Japanese Physical Therapy Association
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理 学療 法学 第42巻 第5号 384
一
391頁 (2015年) 研 究 論 文 (原 著 )非特 異 的慢 性腰 痛 患 者
の
体 幹
回
旋 運 動
に お
け
る
筋 活 動
量 と
筋活動
開
始 時間
* 谷 口 匡 史 1)# 建内
宏 重 2)成
田奈津
子 3)市 橋
則明
2) 要 旨 【目 的】本 研究の 目 的 は,
体幹回旋運動中 の筋 活 動量・
筋 活 動開始 時 間に着 目し,
非 特 異 的 慢 性 腰 痛 患 者 の筋活動 特性 を 明 ら かにすることであ る。
【方 法】対象は,
腰 痛 群15
名 (男 性9
名,
女 性6
名 :年 齢22.
5
± 2.
4歳 ),
健 常群 15名 (男 性9名,
女性6
名 ;年齢25.
2
± 5,
5歳)と し た。
対象者 は,
LED
点 灯の合図 にで きる だけ早 く反 応し,
約 1秒で回旋 運 動 を行っ た。 三次 元 動 作 解 析 装 置に同期し た表 面 筋電 図 を 用い,
測定筋を 両 側の腹 直 筋,
内腹 斜 筋・
腹 横 筋,
外 腹 斜 筋,
脊柱 起立筋,
多 裂 筋,
大 殿 筋上部 線 維,
広背 筋上部・
下部 線維の計16
筋と し た。
各 筋の筋 活 動 量・
筋 活 動開始 時 間を算 出し,
Mann−
Whitney 検 定に て群 問 比 較を行っ た。
【結果】腰痛 群で は,
健 常 群に比べ,
非回旋 側 外 腹 斜 筋の筋 活 動 量が有 意に増 加し,
筋 活 動 開 始 時 間 は 有 意 に 遅 延 し てい た。
【結 論】非特異 的慢 性腰痛 患 者の体 幹回旋 運 動に お ける筋 活 動 特 性と して,
外 腹 斜 筋に異 常 筋 活 動が 生 じてい た。
キー
ワー
ド 慢性 腰 痛,
体 幹回旋運動,
筋 活 動 は じ め に 非特 異的慢 性腰痛 (以 下,
慢 性 腰 痛 )は,
年齢に関 係 な く高 頻 度に発 生 する疾 患であ り,
生 活の質 (Quality
oflife
;以 下,
QOL
)を低下 させ る 原 因となる。
Xu ら 1) は,19〜59
歳 ま での労働者5,
185
名 を対 象に作 業関連 動作と 過去1 年間 に お け る主 観 的な腰 痛の 有 無につ い て 聞 き 取 り 調 査 を 行っ た 結 果,
抽 出 さ れ た5
つ の 要 因の中 で も体幹 回 旋 や 体幹屈伸運動の頻度がもっ と も高い リス ク要 因であっ たこと を報 告してい る。
他の先 行研 究に お い て も,
体 幹 回 旋 運 動 は 腰 痛 を 慢 性 化 させ る 要 因とな り2>.
その リス ク は体 幹 回 旋運動を行わ ない者と 比べ る と1.
51〜
2.
28倍になる と 報 告 さ れてい る3)。 その た め,
体 幹 回 旋 運 動 は 慢 性 腰 痛の リス クフ ァ クター
として重 要 であ る。
ま た,
慢 性腰痛は,
器質 的に問 題がな く,
その 多くが筋 筋 膜 性 腰 痛 と診 断さ れ,
筋 由来の 疼 痛と して捉 *Muscle Activation Amplitude and Onset Time in Patients with
Chronic Nonspecific Low Back Pain During Trunk Rotation
1) 滋 賀 医 科 大 学 医 学 部附属 病 院
(〒520
−
2192 滋 賀 県 大 津 市瀬 田 月輪町)Masashi Taniguchi
.
PT,
MSc:Shiga University of Medical Science Hespital2) 京 都 大 学 大 学 院 医 学 研 究 科
Hiroshige Tateuchi
,
PT.
PhD,
Noriaki Ichihashi,
PT,
PhD:Graduate School
of
Medicine
,
Kyoto University3) 自宅
Natsuko Narita
,
PT,
MSc:Independent Member#E
−
mail:masalO30 @1〕elle
.
shiga−
med,
ac.
