膝前十字靱帯再建術後の競技復帰時期における運動生理学的指標の評価とトレーニング処方

はじめに  サッカーは，105 × 68 ｍのフィールドを，スプリント，ラ ンニング，ジョギングといったスピードの変化を伴いながら移 動し，ジャンプやストップ，ターンなどの複雑な動き，さらに， キックやスライディングなどサッカー特有の動きが要求され る。また，前後半それぞれ 45 分を 15 分の休息を挟んで行うス ポーツである。この 90 分間で走行距離は約 10 km（多い選手 12 km）程度1），スプリントが 11％，ランニングが 20％，ジョ ギングが 37％，その他（ウォーキング，後方移動）32％とさ れている2）3）。スプリントは 10 ∼ 40 m でその移動距離は 1 ゲー ムで 800 ∼ 1,000 m 程度とされている。また，1 ゲーム中 850 ∼ 1,000 回の方向転換動作やスピードの変化を繰り返す4）。近 代サッカーでは，高強度のランニング（15 km/h 以上）スピー ドに着目され5），その一試合における移動距離は年々増加傾向 との報告6）がある。このことから，サッカー選手にはダッシュ やジャンプなどに必要な瞬発力，ターンやカッティングなどに 必要な敏捷性，さらにそれらの動作を絶え間なく 90 分間繰り 返すことのできる全身持久力が高いレベルで要求される。  一方，膝前十字靭帯再建術（以下，ACLR）後の競技復帰時 期における評価は，筋力や関節の安定性といった膝関節機能の み行われ，概ね良好な結果が得られている。また，多くの競技 選手がフィールドに復帰している現状から考えても安定した手 術手技が確立され，アスレティックリハビリテーション（AR） の手法も，多くの報告や治験の蓄積により確立されてきている と考えられる。しかしながら，現在でも競技復帰に難渋する選 手や競技復帰後に十分なパフォーマンスを発揮できない選手， さらに再受傷や反対側を受傷する選手も少なくない。我々はこ れらの問題に対して膝関節機能のみならず，競技復帰に必要と 考えられる全身持久力，瞬発力，敏捷性といった体力要素を客 観的に評価し，選手の弱点の把握とその強化が，復帰後のパ フォーマンスの向上や再受傷予防の一手段になると考えている。  本稿では，ACLR 後のハイレベル男子サッカー選手（19 名， 平 均 年 齢 22.2 ± 3.8 歳， 平 均 身 長 175.8 ± 6.2 cm， 平 均 体 重 68.7 ± 7.1 kg：ACL 群）に対して行った全身持久力，瞬発力， 敏捷性の評価とトレーニング処方について，データを供覧しな がら概説する。また，関西一部リーグに所属する現役男子大学 サッカー選手（29 名，平均年齢 19.5 ± 1.2 歳，平均身長 172.3 ± 6.1 cm，平均体重 64.0 ± 6.9 kg：対照群）と比較検討し， 考察を加える。 サッカー選手に必要な運動生理学的評価の時期  当院のプロトコル（図 1）は競技復帰の目標時期を術後 6 ヵ 月以降としている。そのため，直線動作が制限なく十分に行え， ターンやカッティング動作を開始する術後 4 ヵ月に初期評価を 行っている。その後，復帰までの 2 ヵ月間は選手の弱点を重点的 にトレーニングし，復帰時期である術後 6 ヵ月に再評価を行う。 全身持久力の評価  全身持久力のトレーニングとその効果の報告7‒11）の多くは，

膝前十字靱帯再建術後の競技復帰時期における

運動生理学的指標の評価とトレーニング処方

＊

─ハイレベル男子サッカー選手による検討─

吉 田 昌 平

 原   邦 夫

専門領域研究部会 運動器理学療法 特別セッション「シンポジウム」

Exercise-related Physiological Indices and Trainig Programs to Return as: A Player after ACL Reconstruction for the High-level Male Soccer Players

1） 京都学際研究所附属病院リハビリテーション科 （〒 603‒8214 京都市北区紫野雲林院町 17）

Shohei Yoshida, PT: Department of Physical Therapy, Kyoto Interdisci Plinary Institute Hospital of Community Medicine 2） 社会保険京都病院整形外科

