別 紙 様 式1(修 士 申 請 者 用)
修 士 学 位 論 文
Quadricepssettingに お け る 大 腿 四 頭 筋 筋 活 動 の 検 討
一ShearWaveElastographyを 用 い て 一
(西 暦)2016年12月26日 提 出
首都 大 学 東京 大 学 院
人 間健 康 科 学研 究 科 博 士 前 期 課 程 人 間健 康 科 学 専 攻 理 学 療 法 科 学 域 学修 番 号:15895609
氏 名:山 内智 之
(指 導 教員 名:来 間弘 展 准 教 授)
和 文 要 旨
QuadricepsSetting(QS)に お い て 大 腿 四 頭 筋4筋 の 個 別 性 は 明 らか に され て い な い 。 本 研 究 の 目的 は 、 超 音 波ShearWaveElastography(SWE)を 用 い 、QSに お け る大 腿 四 頭 筋 の 筋 硬 度 を 測 定 し、 大 腿 四頭 筋4筋 の 個 別 性 を 明 らか にす る こ とで あ る 。 対 象 は 健 常 男 性14名 の 右 下 肢 と し、 対 象 者 の 平 均 年 齢 は20.8歳(19・22)で あ っ た 。 測 定 肢 位 は 股 関 節 55度 屈 曲位 の 長 座 位 姿 勢 と した。 運 動 課 題 は膝 関節0度 屈 曲位 で 膝 窩 を 支 点 と した 膝 関 節 伸 展 運 動 を 実 施 し、10Nmの 力 を 維 持 させ た。 筋 硬 度 測 定 は 、 大 腿 四 頭 筋4筋 に 対 して 超 音 波 診 断 装 置(GE社 製LoGIQE9)のSWEモ ー ドを用 い 無 作 為 に測 定 した 。関 心領 域 は 腱 膜 や 腱 を避iけ、 で き る 限 り大 き くmappingし た 。 筋 活 動 の 指 標 は 筋 弛 緩 ・収 縮 時 の 筋 硬 度 差 を 求 め 正 規 化 し、 筋 個 別 性 を検 討 した。 そ の 結 果 、 中 間 広 筋 は他 の3筋 に 対 し有 意 に筋 硬 度 が 高 値 で あ り、 そ の 他 の 筋 間 に は 有 意 差 を認 め な か っ た 。 膝 関 節0度 屈 曲位 で は 、 中 間 広 筋 の 筋 活 動 を考 慮 す る 必 要 性 が 示 唆 され た 。
キ ー ワ ー ド
大 腿 四 頭 筋 筋 活 動 ・Quadricepssetting・ShearWaveElastography・ 中 間 広 筋
背 景
膝 関 節 術 後 の リ ハ ビ リ テ ー シ ョ ン に お い て 大 腿 四 頭 筋 の 筋 萎 縮 予 防 の た め に 大 腿 四 頭 筋 の セ ッ テ ィ ン グ 練 習(Quadricepssetting、 以 下QS)と 呼 ば れ る 等 尺 性 収 縮 に よ る 運 動 方 法 が あ る1)。QSは 背 臥 位 ま た は 座 位 姿 勢 に て 下 肢 の 伸 展 運 動 を 行 い 、 床 面 上 に 膝 窩 を 押 さ
え つ け る よ う に 大 腿 四 頭 筋 を 収 縮 さ せ る 方 法 で あ る2)。
筋 電 図 を 用 い た 先 行 研 究 で は 、 大 腿 四 頭 筋 筋 活 動 の 筋 個 別 性 に 関 し て い く つ か 報 告 さ れ て い る 。Ruiterら3)は 大 腿 直 筋(rectusfemoris、 以 下RF)、 内 側 広 筋(vastusmedialis、
以 下VM)、 外 側 広 筋(vastuslateralis、 以 下VL)を 表 面 筋 電 図 に て 膝 関 節 屈 曲10・30・