jp(受 付日 2014年9月3日/ 受 理日 2015年3月13日) え ら れ る4)
。
疼 痛の発 生 に は,
異 常 な姿 勢ア ラ イメ ント や動 作パ ター
ンが影 響し5〕6 ),
筋へ の 機械 的ス トレス の 増 加 (筋 活 動の増 加 )が慢 性 腰 痛と関連するこ とが 示唆 さ れてい る7>。
しか し,
慢性 腰 痛 患 者の体 幹運動 と筋 活 動に関 する先 行 研 究の多くは,
前 屈運動を対象とし て お り8−
10),
腰 痛 発生 リス ク の高い体 幹 回 旋運動に お け る 筋 活 動 特 性を調 査し た研 究は少 ない の が 現状で あ る 11)12)。Pirouziら11)は
,
慢 性 腰 痛患者に お け る等 速 性 体 幹 回旋 運 動 時の筋 活 動につ い て検 討し,
非 回旋側大殿筋・
脊 柱 起立筋の筋 活 動量増 加を 報 告 して いる。
また,Ng
ら12)は,
等 尺 性 体 幹 回 旋 中の筋 活 動量 を調査 し,
外 腹 斜 筋の筋 活 動 量 増 加と多 裂 筋の筋 活 動量 減 少 が慢 性腰痛 患者に み ら れ た と 述べ てい る、
しか し,
これらの先 行 研 究で は,
最 大 等 尺 性・
等速性回旋中の実験課 題 を 用い て お り,
日 常 生 活で行う回旋運動の 収 縮 様 式や運 動 強 度と は異なる。
著者らの知る 限りで は,
日常 生 活 動 作に相 当 する体 幹 回旋 運 動 時における慢 性 腰痛患者の筋 活 動 量に 関 する報 告は なく,
その特 徴は 明 ら か で は ない。
また,
体 幹 筋は,
上下 肢運動に関与する筋に先 行し て 筋 活 動を開 始 する とい わ れ 13魍 〕,
体幹 筋 によ る脊 柱 安 定 性は 運動を 遂行するう えで非 常に重 要である。 上下 肢 挙上 時の体 幹 筋 活 動に関する先 行 研 究では,
慢 性腰 痛 患 者に おい て体幹深部筋の筋 活 動 開始が 遅 延 し,
異 常 な 筋 活 動の動 員パ ター
ンが みられたと報 告 されている 15)16)。
N工 工一
Electronlc Llbrary慢 性 腰 痛 患 者の体 幹回旋 運動に お け る筋 活 動 量 と筋 活 動開始 時間 385 表
1
体 重 (kg) 身 体 属 性 年齢 (歳 ) 身 長 〔cm ) 罹 患 期 問 (月 ) VAS (mm ) ODI (%) 健 常 群 腰 痛 群 25.
2 ± 5.
5 166,
3 ± 8.
5 58.
9 ± 7、
7 22.
5 ± 2.
4 1678 ± 8、
9 59.
8 ± 8.
218.
8 士 21、
9 34.
9 ± 242 24.
8 ± 10.
9 し か し,
先 行研 究の結果 は,
H.
ド肢運動時 に お け る固定 筋 と して寄 与 す る 体 幹 筋の筋 活 動 開 始 遅 延である。一
方 で,
体 幹 回 旋 運 動は,
体 幹 筋が固 定 筋と回 旋卞動 作 筋と 両 方の役 割を有 する 17)。 そのた め,
体 幹回旋 運 動 を運 動課題 と し た場 合.
E
下肢 運 動 時に お け る体 幹 筋の筋 活 動 開 始と は異 なる動 員パ ター
ンを示 す可能 性がある。
し かし,
渉 猟 する限 りでは,
慢 性 腰 痛 患 者の 体 幹回旋運動 に お け る筋活動 開始 につ い て検 討し た報 告は見 あた ら ない。
健 常 者の体 幹回旋運動に は適 切 なタ イ ミ ン グ で筋 活動 が開 始 され,
適 切 な 筋 活 動 量が確 保さ れ るこ とに よ り運 動 が 成立してい るが 17},
慢 性 腰 痛 患 者で は筋 活 動 量や 筋 活 動開始 時間 に変化 が 生 じてい る 可 能 性 が あ る。
そこ で,
本 研究で は,
体幹回旋運動 中の筋 活 動量 お よ び筋 活 動開 始時間 に着日 して慢性 腰痛患者の筋 活 動 特 性につ い て 明 ら かにする こと を 目的と し た。
対 象お よび 方 法 1.
対 象 対 象は,
慢 性 腰 痛 患 者15
名 (男 性9
名,
女 性6
名 : 年 齢22,
5±2.
4
歳 ;以 下,
腰痛群 )お よ び健 常 者15名 (男 性9
名,
女性6
名 ;年 齢25.
2
± 5.
5歳 ;以下,
健 常 群 ) と し た。
腰 痛 群 は,Visual
Analogue
Scale
(以 下,
VAS )で
30
mm 以L
の腰 痛 が 研 究 実 施前の 6ヵ月問に3
ヵ月 以 上 続いていた慢 性 腰 痛患者と し,
測 定 課 題の遂 行に は 支 障のない者 と し た。
ま た,
慢性 腰痛に関 する聞 き取 り 調 査 をアン ケー
トに て行っ た。
腰痛群の うち8名 が医 療 機 関を受 診し,
非 特 異 的慢 性 腰 痛の 診 断 を 受 け た。
そ れ 以外の 7名は,
医療 機 関を受 診せずに経 過 して お り.
ア ンケー
ト結果から整 形外 科 医に よ る確 認の もと すべて の対 象 者に神 経症状はな く,
非 特 異 的 慢 性 腰 痛と して腰痛群 に含め た。
除外基準は,
神 経症状を伴 う腰 痛 や 内 部 疾 患による腰 痛,
強い腰痛のた め 測定 課題 を遂 行 で き ない者と し た。
身 体属 性 を表1
に 示 し た、
,
腰痛群 と健 常群 に お け る各 身 体 項 目 に 有 意 差 を 認 め な かっ た。
腰 痛群にお ける慢 性 腰 痛の罹 患 期 間は,
平 均18.
8 ± 21.
9
ヵ月,
最 近1 ヵ月 間の腰 痛はVAS :平 均34.
9± 24.
2 mm であっ た。
な お,
腰 痛 群の うち2名は,
研 究 実 施 時に慢 性 腰 痛は改 善して い た。
腰 痛 群における他の対 象 者で は.
11名が体 幹回 旋 運動で腰 痛を自 覚し,
測 定 時に腰 痛が残 存 して いた が,
測 定 課 題の遂 行には 支 障 が な かっ た。
ま た,
腰 痛 群約
2m
前 方
LED
例
:左
LED
点 灯
9 9
できる限 s・早 ・反 応
開 始 肢 位
○
灘
欝
“’
轟翻磁晦細脇
q終
了肢
位
図1 測 定 課 題 図は左 LED 点 灯 時の例 を 示 して お り,
できる限 り早 く回旋 運 動 を開始し.
