治療的電気刺激が麻痺筋の収縮特性，疲労耐性に与える影響

工掣学 療 法 学 第

25

巻第

3Pt

　

121〜 127

頁 （

1998

年）

報　 　告

治 療

的 電

気

刺

激

が

_麻痺

筋

の

収 縮特 性

，

　　　　　疲 労耐 性

に

_与

え る

_影響

＊

真 寿

田

E

葉

＊ ＊

　

清 重 佳 郎 　 伊 橋 光

二

　　　　

八

木 　

了

　 半

田

康 延

要 旨

　

治 療 的 電 気 刺 激 （

Therapeutic

　eiectrical 　stimulation ：

TES

〕が

麻痺

筋 0）収 縮 特 性_，

_疲

労

耐 性に与え る影 響にっ い て電 気 生理学 的な手 法を用い て調べ た。 対 象は

3

名の脊 髄 損 傷によ

る

対麻痺

患

者

で あ り

_，被

検 筋は外 側 広 筋 と した。

TES

は周 波 数

20

　

Hz ， 25

秒 刺 激

， 10

秒 休

止の サ イ クル _{刺 激}と し，

15

分 聞を

1

セ ッ トと して 1 ［

16

セ ッ トか ら

8

セ ッ

1

・行

う プロ グラ

ム _{で あ} っ た_。

TES

の

期

間が

長

くな る に

従

っ て_，

外

側 広 筋に は強 縮を もた らす刺 激 周 波 数

（融 合 凋 波 数

）

の _低

_ド

と連

続刺激中

の

_張

_力の

_低

_{下 率}の_{改 善}が認め られ た

。

また

，

機 能 的 電 気 刺 激 （

Functional

　electrical 　stimulation ：

FES

）

に よ る立

位保持LI

寺聞

の 増 加 も 見ら れ た

。

これ は

，

被 刺 激 筋の収 縮の遅い特 性へ の変 化と疲 労 耐 性の増 加を示 してい る。

今

圓の 結 果か ら

，

TES

の

施行

は

麻痺筋

を

FES

に よ る、

7

：

位保持

制 御に必 要 な特 性へ _{変 換 するため に有 効}で あるこ _とが示 唆された。 キ

ー

ワ

ー

ド

　

治

療的電気刺激

，

麻痺筋

，

収縮特

性 は じ め に 　脊 髄 損 傷な どに よ っ て中 枢 神 経 系が損 傷さ れ る と 四

肢

お よ び

体幹

に麻 痺 を 生 ずる

。

こ の場 合

，

も との伝 導 路を再形

成

す る よ う な

根本

的な

_機能

回

復

は望めない のが現 状である。 こ の よ うな場 合で も，

’

₁

冂fllue【1ce 　〔｝「　Th〔二【apeutic 　Eiectrical　Stimulation　on

　 Conlrac し1］e　Pr⊂｝perties　c｝f　Human 　Paralyzed　Muscles

／

／

／

de

東北大学大学院医学系 研 究 科　運 動 障 害学 講座運 動 機 能 再 　 建 学 分 野

　 （現卩刊禹　　干 30σ

一

〔｝394渉こ力_{戈県不眉敷}石_「；_阿

1

見田_∫阿∫見4669

−

2

　 茨 城 県、

2．

医 療 大 学 　 理

7

：療 法 学 希

ζ

1

真 寿 田二葉 ）

　 Miha　Masuda

、

　 RPT

，

　YQshiro　Kiyoshige

，

　MD

，

　Kouji

　 lhashi

，

　RPT

，

　RyQ　Yagi

，

　MD

，

　YasunQb し111anda

，

　MD ：De

．

　 partment 　of　Il¢sto【

』

ativc 　Ncul

』

omuscular 　Surgery　and

　 Rehalりilltalion

，

　TQhokL［University　Gradt：ak

’

Scbool　of

　 MudiciHD 　（受 ｛寸1［1997句三9_月26口〆

’

