振動刺激が拮抗筋の運動ニューロン興奮性に与える影響

Japanese Physical Therapy Association

NII-Electronic Library Service Japanese _{Physioal 　Therapy 　Assooiation}

理学療法学　第

18

巻第

1

号　

41 〜44

頁 （

1991

年）

短

　　報

振動刺激

が

拮抗筋

の

運

動

ニ _ュ

ー

ロ ン

興奮性

_に

与

_え

_る

影 響

一

_{振動周 波数}

_{に よ る}

_比較

＊

一

岩

月 宏

泰

1）

室

賀 辰 夫

2 ）

木

山 喬

博

’）

金

井 　 章

3）

石

川

　 敬

4 ）

篠

田

規

公

雄

5） 要 旨 　骨格筋を強制振動する と緊張性振 動反射 （TVR ）に より揩抗筋の筋 活動が低下する。 そ こ で健常者 を 対 象として

，

TVR 用の加 振 器 を用い て 5種 類の周 波 数 （40

，

60

，

80

，

100

，

120　Hz_{）で振 動 した際 と停} 止 後の拮抗筋の運 動ニ _ュ

ー

ロ ンの興 奮性　（

H

反 射 ） を経時的に と ら え

，

振動 周 波 数の変動によ る拮 抗 筋の_{筋 緊張抑 制}の_影響にっ い て_{検 討}し た。 　結果 ：  H _反射 振 幅の抑 制は振動 周波 数に より振動 開始

5

秒 後で約 55

〜 69

％，

30

秒 後で約

80 〜

90％ と異なっ た が

，

その後2分 まで最 初の抑 制 と殆 ど変 化 を認め なかっ た

。

  振 動 停 止 直後 か らH 反 射 振 幅 は振 動 前の約

5G 〜80

％ まで回 復 し

，

約 1分で

40

　

Hz

_は約

83

_{％ ま}で回 復 し

，

他の周 波 数では振 動 前に戻っ た

。

　 以 上の ことか ら

，

振 動 刺 激 を拮 抗 筋の筋 緊 張の抑 制 と して利 用 す る際には

，

40Hz 近 鋳の周 波 数 が有 効であ ることが認められた

。

キ

ー

ワ

ー

ド　

H

反射

，

振動周 波数

，

振動負荷効果

1 ．

緒 言 　従 来

，

理 学 療 法で は痙 縮 筋の筋緊張 低 下 を 目的 とし て

，

腱の持 続 的圧 迫D

，

持 続 的な他 動 的 伸 張 　 拮 抗 筋の随 意 収縮による拮 抗 抑 制

，

及 び反 復 電 気 刺 激 を 利 用 している

。

　振 動 刺 激を腱や筋に用 い る と， 緊 張 性 振 動 反 射 ＊ _Effects

　of　vibratory 　stimulation 　on　antagonist 　moto

−

　 rleuron 　excitability 　under 　different　frequencies

l_）名古屋 大学医療技術短期大学部理学療法学科

　 Hiroyasu　Iwatsuki

，

　 RPT

，

　 TakahiroKiyama

，

　RPT ：

　 Dept

．

　of　Physical　Therapy

，

　Nagoya　University　College

　 of　Medieal　Technology

2） 名古 屋 大 学 医 療 技 術 短 期 大 学 部 作 業 療 法 学 科

　 Tatsuo　Muroga

，

　MD ：Dept

．

　of　Occupational　Therapy

，

　 Nagoya 　University　CQIIege　of　Medical　Technology 3_）蒲郡市民病 院理学診療科

　 Akira　Kanai

，

　RPT ：Div

，

　of　Physical　Therapy

，

　Gama

−

　 gohri　City　Hospital

4） 西尾 市 民 病 院理学 診 療 科

　 Takashi　Ishikawa

，

　RPT ；Dept

．

　of　Physical　Therapy

，

　 Nishio　City　Hospital

5） 東海 中 央 病 院 理 学 診 療 科

　 Kikuo 　Shinoda

，

　 RPT ：Div

．

ofPhysicalTherapy

、

　 Tehkai　Central　Hospital

　 （受 付口　1990年2月21日／受理日　1990年8月2旧 ）

（

Tonic

　

Vibration

　

Reflex

：

TVR

）によっ て

，

被 検 筋の

持 続 的 収 縮と拮 抗 筋の筋 活 動の抑 制が生じるZ ）3）た め

，

振 動 刺 激 も筋 緊 張を低 下さ せ る手技と して利 用 すること が で きる。 　

Hagbarth

ら4 ＞は約

150

　