規 定さ れ た 回旋 位を 超 え る よ う に 約1秒で 回 旋運動を行い,
終 ∫肢 位 で 3秒 間 静1ヒす る,
の健 康関連QOL
を評 価 する た め.
患 者疏脚 型 腰 痛 特 異的 質 問 紙である 円本 語 版
Oswestry
Disability
Index
(以下
,
ODI )を用い た。
ODI は 10項 目 か らな り,
0 〜
100% で採 点さ れ,
重 症になる ほ ど高 率を 示 す。
最 近1
ヵ 月 間に おけるODI
を 評 価 し た とこ ろ,
平均24.
8
± 10.
9
%であっ た。
対 象 者に は 予 め実 験の 目的 お よ び内容 をll頭 な ら び に書 面 にて説 明 し,
実 験 参 加へ の 同 意 を得 た。
なお.
本研究は京 都大 学 医の倫理委員会の承 認を得 て実 施した (承 認 番 号 lE−875
)。
2,
方 法 1)i
則定 言果題 測 定課 題は,
立 位 での 体 幹同旋 動 作 (図1)と し た。 和田 ら18)が 行っ た 体 幹 回旋運動 時の測 定 課題 を参 考に,
動 作開 始姿勢 は,
両 踵 骨 間距 離を被 験 者の足 長お よび 足 角 10度 と し,
上肢は腹 部の前で組んだ姿 勢とした。 対 象 者に は,
約2m
前方でB
線の高さに置か れ たLED ラ ンプを注 視さ せ た。
LED の 合 図に対して で きるだけ 早 く反 応 し,
立位 に て 測 定 し た 最 大体 幹回旋 可 動域のJapanese Physical Therapy Association
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386 理学 療 法 学 第42巻 第5号 表2 対 象 筋お よ び その電極 貼 付 部位 対象 筋 電 極 貼 付 部 位 脊柱 起 立 筋腰 部 多裂 筋 大 殿 筋 上 部 線 維 内 腹 斜 筋
・
腹 横 筋 外腹 斜 筋 腹直 筋 広背筋上部線維 広 背 筋 下 部線 維 Ll レベ ル で 2横 指 外 側 L5 レ ベ ル で Ll−
2問とPSIS を結ん だ線上 大 転子 と仙 骨 を結ぶ線の中点で,
大 転 子の高 さ また は わずか斜め 上方 ヒ前 腸 骨 棘 か ら2横 指内側,
2横 指 ド方 L前 腸 骨 棘と第 12肋 骨 を 結 ぶ 中点で 上前腸骨 棘の ラ イン上 臍の2cm 外 側 *電極間距離 3cm 第7胸 椎の筋 線 維に平 行で,
肩 甲骨 下 角 か ら2
横 指 下方 第12胸椎の筋 線 維に平行で,
腋 窩 中央 とPSISを 結んだ 線の交 点 から1横 指 外 側 表3 最 大等尺性 収 縮 時の測 定 肢 位および その方 法 対象 筋 MVC 測 定 肢位 およ びその方 法 脊 柱 起立筋腰 部 多 裂 筋 大 殿 筋 上 部 線 維 内 腹斜 筋・
腹 横筋 外 腹 斜 筋 腹 直 筋 広 背 筋上部 線 維 広背筋下部線 維 腹 臥位でベ ッ ド端から上半 身を出し,
体 幹 伸 展 腹 臥位でベ ッ ド端か ら上半身を出 し,
体 幹 仲 展 腹 臥位で膝 関 節 屈 曲位に て股 関 節 伸 展 背臥位で 両股・
膝 関節 屈 曲 位にて体 幹 同 側 回 旋 を伴い な が ら屈曲 背 臥位で両 股・
膝 関 節 屈 曲位に て体 幹反対 側回旋 を伴い ながら屈 曲 背 臥位で両股・
膝 関節 屈曲 位 に て 体 幹 屈 曲 腹 臥位で肩 関 節 伸 展 腹 臥位で体 幹 伸 展 同側 回 旋75
%を超 える ように約1
秒で 回旋 し,
その回 旋 位で 3秒 間 静止する 課 題 と し た。Sung
ら19)の 研 究で は,
自由 速 度での 回旋運動を 測定してい るが.
