ウェーブレット変換を用いた等速性運動中の筋電図周波数解析

埋 与癖」 ≠ 　 第30巻 弟7

．

弓

．

391

〜

396貝 〔2003｛_卜〕

報

告

ウ

ェ

ー

ブ

レ

ッ

ト

変 換

を

用

い

た

等 速性 運 動 中

_の

筋

電 図 周 波 数

解 析

30

回

反 復

に よ る

筋 疲

労時

の

_周

_波

数

特性

＊

山

円

英 司

D

　

加 藤

　

浩

2）

　

宮

本

賢 作

3）

　

出 中

　

聡

U

　　　　

森

出

　

伸

1〕

　

田

仲

勝

一一

D

　

乗 松

尋

道

3：1

要 旨

　

本 研

究の

Fm

丿は

笠速 悟

辻

動 を 用

いた反

復 鬥疲

ヲ丿試験 中の表 面月解 己図 をウェ

ー

ブ レッ ト

変換

を用いて

ld

波 数

解 析

を

行

い

，

_{動 的}

な

収 縮

に よ る

筋 疲

労

H

寸の

l

！波 数 斗寸↑‘

1

につ い て

核

1

す

る ことで

あ

る。

促 常 男 性

8

例 を 対

象

と し

，

等 速

1

｛

1

肋

力 測疋

衣

［互

を

用いて

角辻 度

180deg

／sec て

最

大 ダ ノ］による

右 脇

の

屈で

Ili

_{運 動 を連 絆}

_301rl

_施

行

し

，

同

ll

．

J に

内側 広 筋

の

表

πIll

棚

し図

を

測

定

し た

。

伸 辰 赴 ∫加

．

1．

iの筋1己区

1

を

連続

ウェ

ー

ブ レッ ト変 換 に よ る 時 」

1

周 抜 数

的

．

1

析

を

彳

1い

，

45

　

Hz

以

．

．

卜

．

を

低

周 波 膏 域

，

75

　

Hz

以

．

ヒを

高 周 汲

「

戌

と し

，

1

回の

収

緬ご との 平 均 冂

波

数

（

MePF

）

，

パ ワ

ー

の

総 和

（

TP

）

，

　

TP

に 対 す る 低 周 波

帯

域 （：

LF

・

’

TP

＞

お よ びlsJ

、

J

波 帯 域

の

割

合 （

HF

／

TP

_）

を

舜

：出 し た。　

MePF

は回

牧

に

伴

い

低

ド

す

る 傾

I

　

J

を 示 し た

。

　

TP

は

hl

始 時

よ り

15

　

il

旧 まで は増 加 し た が

，

その後 わ ずか に

減

少し た。

LF

，

，

TP

_は 同 始 直 後 に 減 少 し た が

，

そ

の

後 増 加 し

た。

逆

に

HF

／

TP

は 減 少 す る 傾

向

を

示

した。 以 上よ

り

ウェ

ー

ブ レッ ト

変

界 に よ る 月 波 数 角₁

_析

を

_用

い る ことに よ

り

，

従 来

不 可

能

で あっ た 動 的 な

収

紬

時

の

Ji

　

J

_{波 牧特 料}

の

変 化 を捉 え

る 可

能

11

が あ ること が 示1唆 された

。

キ

ー

ワ

ー

ド

　

ウェ

ー

ブ レッ ト変

換

．

，1

．

1

波 叡 解 析

，

筋

叛 労 は じ め に

　

高 速 フ

ー

リ工 変 換

．

（

faSt

　

F

〔〕urier　llr

，

lns 『ornl ：以

．

．

「

’

FFT

） を 用い た 筋

’

pt 図

周

波

afld

；

i

＋

析

は

筋

の

質 的Ilfllli

と し

て

広 く

用い ら れてい る

。

叡 こ

，

最 大 卜

．

筋 収

縮に よ る

筋 慶

労 鴫

に は

積

か 値の増 大とパ _ワ

ー

ス ペ ク トルが 低 域に シフ

ト

す

る こ と が

知

ら れ て お り

，

代 壁 値で あ る

平 均

）i

、

II

波 数

〔rnean 　

power

　

frequency

：以 下

MePF

）

あるい は

中

冂

周 波

牧は

，

筋 疲 労

の 捌 として様々な 研 究に用い ら れ て

い る 1

−

ll）

FFT

は

ffy

）　

1

_{斤す る 信}与ラ汲

ll

彡の

定

’

11

∫

性

が 了

］

rH

，

L で

あ

り

4）

，．

一

・

定 以

［

−

1の サ ンプリン グ1噺

1

が 必装 である

　

そ の

ため

．

刻

々と 波 形の 変 化 す る 動 的 な 収 髷

IIIL

亅の

解 析

に は 剋

　 TI 　 FreqL　

lrlc

　A11小 　 　〔，f　Sur丘dしe 　El　1〔，n1 ｝ Atdpli 　 dtE［

．

illL

，

　 Dlm 　 Cc川LrdしtiOll ［1 ［〕91 、

．

11

．

LTr 　 fけ ［

・

1／1

　

−

The 　Freq 　 n 　 　Char　rc　 t　s 　 or 　M［11 　Fat　Lue　du［

．

ing

　 Thln 　Re，［

・

r〔　 　Maxilr　　l　Is〔，kln　t　 し〔，11［t

．

〜lct‘｝n D 香 川 「人利大 flム

ー

r

”