Kunio Hara, MD: Social Insurance Kyoto Hospital

キーワード：膝前十字靱帯再建術後，競技復帰，トレーニング処方

健常な陸上競技選手を対象に，乳酸や換気性作業閾値，最大酸 素摂取量を指標としたものである。ACLR 後の競技選手に対し て，呼吸性補償閾値（respiratory compensation point：以下， RCP）を全身持久力の指標とし，評価とトレーニング処方を 行っている報告12‒17）は我々のグループ以外にない。  全身持久力の評価は，トレッドミルによる多段階漸増負荷試 験を行い，呼気ガス分析装置を用いて評価する。プロトコルは 2％の傾斜をつけ，時速 7.2 km から開始し 1 分毎に 0.6 km/h ずつ増加させている（表 1）。 1．呼気ガス分析の解析方法（図 2）  換気性作業閾値（Anaerobic Threshold：以下，AT）はお もに呼気終末二酸化炭素濃度（ETco2）が不変で呼気終末酸素 濃度（ETo2）が上昇する点として求める。自覚的強度は Borg scale13「ややきつい」に相当し，最大酸素摂取量（Vo2max） の 50 ∼ 60％の運動強度といわれている。RCP はおもに AT 以 降，ETco2が低下する点として求める18）。自覚的強度は Borg scale15「きつい」に相当し，Vo2max の 80 ∼ 90％の運動強度 といわれている。 2．トレーニング強度の設定（図 2）  AT 以上 RCP 以下の走速度では乳酸の急激な上昇も認めら れないことから，30 分以上のペース走の適応となる。一方， RCP 以上の走速度では乳酸の不可逆的な上昇を認め持続的な 運動は不可能となるために，インターバル走の適応となる19）。 3．トレーニング処方の基本  AT を向上させるためのトレーニング処方としては，AT 以 上 RCP 以下の走速度での 30 分以上のペース走を週に 3 回以上 行わせる。一方，RCP を向上させるためのトレーニング処方 としては，RCP 以上の走速度で 400 m × 8 本のインターバル トレーニングを週に 2 回以上行わせる。 4．ACLR 後の競技選手の実際  ACL 群の術後 4 ヵ月における RCP の走速度は 14.7km/h で あり対照群と比較して有意に低値を示しているが，トレーニン グ後の術後 6 ヵ月では RCP の走速度が 16.0 km/h と有意に増 加し，対照群と同等レベルまで回復していた（図 3）。したがっ て，我々の行っている RCP の評価とトレーニング処方の有効 性が示された。 5．RCP を持久力の指標としている理由  先述したように，サッカーはスプリントやジャンプなど高 強度の運動を繰り返し行い，常に体内に乳酸を蓄積しながら 90 分間を戦い抜く競技である。RCP は，乳酸が不可逆的上昇 を開始する点とされているが，RCP 以下の運動では乳酸を除 去しながら運動が可能となる。したがって，全体の運動の約 10％を占める 10 ∼ 40 m のショートスプリントで乳酸が蓄積 され，その他多くの運動を占めるランニングレベル以下では， 乳酸を除去しながらの動作となる。つまり，RCP の走速度が 高ければ高いほど乳酸の除去能力が高く，スプリントのような 高強度の運動を繰り返し行うことが可能になる。また，RCP の評価は最大努力より少し手前の Vo2max の 80 ∼ 90％の運動 図 2 呼気ガス分析指標の解析方法とトレーニング処方 図 3 持久的トレーニングによる変化と競技群との比較 経過時間 ( 分 ) 時速 (km/h) 傾斜（％） 0;00 rest 0 1;00 7.2 2 2;00 7.8 2 3;00 8.4 2 4;00 9.0 2 5;00 9.6 2 6;00 10.2 2 7;00 10.8 2 8;00 11.4 2 9;00 12.0 2 10;00 12.6 2 11;00 13.2 2 12;00 13.8 2 13;00 14.4 2 14;00 15.0 2 15;00 15.6 2 16;00 16.2 2 17;00 16.8 2 18;00 17.4 2 19;00 18.0 2 20;00 18.6 2 表 1 漸増運動負荷試験のプロトコル

強度であるといわれているため，ACLR 後の AR 段階での評価 としてはより安全に評価が可能となる。したがって，我々は全 身持久力の評価として用いられている多くの指標から RCP を 選択し評価指標としている。 瞬発力・敏捷性の評価  一般的に瞬発力とは，力と速度を掛け合わせたパワー（力の 大きさ）を表す。一方，敏捷性（Agility）とは身体の一部を素 早く動かすことにより，位置移動や運動方向の変換を行う能力 （スピード）を表す。近年の ACL 損傷の予防トレーニングで は，瞬発力の評価が可能なジャンプ動作と Agility のトレーニ ングが含まれているものが多くみられる。したがって，AR の 段階でこれらの体力要素を詳細に評価することが重要であると 考える。しかしながら，瞬発力や敏捷性の評価の大半は実際の フィールドテストとして行われることが多いため，AR 早期に 評価し目的とした動作に対するトレーニングを行うことが困難 となる。 1．PIA-pedaling test  我々は，自転車エルゴメーターにおけるペダルの負荷の違い により，主働作筋が変化することや，負荷別のパワー発揮能力 の評価が実際のパフォーマンスの特異性を反映していることを 報告12‒17）20）21）してきた。高負荷・低回転で得られるパワーは， 股関節伸展筋力を中心とした脚伸展筋力から得られ，実際のパ フォーマンスの瞬発力と関係し，低負荷・高回転から得られる ピーク回転数は，股関節屈曲筋力を中心とした脚屈曲筋力から 得られ，実際のパフォーマンスの敏捷性と関係している（図 4）。我々は，このようにペダリング能力の評価によりパフォー マンスを予測するテストとして PIA-pedaling test（Prediction of Instantaneous power and Agility performances used by pedaling test）を考案した22）23）。 2．PIA-pedaling test の評価方法（図 5）  従来行われている中村24）の瞬発力の測定方法に準じて行う が，3 段階の負荷設定を，体重に対する相対負荷で行うところ がオリジナルである。3 段階の負荷設定は男子で体重の 5，7.5， 12.5％，女子では体重の 2.5，5，10％負荷とする。低負荷・高 回転で得られる HF（high frequency）の評価は，男女ともそ れぞれ 1 本目で行った 5％と 2.5％におけるピーク回転数とす る。高負荷で得られるパワー発揮能力（HP）の評価は，従来 法と同様に行い，3 回の試技で得られた出力より，負荷とピー クパワーの二次回帰曲線を求め，最大無酸素パワーを算出し， 体重あたりの最大無酸素パワーを HP（high power）として評 価する（図 6）。 3．瞬発力向上のためのトレーニング処方（図 7）  瞬発力の向上のためには，主働作筋が股関節伸展筋および膝 関節伸展筋であることから，通常の術後のメニュー（Leg. ext） に加え，単関節での股関節伸展筋力の強化や階段を利用したト レーニングを十分に行わせる。また，HP が得られる負荷での 10 秒間の全力ペダリングを，30 秒の休息を挟んで 8 本 1 セット， 週に 2 回行わせている。