Hz

の_高周波振動が

TVR

を高 める と報 告 してい るが

，

拮 抗 筋の筋 緊 張 抑 制 も振 動 周 波 数に依 存 する か否か

，

ま た抑 制 効 果が最 大に得 られる ま での持 続 時 間 及 び 振 動 停 止 後の抑 制の回復につ いて は指 摘し て い な い

。 一

方

，

H 反 射は脊 髄に お け る単シナプ ス性 反射とみ な され

，

こ の反 射の振幅は運動ニ ュ

ー

ロ ン プ

ー

ル の_興奮性を表す指標と考え られてい る5 ） 。 そこで

，

本 研 究では骨 格 筋に種々の周 波 数の振 動 刺 激 を与えた際 の拮抗 筋の H 反 射 振 幅の増 減か ら

，

振動 周 波 数の_{変 動} が拮 抗 筋の筋 緊 張の抑 制に及ぼす 影 響にっ い て検 討した

。

H ．対象

と方 法 　 対 象は神 経 学 的に問 題がみ ら れな い健 常 青 年 12名 （男 7名

，

女 5名

，

平 均 年 齢 ；23

．

6±4

．

2歳 ）で 12 肢の 右ヒラメ筋 を 用い た。 N工 工

一

Eleotronio _Library

Japanese Physical Therapy Association

NII-Electronic Library Service Japanese _{Physioal 　Therapy 　Assooiation}

42 _{理 学 療 法 学　第} 18巻第

1

号

A



％ 　 　 o 　

−

10 　

−

20 振

一

₃₀ 幅

一

₄₀ 抑

一

₅₀ 制

．

60 率

一

70 　

−

80 　

−

90 　

−

100 　

−

110 匚：］40Hz 騾 60Hz

1 

_’

_’

_七

厂

’

1

 

．

，

甲

ボ

℃

｝

二

｛

口

甲

b

尸

、

b

七

」

 

x1

卅

厂

卜

’

’

 

｝

’

AA

占

占

_七

卍

5 35　 　 　 65 時　 　 　間 （秒 ） 115 幽 　80Hz 囮 100Hz

　　

B

　

％ 　 　 　 　30 　 　 　 　20 　 　 　 　10

　　

振



_G

　　

幅

一

₁₀ 　 　抑

一

₂₀ 　 　制

一

30 　 　率

一

40 　 　 　

−

50 　 　 　

−

60 　 　 　

−

70 　 　 　

−

80 鬮 120Hz 5 35 時 図 1　振 動 中

，

振 動 停 止後にお ける H 反 射 振 幅 抑 制 率 　　 　

A

：振動 中

，

B ：振 動 停 止後

，

　 MEAN ±

S．

E

．

　方 法は被 験 者に頭 部 を 右に回 旋 させ た腹臥位を とらせ て

，

被検 査側の足関節 下に高さ

12cm

の枕を設 置し， 膝 関 節 約20°

_，

足 関節約

10

° 屈曲位に保 持し

，

記 録 中は 安静を保た せ た。 　 振動 子 （平和電 子製

TMT − 18

）を被 検 側の前 脛 骨 筋 筋腹 中央に弾性ベ _{ル トで固 定し た}

。

　

H

反射の _{測 定}は筋 電 計 （日本 光 電 社 製 MEM 　

3202

_） を用い

，

_{膝 窩部}で脛 骨神経を束lj_{激 頻 度} O

．

2　Hz

，

パ ル ス 幅

D．

2ms

で電 気 刺 激し

，

　

H

_{反 射 振 幅}が最 大 （M 波の振 幅が

H

反射の _{振 幅}の 5％以 下 ） と なる強度 を 任 意に設 定した。 　記 録 電 極は銀

一

塩 化 銀 電極 （直径約 101nm ）を用い て

，

関 電 極 と不 関 電 極の間 を

3cm

離して ヒラ メ筋の筋腹に 絆 創 膏で固 定し た。 ア

ー

ス は刺激部 位と記録 部位の中 間 にベ ル トで固定 した。 振動 刺激は

40，60，

80

，

100Hz 及 び

120Hz

の

5

種類の周 波数を用い て

，

低 周 波 振 動 か ら 順に各々

2

_{分 聞}の負 荷を与え た。 H 反 射の記 録は振 動 刺 激中の

2

分間と終了後の

2

分間と し

，

各 測 定 終 了 後に 5_{分 間}以上の休息を と ら せ た。 　振 動 持 続

2

分 間 と振 動 停 止後

2

分 間に記 録さ れ た

H

反射の_{振 幅}は， 各振動 周波 数で刺激する前に測 定し た 5 回の

H

反射振 幅　（振 動負荷前値）　の平 均 値に対 する百 分 率を算 出し た。 皿

．

結 果 （a） 振 動 中の

H

反 射 振 幅の推 移 （図 1A ） 振 動 開 始 5秒 後で は周 波 数に よ り異な る が

，

55

．

7

〜

　 　65 間 （秒） 115 表 1　 振 動 中 及び振 動 停 止後にお け るH 反射振 幅 　 　　に_関する分散分 析 ＜＜

lk

動 中》 要 　因 平 方 和 自由度 不偏 分散 分散比 （F） 時 間 周波数 誤 　 差 64

、

12

．

819

．

3 3412 4　　　　

13．4

＊ 7　　 　 　 0

．

4 1

．

6 《振 動 停 止後》 ＊ 　pく 0

．

01 要 　 因 平 方 和 自由度 不 偏分散 分散比 （

F

）

時

間 周波数 誤 　 差

152，

821

．

222

．

5

3412

50

，

9

　 　