筋電 図解 析は動 作 速度の影 響を受け る た め,
本研 究で は動作 速 度 を1秒に 設定し た。
ま た,
対 象 者の最 大 体 幹回旋 可 動 域の 75% にあた る位 置に 目印を 立て,
測 定 課 題 時に肩 峰に貼 付し た反 射マー
カー
が 規定し た角 度 を超 えてい る かを研 究 実 施者が 目 視 にて 確認 を 行っ た。
対 象 者に対 して は,
「LED が点 灯し た方 向に で き る だけ 早く反応し,
1秒間 で身 体を後 方に 回旋し て く だ さい 。」と 口 頭指 示 を 与 え た。
測定前には 十 分 な練習を行い,
回旋 角 度や回 旋 速 度 を理 解 し たうえで測 定を開始 し た。
LED 合図は,
左 右 ラ ンダムに点 灯し,
各条件左右5
試 行 ずつ実 施した。 回 旋 角 度が不十分で あ る場 合や 回旋に よっ て足 部 位 置 が 大 幅にずれ たなどの場 合に は,
失敗試 行 として扱っ た。 ま た,
解 析 時に は,
三 次 元 動作 解 析より得ら れた体 幹 回旋 角 度を算出 し,
改 めて測定 条 件 を満た し ているこ とを確 認し た。
2)三次 元 動作 解析お よ び筋電 図解 析三次 元 動 作 解析 装 置 (VICON 社 製
,
VICON
NEXUS
) を 使用 し,
運 動 時の 関節 角 度を測 定し た。
Plug−in−
gaitfull
body
model (VICON 社 製 )に準じ て,
直 径14
mm の赤 外 線反射マー
カー
を所 定の位置 に計35
個 貼 付 した。
サンプ リング周 波 数は200Hz と し
,
Woltring
filter
を用い て カッ トオフ周 波 数は6Hz と し た
。
筋 電 図 解 析 に は
,
表面 筋 電 図 (Noraxon 社 製,
Electromyography ;以 下
,
EMG
)TeleMyo2400
を使 用し
,
サン プリン グ 周 波tw
1,
00011z
にて 三次元動 作 解 析 装 置と同期さ れ たパ ソ コ ンに記 録させ た。 皮 膚の電極抵 抗が10k
Ω以 下 と な る ようにス キンピュ アで処 理を行っ た 後,
電 極 を 対 象 者の各 筋の筋 線 維の走 行と平 行に貼 り つけた。 測 定 筋は,
左右 両 側の脊 柱 起立筋 腰 部,
多 裂 筋,
大 殿 筋上部 線 維 内 腹 斜 筋・
腹 横 筋,
外 腹 斜 筋,
腹 直 筋,
広 背 筋上部・
下部線 維の計16筋 と し た。
各 筋にお ける 電 極 貼 付 部 位 お よ び 最 大 随 意 収 縮 (maximum voluntary contraction ;以 下,
MVC
) 時の測 定 肢 位 と その方 法は,
表2,
表3
に 示 す 通 りである。 3) 測 定 項 目お よ び分析 方 法 非 利き手側へ の回旋運動 を解 析に用い,
筋 電 図よ り筋 活 動量 お よ び 筋 活 動 開 始 時 間 を,
三 次元動 作 解 析よ り回 旋 運 動 開始 時 間お よ び 運動 終了まで の回旋運動 時 間を 算 出し た、
各測定項 目 は,5
試 行の平 均 値 を対 象 者の代 表 値と して扱っ た。
3
秒 間のMVC
発 揮時よ り得ら れ た筋 電 図 波形 は,
50msec 毎の 二乗 平均 平方根 (
Root
Mean
Square
:以 下,
RMS )により整 流 平 滑 化 し,
これ よ り求め られた 値 を100% と して各課題 実施 時に おける筋 活 動の正 規 化 に用い た。
動 作 時よ り得 られた各 対 象 筋における筋電図 波 形は,
整 流 平 滑 化 し,
MVC 発 揮 時の RMS で除 す る こと に よっ て筋 活 動 量 (以 下,
% MVC ) を 求 めた。
解 N工 工一
Electronlc Llbrary慢 性 腰 痛患者の体 幹回旋運動に おける筋 活 動量 と筋活 動 開 始 時 間 387 体 幹 回 旋 運 動
〔。
(
り差
雰)
O一
≧ 国 LED 点 灯 回旋 開 始 回 旋 終 了 時間 (msec ) 図2 解 析 区間 お よ び体 幹回旋運 動 の算出方 法 上 段の波 形は,
体 幹回旋 角 度 変 化で あ り,
こ れ に よ り 回旋運 動の開始と終了が定義さ れ,
回旋運動開始時間お よ び回旋運 動 時 間 を算出する.
下段の波形は EMG 変化であ り,
体幹回 旋 角 度 とEMG の両波形は時間 的 同期が な さ れて いる.
EMG 解 析区 間 (灰 線部);回 旋 運動 開始前100msec か ら開 始 後 100msec ま での 200 msec の区間,
析 対象区間 (図2
)は,
体 幹回旋開 始時 (回旋運動 開始の 前
100msec
か ら 開 始 後100
msec まで の200
msec )と し
,
各 筋の%MVC
を算 出し た。 Hodges ら 14) の先 行研究に よ る と筋活 動は 運動 開始 前 後50msec に 生 じ てい る が,
腰 痛 患者であ るこ と を考 慮し,
運 動 開始 前 後100msec
を解 析 区 聞に設 定 した。 な お,
回 旋 運 動 開始 の規 定は,
三次 元 動 作 解 析 か ら得 られた静 止 立 位 時にお ける体 幹回旋 角 度デー
タ より,
最初500msec
の平 均角 度 を3
標 準 偏 差 (standarddeviation
;以 下,
SD
)以 上 上回る かつ 100msec 以上継 続 してい る最 初の 点 とし た。
同様に,
回 旋 運 動 終了は,
最 後500msec の平 均角度 を3SD
以上下 回るかつ 100 msec 以 上 継 続 している最 初の 点とした。 また,
LED 点 灯 か ら回 旋 運 動 開 始 までの所 要 時 間 (以 下,
回旋運動開始時 間),
回旋運動 開 始か ら 終 了 まで の 回旋 運動 時間 を算 出し た。
さ ら に,
解 析 区 間 に おける 回旋 運 動開始 時の角 速 度につ い て も算出 し た。
筋 活 動開始 時間 (LED
点灯か ら筋 活 動 開 始まで の時 間 〉の算 出に は,
積分 累積和 (Cumulative
sum ;以 下,
CUSUM ) 法 を用い た2G)。
CUSUM
法は,
安 静 時か ら 筋 活 動が 生 じてい る運 動課 題 や緩徐に筋活 動が開 始さ れ る運 動 課 題の筋 活 動開始 判 定に 優 れ てい る手 法である。
一
方で,
積 分 値 を累 積 処 理 する過 程で運動時間の影響を 受ける た め,
厳格な解析区間 設 定が 必要と な る。 解 析 区 間 およびCUSUM
法の判 定過程を 図3
に 示 し た。
まず,
解 析 区 間 は,
LED
点 灯 前500
msec か らLED 点 灯 後1
.
