• 検索結果がありません。

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

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "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"

Copied!
6
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

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 〔〕f Rd  [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LD PI 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

。

(2)

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

.

6 77

.

9± 7

.

4 74

.

0土8

.

0 7L4 ± 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

.

7 95

.

3± 2

.

6 94

.

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

(3)

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

(4)

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

L

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lu l  L Lr al/d surface

(5)

) 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

.

1g stat

.

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

.

ion poten 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

、

Sadamot

.

〔

.

}

.

 T

,

 Bonde

−

PeterseIl F

,

 et a

.

1

.

:Skeleta]muscle tensio[ls

、

[

k

.

〕w

,

 p「essure

.

 and  EMG  during sust

’

lir】ed isエ

.

〕

.

匸

.

net

.

ric contracdolls  

in

 humans

.

 Eur 

J

 APpl PhysioL 5上:

395

−

408

.

 1983

.

Kag

〜lya 

A

,

 

Kuno

 M :Brachial nrT {/rial  blc

.

x

.

)〔1 flow

.

 mea

.

sured using  

D

エ)pplcr ult

.

rasQun

.

1d nコeth〔〕d

,

 and  bk〕c

.

,d 

pres

・

sure 

durlmg

 stat

.

ic

 

handgrip

 contractLion ut

.

.

 

different

 exer

−

c[se 

intensities

.

 

J

 

Exerc

:

Sd

 3:t3

−

20

,

1993

.

Sjogaard 

G

:N

.

’

luscie fatigue

.

 

ln

:

Hebbelinks

 八

.

’

1

,

 

Shephard

RJ

 (eds }

Medicine

 and 

Sp

(

.

)rts 

Science

 Review

.

 N

.

・

ol

.

23

,

 

,

.

}

6

【

’

lI

1S)

.

19)

20

}

2

.

1〕

22

〕

23

)

24

) 25) 26) 27) 28> 29) 30)

395

Besel

:

Karger

.

198

.

7

.

 pp

、

99

−

109

.

永田

 

晟:筋と

筋力

の

科

学

.

不 味堂

,

1987

,

Pp

、

57

,

Hennenian

 

E

,

 

Somjen

 

G

.

 et at

.

:Func [iollaL s [gnincallce of 〔lell  sizel 

it

.

1 spinal  ln〔

.

)toneurens

.

 

J

 

Neur

“ph}

,

siol  28:

560

−

580

,

 1965

.

Sale

 

DG

:

Neural

 adapt

.

ado 正1 to resistance  tral正ling

、

 Med

Sci

 

SI

)orts Exer 20:

Sl35

−.

Sl45

.

1988

、

森 谷 敏 夫 :筋 と 疲 労

.

体 育の科 学 42:335

−

341

.

1992

.

Burke

.

 

RE

:

Motor

 uu/

it

 pr〔}per1

.

ics

 and  sdc ⊂〕t

.

ive

 

irwolve

−

nlent 

ill

 111〔

.

)v[Vl

.

1〔

:

きnt

.

 

In

:

W

’

ilrnore

 

JH.

 etα

.

‘

、

(eds )ビxercise

Sciences

 

Reviews

.

 

Academic

 

Press

,

1975

,

 pp

.

3

.

1

−

81

,

1

.

laki

:

lnsso]

.

1 

CH

:

Co

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

.

o 

drc

し

.

1[nference  

il

.

」 the 

iso

−

11L

しed 

fiber

‘

.

)

f

 

f1

−

og mし1scle

.

 

Acta

 Physiol 

Scand

 37:1434

,

.

1956

.

persorl

 

RS

、

 

Kudina

 

LP

:

Cross

.

correlat

.

ion o「dect

.

「エ)1

.

nv 〔b

−

grams shl,、

.

、

.

.

.

i

[1g 

im

.

erFercrLcc/Pa亡t

.

erns

.

 

Elec

亡roenceph とLlogr

CLii

〕 

Neurophysiol

 

25

:

58

.

.

68

,.

1968

.

Persorl

 

RS

.

 

Mishin

 

LS

:

Aut

〔}and cr〔}ss corrclati〔,n al

.

1alv

−

sis of the etectrical a⊂:t

.

.

ivitv

〔

.

}

f

 muscle

.

 Med Electron Bk

.

♪l

E1

.

1gin 2:155

−

159

.

1964

.

Ya

〔

.

)〜

V

,

 

Fuglcval

.

ld 

RJ

.

 et α

1

.

:Mo 匸or

.

unit synch 「〔

.

♪「liza/

.

iQ「I

increases

 

P

:MG と虹nユplitude and  dec1℃a丶cs f〔

.

)1

・

ce steadiness

of simulaLed  contl

・

1

:

K:ti〔

.

)ns

,

 

J

 

Neurophyslol

 83: 441

−

452

,

2000

,

加茂美 冬

,

森 本 茂 :表 面 筋 電 位の振 輻ス ペ ク トラム 1

.

こ観 ら れ る周 波 数 帯 域を 分 害叮す る 境界 周 波数

.

体

.

力 科 学 49: 1

.

7

.

1

−

182

,

2000

、

.

森 本

  

茂

,

カ[

.

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 

D

:

The

 

lii

ユ

.

li1

.

s 〔:,

f

 

firirlg

 

frequency

 

in

 cat luIll

−

bc

〕sacral Inエ}匚

.

〔)rleu1

−

〔

.

)囗es p「ossessing  different lii

.

11c coしlrse 〔〕fafter hyperpoLar正zaLiol1

.

 

Ac

亡a 

Phvsiol

 

Scand

 65:87

−

100

,

1965

.

Ker− ell D:

Rhythmic

 proper1

.

ies

エ)

f

 m〔,tQneurolles 

lnner

.

vating  rnl⊥sclc 

fib

「es of 

different

 speed  

ill

 m

、

 gust

.

r【,cne

.

mius  medialis 〔〕

.

f

 the car

.

、

 

Braii

.

1 

Res

 60:159

−

:L62

、

1979

.

Masuda  T

,

 

Sadovarna

 

T

:

DistribuT

.

i

〔m  〔

.

,

f

 

innervat

[on z〔

.

,1

.

1es in the 

hLunan

 

bi

〔eps  

b

「achii

.

 」 ELec匸r〔}1n}

,

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

(6)

396 lrp."as

i

±

"

ng

30

ts

ig

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,

RPT

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.

参照

関連したドキュメント

計画断面 計画対象期間 策定期限 計画策定箇所 年間計画 第1~第2年度 毎年 10 月末日 系統運用部 月間計画 翌月,翌々月 毎月 1 日. 中央給電指令所 週間計画

計画断面 計画対象期間 策定期限 計画策定箇所 年間計画 第1~第2年度 毎年 10 月末日 系統運用部 月間計画 翌月,翌々月 毎月 1 日. 中央給電指令所

本実験には,すべて10週齢のWistar系雄性ラ ット(三共ラボラトリ)を用いた.絶食ラットは

振動流中および一様 流中に没水 した小口径の直立 円柱周辺の3次 元流体場 に関する数値解析 を行った.円 柱高 さの違いに よる流況および底面せん断力

Power spectrum of sound showed a feature near the upper dead point of shedding motion when healds collided the heald bar.. Superposing sound pressure signals during several periods

WAV/AIFF ファイルから BR シリーズのデータへの変換(Import)において、サンプリング周波 数が 44.1kHz 以外の WAV ファイルが選択されました。.

ある周波数帯域を時間軸方向で複数に分割し,各時分割された周波数帯域をタイムスロット

Clock Mode Error 動作周波数エラーが発生しました。.