IS附 属hill，Lリ

ハ

ビリ テ

ー

ション

，

，

IS

　 l〒7q

−

0793 香III県 木1】「1打　 木］1［亅人二 _{他 戸} L750

一

亅：I

　 Fl 　 la 　tda

，

　RPT

．

　Saしc，

．

shi　T川ial　　RPT

，

　Shi11　丶

’

lc〕1］［

．

］

．

　RPT

，

　 Sh

〔

川

iuhl　Ilanaka

．

　RPT　　Dじpとけ

．

t1Hピn1〔〕fRd ［b［liL

、

lt［田L　K｝1gひ1丶、

、

廟

　 M

ピ

d 　dUI1 ［v

・

_t

．

　H〔，　_l　ral 2）芒1伽 囚 隆

，

、

大 学

1

イ

、

鮭 利∫

，

，

隅　If

，

、

N

、

，科

　 II　 hj　KaLoh

．

　RPT 「）ePdrm ［ellt　of　Ph_｝ dTh ピr　_I

『

Sch_…c

’

／

1　 D_ビ

　 Hlltl　S　u K汁IIlr

〔

・

r

［

］

a ｛ll

〕

［】とd　UII　　uy 3

，．

香 川 「

丿

、

利 大字 　形外 科

　 Kensa］tu　M　Lm〔，匸ご）

、

　Himmichi 　N

⊂

〕

ri11

／

匸u 丶LDPI　D　Dep…1［

齟

〔［］Tell［

　 〔｝fOrrh〔，pcd 　　Surgピry

，

「　t　　1

．

it

’

ledic

／

al〔

［

〕

匡　　　1

　 1k

’

付1

．

1　2002口 2月5［

．

レ L 」IIヨ　2003161

二

1211

：

ll し て お らず

，

ほ と ん どの

捌 差

では

蒔 的 な収 縮

が 用い ら れ てい る

。

し か し

，

［

．

［

常

iJ

_活

_{に お ける}

_活

_{動は ほ と んど}

動

的 な 収 縮で

描

成 さ れてお

り

，

動

bJ

な収 編

に よ る

筋

叛 ガ 芽

．

亅

141

につ いて 筋

’

L

．

図

’

IF

的に

明

らかに

す

る ことは

喰

裳であ る と 考 え られ る

。

　

近

年

，

」院 常 信

り

’

板

形の

_角

_牛

_{析 手 法}

で

H

寸岡 分

角

イ能 に 優 れ た ウェ

ー

ブ レッ ト変 換 〔w

・

1丶eleし transf〔〕rlll） とい

う塀

析 手

法 ガ 同 づピさ れ

、

筋 も図に も 応

用

さ れ て きてい る ／

’

t

−

7 ウェ

ー

ブ レッ ト変 換の

_取

ノ〈の

1

∫

徴

は

，

非 定

1

｝

拍

J

な

短

時 同 の

筋

電 図 で も 解 析 信

号

の

質

を

低 下 さ

せ る こと な

く

，

従 来 の

FFT

の

E：

1

波 数

1

〒亅淑に加 え

．

時

「

1

情

判乏を 同

IL

亅

．

に 角

1

析

で きる こ と であ る

　

加 藤

b

はウェ

ー

ブ レッ ト 交換 を 用い て

亥

II

彡

’

「

n．

股 関即 丿1

．

LM

に お ける

歩 行

1

．

1

．

1_の「・

1

・1

_{殿 筋}

_の厂

1

_{阪 枚}

特

’

「

∠

ド

や 組 織 学

r

桝 亅でズとの 圓 係につ い て

．

限

告

してお り1

，

ウェ

ー

ブ レッ ト変 換 を 用いるこ とで

従 来

不 可

能

で あっ た

動 的 な収

iti

［

HJ

の周 涙 数の 変 化 を

明

ら かに

す

る こと が 可

能

で

あ

る と考 えられ る

．

　

そこ で

．

今

II

．

r［我 々は

動

的 な 収 縮に よる 筋 疲

労 時

の

_周

_涙 妖斗∫性 を 明 らかにする こと を 目

山

と し

，

寸 速 「

1

辻動 を 用 い た 反

復

1

｛

1

叛 ガ 氏険 中の

表面 筋 電

図 をウェ

ー

ブ レ ッ ト変

換

を川いて局 汲 数 角1「析 を 行っ たの で

帳 告す

る

。

392

理

、

学 療 法 学 　第

30

巻 第

7

．

写

．

　 　 　 　

表1

　

ビ

ー

グ トル ク お よ び平 均周波 数の 相 対 的 変 化 」里動 ［司数 （回〕　　lt

−

3　　4

〜

6　　　7

、

．

9

　　1（）

一

一

12　　

t3

−

15　　T6

〜

18　　19

−．

21　　22

〜

24　 　25

．

−

27 ピ

ー

ク トル ク ｛％）　

LOO

　

90

．

7

±

3

、

4



86

．

4

±

5

、

5



8L5

± 6

．

677

．

9± 7

．

474

．

0土8

．

07L4 ± 8

、

9



67

．

0± 10

．

263

．

6

±

9

．

9

平 均 周 波 数 ［：％

1

　