26．8

察 5

．

3

　　 　2

．

8

1，

9s

　P＜ 0

．

Ol

68．

6

％抑 制された。 特に

，60，

80，100Hz

で は

65

％ 以上 の_{抑 制}が み ら れ た。

35

秒後で は

40，

100

，

120　Hz が 72

〜

75％ 抑 制 さ れた が

，

60

，

80Hz で は

86

％ 以上の_抑制が み られた。 　全ての周 波 数において

，

₃₅秒 後の H 反 射 振幅は5 秒 後に比べ _{て有意に抑制された （p}＜

O．

05

_）が

，35

秒後以 後で は殆ど抑 制率に差 を 認 め な かっ た_。 60

，

80Hz にお けるH 反 射の抑 制率は，

35

秒か ら

2

分間まで約

86

％ を 示 し

，40，100，120Hz

に比べ て抑 制 率が高 くなる傾 向 が み ら れ た

。

振 動 中の

H

反射振 幅における分 散 分 析で は時間因子に有意 差を認め た （表1

_，p

く 0

．

01）。 　 （b）振動後の H _{反射振 幅}の推 移 （図1B ） N工 工

一

Eleotronio _Library

Japanese Physical Therapy Association

NII-Electronic Library Service Japanese _{Physioal 　Therapy 　Assooiation}

振 動 刺 激が拮 抗 筋の運 動二 ＝

一

ロ ン興 奮 性に与える影 響 43 　振 動 停 止

5

秒 後で は

，

振 動 周 波 数に より

22、

4 〜

41

．

9％ とH 反射振幅の抑制が異な り

，

振 動 115 秒 後に 比べ て 40Hz で 43

．

6％

，

60　Hz _で 64

．

5_％

，

80　Hz で 52

．

9％， 100Hz で 43

．

9％， 120　Hz で 33

．

8％の H 反射 振 幅の回 復が み られた

。

35秒 後で は40Hz を 除いた振 動 周波数が_{振動 前}の_{約 83}％ まで回復し_{， 65 秒後}で は60， 80

_，

120Hz の周 波 数が振 動 前まで回復した。 　し か し，

40Hz

で は

115

秒経過 して も

81．

5

％ と振動 前の_値まで回復し な か っ た_。 振動 刺 激 後の

H

反射振 幅 に おける分散分析で は時間 因 子に有意差を認め た （表

1，

p

く

O．

01

）o

IV．

考

察

　 振 動開始 直 後か ら拮 抗 筋の H 反射 振 幅に 約 55％ 以上 の_抑制が み ら れ，

30

秒後で plateauに達し た。 この

H

反 射の抑 制の要 因と して

，一

つに は振 勁によ り 興奮 した 前脛骨筋の_筋紡錘

一

次 終 末から

Ia

求心性入 力が脊髄 内 で同 脊髄レ ベ ル の_拮抗筋に拮抗抑制を働か せ たこ と に よ るの で は ない か と考え ら れ る。 拮 抗筋の

H

反射 振幅の 時 間 的変化は

， TVR

が多シ ナ プス_性であ ることs＞

_，

_持 続的な振 動によ る運動ニ _ュ

ー

n ンの閾値の違いか ら運動 ニ ュ

ー

ロ ン発 火の振 動 負 荷 を受 けた前 脛 骨 筋の非 同期 化 が生じ， 次第に前 脛骨筋の運動二 ＝

一

ロ ン発 火の数が増 加 してい っ た ため と考えられる_。 この ため

，

振動負荷 筋 の_筋活動の_増加と拮抗筋の_筋紡錘に お け る脱 抑制が相 関 して い くこ と が考え ら れ る

。

40Hz の 低 周 波 振 動で は

，

振動に対して筋紡錘の

一

_{次 終末}と

r一

次終末 及び腱器官の 閾値の差が少ないため

，

_被検筋に

Ib

抑 制が働い て H 反射の_{抑 制}が高周 波振動よ り小さ く な る と考え た。 そ し て， 正

OO

　Hz 以上の高周波 振 動で は被検筋の H 反 射 振 幅 の抑 制が

IOO

　

