 刺 激V ・
5sec
）、
o、
5 o 無 刺 激刺 激後 図5
湿刺激における IEMG の変 化度 おける局 所の温度変 化は
，
皮膚， 皮 膚 と電極間の イン ピー
ダンス の変化に影響し てい るこ と を考 えねばな らない 。 結 果2で示し た通 り，
皮 膚，
皮窟と電極間のイン ピー
ダン ス の温 度 変 化 との 関係で は，
冷 刺 激に て イン ピー
ダ である た め，
イ ン ピー
ダン ス の 程 度はそ れ ぞ れ 周波 数に より異 なると思わ れ るが ）。
その事と，IEMG
の 結果 を考え合せ た 場合，
まず，
IE MG で は，
冷刺激で上 昇 傾向が強く，
温刺激で減少傾向 が非常に強い結 果であっ た。
冷 刺激で は イ ン ピー
ダン スが増 大 し た ため IEMG は 減少して もいい はずなのに， そ れに も増し て上 昇し てい る （図4）。
逆に温 刺激 で は インピー
ダン スが減 少し た ため IEMG は 上昇して もい い はずなの に減少し て い る （図5）。
こ の こと は，
皮膚，
皮膚と電極 間で のイン ピー
ダン ス の 温度変化に対す る問題 以 上に，
生体 内で の変化がある こ とにな り， そ れは， 筋 活 動の変 化が インピー
ダン ス の 問 題以 上におこ っ てい るこ と を示して い るもの と思 える。
筋活 動と温度との関 係につ い て
，
Petrofsky らは3） ， 水 申での水温と最 大 筋 力の比較に おいて，20
℃以 下の水 温で 最 大 収 縮 力は 著 明に 減 少 する と述べ，
Ranatunga は4），
筋温 度の低下に よ り収縮速度が遅 くな る と述べ て い る。
又，
中 野ら は「
°
｝，
筋 温の上 昇は その代 謝を促 進し，
活 動を 円滑に行わせ ることを 述べて い る し，
濱出ら は6），
組織の血行 増大が筋収縮 代謝の過 程に促進 的 な影響を 及 ぼ すと推 測し てい る。
これ らの事も合せ考えると，
冷 刺 激で は，
交 感神経 が 緊 張し血流 量が 感 じ られ，
筋組織温 度の低 下 を ま ね き筋 収 縮 代 謝 が 抑 制され，
さ ら に錘外筋 線維の粘弾 性が低下し， 筋に同一
負 荷でありな がら効率 の悪い 活動がお こ り，
相 対 的にIEMG
が 上昇す る結 果 になっ たもの と思える。
逆に，
温刺激では，
交 感神経に 鎮静 的に作 用し末 梢 血 管が拡 張さ れ，
筋 収 縮 代 謝 が促進 された。
さらに錘 外 筋 線 維の 粘弾性が 高 くな り， 最 少の 筋放電 量 にて同一
負 荷に抗 する張 力を生み出し，
筋の収 縮効率が良い状 態に お かれた もの と 思 え る。
さらに，Oyama
は T｝，
筋 紡 錘は温度に対し て高い感 受 性を示 すもの と し，
温 度 変 化に よっ て錘 内 筋線維も粘 弾性が変わ る と述べてい る。 又，
佐 藤，
長 谷川 らは η，
γ （ガンマ ）運動 神経系の活 動につ い て，
温度が 20℃〜
30
℃の範囲 で は，
温度の低 下につ れ 放 電 頻 度が 上 昇する と述ぺ，
40
℃〜
44℃の範 囲で は，
温 度の低 下につ れ放電 頻度が減少する と述べ て い る。
こ れ らの事 も合せ考える と，
今回の冷 刺 激で は，
γ（ガンマ ） 運動 神 経 系の興 奮 性が 上 昇し，
筋紡 錘の 動 的 感受性が高ま り，
その結 果，
同一
負 荷であり な が ら多 数の筋放電 量を生み出し たもの と思 える し，
逆に，
温刺激で は， γ （ガン マ ） 運 動 神 経 系の興 奮性が 減 少し，
筋紡 錘の感受 性が低 下し た結 果，温 冷 刺 激に よ る筋 活 動の変 化 27 筋放電量が減 少し IEMG が減少し た結果につ ながっ た もの とも思える
。
この よ う に
，
温度の変化に対 する筋 活 動の変 化を裏づ けら れ るが，
特に温刺 激にて，
同一
負 荷に対し少ない筋 放電 量で効率 的な 活 動 を示し てい ることは，
効 率 的な運 動を させ る た め に，
運 動 療 法の前 処 置と し て施 行して い る温 熱 療 法の意 義に通 じる もの と思 え る。
なお
，
刺 激 方 法二 砥 （1嘸刺 激→ 冷 朿嫐→ 温 刺 激 （2） 無 刺 激→ 温 刺 激→ 冷 刺 激のパ ター
ン につ い て比較してみ る と，
傾 向は冷 刺 激で上昇，
温 刺 激で は減 少するとい っ た ように同じである が， （2）の パ ター
v で は変 化量 が少な く，
被 験 者 閲での パ ラツキ も少ない結果であっ た （表1，
表 2＞。
まず， （1）の パ タ
ー
ン では，
皮 膚 温を常温 よ り20℃ に ま でするの に約 5分 間，
その後皮 膚温を40
℃ に までするの に約 10分 間刺激する こと が必 要であっ た。
しか し，
の パ ター
ンで は，
皮 膚 温を常 温よ り40℃ にする の に 3周
5 分 間で一
卜分であっ た。
そのた め 温刺激 を 与 える時 問が， （1）のパ ター
ン よ り短 か くな り，
筋 組 織に までその効 果 が 及ん でい ない もの と 思 える。
続い て，
冷 刺 激を 加 え皮 膚 温 を2〔丿℃にまでするの に， 全 例5分以 上の時 間を要し た。 皮膚温が常温よ りや や高い ところ よ り冷やす 結 果と な り，
皮膚温 を変化させ るだ けで，
（1）のパ ター
ンよ り時間がか か り，
筋組織に まで冷の効 果を時 間を かけてい るほ ど及 ぼ し てい ない もの と思える。
そのため の パ ター
ン で は 変化量 も少な く，