100

　100

．

6

± 4

，

0100

．

7± 2

．

799

．

7± 3

．

598

、

8± 13

．

う　98

．

3±2

．

796

．

5土 3

．

795

．

3± 2

．

694

．

7＋

3

．

6

平均 値±_{標 準 偏}差

．

すべ _{て の デ}

ー

タ は1回 目 か ら

3

圓目の平 均 値 を100％として

TE

規 化し た相 対 値で表した

．

一

_{元 配置分散分 析 を 用}い た 統 計 学 検 定 で は 平 均 周 波数に有 意 差 を認め た （p〈0

．

Ol）

．

28

〜

3059

．

6

土

9

．

994

．

8

±

3

．

6

（

％

）

150

　

一

100

50

0

＊ ＊ ＊ ＊

一

r●

一一

total

　

_power

（

TP

）

一

_日

_{一 LF}

_／

_TP

　 ■

．

．



_HF

_／

TP

0

　

3

　

6

．

．

一

■

．

一

　

9

　　

12

　　

15

　

18

　　

21

　24 　

27

　

30

　　

（回 ）

回 数

＊

　

＊

　

：p 〈

0．

01

図

1

　

パ _ワ

ー

_{の総 和}

，

パ _ワ

ー

_の総 利に対 す る 低 周 波 帯 域 お よ び高周波 帯域の割 合の 相対 的 変 化

．

平均

　 　

値± 標 準 偏 差 を 示 す

．

パ ワ

ー

の 総和

CTPI

は 開 始時より15回目 まで は増 加し た が

，

その 後 わ ず

　 　

かに減 少 した

．

パ ワ

ー

の総和に対

．

す る低周波 数 帯 域の害「_］

A

_（

LF

_〆

Tp

） は12回 目 までは減 少し た

　 　

が その後 増 加し た

．

パ _ワ

ー

_の総和に対する高 周 波 数 帯 域の割 合 〔

HF

、

〆TP _）は6_{回 凵 まで は わ ず か}

　 　

に ／”

JJU

した がその後 減 少し た

．

統 計 学 的 検 定 で は

一

元 配 胃分 散 分 析に おい てLE ，Tli

，

　HF 〆TP に

　 　

は有 意 差 を 認めた 〔＊＊は

一

元 配 置 分 散 分 析の結 果 を表す）

．

TP

に は有 意 差は認め ら れ な かっ た

，

対

象

お よ び

方 法

　

対

象

は 本 実 験の

Ll

的 を 理 解 し

，

同

意

を

得

た

健 常 男

性

8

名

と し た

。

平

均 年 齢は 19

．

8

±

O

．

9

_{歳 〔}

_{平 均}

土 標

_準

偏 差 ）

，

平 均 身

長 ／

70

．

5

±

5

．

7cm ，

平 均 体 重

63

．

0

±

5

．

8



kg

であっ た

。

　

方 法

は

Cybex770

〔

Cybex

社 製

） を

川

い て 角 速 度

180deg

／sec で 最 大

努 力

に よ る

右 膝

の

屈 伸 運 動

を 連

続

30

回

施 行

し

，

内 側 広 筋の表 而

筋

電 図と

伸 展 運 動

による ピ

ー

ク トル クを 測 定 し た

。

運 動

範

囲は

0

度

〜

90

度 と し た

。

　

表

［前彫∫電 医

1

σ）｝則

定

｝こは

MyoSystem1200s

　

（

Noraxo11

村： 製） を 使 用 した

、

，

電 極 部 位は

大

腿

内

側で

膝

蓋 骨 ヒ縁 よ り

4

横 指

近 位 部 とした。

電 極 問 距 離

は

3cm

で

一

_{卜分 な 皮 膚} 処 理 後 に 筋

線 維

と

平 行

に

電 極

を

貼付

し た

。

サンプ リング 周 波 数は ユ

kHz

とし

，

　

MyoResearch98

（

Noraxon

社 製 ）

を 用 い て

A

，

，

D

_{変 換 を 行 っ た}

。

_{そ し て}

，

MATLAB

Ver

．

6

．

1

に

取

り 込 み

，

　

Gab

_{〔｝r 関}

_{数 を 用}

い た

_{連 続}

ウ ェ

ー

ブ レッ ト変 換

．

によ る 時 間

周 波 数解 析

を

行

っ た

。

な お 解 析 周 波 数 帯 域は 12

．

5　

一

　

200

　

Hz

とし

，

1

回 の伸 展 運

動

［

．

1

：・_{の デ}

ー

タ

を

5

｛｝msec

間 隔

で

解析

した

。

そ して

45

　

Hz

以 下 を 低

周 波 帯

域

，

75Hz

以 上 を

高

周

波 帯 域

と し

，

1

回の 収 縮ご との MePF

，

パ ワ

ー

の総

和

（total　_powcr ：以 ド

TP

）

，

TP

に対 す る 低 周 波 帯 域

（

以 ド

LF

，

，

TP

_{）お よび 高 周 波 帯} 域の割 合 （以 下

HF

／

TP

｝

を算 出

し た，

，

周 波

数

解 析

に よ り得 ら れ たデ

ー

タ と ピ

ー

ク トル クは

3

［冂

1

_の収 縮 ご と に 平 均 値 を

算

出し

，

30

回の

伸 展

運 動に てそ れ ぞ れ

10

個

の デ

ー

タを

得

た。 そ して

，

ユ

〜

3

回

目の

値

を

100

％と して 正 規

化

し

，

その

変 化

を

検 討

した

。

統

計

学 的 検 定 に は

一

．

一

元 配 債 分

散

分

析 を

用い

，

有 意 水 準

は

5

％ と し た

。

結

果

　