受｝掣 匚］　1998雫_「｛2_丿↓7_匚1_） 末 梢の神 経

，

筋 系に器 質 的

障

害が ない _場

_合

は そ れ らに

_外部

か ら

統御

さ れ た竃 気 刺 激を与え る ことに よっ て

矢

わ れ た

機能

を 再 建 するこ とが 可能と なる。 こ のような電 気

刺激法

は

機能

的 電

気刺激

（

Func −

tional

　electrical 　stimulation ：

FES

） と呼ば れ

，

麻

痺肢

の 運

動機能

の

_再

建 をは じ め

，

呼 吸

，

排 尿の 補 助や制 御

，

視 覚， 聴 覚な どの感 覚 代

行

な どに も 応用 さ れ るよ う になっ てきて い る1）。 中で も， 脊 髄 損 傷 後の _対

_麻痺

患

_者

の起 立，

歩行機能

を再建す る有 力な方 法の

一

つ と な っ て い る 2） 。

FES

によ る 下 肢 機 能の 両：_建に おい て は

，

筋は長 時 間の電 気

刺

激 中

，

一

定の_{収 縮}力 を維 持 するこ と が 必要で ある。 そのた めに，

筋

は耐 疲 労 性で あり

，

かっ 収 縮 時 闇 が長い とい _{う件 質}を

有

して い るこ と が望まれ る。 い か に疲 労 耐 性を獲

得

し た

筋

であっ て も高 周 波 数

122

理学 療 法 学　第

25

巻 第

3

号 の刺 激 を 与え た場

合

には，

低

周

波数刺

激の場 合と 比べ _{る と}

_疲労

_を

_招

_{き や すい} 。 とこ ろが

，

低 周 波 数

刺激

を 与え た場 合に

，

速 筋の よ うな収

縮時

間の _短 い筋は強 縮せず

，

安 定し た

収縮

力を得ること はで き ない_。



以

一

1

二の こ と か ら

，

　FES

制 御のため に は 低い_{周 波 数}に よ る刺 激に も

強縮

し，

安

定 し た収 縮 力を

_得

るこ との で き る遅

筋

が必 要と なっ て くる。

　

脊 髄 損 傷による

麻痺筋

で は

，

麻 痺に よ る

_萎縮

と

抗

重 力 筋の速 筋 化が生 じるこ と が

報告

さ れて い る鋤 。 この よ う な

麻

痺 筋の性 質は

FES

によ る起 立

動

作 肉：_{建 中の膝 折れの原 因 とな る} ，

，

そこで

我

々 は

，

　FES

制 御に適し た

性質

の

_筋

を得る た め，

　

麻 痺

筋

に

_対

して _治

_療

_{的 電 気 刺 激 （}

Therapcutic

electrical 　stimulation ：

TES

） を

施行

してい る。

TES

は筋 萎 縮の _{予 防}

，

_改

_善

_，

_筋力

の

_増

_強

_，

_{痙 性} の

_軽

滅_，

_随

意

_性

の _向

lt

な どの muscle 　condition

−

ing

を目 的と して 日常 的に行 わ れる電 気 刺 激訓

1

練

で ある5）。

TES

の効 果の う ち，

筋力

の

増

加につ い て は

数 多

くの報 告68）が な さ れて い るが

，

筋の収 縮 特 性および疲 労 耐 性の

_経時

的な

変化

に関す る報

告

1脚 ）は

_少

ない_。

　

そ こで

本

研

究

の _{目 的}は

，TES

の経 過に伴っ た

筋特性

の変 化を電 気 生 琿 学 的な乎 法 を 用い て

評価

し

_，麻痺筋

を

FES

によ る立 位 制御 に必 要な特 性 へ _{変 換 する た めに}

TES

_{が有 効である か ど う か を} 検 討 することで あ る

。

15V

の

_負性

_{矩 形 波}に よ る周 波 数

20

　

Hz

の パ ル ス 列を用い たID 。 刺 激

強度

は

被

刺 激 筋に よ る関 節 運 動が十 分に生 じ る強

度

と し，

刺

激の サ イ クル は

25

秒 間 刺 激，

10

秒

間

休

止に設 定 し た

。TES

は

15

分 間を

1

セ ッ トと し

，

凵 」

6

セ ッ トか ら

8

セ ッ ト行う プロ グラムであ っ た_。 な お

，

症 例 圭 で は

開始

か ら

1

ヶ月 間はプロ グラム に従い 刺 激を

施

彳J： してい た が

， 2

ヶ月

H

以降は

1

日

3

回か ら

4

回 施

行

する に

_留

まり，

症例 2

と同 じ時 期であっ て も 総

刺

激

時

間は

痙

例

1

の方が少な くな っ て い たc， こ こ に示 す 総 刺 激 時 聞は

，

E

述の サ イ クル_{刺 激}に よ る

TES

プ ロ _グラ ム の

_施

_{行 時 間}の術 後

1

週 間 目か ら そ れ ぞ れの評 価まで の合 計を示 して い る。

FES

制 御に よる立 位 保

持

時

間

は

含

ま れ ない （

表 1 ）

。 表

1

対 象 者 　 　 年齢 損 傷 症 例 　 　 　 開始まで の 　 　 （歳 ） レ ベ ル 　 　 　 期 　 　 　間 受 傷

〜

TES 　評 価時の_{総 刺 激 時 間} （

TES

開 始

〜

評 価 　 　 まで の期 間 ） 1　

46

　 T12

2

　 　

60

　 　T7

3

　

37

　 　

T6

4

年

6

年 ／年 50時間 （1ケ_{月 ）} 200H寺間 （

6

ケ_月）

360

時 間 （

12

ケ _月）

200

時 間 （

4

ケ_{月 ）}

360

時間 （

6

ケ_{月 ）}

1500

時間 （

24

ケ_{月 ）} 対 象お よび方 法

　