Hz

_未満の低周 波振 動より小さくなる こと

，

筋紡 錘二次 終 末と

Golgi

腱器官が高周波振 動で は応ず るこ と がで きないη8 ）_{こと か} ら

，

抑 制が増 強 する と推 測し たが 低周波 振 動 と高 周 波 振 動 間に差 を認 め な かっ た

。

　 振 動 停 止 後は 40Hz を 除いて

，

約 1分 間で 刺 激 前の

H

反 射 振 幅に回 復し た。 振 動 中は高い周 波 数の Ia 発 射 が介 在ニ _ュ

ー

ロ ンを高 頻 度に興 奮さ せて

，

介 在ニ _ュ

ー

ロ ン_終末にpost

−

tetanic　_potentiation （

PTP

）を生じ さ せ

て い る と推 測さ れて い る9 ）。

PTP

の程 度や持 続 時 間は反 復刺 激の頻度_及び持続 時問に比例するこ とか ら

，

高周 波 振 動ほ どそ の効 果は持 続 する

。

そ の ため

，

高 周 波 振 動ほ ど抑 制の持 続が長い と推 測 した

。

しかし

，

60Hz 以 上の 振 動周波数を負荷した_場合で は， 約 1分 間で刺 激前に回 復 した が

，

40Hz で は 115秒 後 を経 過 して も約 17％ の 抑 制がみ られた_。 これは低周 波振動に よ り前脛骨 筋の_筋 紡錘二_次終末の_{興 奮}が持続して い る ためで は ないか と考 え られ る。 本研究の結果， 拮 抗筋の筋緊張を抑制さ せ る た めに振 動 刺 激を利 用す る場 合に は

，30

秒 間以 上持 続 する必 要が あ ること

，

振 動 周 波 数は振 動 停 止 後 も拮 抗 筋 の運 動ニ ュ

ー

ロ ン プ

ー

ル の抑 制 効 果が持 続 する 40Hz 近 傍 を用い ることが 適 当であること が認 め られた。 　本研究は厚生省厚 生科学 平 成元年度シ ル バ

ー

サ イエ ン ス _研究の_助成金の

一

_部に よっ た_。 参 考 文献

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33：147

一

正70

，

1949

．

Japanese Physical Therapy Association

NII-Electronic Library Service JapanesePhysicalTherapy Association

44

_me\twnt*

_ee18igee1e

<Abstract>

Effectsof

Vibratory

Stimulation

on

Antagonist

Motoneuren

Exeitabilityunder DifferentFrequencies

Hiroyasu IWATSUKI, RPT, Takahiro KIYAMA, RPT

Dopartment

of

Phl,sical

71Izerapy,

Nlagoya

'Uhiversdy,

Collage

of

Mbdical

7)2ehnology

Tatsuo

MUROGA,

MD

Dopartment

_of

Occttpatioual

Thempy, IVagoya

U)tiversiCy,

Collqge

_of

Mbdical 7kechnotogy

Akira

KANAI,

RPT

Division

of

thNsical

71hempy,

Gamagohn'

Cdy

llbspital

Takashi

ISHIKAWA,

RPT

Department

_of

fYzysical7Vzeropy

Uitiversit),

HOsPitaC IVtzgoyaUhiversitJi KikttoSHINODA, RPT

Division

_of

flhysicat

theraPy

Tohkai

Cenuag

Hbspital

The

purpose of thisreport was toevaluate the effects of antagonist acitivity on motoneu-ron excitability of agonist when vibratory stimulation was applied toantagonist muscle.

Moto-neuron excitability of agonist

(soleus

muscle) was assessed by measuring changes Qf H-reflex

amplitude

before,

during

and after thevibration

loading

toantagonist

(anterior

tibialismuscle),

Subjects

were ordered toposition pronely

(lie

on the

belly).

The

angle ofplantar

flexien

of

ankle

joint

to

be

testedwas

fixed

at

30

degrees,

The

knee

joint

was

fixed

flexibly

at

15

de-grees.

H-reflex

was elicited

by

electrical stimulation totibialisposteriornerve at the

fossa

pop-litea

at the

frequency

of

O.2

Hz,

of which

duration

was

O.2

msec.

Vibratory

stimulation was

ap-plied

tethe

belly

of tibialisanterior muscle at different

frequencies

(40,

60,

80,

100,

and

120Hz),

Results

were as

follows;

1)

H-reflex

ampLitude was

depressed

dttring

the

first

5

seconds ofvibration

load

(range

:

55

N69%), _and the _{maximal rati6 of} inhibition_{was more} than 80% _after 30 _seconds, but the _ratio

was almost constantly fixed.

2) After the vibratory stimulation, H-reflexamplitude returned

from

50% to80% before

vibration at the other

frequencies

of vibratory stirnulation except

for

40

Hz

within the

first

one minute,

But,

therecovery of the amplitude was delayed for2-3 minutes at thefrequency of

40

Hz,

These

results suggest that tonic vibration

is

useful

for

diminishing

the

hypertonicity

of