Cvbex770

に よっ て

算

出 さ れ た ピ

ー

ク トル ク は 回

数

に

伴

い

直 線 的

に

低

．

ドす

る傾

向

を 示 し

，

その

低

ド

率

は

平 均

40

．

4 ±

1

ユ

．

0

％ （

平 均

± _標

_準

_{偏 差 ） で あ}っ た （

表

1

）。

　 MePF

は

開

始 時 よ り

9

同

il

ま

で は

増 加

し た が その

後

徐

々に

減 少

し

，

終

f

時 には平 均

94

．

8

士

3

．

6

％ まで減 少 し た （表⊥）

。

TP

は 開

始 時

よ

り

15

圓 目 までは 増 加 した が

，

その

後

は わ

ず

か に

減 少

し た

。

1

．

Ff

’

TP

は 開 始

直 後

か ら

12

回 日 まで は

減

少 し た が

，

その後 増 加 し

．

終

了

時

に は

平 均

104

．

ユ±

10

．

1

％ と なっ た

。

逆に

HF

／

TP

は

6

回 目 まで は わ

ず

かに増 加 し た が

，

その

後 減 少

し

，

終 了 時

に は

9

］

．

］±

12

．

8

％ まで 減 少 し た

〔

図

1

）

。

統 言

1．

学 検 定で は 分

散 分 析

の結 果

，

MePF

（自 由 度 （

9

，

63

）

，

　F

＝

1（1

．

835

，

　p＜

0

．

OOOIL

LF

／

TP

（

n

由 度 （

9

，

63

）

，

　

F ＝3．

974．

　

_p

＝

0

．

0014

_）

．

　

IIE

〆

TP

ウェ

ー

ブレッ ト変 換を用いた等 速 性 運 動 中の筋 竃 図周 波 数 解 析 393

a

1

回 目

（

dB5000

パ

7

　

・… 　 　 　 　

0

屈 曲 90度

0

伸 展

0

度

（

sec

）

　

　

　

20

　

　

　

4060

周

波 数

200

（

Hz

）

b

30

回 目

　　　　（

dB

）

　 　

5000

　　　　　　　

一

．

r．

r．

　 　 　 　 　 パ

7

　

25

・・ 　 　 　 　

0

屈

曲

90

度

0

＿

”

　

周 波

数

00

（

Hz

）

図2 典 型 例にお ける伸 展 運 動のパ _ワ

ー

_スペ _{クト ラム}

，

_a

．

1

_回

Ei

、

　

b

．

30

回 目

．

時 間 軸のOsec が 運 動 開始 時 す な わ ち膝 屈 曲

90

　 　

度

、

0

．

5secが 運 動 終 了 時 す な わ ち 膝 仲 展

0

度に対 応し てい る

．

1［亘旧 で は 全 可動域 を通して

，

低 周 波 数 帯 域お よ び 高 周

　 　

波 数帯域のパ _ワ

ー

_{を強 く認め るが}

，

30

_{回 目 で は 全 体}の パ ワ

ー

が 低 下 し

，

特にその傾向は伸 展 域の高 周 波 数 帯 域に 顕著に 　 　 認め ら れる

．

（

自

由

度

（

9

．

63

｝

，

F

＝

7

．

008

，

　

_p

〈

0．

000D

に は

有 意 差

を 認 め た が

，

TP

には

有 意差

は

認

め られ

な

かっ た

。

　

図

2

に典 型 的 な

変 化

を

示

し た

被

験

者

の 1圓 目と

₃₀

回 目0） パワ

ー

ス ペ ク トラム を

示 す

。

1

回 目で は

伸

展 開 始 か ら 終 了 時 まで全

体

に

高

い _{パ ワ}

ー

_を

_示

_して いるが

，

30

画 目では 全 体 にパ ワ

ー

の低 下 が 認め ら れ

，

特

に

高

周

波 帯

域 の パ ワ

ー

が 低 下 してい る

。

考

察

　

今 同の結 果

，

MePF

は回数の

増 加

に

伴

い

有 意

に

低

下 し

，

動

的

収

縮 を 用い て 疲 労 試 験 を

行

っ た

過 去

の

羽

乏

告

8）9）と

同 様

の

結 果

と なっ た

、

、

静

的 運 動にお ける筋 疲

労

で はパ ワ

ー

ス ペ ク トルの

低

域

化

に

1

半

い

，

MePF

が 低 ドす ること は

多

くの研 究 に よっ て

報 告

さ れてお

り

，

動 的

な

最大 収

縮 に よる筋 疲

労

におい て もパ ワ

ー

スペ ク トルの低 域 化 が 起こ っ ている

も

の と

考 え

ら れ る。 パ ワ

ー

ス ペ ク トルが 筋 疲

労

に 伴い _{低 域}

_化

_する

原 因

と してい

く

つ かの 因

f’