対 象は

3

名の 脊 髄 損 傷によ る完 全

対麻痺

患

者

で あっ た_。 全

員男性

であ り

，

年 齢は

37

歳か ら

60

歳 殞 傷 レベ ル は

T6

か ら

Tl2

で あっ た

。

受 傷 か ら

TES

開 始 まで は

1

年 以 上が経 過 してい た （

表 1 ）

。

対象者

に

対

し，

今

回の研

究

の目 的と方 法 及 び安 全 性にっ _{い て}

．

十分_に説 明 _し同 意 を得_た 。 これ らの症

例

に

_対

し， 両 下

肢

に

電極

埋 め こみ術を施 行し た。 ワ イ ヤ

ー

電

極

を埋め こ んだ神 経お よび筋は表

2

に 示す 通 りで ある。 術 後

1

週 閙 目か らポ

ー

タブル

FES

装 置 　 （

FESMATE

　

IOOO

　

CE

　

141，

　

NEC

メ

デ ィ カル シ ス テ ム ズ

_{， 東京}

） を用い て

TES

を開 始し た。

TES

に は， 幅

0，

2

　msec ， 最 大 出 力 竈 圧

一

表2 電極を刺 人 した神 経お よ び筋 　 　 （1下 肢に対して の電 極の本 数 ） 症　例 1　 　 2　 　

3

神 経 筋 大 腿 神 経 総 目非胥

・

ネ申経 脛 骨 神 経 腸 腰筋 大殿筋 中 殿 筋 外 側 広 筋 内 側 広 筋 内 側ハ _{ム ス トリングス} 外 側ハ ム ス ト リン _グス 大 内 転 筋 脊 柱 起 立 筋 腰 方 形 筋

11211111

王 llOO

12

工

0211011100

31

上 1111 ／

0

／ 111

治療的電気刺激が麻 痺筋の_{収縮 特性， 疲労}耐吽に’ ∫え る影 響 123 症 例

1， 2

は

TES

の み を

施行

してお り

，

症 例

3

は

TES

に加え

，

　

FES

_{制 御}によ る立 位 保 持を

1

「

i

1 時

間

施行

して い た。

　TES

の経 過に伴う収 縮 特 性の

_変化

の _評

_価

は， 大 腿四頭 筋の外 側 広 筋 を被 検 筋として行っ た_。 刻 象 者を筋 力 測 定 用

椅

子 （

GT ．

・

30

　musculator

，

　

OG

Gikcn ， 東京） ．

．

L

に座ら せ，

膝 90

度 屈 曲 位に 固

定 した

。

張 力 測 定 用 ゲ

ー

ジ （

CPU

　

Gauge

，

　

Aikoh

Engineering ， 名 占

屋

）

を

．

ド

腿長 2

分の

1

の位 置 に馭り付け

，

埋めこ み電 極を通 して大 腿 神 経の _外

側

広

筋

の

_筋

_{枝 を 刺 激 す}ることによ り生 じる等 尺 性 の膝 伸 展 収 縮 力を測

定

し た。 こ の

時

の

刺

激は， 竜

気刺

激 装 置 （

SEM − 3103，

「

体

）1血電

， 束京

） を

使

用 し

， 幅 O．

2

・ins

，

_{電 圧}

一26

　

V

の負 性 矩 形 波に よ る最

．

大

．

上刺 激と し た。

　

は じめに

，Rochester

等の_{方 法}丁2）に

準

じて

刺

激

周波

数 を 変

化

さ せ た時の張 力 を 測 定 した。 刺 激 時 闇は

500ms

に設 定 し， 周

波数

は

10Hz

か ら

50

1

・

lz

の _闇を

10Hz 毎

に測 定 した。 施行 闘 隔は 1 分 間と し た。 得ら れ た

張

力 波

形

か ら強 縮をもた らす 周 波 数 （融 合 周

波数）

を評

価

し た。 次に

i

分 間の 連

続刺

激 を 施 行 したc

、

まず 通 常の

TES ，

　

FES

に 用い ら れて い る周

波数

20

　

Hz

の _{刺 激 を}

1

_{分 間 施} 行 した。 そ の後

10

分 間の体み を おい て， 最

大

に 近 い

_収縮

が

得

ら れ る周 波 数

50Hz

の _{刺 激}t3）を 1 分 間 施 行 し た。 そ れぞれの

1

分 闇の連 続 刺 激 中の 」

_振

_力の

_低

．

_ド率に よ り

疲

労

耐性

の _評

_価

を

行

っ た

。

　

測 定し た

張

力は多 用 途 生 体 情 報 解 析プロ グラム

（

Biniutas，

　

Kissei

　

Comtec

，松本）

を用 い て

，

サ

ン プリン グ周 波 数 工

OkHz

に て ア ナロ グ

・

デ ジ タ

ル

_変換

し

， 100Hz

の

Low

　

pass

　

filter

を用い て iiコ

’