000msec まで の 1,
500
msec と し,
各筋の筋 電 図生波 形デー
タを抽 出 した。 図3
(a)は,
抽 出し た1,
500msec
の生波 形デー
タ で ある。
次に,
(b
) 生 波 形デー
タ か ら 整流 化 処 理を行っ た後 LED 点灯 前500
msec に おける 立位 時 筋 活 動の平 均 筋 活 動 量 を算 出し,
さ ら に 整 流化 処 LED 点灯 前 平 均 筋 活動量 点 100% 5% 00msec 図3 筋 活 動 開始 時 間の解 析 方 法a 生波 形 :LED 点 灯 前500 msec か らLED 点灯 後1
,
000 msecまでの 1
,
500msec にお ける筋 活 動の生 波 形.
b 整 流 化 :生 波 形 を 整流化 処理 し,
全体の筋活 動 か らLED 点 灯 前500msecに お け る 立位時 平 均筋活 動の差 分 を算出.
c累積 和:LED 点 灯か ら1,
000 msec までの 期 間に お ける RMS の積分累積 和.
筋 活動開始判定:累 積 和を100%と してその 5%を超 えた点 を 筋活 動 開始と判 断し,
LED 点 灯か ら筋 活 動 開始 まで の時 間 を 算 出.
理し た筋 活 動 とその平均筋活動量の差 分を算出 する。 こ の処 理は.
安 静立位 中に生 じる筋 活 動 量 を考 慮し,
運 動 時の筋 活 動 量のみを 反 映 させる利 点 が ある。最 後に,
(c) LED 点灯か ら1,
000 msec まで の期 間における RMS の 積 分 累 積 和を求め,
その累積 和が 100% と して設 定さ れ る。
その100
% に対して設 定さ れ た閾 値 (%) を上回っ た時点を筋活 動 開 始と して判 定 される。 筋 活 動開始の判 定 基 準となる累 積 和の閾 値は,
先 行 研 究に し た がっ て 5% に設 定 した20)。 ま た,
筋 電 図波 形 上の判 定 時 点を視 覚 的に確 認し,
明 ら か に 誤っ た 時 点 で 筋 活 動 開 始 と 判 定 してい る場 合に は,
設 定 閾 値 を5
% 以 上10
%未 満まで調 整し た。 た だ し,
設 定 閾値に10
% 以 上の調整が 必 要 な 試 行の場 合に は,
筋 活 動 開 始が明ら かで ない と 判 断 し,
除 外 した。CUSUM
法に よ る上 記の判 定・
確認方法は,
すべ て先 行 研 究に基づい て行っ た 2ω 。 最終的に,
筋 活 動 開 始 時 間は,
回旋 運 動開始時 間 を 基 準 (Omsec
)と して表 記し て お り,
回旋運動開 始 時間とCUSUM
に よっ て求め られた筋 活 動 開 始 時間との差分 に よ り算出 し た (回 旋 運 動 開始よ りも筋 活 動開 始 が 早い場 合 は 負の値と な り,
反 対に回 旋 運 動開始よ り筋活動 開始が遅い場 合に は 正の値 を示 す )。 な お,
これ らの時間算 出に は,
解 析 者に対 象 群が判 断で き ない よう第3
者 に よっ て盲検 化し た状 態でデー
タ解 析 を実 施した。
筋 活 動 開始 時 間の算 出 は,
解 析 対 象 側へ の回 旋 主 動 作 筋・
補 助筋と し,
非 回旋Japanese Physical Therapy Association
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388 理 学 療 法 学 第42巻 第5号 表
4
体幹回旋運動時に おける各筋の筋 活動 量 単位 (%) 健 常群 腰 痛 群 p値 効 果量 多 裂 筋 外腹斜筋 内腹 斜 筋・
腹 横 筋 大 殿筋 脊 柱 起 立 筋 腹直筋 上 部広 背 筋 下 部 広 背 筋 回旋側 非 回 旋 側 回旋 側 非 回旋側 同 旋 側 非 同 旋 側 回旋 側 非回旋側 回 旋 側 非回旋 側 回旋側 非 回 旋 側 回 旋 側 非回旋 側 回旋側 非 回 旋 側 2.
78 ± 1.
59 4.
22 ± 3.
45 4,
45 ± 2.
05 3,
67 ± 2.
34 &32 ± 3.
96 3.
32 土 1.
60 1、
21 ± 0.
29 2,
80 ± 1.
22 2,
40 ± 1.
14 2.
26 ± 1.
12 2.
18 ± 1.
25 1.
23 ± O.
37 4,
08 ± 2.
02 1、
41 ± 1.
30 6.
62 ± 5.
53 2、
1〔}± O.
67 2.
15 ± 1.
17 2.
42 ± 1,
41 4.
80 ± 222 5.
30 ± 1.
72 8.
52 ± 4.
25 3.
71 ± 2.
39 1.
43 ± 0.
76 2.
79 ± 0.
95 2.
20 ± 1.
29 2.
36 ± 1,
08 1.
79 ± 0.
87 1.
23 ± 0.
57 3ユ7 ± 1.
51 1.
66 ±0.
75 7.
48 ± 5、
88 2.
00 ± 0.
61 3864901961398236 2060863968391576 0000000000000000000000000000000046170130103052115869598179601456*
p<0,
05:統 計 学 的 有 意差 を示 す,
側 多 裂 筋,
非 回 旋側外 腹 斜筋,
回旋側内腹 斜 筋・
腹 横 筋,
非 回旋側大 殿 筋,
回旋側脊 柱 起立筋,
回旋側広 背 筋下部 線 維の6
筋とした。 な お,
腹 直 筋と広 背 筋上部 線 維は,
設 定 閾値の調 整が 10%以 上 と な る試 行が多かっ た た め,
対 象 筋か ら 除外し た。
4) 統 計 解析 統 計は.