が 報 告 さ れ て い るが

，

乳 酸 な どの

代 謝

産

物

の蓄 積 が 筋 内

pH

の 低

．

卜

．

を 引 き 起こ し

，

筋 線 維 伝 導 速 度 （

以 下

MFCV

）

が 低 下 した 結 果

，

運 動

単

位

活 動 電 位

の シェ イ プ が

緩

_{や か に な る} ため と

考

．

え

られて いる 10

−

12：1

。

運 動「_†r_{の乳 酸 産 牛に は}

_筋

へ の

iflt

流 量が大 きな

影 響

を 及ぼす と

_考

え られるが

，

筋 内

の

llLL

流

動 態

は

収 縮 形 態

に よっ て

異

なっ た 反 応 を 示 す

、

．

静 的

収

縮 時の 筋

．

1「1［流 量 は

筋

の運

動 強 度

に

関 係

し

．

運

動

強 度 が高 まる と筋へ の血 液 流 入 が 阻

害

さ れ

．

ある強

度

以 上 で はLfiL流が完 全に

停

止 する tlv

。

こ れに 対 し

，

動 的

収

縮で

394

碑 学 療法 学 　 第

30

毛 第

7

号 は

収 縮

同の丿

也祓 期

によ

り

．

lrll

管

へ の

机 械

MT

迫

が

il

　_l　

hx

_さ れ

，

［「11tlL『

．

が

変 動

する H

．

Masuda

ら

．

は

50

％

M

＞

C

で の辻

動 負 荷

で

、

J尺

忖 収

1

可

’

i

と 月 長

性 収

緬で波

労

試験 を

施

1

」し

．．

♂

尺

1

．

₁

収 粫

で は「而

1

_数

の ⊥

』

『

大 と

も

に

MFC

、が

低 ド

し た の に

対

し

，

等 弓

亅［

k

収 縮

で は

有 意

な変

化

を

示

さなかっ た と

1

陵告

し てい る

。

こ れ は

，

劫 的

な

収

鞠で は

筋

内のlfll” 「」 は

細 持

さ れ

，

乳 酸

の

産

生に よ る

_pH

の

低 ド

が

抑 制 さ

れ た た め と考 えられる ltt

’

）

。

こ れ らの

結

果か ら

，

動 的

な

収 縮

Ilj

の

MePF

の

低

1

』

は

MFCV

の

低

下の み で は

説 明

で き な い と

考 え

ら れる。

　

運 功1i⊥位の

活

動

様 式 も

パ ワ

ー

スペ ク ト ル に

影 響

を 及ぼ す 因 子の

・

つ である。 運

動 単

f

ン：の

動 員

と 発 火

卿

乏が

減少

す ると

平 均

周

波 数

は

低

下

す

る3〕。

ま

た

，

運 勤 単 位

の

動 員

と

II

波 叡 帯 域 との園 係につ い て遅 所

線 維

〔

：

以 下 type　

I

線 維 ）

は

低

屑

波 数 帯

域 を

，

速

筋 線 維

（以

1

・

．

type　

ll

_{線 緇}） は

高

JII

波 数 帯 域 を 反 映 す

る と 胃 わ れて いる 1エ 。

　

般 的

に

，

運 動1樹 ン：の 動 員は サ イ ズの原 理 こ

従 う

とさ れ

，

運

動

強 反の 増 大に

伴

い

緑 糸

ll

径の

小

さい type　

I

_{線 維}

か ら線

維

各

の大 きい

type

】

1

線 維

の

順

に

動 員

さ れるが T7）

，

昂

大

収

縮ではこの サ イズの 原 理が辿

応

さ れ

ず

，

最 初

か

　 多 く

の

type

且

線 維

が

動

員さ れ てい る と

考

えら れ る

。

今

回 の Tn 果

，

LF

／

TP

は

15

回 目

ま

で

減 少

し

，

そ

の

後 増 加

し た

。

逆 に

，

HF

／

TP

は

9

回 日

ま

で は

増 加

し た が

Li

数

の

増

加に伴 い 汲 少 した

。

運

動

開

始 後

，一

時 的

に

LF

〆

TP

が 減 少 し

HF

　

TP

が

増 加

し た

理 由

と

し

て

，

追加 的 な

type　

H

線 維

の 動 員 と 発 火 頻 度の増 加 が

考

えら れ る。

Sale18

） は

同

じ

最

大flJVJ を 発 揮 する易

合

で

も

運

動 負 荷

の

種

頬に よ り 最 大 発 火 卿 斐 が

・

y．

な る

1

を 「

k

告

してお

り

，

今 同

のよ

う

な心 激 に 取 大 筋 力 を 発 揮 させ る

負 荷

で は 連

動

同

始 時

には 奈て の運 動FU ｛tlは動 員 され て お ら

ず

，

さ ら に発 火 頻 度 も 最 大では な かっ た

と 考

え ら れる。 よっ て

，

回数

の

増 加

に

伴

い

，

発 揖肋 力の 低 下 を 補 うた め に 過

加 的

なtype　

ll

線 維の 動 員 と 発 火 頻 度の

増 加

が 起 こ り

，

その 粘 暑

，一・

時 的 に

LF

　

TP

_が

_{減 ♪}

_し

HF

，

’

TP

が

増 力

［：

1

し た と

考

え ら れ

，

これ は

MePF

の辛 未と

一・

致

する

も

の である と思 わ れ る

。

　

Mori

〔anl ら ；よ

，

　

A

／

j

　

IJI

_↑

ilft

　，

J

、　 L

極

や追

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動

ji

　

f

　t　

decolnposi

−

tiOl／を 川い て

最 」

〈　

’