滑 化し た後

，

解 析を

行

っ た。

　

さ らに

FES

制 御に よ る立 位 保 持を施 行 し，

刺

激 開 始か ら疲 労に よ る_膝

_折

れ が生じ る ま で の _{時 闇} を計 測 し た。 、実

位保持

の

制

御の た めに

，

両 側の大 腿 神 経

，

外 側 広 筋

，

内 側

痃筋，大殿筋

， 中 殿 筋

，

大 内 転

筋

に対して

，

立 位 保 持 用にプロ グラム さ れ た刺

激

を

与

えだ4， 。 ま た安 全のた め

，

平行 棒 内に て 両 手の _{支 待}が あ る

状

態で 蚓、 1 五保 持の

FES

制 御 を行っ た_s 結 果 　 周 波 数

IGHz

の _{電 気 刺 激}に よっ て 誘 発さ れ た

張

力

曲線

を

図 1

に

_示

し た。 症 例

1 ， 2

で は

，

TES

開

始時

に は

刺激毎

の

_張

_力は融 合せ ず

，

不 全 強 縮の形であ っ た。

　

しか し

，

TES

の 経過 に

伴

い 波 形は強 縮の形に近づ き

，

刺 激 毎の張 力の増 減の 割 合は明 ら かに

減少

す るの が 認 め ら れ た （図

1−

A ，B

）。 症 例

3

で は刺 激 毎の 張 力は融 合し， 完 全

強縮

の_形で あっ た

（

図

1−C

）

，

、

な お

，

刺 激 周 波

数

A

：

症

例

／ a； 50 時 間

b

：

200

時

1

罰 c：

360

時間

B

：

症 例

2

a：200 時間 1 o 0 　 01 500 「ooo　msec

・

500 0 　 0　 　 　 　500 一 1 1000 　 msec

・

0 　 0 　 　 　 　1 b：360 時 間

C

：症 例

3

a：】

．

500

｝丑寺間 1000 　msec

・

500 0 　 0　 　 　 　500 一 1 1000msec

．

looo 　mseG

・

　 　 　 0 　 　 　 0　 　 　 　500 　 　 　1000msec

・

　 　 　 一 　 　 　図 1　 刺 激周波 数 10Hz の時の _{張 力波 形} a

，

b

_，

　c はTES の_総刺 激時閤 を 示 L

．

た

．

縦 軸は最 大 張 力を 1と して標 準 化して いる

．

図の下の 太線は測 定刺激の施 行 期1旧を示 した

．

王

24

埋学療 法学 第

25

巻 第

3

号 A ；症 例1 （％_） 100　

．

501 B ： 〔％_｝ 100 ＜》360 時 間   200 時 間 ム 5D 時聞 A ％ ー0 ；症 例 1 O　LO 症 例2 5D 30 60　　1秒 〕

腕

一 _{一 鞠}

L

鼈

oD

触

　 　

一 一

1

巳

こ

匡

…

_劃

・

　　　　　

、、

　　　　　

1

。 、秒 ｝ B ：症例 2 〔Y

・

） 100 50 3D _{60 　砂）} 図

2

　周 波数

20Hz

に よ る

1

分 間の述 続 刺 傲 中の張 力 　 　 　の変 化 縦軸は 1秒 毎の張 力を ピ

ー

ク張 力を 100％ として標 準 化し てプ ロ _ッ トした

．

右 側に評 価 時の総 剌 激時間を示し た

．

「

1

∵

．

靂

：

綱

30 60 緲 》 図

3　

周波 数

t

）

O

　

Hz

によ る 1分 悶の連 続 刺 激 巾の _張力 　 　 　の変化 縦軸は 1秒 毎の張 力 をピ

ー

．

ク張 力 をIOO％ と して標準化し て プ ロ ッ トした

．

右 側に評 価 時の総 刺 激時III］を 尽し た

．

20Hz

以 ヒの張 力 波 形は， すべ て の 測 定にお いて 強 縮の 形 を呈してい た。

　

図

2

，

3

に 〔分 聞の 連 続 刺 激 中の張 力の 変

_化

を 示し た、

，

張 力は

刺

激

開始直後

の張 力を

100

％ と し て

標

準 化し た。

　

刺 激 周 波 数

2011z

の場 合

，

　

症 例 1で は刺 激 中

，

徐々 に張 力は低 下し，

TES

開

始

か ら

50 時

_{間 円}の_測

_定

で は50

．

2 ％ まで張 力は低 ド し た。 しか し

， 20

〔川与問 目の測 定で は

張

力の

低 ド

は

77．

6

％ に留 まっ た （図

2 −A

）

，

、

刺 激

闇波数 50

Hz

の場 合 は

，

症

例

｛の

50

_時

_{闇 目}で は張 力は刺

激

開 始か ら

30

秒 問の問に急 激な低

一

F

を 示 し

， 1

分 間に

6 ．5

％ まで 張 力は低

下

し た が

，

200

時

問 の

TES

_施

_{行 後}に は張 力の低 下 率は著 明に改 善 し

，

ユ分 ヒ［の _{張 力は}

52．7

_{％ を 維 持 して} い た

（

図

3

．

A

）。 こ の ように，

　 1 分

間の連

続刺

激 中の張 力の 低 ド率は

200 時

問の TES

_施行

に よ り大きく改

善

し た。 そ の 改 善の度 合は刺 激 周 波 数

5011z

の 場 合の方が周 波 数

ZO

　