図 4  PIA pedaling test と単関節筋力，パフォーマンスとの

関係

図 5 自転車エルゴメーターによる評価のプロトコル（男子用）

図 6 最大無酸素パワー（MAnP）の算出方法

図 7  瞬発力を向上させるための股関節伸展筋力のトレーニ

4．敏捷性向上のためのトレーニング処方（図 8）  敏捷性向上のためには，主働作筋が股関節屈曲筋および膝関 節屈曲筋であることから，通常の術後メニュー（Leg. curl.）に 加え，単関節での股関節屈曲筋力の強化を坐位や背臥位で十分 に行わせている。また，男子では体重の 5％負荷，女子では体 重の 2.5％負荷での 10 秒間の全力ペダリングを，30 秒の休息 を挟んで 8 本 1 セット，週に 2 回行わせている。 5．ACLR 後の競技選手の実際  ACL 群の術後 4 ヵ月における HP は 15.2 watts/kg であっ た。トレーニング後の術後 6 ヵ月では 16.3 watts/kg と有意に 増加し，対照群よりも高いレベルまで回復していた（図 9）。 術後 4 ヵ月における HF は 185.3 rpm であり対照群と比較して 有意に低値を示しているが，トレーニング後の術後 6 ヵ月では 192.6 rpm と有意に増加し，対照群と同等レベルまで回復して いた（図 10）。 6．PIA-pedaling test の有用性  PIA-pedaling test で 評 価 す る 瞬 発 力 や 敏 捷 性 は， 実 際 の フィールドテストとして行われることが多く，競技復帰を目的 とした AR 段階ではリスクを伴う。したがって，その評価とト レーニングは復帰直前でしか行うことができない。  PIA-pedaling test は，負荷の違いによるペダリングの特異性 をあきらかにしたことで，実際の動作を予測した評価が可能と なる。また，主働作筋を明確にすることは，効率的なトレーニ ングの立案を可能にする。さらに，実際の動作を把握すること が可能なことから選手の弱点の明確化と再損傷予防のための対 策をプログラミングできる。評価機器に自転車エルゴメーター を用いることで，比較的早期からその評価とトレーニングを安 全に行うことが可能となると考えている。 我々のトレーニング処方の有用性  我々が行っているハイレベルアスリートに対する運動生理学 的指標の評価とトレーニング処方は，術後 4 ヵ月から比較的高 強度な内容となり再建靱帯に過負荷となるとの指摘もいただ く。しかしながら，これらのトレーニングを行った ACLR 後の KT-2000 による下腿前方移動量は 3 mm 以上の症例はなく，良 好な成績である（図 11）。脛骨前方移動量の評価のみで，この 運動処方が有用であるとはいい難いが，多くの選手は元の競技 レベルに復帰するとともに高いレベルのパフォーマンスを発揮 してくれている。至適負荷を再建靱帯に与えればその修復過程 もスムーズに進むと考えられることから，我々の ACLR 後のプ ロトコルが再建靱帯に至適負荷を与えるものと考えている。 謝辞：これまで，ご助言やご指導をいただいた多くの先生方に 誌面をお借りして感謝の意を表したいと思います。また，我々 の推奨する「運動生理学的評価とトレーニング処方」を信じ， リハビリテーションに全身全霊で取り組んでくれた選手たちに も感謝したいと思います。 図 8  敏捷性を向上させるための股関節屈曲筋力のトレーニ ング例 図 9 瞬発力トレーニングによる変化と競技群との比較 図 11 脛骨前方移動量（術後 6 ヵ月） KT-2000 を用いて manual max で測定した 図 10 敏捷性トレーニングによる変化と競技群との比較

文  献

1） FIFA．http://www.fifa.com/worldcup/archive/southafrica2010/ statics/players/distanceandspeed.html（2013 年 6 月 2 日引用） 2） Bangsbo J: The physiology of soccer-with special reference

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