パ ラツキも少 ない とい うように， 無 刺 激 時とあま り変化のない 活 動 量であっ たもの と思え る。
さ ら に，
〔1）のパ ター
ン の冷刺激は，
二 次 的な作 用と し て血 管 拡 張 をひ きお こし， その後の温刺激の効 果を助長 して い る か もしれ な くも ない。
V
ま と め 1．
温 刺 激お よ び冷 刺激 （短 時 間 ）に よ る筋活勦 （等 尺 性収 縮に おい て）の変 化を，
IEMG を用い て観 察，
分 析 した。
2，
IEMG 測 定と同じ条件，
方法で，
皮 膚のイン ピー
ダ ン スを温度変化との関 係で測 定し て み た。 3．
温 刺 激およ び冷刺 激 （短 時間）に て，
皮 膚の インピー
ダン ス の影 響 以上に，
対 照 的な筋 活 動の変 化が確か め ら れ た。
4．
温 刺 激お よび冷刺激 （短 時 間 ）に よる筋 活 動の変 化 を，
筋組織の循 環と収縮 代謝の影 響，
さ らに筋 紡 錘と γ （ガソマ ） 運 動 神 経 系へ の影 響とで考えてみた， お わ り に 今 回は， 温冷とい っ た刺 激で の IEMG の変 化を みて み た が，
今 後筋に対 する多種の刺激 （痛み，
圧 迫等）を 評価する手段 とし て，
又，
治 療 効 果 判 定 としてEMG ，
IEMG
の活 用は有 用で ある もの と思 え る。
さ らに，
今 回の 研 究におい て は皮 膚温を基準に し た が，
今後深部温での検討 や，
刺激 時 間との関係などにつ い て，
研 究 を 積み重ね て み たい。
稿を終え るに当り，
今回の研 究に御 指 導い ただきまし た元 大 阪 市立大 学 医 学 部 整 形外科 （現府 中病 院 ） 橋 本 務 先生，
御 指導，
御 脇力いただ きまし た ミナ ト医 科 学株式 会社吉 村 光 央 氏，
御 協 力い た だきま し た行 岡 医 学技術 専 門 学 校 リハ ビ リテー
シ ョ ン科の学 生 諸 君に深 く感 謝 した し ます。
引 用 文 献 1） 幸田 利 敬・
他 ；筋電図 積分 値の信 頼．
匪に つ い て，
理学 療法 学，
14（学会特別 号）：185，
1987．
2） 永 田 晟 ：筋 と筋力の科 学一
筋 収 縮のス ペ ク トル解 析一，
不 味 堂 出 版，
1984．
3）Petrofsky
，
J．
S．
and Lind，
A．
R．
：The influence of temperature o【1 the amplitude and frequency co皿一
ponents of the EMG during brief and sustained lse
−
metric cQntractions
．
EurJ
Appl Physiol，
44 ：189−
200
，
1980．
4）Ranatunga
，
K．
W，
； Temperature・
dependence of shDrtening velDcity and rate of isometric tension de−
velopment in rat skeletal muscle
．
J Physiol♪
329：465
−
483，
1982．
5）中 野 昭
一
：図 説 運 動の仕組み と応用，
医歯 薬出版， 1985．
6） 濱出茂 治・
他；筋 出力に及 ぼ す 極低温 療 法の影響，
理学 療 霍去，
4 ：79〜
82，
工987．
<Abstract>
The Variety of Muscle Aetion for Hot and Ice Stimulatioms
-
Analysis
by means of
Shigeru
KOBAYASHI,
RPT,
Katsuo
NISHIMOTO, RPTOsaka
City
UniversityHospitalHaruhiko NISHIMOTO, RPT, Toshitaka. KODA, RPT
YItkioka
Schoolqf A,llt'edHlealthProflessions
We
gave the muscle hot and icestirnul'ations, which have been used as a means of physiealtherapy, and analyzed the variety of muscle actien using IEMG
(integrated
eiectro myography).
Subjects
were eleven healthy men(18-29
years old). The muscles measured were theirblcepsbrachii. Subjectspraeticed isometriccontraction
(elbow
joint
flexed90 degree),then weighted5-kg en the wrist
joint.
First,we measured IEMG for5 seconds without stimulation, secondly with
hot
stimulatien(a
skin temperature 400C-10min), and withice
stirnulation(a
$kin temperature5min)
.
IEMG
at the icestimulation was 82-201% of thatwitheut stimulation, of 8subjects showing anincrease. IEMG at the
hot
stimulation was 62-92% of thatwithout stimulation of 9subjects showingadecrease.