_J

_土

．

力 発揮

1

｛」の

運 動 単位

の

動 員

と 発 火 頻 度の変 化 を 測

定

し

，

筋

疲

労

に

伴

っ て

，

辻 動1桝 アの 動

敵

や 平 均ス パ イ ク発

身

1

卿 隻が徐々 に低 下 す ることを 報 告 し てい る：s）1

．

エ

_ネ

ルギ

ー

代 謝

．

の

点

においてlype　

l

線 維

は酸

化 酵 熱

話 匡 も 高 く 有 酸 素 凶 代 謝 によ るエ ネルギ

ー

犹

1

，

］に週 してお り

，

豹 続 的 緊 張の

維 持

に

有 利

である

。

そ れ に対 し，

type

　

H

線 維

は

角

1

糖 系 酵 系 活

‘

_II

_か 同 く 細 胞 内の グ リコ

ー

ゲ ン

貯 智 も多

い こと か ら 無 酸 素 性エ _ネルギ

ー

代

謝に よ る

作動

に廻 し てお り

，

瞬 発 的 収 鞠

力 を発 揮

で

き

る がその 反 面 疲

労

しや すい 特 徴を もつ L

’

o／

。

よっ て

，

最 ノ 収 絎「

．

卜

．

で はLl

動

扇

始

担

』

後

か ら

多 く

の type　

H

_{線 維 が 動 員} され

，

さ らに追

加

陶 な

YJ

員 に よ り取 大

筋 力

を

発 拝

しよ

う

と

す

るが

，

その

易

叛ノ∫

骨

の

荊 徴

か ら 旧

数

の

堵 人

に

伴

い肋

収 縮

に

参 加

で

き

な

く

な り

，

その糸［1耒

HF

／

TP

が

減 少

し た と

Xy

えら れ た

。

　 運 動

1

戸

．

位

の

同 期 化 も発 揮 張 力

を

凋 節 す

る メカニ ズム の

1

つ である

　

生 埋

学 的

な

緩 徐

な 随 意

筋 力

発

揮

で は

活 動 す

る 煌

劫 単 位 翻

li／が 同 期

化

して放 電 する こと は ない が

，

急

L

大 きな 筋 力

を

発 揮 す

る

場 く

、 2］）

，

筋

叛ガ

時

一

一

）

あ

る いは 肋

力

ト レ

ー

ニ ン グ

　

な どの

刹

’

1

：

下で は 達

動 単位

の 同

期

化 放

屯 が

認

め られ てい る

。

Ya

（，ら L

’

　

［

／

は辻 動

単

位の 同 期

化

と

周 波 数

との

関 係

につ い て運

動 単位

の

冂期 化

傾

向

か 大 き

く

なる に

従

っ て

，

MePF

は

低

周 汲 歿 方 向へ _{移 行 し}

，

_低 い

_周

抜 奴 成 分 が

_{優 勢}

になるこ と を

．

骰 告 してい る

　

ま た

，

加 茂

罰 と

森 本

ら2G）はパ ワ

ー

スペ _{ク ト}ル におい て振1_］1_：、］ が

落

ち 込 む

周

‘皮 数 を

求

め

　

その 周 波 数 を 遮 断 円 波 数 と し て抽 出 し た 高 周 波 成 分 は

Jl．

伝 導 性

，

低 周 抜奴 成 分 は 伝 導

骨

を

示

す と

眼告

してい る

。

す な わ ち

，

低 冂 波 叡 成 分の成 り 立 ち は 巡

動 単

位の同 期 化

，

群 化 辰地 に

起

「月 し

，

高

ll

波 成ノ丿は連動 『4位の 非 同 期 化 と

，

活 動 に 雲 加 して いる 運 動

中位

の

程

類に起 因

す

る もの と

考

え ら れ る

．

type　

l

_{線 維} を 支 配 してい る運 動 単 仁 は

，

低 如［

芝

で電

位 変 化

〔

後 過

が 極 電 位 ）の 持 病 時 間 が 長い こ とが 知 ら れてお りL7　S

．

，

こ の こと は迪動 判 の同 期 化 が

起

き や すい こ

と を

恵

味 す

る

。

これ は

，

連動 単

位

の同

期 化

が

低

lI

波 成 分 を増 加 さ

せ ること を さ ら に 支 持 す る もの と考 えら れ る

一

こ れ ら の こ と か ら

，

回 数の増 加 に

伴

い _， type　

H

線 維

の

動 員

の

減 少

が

HF

／

TP

の

減

少 を 引 き

起

こ し

，

最 大筋 力 を 補 償 す

るた めにtype　

I

線 維の 同 期 化 が 増 加 した結 果

，

　

LF

，

，

T

．

P

_の

_増

加 を 引 き 起こし た と

考

え ら れ た

。

　

動 的 な

収 縮

1

』の

筋 電

図

日 波 数 角

1

析

にお ける

1

偲

訊 と し て

，

筋 線 維に対 する屯 極

位 置

の

変化

が

挙

げら れ る

。

ト」舶 勺 な 収 縮 で は

筋 長

が

変 化

し

な

い ため

，

ほ ほ

同

・

、

「

位

の JlfJ　

ili

動 を 測

定 す

る ことが 11f

能

で

あ

るが

．

動

的 な

収

縮では

，

筋 長 が 変 化 する た め運

動

開

始

H

．

jと

終 ゴ

H

寺

では

，1、

なっ たu］

S

位の

筋 活 動 を測 定

してい ると

考

え ら れ る

。

ま た

従

末

，

厄

b

は

神 経 支 配

ih 炉の圭，

え

，

を

避

けるた め

，

神経

支 曲LI此

1

郵’ 腱

i

’