SPSS (version ll,
0
;SPSS,
Inc.
)を 使 用 し,
以下の解 析を行っ た。 健 常群 お よ び腰 痛群にお け る 回旋 運動 時の筋 活 動 量お よび筋 活 動 開始 時 間,
回旋 運 動 開始 時 間,
回旋 運 動 時 聞につ い て,
Shapiro−
Wilk検 定を用い て 正 規 性の検 定を行っ た後,
Mann−
Whitney 検 定を用い て 健常 群・
腰痛 群の 2群で比 較し た。 また,
回旋運動 開 始 時の 角 速 度 と各 筋 活 動 量の関 係につ い て,Spearman
の順 位 相 関 係数 を用い て,
健 常 群・
腰 痛 群そ れ ぞ れの相 関 関係 を分析した。 有 意 水準は 5% と し た。 結 果1.
回旋運動 時間 お よび 角 速 度 回旋運動開始 時 間 (腰 痛 群 :347
± 36 msec,
健 常群 :339
±45msec
;p=0.
62
)および 回旋運動 時 間 (腰 痛 群 ;943
±96msec ,
健 常 群 :925
±106
msec ;p=
O.
64) は,
両群問 に有 意 差 を認めなかっ た。 同様に,
角速度も腰 痛 群 :
O.
68
±0.
10rad
/s,
健 常 群 :0.
68 ± 0,
07 rad /s で あ り,
両 群 間 に有意差を 認 め な かっ た (p≡0.
93)。 2.
回 旋運動 開 始時 に お け る各 筋の 筋 活 動 量 運 動 開 始 前 後200msec
の筋 活 動 量につ い て両 群 間の 比較 を行っ た結 果を表 4に 示す。 腰 痛 群にお ける非 回 旋 側 外 腹 斜 筋の筋 活 動 量は5.
30
±1,
72
%,
健 常群 で は3,
67
±2,
34
%であ り,
腰 痛 群の筋 活 動量 が有 意に増 加 (p=
0.
04,
効果 量 :0,
79
)した。
その他の筋で は両群間に有 意差は 認 め ら れ な かっ た。3.
筋 活 動 開 始 時 間 筋 活動 開 始 時 間につ いて両 群 間の比較を行っ た結 果を 表5
に示 す。
筋 活動 開始 時 間は,
非 回旋側外腹斜筋に お いて健 常群 (−107.
6
土32.
7msec
)に対し て腰 痛群 (−
60.
8 ±47,
3msec
)で有 意に遅 延していた (p≡
0.
02,
効 果 量 :]J5 )。
4.
各群に お け る 回旋 運 動 時 間の角 速 度と各 筋 活 動量の 相関 関係 腰痛 群の 角 速 度は,
非回旋 側 外 腹 斜筋 (r=0,
68
) と 回 旋側 上 下部 広 背 筋 (上 部r=0,
53,
下 部r=0.
68
)の 筋 活 動量 と有 意な正の相 関 関係を示し た。
ま た,
健常 群 に おい て も非回旋 側 外 腹 斜 筋 (r=
0.
52)と 回 旋 側 下 部 広 背筋 (下 部 r;
=0,
53
)の筋 活 動 量が有 意な 正の相 関 関 係 を認めた。
考 察 体 幹回旋 運 動にお ける筋 活 動 量お よ び筋 活 動 開始時 間 に注目 し,
慢 性 腰痛 患 者の筋 活 動 特 性につ いて明 ら か に するこ とを本 研 究の 目的とした。 これ ま で慢 性腰痛 患 者 の最 大 努 力回旋 時にお ける筋 活 動 特 性につ いて は検 討さ れ てい たが.
日常生活 動 作レベ ル の回 旋 運 動 を 調査した 研究は な かっ た。 その結 果,
体 幹回旋運動開始 時 間お よ N工 工一
Electronlc Llbrary慢 性 腰 痛 患 者の体 幹 回 旋 運 動における筋 活 動量 と筋 活 動 開 始 時 間 389 表5 体 幹回旋運動 時に おける各筋の筋 活 動 開始 時 間 対象筋 健 常 群 腰 痛 群 P値 効 果量 非回旋 側 多 裂 筋
一
95.
5 ± 332 非 回旋 側 外 腹 斜 筋一
107.
6± 32.
7 回旋 側 内腹 斜 筋・
腹 横 筋一
104.
1± 40.
9 非回旋 側 大 殿 筋一
104.
3± 25.
7 回旋 側 脊柱 起立筋一
38,
1± 58.
8 回 旋 側 下 部広 背 筋一
86,
9± 20,
3一
74.
6 ± 15.
4−
60,
8 ± 47,
3−
90.
6± 21.
9−
91、
2± 32.
0−
4.
8± 68.
2−
76,
3 ± 22,
6 0.
070.
02 * O.
340.
330240.
27 o.
811 ユ50,
410,
450.
530、
49 *p<0.
05;統計学的有意 差 を示す.
負の値は,
回旋 運動の開始よりも早期に筋活動が生じて いること を示 す.