Hz

の場 合 と比べ 著 明_{で あ} っ た。

TES

開 始か ら

200

時「

tJ

目と

360

時

聞 目の 闇 に は

，

症

例 1

，

2

共に

張

力の変 化 率に は ほ と ん ど 表

3

　FES 制 御によ る立 位 保 持 時 間 症 例　　評 価 時の総 刺 激時間　 立位保 持 時聞

123

200

時 聞

360

時 間

I

」「

OO

時 間

3

分 間 30分 間

90

分 間 差が見ら れ な か っ た

（

図

2

_，

3

）_。

　

表

3

に各 症 例の

FES

_{制 御}に よ る立 位

保持時

間 を示 した。 症 例

1 ，

　 2

は

TES

開

始

か ら6 ヶ 月 目 の評 価の 際に

FES

制

_御

によ る立

位

保

持

を施 行 し た。 こ の

IJ

寺点

の 症

例 1

の総 刺 激 時 間 数は

200

時 問 で あっ た が

，

刺 激 開 始 後

3 分

で

膝折

れ が生 じ

， 10

分

以上の立

位保持

は不口_∫能であ っ た。 症 例

2

では

総

刺 激 時 間 数は

360

時 間に達 して お り

，30 分

間 の立 位 保 持が可 能で あっ た_。 症

例 3

は最 大 ユ時 問

30 分

間の立

位保持

が 「_り

．

能であ っ た_。 考 察 　 筋 線 維の性 質は不 変のもの で はな く

，

神 経イ ン パ ル ス の_{放 電 頻 度に依 存 する と考え ら れて} い る15 ）。

治 療 的電気刺 激 が麻痺 筋の_{収縮 特性}

_，

_疲労耐性に与え る影響 125

本研

究で は，

神経

イ ン パ ル ス の遮

断

さ れ た

脊髄損

傷

後

の 完 全

_麻痺

の

_筋

に

対

して 20　

Hz

_とい う低 周 波 数の_{電 気 刺 激}を長 期にわ たり施 行 した，

，

そ の結 果 と して

，TES

開 始 時に は刺 激 毎の張 力が

融合

し ない不 全 強 縮の形で あっ た周 波 数

10Hz

の電 気 刺 激によっ て

誘

発さ れ た

張

力

曲線

は_，

強縮

の形 へ

変化

_{し た} 。 これ は

外側

広

筋

の強 縮を も た ら す融 合 周 波 数が

TES

聞 始の _{時 点}で は

20

　

Hz

_{付 近で あ} り，

長期

の 丁 旦

S

の

施 行

に より

融合周波数

は

10

Hz 付

近に

低下

し た こと を示 して い る。　

Jaeger

等 は

，

周 波 数

20Hz

の _{電 気 刺 激}を半 年 以 上 施 行 し た後

，FES

に よ る起 立が 「τ_∫

能

_な

対麻痺

患

者

の大 腿四

頭筋

の最

少融合

周

波数

は

10．

6Hz

であ っ だ6 ） と報 告 して おり

，

今 回の症 例

3

の結 果 と

一

致 する。

TES

は麻 痺 筋の _{攴配 伸 経}に与え ら れ， 刺 激に応 じ た神 経イ ン パ ル スが発 生し

，

筋を収 縮さ せ て い る。 したが っ て

， 20Hz

とい う　

・

定 周 波 数の 神 経

刺

激が

麻痺筋

の 遅

_筋化

を促して い る もの と

考

え ら れる

，

、

　長期

に

TES

を

施行

す るこ とに よ り

，

周

波数 10

Hz

の刺 激によ り誘 発さ れ た張 力 波形は

，

　

3

症 例 全て におい て

，

強 縮 波 形へ の変 化 を 示 した。 筋の

収縮特性

の _評価におい て_，

_融合

_周

_波数

を

指標

と す る ことは有 効であると思わ れ た。 今 回は刺 激 周 波 数を

10Hz

開 隔で 測 定 を 行っ たが

，

　

r

）　

Hz

か ら

20

Hz

の _問を

詳細

に測 定す るこ とによ り

，

　

よ り明

確

な収 縮 特 性の評 価が可 能であると思 われる。

　