IS

の中

刔

」

近

に

貼 付 す

る の が

一

．

・

般 的である と さ れてい る が

，

動

的 な

収 縮

で は

筋

k

が

変 化 す

るた め

神 茅

丈配 届の

影 私

））

を 撹

 

・

：する必

凝

が あ る

。

これ らの問退 を 角1決 す る

方法

とし て

，

多チ ャ ン ネルア レ イ〒

L

極 を 用いた

方 法

棚 な ど

も判

乏

告

さ れてお り

，

今後

検 寸して い く 必 裳がある と

考

え ら れ る 引 用 文

献

1）Lindstrom　

L

，

　

Kade

〔ors　

R

，

　e‘α！　

Arl

　elec匸romy 〔）grapl 〔

　 in⊆lex　for　

localiz

∈≧

d

　m　lscLe　

fa

匸igue

，

　

J

　Appi　Ph｝

，

siol 　43｛4） 　 75〔｝

−

754

．

1977

、

2）Petrofsky　

JS．

　Li冂

d

　AR ：Frequency 　analy

』

〔，f　Lhe　sur

−

　

fと虹ce



eLec しromyogralrL



during



sus匸…

tinecl



）lnetric



con

−

　 1　

’

Liol／s

．

1

．

：ur 　

J

　丶ppl　

Physid

　

43

（

2

）：

173182

，

1980

、

3）　Mor正taUli　T　

．

Mur

〔章

M

，

　et α

1

．

；巨nt「a囗lul 　L　Lral／d　surface

） 4

、

， 5 ）

．

6

、

）

尸

〜 ） 8

、

♪ 9 lo｝ 1

．

1〕

．

1

．

2〕

．

13） 14） 15） ウェ

ー

ブレッ ト変 換 を 用い た等速 性

．

運 動 中の筋 電 図 周 波：_{数 解 わ}

．

_「

eiectr｛

．

，1

．

ny〔，：gr｝竃m　changes 　

du

【

’

il

．

1g　n

．

1uscle　

Flt

．

igue

．

　

J

　

APpl

Ph

ン

．

si〔〕

160

（

4

）：

ll79

−

ll85

，

1986

．

吉 田 博 之 ：ウ

．

エ

ー

ブレッ ト変 換の当L礎 とコ ン ビュ

ー

一

タ 支 援 へ の 応1

・

II

　

第

1

剖1

．

　

H

本 放剔

．

線技 術学7_{会 雑}

，

。

S

．

52

： 18

．

．

．

26

，

1996

，

．

加 藤 　 浩

，．

藤 野

．

英 次 郎

・

他 ：歩 行 解

．

析 に お け る 股 閾 節 中 殿 筋の _質

．

_{的 評 価}の _試み　Wl

．

tN

．

・

elet変 換に よ る動

FI

勺周 波数

．

解

．

析

．

．

_一．

_{理 学療法 学}

₂₆

_：

₁₇₉

−

₁₈₆

_，

₁₉₉₉

_．

加 藤 　 浩

，

神 宮司誠 也

・

他 ：股 隈

．

1

節 疾

．

’

1’

．

患 者に お け る

．

股

1

剣 節中 殿筋の組 織学 的

・

筋冠 図 学 的 坪：

1

．

徴

一

筋 線維タイ プ と 筋 電 図パ ワ

ー

ス ペ ク ト ル との 「

．

対係

一．

理学 療 法 学 29： 178

−

184

．

_．

2002

_．

1

．

1

．

1田英 司

、

：加

．

藤 　浩

・

他 ：自転 車エ ル ゴ メ

ー

タ駆

．

動1

．

1．

1にお ける大 腿 直 筋の ウェ

ー

ブレッ ト変 換に よ る筋 電 図 周 波 数解 析

一

IEMGT 前 後に おける各周 波 数 帯 域の変 化

一一

．

理 学

・

療

1

去学：

30

；

357

−

361

、

2003

．

KQmi　PV

，

　Tesch　P： EMG 　freqしlcncy 　speul：「urn

．

111usc ［e st

．

ruct

．

ure

、

　a匸1d　

fat

．

igue

　

during

　

dynamTc

　contrac1

．

ic

．

）rl

．

s　

h

．

1

【nan

．

　Eur　

J

　

、

．

．

．

xppl　Physiel　42U

．

）：

4

．

i

−

50

，

1979

．

Masuda K

_，

　Masuda 　T

，

　et　al

．

：Changes 　it

．

1　surfa廴：e　

EMG

par〜

：

Hneters 

durii

．

1gstat

．

ic　and　

dynai

ユ］

ic

　

fatiguing

　c〔｝n

・

tractions

．

　

J

　EIeci

．

r〔，my 〔〕gr　Kine

．

sic

．

）19_｛1

．

1：

3

〜）

−

46

．

1999

．

Lilidstrc

．

，m 　L

，

八

．

．

．

．

lagnusson　R

．

　et α

t

．

：

Muscular

　

f

とヒtigue　and

acr

．

ionpoten τ

．

ial　conducdon 　velocity 　cha ［lges 　studicd “

，

ith

frequel

ユcy



analysis



〔

．

，f　EMG



sig1

．

1als

．

　

E

［ectromyots

．

raphy lO｛4）：341

−

356

，

　1970

，

Sadoyama

　