び運 動 時の角 速 度に有 意 差 を認めなかっ た が,
腰 痛 群に おい て非回旋 側 外 腹 斜 筋の筋 活 動 量が増 加 するこ と が 明 らか となっ た。 ま た,
腰 痛 群で は健 常 群より も有 意に非 回旋側外 腹斜筋の筋活 動 開 始 が 遅 延する こ と を 示 し た。
回旋運動に おける 主動作 筋の遅延は こ れ までに報 告さ れ てお らず,
本研究に より新た な知 見を得る こ と がで き た。
以 上 より,
慢 性 腰 痛患者の体 幹 回 旋 運 動における筋 活 動 特 性と して,
外 腹斜 筋に異 常 な 筋 活 動 変 化 が 生 じて い る こと が示 唆さ れた。
体 幹運動は,
体 幹深部 筋の 収 縮や腹 腔 内圧 (lntra
−
abdominal pressure ;以 下
,
IAP
)の上昇に よ る脊柱の安定化 が 運 動 開 始 時 ま た は 運 動 中 に 重要と な る21 )22 )
。
特に,
体幹回旋位はIAP
の上昇に不 利な肢 位で ある が,
運動中 に はIAP
の上昇を大 き く必 要とする23)。 外 腹 斜 筋 は,
回旋主動 作 筋の 中で も大き な回旋 トル クを有 する 力 学 的に優 れた筋であ り24),IAP
上 昇に貢 献 して脊 柱 の 剛性を高め る作 用をもつ とされる 25)26)。 その た め,
外 腹斜筋 は,
回旋主動 作 筋と してだけで な く体 幹固定 筋 と して も重 要で ある。 慢 性 腰 痛 患 者の回旋 運 動で は,
腰 椎過 回旋が み ら れ 27),
脊 柱 不 安 定 性が示 唆 されて い る26)。
本 研 究では,
脊柱の安 定 性や IAP に関 する分 析 はで きてお らず,
直 接 的 関連は不 明であるが,
慢 性 腰 痛 患者の 回旋運動では,
主動 作 筋だけでな く脊 柱 安 定 化 筋 と して の作 用が外 腹 斜 筋の筋 活 動 量 を増 加させ た 可能性 がある。 非 回 旋 側 外 腹 斜 筋の筋 活 動 量は,
腰 痛 群で5.
30
± 1.
72%,
健 常群で は 3.
67± 2.
34% であ り.
統 計学 的 有 意 差 を認め た が,
わずかな筋 活 動 量の増 加に過 ぎ なかっ た。
し か し,
両群間の差を標 準 化 した指 標である効 果 量 はO.
79 と 高 値であり,
両 群間の平 均 値の差は大 きか っ た。
本 研 究に おける動 作 課 題は,
日常 生 活 動 作に相 当す る負 荷であっ て も腰 痛 群の異 常 筋 活 動 が 存 在 するとい う こ と を 明 ら かに し た点におい て は有 益な情 報であっ た が,
腰 痛 群における約2%の外 腹 斜 筋の筋 活 動 量 増 加に 臨 床上 意味のある 差 と はい い きれない の も事 実である。
Ng
ら12 )は.
最 大 回 旋 努 力の 30〜
100%まで漸 増負荷 にて筋 活 動 変 化を調査 し た結 果,
各 負 荷に おいて 腰痛 群 で は 健 常 群 に 対 し て 外 腹 斜 筋の筋 活動量 が有意 に高い こ と を示している。
つ まり,
日常生活 動 作レベル では外 腹 斜 筋の筋 活動量 は 小 さい が,
スポー
ツ や作 業 活 動な ど高 負 荷で の課 題では筋 活 動量 が増 加し,
腰 痛 群にお けるそ の特 徴が顕 著 化 する こ とを示 唆 した。 本研 究と先 行研 究 の結 果か ら,
慢 性 腰 痛 患者で は,
日常 生 活 動 作やス ポー
ツ活 動な ど運動 強 度にか か わ らず,
外腹斜筋の 筋活 動量 増 加 と腰 痛が関 連 すると推 察さ れ る が,
外腹斜筋の異常 筋 活 動 その ものが 疼 痛 に関連 している か どうか は明ら か で は ない。
あ くまで も,
両 群 間における筋 活 動の差は,
回旋運動に どの筋を どの程 度で動 員 するかとい っ た運 動 制 御の変 化と して捉 える必 要がある と考 えら れた。
また,
腰 痛 群では,
外 腹 斜 筋の筋 活 動 開 始の遅延 を認 め た。
先 行 研 究によ り.
慢 性 腰 痛 患 者に お け る内 腹 斜 筋・
腹 横 筋など体 幹 深 部筋群の予 測的筋 活 動の遅 延が報 告さ れ てい る が15 >16 ),
本 研究で は,
従 来 報 告さ れてい る体 幹 深 部 筋 群の筋 活 動開始に 遅 延 は見ら れ な かっ た。
筋 活 動開 始の変 化につ い て,H
。dges
ら 28) は,
実 験 的 に疼 痛を誘発 す るこ と に より筋 活 動 開始が 遅延し た と報 告しており,
現在の ところ疼 痛が 運 動制御 を 変 化 さ せる とい う説が有 力で ある。
実際 筋活 動 開始に 遅延が認め ら れ た腰 痛 患 者に 対 し てエ ク サ サ イ ズ を行っ た とこ ろ,
筋 活 動開始 時間の正 常 化と疼 痛の改善が得ら れ た と報 告 さ れてい る29)。 運 動 制 御の変 化に関 するメ カニ ズムに つ い ては未だ解 明さ れてい ない が,
先 行研 究は この時 間 的順 序の変 化 と慢性 腰 痛との関連を示 唆し ている。
さ ら に,
体 幹 回 旋 運 動と筋 活 動の 関 係 を調 査 する た め,
体 幹回旋運動 開始 時の角 速 度と筋 活動 量につ い て相 関分 析を行っ た。
その結 果,
両 群ともに角 速 度と外 腹 斜 筋の 筋 活 動量 に有 意な 正の相 関 関係 を認めたこと か ら,
外 腹斜筋の筋活 動は 運動 開始に関 連 した。 しか し,
腰 痛 群では.