疲

労

llll

性

につ い て は，　

TES

を

200 時 聞施行

す る ことによ り

1

分 聞の _{連 続 刺 激}rl

．

τの _{張 力}の _{低 下 率} に改 善が 見ら れ た。

Stein

らは脊 髄

損

傷 患 者の前 脛 骨 筋に対 して 周 波 数 20Hz の 電 気 刺 激 を

6

週 間 毎に

1

日の_{刺 激 時 聞}を変 化さ せ な が ら与え

，

24

週 聞 後

，

前 脛 骨 筋は コ ン トロ

ー

_ル群と同 じレベ _ル の

_疲労耐性

を得 ること が口_∫

能

で あっ だ 7） と

報告

し て い る。

24

週 以 降

，

　

1

口の刺 激 時 間を

45

分 間に 減 少 した場 合

，

疲 労 耐 性 も低 下 することか ら

， 1

「

1

の

_刺

激

時

間と して は 1

〜 2

時 間が適 当で あ ると

結論

して い る。

　今

同

施行

し たTES は IL」の

合計

の刺 激 時 間と して は

1 〜 2

時 閥で あ り

， Stein

ら の報 告を支持 する結 果と な っ たc 　

1

分 間の _{連 続 刺 激 中}の張 力の 低 ド率は

，TES

施 行に よ り改 善を見せ た が，

刺激

周 波 数 50Hz の 場 合に は

2011z

の

_{場 合}

と比べ

_，著

_{明に改 善が}

見

ら れ たQ

筋疲労

の原 因と して は大 き く分けて

，

収 縮 力 を維 持 する ため の

_信号

の

_伝

_達

_障害

と 必

要

な エ ネル ギ

ー

供 給量の _{不 足}IB ）が考え られ る，

，

刺 激 周 波 数

50Hz

に よ る連 続 刺 激の場 合には

，周

波 数

20Hz

の_{刺 激}で は生じ ない と

考

え ら れ る神 経 筋 接

合部

で の

_伝達

_{不 金}

_，筋

_膜の_{興 奮 性}の低 下19 ）に よ る 張 力の低

．

ドが生じて い る と

_推察

さ れ る。 以 上の こ と か ら

，TES

は筋 疲

労

の 原

因

と なる信 号の _{伝 達}

系

とエ ネル ギ

ー

供

給系

の _{両 者}に影 響を与え た と思 わ れ る。

　

今 回は竈

気

生理

学

的な

手法

を用いて

筋特性

の _変 化を捉え るこ と が可 能であっ た_。 しか し

，

こ の結 果は相 対 的な変 化を捉え る に

_留

ま り，

実際

に

筋線

維が どの よ う な変 化 を

引

き起こ して い るの かは

攤

測の

_域

をでない。 今 回の ような収 縮 特 性の変 化の 評 価に加え

，

組 織 化 学 的な検 索 も必

要

と思わ れ る。

　

TES

の

_施

_行によ り麻 輝 筋は収 縮の遅い

，

疲 労 耐 性の ある特 性へ _{の変 化を電 気 生 理 学 的 な 手 法 を} 用いて 確 認 するこ とが で き たc

、

こ の

変化

は

実際

の

FES 制御

に よる 立：位 保 持 時 間に反 映されて い る、， 症 例

2

で は

36

〔〕時 問の

TES

施 行 に よ り

30 分

間 の 立 位 保 持が 1_σ能 とな っ て い る_c， FES

制御

に よ る

実

用

的

な 日

常

生

活動作

は ま だ ま だ不

．

卜分な現 状 である2）。 し か し

，

立ち上が り および立 位 保 持が

FES

に よ るス イ ッ チ

1

つ で

安

定 して

行

うこ と が 冂∫能で あ れ ば

，

車 椅 子とベ ッ トの移 乗 動 作

，高

い 所へ の _リ

ー

チ動 作が可 能と なり

，

目

常

生

活動

作の 拡 大の 補 助にな る と考え られ る

。

　 今

回の

_結

_果か ら

，

TES

の _{施 行}は麻 痺 筋を

FES

制 御に必 要な収 縮の遅い

，

疲 労 耐 性のある

特性

へ

変換

す る ため に

_管効

であ るこ と が示 唆さ れ た。 電 気 刺 激は， 麻 痺 筋のコ ン ディ シ ョ ニ ン グに対 する 有 効な

1

っ の

’

f

”_{段で あることが明らか と な} っ た_c

，

今 後は

，

Ei

的に 沿っ た筋 特 性へ の変 換をよ り効 率 的に

行

う よ うな刺 激

条件 （

刺 激

周波数，時

問

，

サ イ クル _）の検 討が必 要と思わ れる。

126

理 学 療 法 学　第 25巻 第

3 ．

号

　　