T

．

　masuda 　T

，

　Stα

．

1

．

：Relat

．

iエ：〕1

．

｝ship　

bet

：ween 　mus

−

cLe　

fiber

　ctonduct

．

iom



vel し〕cit

．

y　alユd　frequency



_paralnet

．

〔：rs of 　 surface



EMG



during



sL

．

lst　iined



cent

．

rnct

．

［ot／

．

　Euro



J

、

．

．

．

／ppl　Physiol　51；247

．

256

，

　i

．

983

．

Arendt

．

−

Nlelsei

．

1　L

，

　Mills　KR

．

　et α1

．

：Changes 　ill　I川

．

lsde

fiber



c〔

．

）【

．

1ducrlon



velocity

，



111ean



_po、、

．

℃r



freque1

．

］cy

，

　

and m巳an　EMG 　voLtage 　during　prolonged　submaximal 　co［1

．

匸racl

．

ions

、

　

Muscle

　

Ne

「ve

．

12｛6）：493

−

497

，

1989

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Sadamot

．

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，

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，

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．

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．

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in

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395

−

408

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．

　

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，

1993

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．

　

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八

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23

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　and 　sdc ⊂〕t

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：

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］iduction 　velodty とmd 　ampLi 匸ude　of action 　potential　as　related 　匸

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Cross

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：

Aut

〔｝and　cr〔｝ss　corrclati〔，n　al

．

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．

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，

　

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Neurophyslol

　83： 441

−

452

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．

体

．

力 科 学 49： 1

_．

₇

_．

₁

−

₁₈₂

_，

₂₀₀₀

_、

．

森 本

　　

茂

，

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．

1茂 冬 美 ：_単

．

一

・

運 動噸

．

位の _{活 動 鷺 位 波 形の}

「

IE

　_）11

．

1

筋電 位 構 成へ の 貢 献

．

体 力 医 学 49：⊥57

−

170

，

2〔〕〔〕0

．

Kerl〕eU　

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．

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．

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．

　

Ac

亡a　

Phvsiol

　

Scand

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100

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Ker− ell　D：

Rhythmic

　proper1

．

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．

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．

1　

Res

　60：159

−

：L62

、

1979

．

Masuda 　T

，

　

Sadovarna

　

T

：

DistribuT

．

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，

ogr Kinesiol］

．

：1（工7

．

．

115

，

1991

、

金 子 秀和

，

木 屯 　徹

，

他 ：_{双 極 導}出表面筋電 図 測定にお け

る神経 支 配 帯の妨 害およ びその

一

低 減 法

．

．

電 子 情 報 通 信 学

396 lrp."as

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_ng

30

_ts

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7

_t'

<Abstract>

The

Frequency

Analysis

of

Surface

Electromyography

during

Dynamic

Contractions

using

Wavelet

Transform

-The

_Frequency

_{Characteristics}

of

Muscle

Fatigue

during

Thirty

Repetitive

Maximum

Isokinetic

Contractions-Eiji

YA]vLADA,

RPT.

Saroshi

Ti'X}<iNKA,

RP'r,

Shin

MC)RITA,

RPT,

Shouichi

TArS','XKA,

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Dqpartment

of

Rehabilitation,

Kt!gawa

Medical

Universit.v

Hospital

IIIroshi

Kt'XTOH,

RPT

Depantment

of

Ph),sicaZ

Therapy,

Sehool

of'

Health

Scien:e,

Kibi

International

Universily

KensakLi

MIYAMOTO,

Hirornichi

NORTMATSIJ

MD,

PhD

Depantment

of

Orthopedic

Surgery,

Kdgawa

Medi:al

Uh,iversdy

The

purpose of this study was ro clariiy the

frequency

characteristics of musde

fatigue

during

clx,namic colltractions,

Using

wavelet transform, we conducted

frequetic},

analyses of surfaee

EN,rG

signals

during

1'atigue

tests

in

repetitive

isokinetic

muscutar contractions.

Eight

healthy

inale subjects perforrned thirty repetitive n)aximum

isokinetic

contracLions of

knee

fiexion

and extension at an

angLilar vcLocity of 180

degrees

_per

second on an

isokinetic

dyllamoineter.

The

torque was ealeulated and surface

EN'IG

signals

in

the right vastus mcdiatis muscle w'ere recorded. iXfrer

freqLiency

analysis of

E"･fG

signals

duriTig

knee

extensioii with continitous wavelet transform, at

low

frequency

ranges

less

than

45Hz

and at

hlgh

frequene},

ranges greater than

75IIz

during

eaeh contraction. we calculated the mean

_power

1'reqttency

(]v'IePlt'),

tetal power

{TP),

the

ratio of

low

frequency

range against

totaL

power

(LF,'TP)

and the ratio of

high

frequeTiey

range ngainst

it

(Lb'1'I'P).

Tlie

resuits of the study were:

]L,Iel'F

had

a tendency to

decline

as the nurnber of contraetions

illereased

ovcr tirne.

TP

increased

during

the

first

ha!f

of the conrractiens,

but

decreased

slightly al'Ler lhat.

LFfTP

decreased

just

after the

beginning

of the tests

but.

increased

after thar.

However,

IIF.'TI'

showed a rendency to

decrease.

Froni

these resuLts,

it

is

poss{ble

to

capture the changes of

frequency

characteristics

in

dynamic

contracl'ion with wax,elet transform, which was not

be

able to

be

anaLvzed with tradiiional meLhods.