健常群 と比較して外 腹 斜 筋の筋 活動開始が 有 意 に 遅延してい た た め.
運動 開 始 が 遅延 する 可能性が考 え ら れ た が,
両 群 間の運 動 開 始 時 間に は有 意 差 を 認め な かっ た。
つ まり,
腰 痛群で は,
外 腹 斜 筋の筋 活 動開 始 遅 延に対して筋 活 動 量 を増 加 させ ることに よっ て運 動 開 始 を代 償し た結 果,
体 幹 回 旋 運 動の 開 始 時間 が 遅 延 し なJapanese Physical Therapy Association
NII-Electronic Library Service Japar ユese Physlcal Therapy Assoclatlon
390 理 学療 法学 第42巻 第5号 かっ たのかもし れ ない
。
そ れ ゆ え,
腰 痛患者の外腹斜 筋 は,
筋 活 動 開始の遅 延に対し,
筋出力を増 加さ せ る こ と に よっ て,
同一
筋 内におい て代 償 する運動制御を 働 か せ てい たと考 え られる。 体 幹 運 動は異 なるが,
Boudreau ら30)は,
外 乱 刺 激 課 題に おい で慢性 腰 痛 患 者で は外 腹 斜筋の筋活動開 始 が 遅 延 し,
筋 活 動 量が増 加し ていた と 報 告し て お り,
慢 性腰痛 患 者に お け る体 幹 運 動 制 御の変 化は,
外腹斜筋の筋 活 動 変 化が 関連し ているこ とを示 唆 し た。
本 研 究の限界と し て,
腰 痛の程度 や部位,
罹 患 期間 な ど腰 痛 症 状と体 幹回旋運動 時にお け る 異常 筋 活 動の関連 が分 析で きて いないこ とが挙 げら れ る。
慢性 腰 痛 と外 腹 斜 筋の異 常 筋 活 動との関連 を 明ら かにする た めには,
特 異的に体 幹回旋運動で腰 痛が生じ る患 者の みを対 象とす る 必要が あっ た。
し か し,
本 研 究の腰 痛 群には,
屈 曲 運 動や 回旋運動で疼 痛が生じ る者,
長 時 間の立 位や座 位 な ど静的 な 状 態で疼 痛 が 生 じ る 者 な ど,
様々な 腰痛の対象 者 を含ん で いた。 腰 痛の生 じ る運 動や部 位が異な れ ば,
筋 活 動の異 常パ ター
ン も異な る可 能 性が考え ら れ る た め,
本 研 究の結 果は,
慢 性 腰 痛 患 者の体 幹回旋運動に お け る筋 活動の特 徴 を 明 らか にしたにす ぎない。 今 後の課 題 とし て腰 痛 群の中でも腰 痛の タイプを 分 類し た うえ で,
分析を行 う必要が あ る と考えら れる.
本 研 究 よ り,
腰痛 患 者の体 幹回旋 運 動にお ける筋 活 動 特 性と して,
外 腹 斜 筋に異常 筋 活 動 が 生 じている こと が 明ら か に なっ た。
し か し,
本 研究で見られ た現 象に対 す る メ カニ ズムは解明 さ れ ていないた め,
今 後 さ らなる研 究の必 要性が あ る。
結 論 腰 痛群で は体幹回旋運動開始 時に お け る非回旋 側 外 腹 斜 筋の筋 活 動 量 増 加や筋 活 動 開 始 時 間の 遅 延 が 認め ら れ たこと か ら,
慢 性 腰 痛 患 者の体 幹回旋運動に お け る筋 活 動 特 性と して,
外腹斜筋に異常 筋 活 動が生じ てい ること が明 らか になっ た。 文 献1)Xu Y
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Abstract
>Muscle
Activation
Amplitude
andOnset
[[lme
in
Patients
with
Chmnic
Nonspecific
Low Back Pain During [[rumk RotationMasashl
TANIGUCHI ,
PT ,
MSc
Shig
αUnivers
め1 ofMedic α1
Science
Hospital
Hiroshige TATEUCHI
,
PT,
PhD,
Norlaki ICHIHASHI,
PT ,
PhD
Graduαte
School
()fMedicine
,
Kyoto
University
Natsuko NARITA
.
PT,
MScIndepenctent
nzemberPurpose :The objective of the present study was to
investigate
differences
in electromyography (EMG )−
recQrded amplitude and onset timebetween
individuals with and without chronic nonspecificlow back pain(LBP )
during
trunk rotation.
MethodS :Fifteen patients with LBP (
9
men and6
women ;225
±2.
4
years)and l5 healthy control subjects (9 men and 6 women ;25.
2 ± 5.
5
years)participatedin
this study.
Each
subject wasinstructed
to perf{}rm
trunk
rotation asfast
as possible after aLED
indicator
signal.
The
amplitude and onset timein
the onset phase of trunk rotation were recorded using surface EMG and a three−
dimensional analysissystem from three pairs of abdominal muscles and
five
pairs ofback
muscles :the
rectus abdomlnis,
internal Qblique
,
external oblique,
erectQr spinae,
multifidus,
gluteus maximus,
alld upper /10wer fibersof the latissimus dorsi
.
The Mann−Whitney
test was used to determine differences between the two9「oups
.
Results :Patients with LBP showed significantly
increased
amplitude anddelayed
onset time in thecontralateral external oblique compared with
heaithy
subjects,
Conclusions :These results suggest that chronic nonspecific LBP patients have abnormal muscle activation in