本 研究は

，

東 北 大 学 運 動 機 能 再 建 学 分 野

修

十

課

程にお け る研

究

の

_成果

で あ リ，

教

．

自

，

院

生の

各位

に多 大な協 力をいた だ きました

，

，

また

，

研 究 遂 彳

f

にあた り

，

財 団 法 入 宇 宙環

境利

用促 進セ ン タ

ー

か ら捕

助

を受け ま し た。 記して感 謝の意を

．

表し ます。 引 用 文 献

D

星宮　望

，

　半

i．

］

．

．

1

_康延： _{機 能的 電 気 刺 激}によ る麻

1

卑 　　　于の外 的 制 御

．

「筋運

．

動 制 御 系」 犀

．

宮 　 望

，

赤澤 堅 　　　造 　〔編

．

著 ）

，

　

R

召晃 堂

，

　1993

，

　ppl47

−．

163

．

2

） 市江雅芳： _{麻 痺筋}に_対

’

す る機 能的電気 刺激

．

総合 　　　　リノ

丶

　

23

（

31

）：　

205− 21G

，　

1996．

3）Grilllby　G

，　Brobery　C

，

　et　a9

．

：〜lusde　fil）cr　corn

−

　　　Pos童tion　in　patients　with 　tra1ユmatic 　cOrd 　IeSiOn

．

　　　

Scarld

　

J

　

Rehab

　Med　8：37

−

42

，

19

．

　76

，

4）

Shields

　

RK

_；

FatigabiUty，

　relaxation 　properties

，

　　　and ele¢tromyographic 　　responses of　　the

　　　hu！Tian 　paralyzed 　soleus 　muscle

．

　

J

　Ncuro

−

　　　physiol 　

73

：

2195− 2206，

1995

．

5）

．

_半田康延：

．

麻痺筋

，

廃_用筋に対する治 療 的 電 気 刺 　　　海文

，

　総 合1_ノノ

丶

　23_（3_）：　211

−

218

，

　1996

，

6）　Kagaya 　H

，

　Shimada 　Y

、

　Elt　al

．

： Changes 　in

　　　muscle 　

fOrce

　

following

　therapeutic　electricai

　　　stimulation 　in　patieni：s　with 　cornplete 　paraple

−

　　　gia

．

　Parapiegia　34：24

−．

29

，

1996

．

7）Marso 正ais　EB

，

　Kobetic　

R

：Functional　electrical

　　　stim しdati〔〕n　for　walking 　in　paraplegia

．



J

　Borle

　　　

jtSurg

　69

−−A

： 728

−

733

，

1987

．

8）　Rag1

．

larsson _KT

，

_{Pollack 　S}

，

cltα‘

．

：　Clirlical

　　　eValuation OfCOmputerized fUnCtiOna

．

1　e ［eCtri

．

　　　ca ｝　stimulatioR 　a「ter　splnal 　cord 　

i

ロ

jury

：　a

　　　rnu ［ticent¢】

・

pilc）tstudy

．

AI

・

chPhys Med

　　　Rehabil　

69

：

672

　

677，

　1988

，

9）Peckham 　PH

，

　Moriimer 　

JT，

　et　al

．

：Alteration　in

　　　the　force　and 　t

’

atigabiLity 　of　skeletal 　muscle 　in

　　　ql

．

ladrip ［egic 　

huri．

larls 　

following

　exercise 　

in−

　　　

duced

　

by

　chronlc 　e］ectrEca

．

1　stimu ［ation

．

　

C

］in

　　　Orthop 工1

・

9：326334

，

1976

．

1  　Saitir〕B

．

　C；ollnick　HD ；Skeletai　mug

．

cle　adapta

−

　　　bility；　Signi

．

［icancc　t

’

or　rrlctabo巨sm 　a〔ユd　per

一

　　　formance

．

　In：Handbook 　of　

Physiology

　Section

　　　LO：Skeletal　M し1scle

，

　

lst

　ed

，

　

New

　

YOrk，

　

OxfQrd

　　　

Univ、

　Prcss

、

［985

，

_pp　555　631

．

ll） 堪 宮 望

，

半 田 康

．

延： 機 能 的電 気 刺 激 （FES ）の

　　　現状と将 来

，

シ ス テム と制 御

36

：406

−

414

，

1987

．

12）　Rochester　L

，

　Chandler 　CS

，

　_et　at

，

_；Inf_{［uence 　of}

　　　olcct

．

rical　stimulation 　of　the　tibialis　anterior

　　　muscle 　

in

　paraplegics　subjects

．

　1

，

Contractilc 　　　pr〔

．

〕perties

．

　Paraplegia　

33

：

437．

．

449

，

五

995．

13）Edwards 　RHT

，

　Young 　

A ，

　et　at

．

：

Huinun

　skeletal

　　　muscle function ：descriptionoftesL

．

s　and

　　　nor 「〔la［values

．

　

Clinical

　

Science

　arld 　で＞lolecular

　　　Medjcine　

52

：283

− 290，

1977

，

M ）Ihashi　K

，

　Yagi　R

，

　et　al

．

：Restoration ｛）f　starlding

　　　

ill

　paraplegia 　

by

　means 　of　functional　elecLrical

　　　stinlula 巨orl

．



Proceedings

of 

The



8th

、

Vorl

〔i

　　　

C

〔〕ngress 　〔〕

f

　the　

International

　

Rehabilitation

　　　Med 呈cille　Association

，

1997

，

　 P　492

．

］

．

5）Bul［er　 AJ

，

　 Eccles　

JC，

　ei

．

α1

．

： 工nteractiorls 　be

−

　　　twee6　motoneur （）nes　and 　muscles 　in　respect

．

　of

　　　the 　characteristic spee 〔

is

　of　their　resp〔〕nses

．

　

j

　　　

Physiol

　l50：417

．

．

439

，

₁₉₆₀

．

16）

Jaeger

　RJ

，

　Yarkony 　GM

，

　et　at

，

；

Standing

　the

　　　spinal　cord　

irlju1Ted

　_patient 　by　e ］ectrica ］stirrlu

−

　　　lation： Refinement 〔）f　a　 pr〔｝toc。［ for　clinica！

　　　use

．

至EEE Trans　BiornedEng　36：720

−

728

，

　　　ig89

．

17

）

Stein

　

RB ，

　

Gordon

　

T ，

　et α

t．

二〔）ptimal 　stimulatior ／

　　　of　pal

’

alyzed 　inuscle 　after　

human

　spinal　cord

　　　i1

．

聖

jury

．

　

j

　Appl　Physiol　72  ：13931400_， 1992

．

18）Fiしts　RII： CeUular

，

　mo 夏ecular

、

　 and 　metabo ［ic

　　　

basis

　of　tnuscle 〔atゴ9

．

ue

．

　

In

：

RoweH

　LB

，

　 Shep

−

　　　herd　

JT

_（ed _）HandbQok 　of　Physiology　

Section

　　　I2：Exercise

．

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，

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，

　

OxfQrd

　

Urliv

．

　　　

Press，

1996

，

　_pp　lb1

−

1183

．

19）

Moritani

　

T ，

　

Muro

　M

，

　et　al

，

；ElectrD［nechanical

　　　changes 　

dui’

iiig　dectricallyinduced とmd 　Tnaxi

−

　　　ma ！voluntary 　contl

’

Elctiolls ：Electr（）physbbgic

　　　responses 　 of　

different

　 ITユuscle 　 fiber　 types

　　　

during

　stimulated 　contract ：

ions．

　

Exp

　

Neurol

　

88

：

?ftthts'ttSltptrjmuZ)si)tPRfifllic[}4s(rwng･te[l,

rktlSilr/J･kglec4z4ueW

l27

<Abstract>

Influenee

of

Therapeutic

ElectricaE

Stimulation

on

Contractile

Properties

of

Human

Paralyzed

Muscles

}Vfiha

MASUDA#,

RPT,

Yoshiro

KIYOSHIGE,

MD,

Kouji

IHASHI,

RPT,

Ryo

YAGI,

MD,

Yasunobu

HANDA,

MD

Department

ofRestorative

Aleuromuscular

Sunge7:y

and

Rehabititation,

Tbholeu

LJitiversit3,

Craduate

School

of

ta,dictne

#Present:

_Department

_of

_Rhysical

_71herop.y,

_Ibarafei

_Profbctural

_Uitiversity

_Qf'

_Heatth

Sciences

The

aim of

this

study was to evaluate changes

in

the contractile

_properties

and

fatigability

of

human

paralyzed muscles

following

therapeutic

electrical $timulation

(TES).

Three

_paraplegic

_patients

suffered completc spinal cord

injury

at

least

one

year

beforc

TES.

They

received

TES

for

15

min

from

six

to

eight

times

in

a

day.

To

assess changes

in

muscle properties, electrically

induced

isometric

tcnsion

was

measured

by

using strain

gauges.

Standing

time

by

functional

electrical stimulation

(FES)

was _aiso measured.

The

contractile _properties were examined

by

applying a stimulus

train

of

500

ms

duration

with

frequencies

of

10,

20,

30,

40, and

50

Hz.

Fatigability

was studied

during

a continuous train of stimuli

lor

60

sec at

20

and

50

I{z,

respectively.

Standing

time

by

FES

was rneasured

frorr]

the

start of stjmulation

to the onset of collapsc of the

knee

due

to

fatigue,

At

thc

beginning

of

TES

treatment,

the

recording trace of

10

Hz

showed an

in-complete

fusion

pattern

and such

fluctuation

decreased

in

accordance of

TES

train-ing.

Thc

tension

was rapidly

dccreased

during

continuous stirnulation at

the

begin-ning of

TES.

Howcver,

the

rate of

decline

decreased

with

TES

training,

Standing

time

by

FES

increased

with the training of

TES,

These

results suggest that the

_paralyzed

muscle may obtain a slow contractile

property and

fatigue

resistance with a

long-term

TES

training.

It

is

therefore

con-cluded

that

TES

gs

suitable

for

providing the optimum muscle

_properties

aiming

for