60・90度 、20・25・30・35%で の 最 大 随 意 収 縮(MaximumVoluntaryContraction、 以 下MVC)の 条 件 に お い て 、3筋 の 筋 活 動 に 差 は 認 め な い と 報 告 し て い る 。Saitoら4)はRF、
VM、VL、 中 間 広 筋(vastusintermedius、 以 下 班)の4筋 を 対 象 と し 、VIを 表 面 筋 電 図 に て 膝 関 節 屈 曲30・50・90度 、20〜100%MVCの 条 件 に お い て 、30度 に お け る す べ て の 筋 出 力 で 班 の 筋 活 動 が 有 意 に 低 い と し 、 深 層 筋 で あ るVIを 同 様 の 測 定 方 法 を 用 い た Watanabeら5)は 、 膝 関 節 屈 曲15・40・65・90度 、100%MVCの 条 件 に い て 、VIは15・
65度 でVLとRFに 比 べ 筋 活 動 が 有 意 に 低 い と 報 告 し て い る 。 一 方 で 、Zhangら6)はRF・
VM・VLは 表 面 筋 電 図 、VIは 針 筋 電 図 に て 膝 関 節 屈 曲60度 、8〜50Nmの 条 件 に お い て 、 膝 関 節 伸 展 トル ク にVIが 最 も 関 与 し て い た(最 大 で 約50%)と 報 告 し て い る 。 以 上 よ り 、 QSに 関 す る 一 貫 し た 知 見 は 得 られ て い な い 。 ま た 、 深 部 筋 で あ るV【 の 活 動 を 表 面 筋 電 図 に て 測 定 し た 報 告 で は 、 ク ロ ス トー ク の 影 響 は な く 評 価 可 能7)と され て い る が 、測 定 手 法 に は 信 頼 性 に 関 し て 疑 問 の 余 地 が 残 る 。 さ ら に 、Saito4)やWa七anabe5)は 膝 関 節 屈 曲15〜90 度 の み の 報 告 で あ り 、 膝 関 節0度 屈 曲 位 の 報 告 は 渉 猟 し え た 限 り 見 受 け られ な か っ た 。 臨 床 上 、 前 十 字 靭 帯 再 建 術 後 の 膝 関 節 伸 展 可 動 域 制 限 の 残 存 は 、 筋 力 回 復 の 遅 延 と な る だ け で な く 、 長 期 的 に 膝 蓋 大 腿 関 節 に 悪 影 響 を 及 ぼ す と し8)、Shelbourneら9)は 前 十 字 靭 帯 損
傷 後 の リハ ビ リテ ー シ ョン に お い て 左 右 対 称 な 膝 関 節 伸 展 可 動 域 の 回 復 が 重 要 で あ り、 再 建 術 後 に お い て は膝 関 節 伸 展 の 可 動 域 制 限 は 下 肢 の 主 観 的 ス コ ア に 最 も 関連 す る 重 要 な 要 因 で あ る と報 告 して い る。 今 屋10)は 前 十 字 靭 帯 再 建 術 後 の 患 者 に お い て 、 踵 骨 高 距 離 が0 横 指 の 群 と1.5横 指 以 上 の 群 の 、60deg/secの 膝 関 節 伸 展 筋 力 を比 較 した 報 告 で は 両 群 の健 患 比 に は 約10%の 差 が あ り、 踵 骨 高 距 離 が0横 指 の群 で 伸 展 筋 力 は 高 値 で あ っ た と して い る。 全 人 工 膝 関 節 置 換 術 後 の 患 者 に お い て は 、 膝 関 節 伸 展 可 動 域 の 改 善 は膝 関 節 伸 展 機 能 に影 響 す る と報 告 され て お り11)、膝 関 節 屈 曲0度 で の 大腿 四 頭 筋 筋 活 動 を 明 らか にす る こ とは 臨 床 的 に 有 用 で あ る。
深 部 筋 の 非 侵 襲 的 な 分 析 方 法 に は 超 音 波 やMRIが 使 用 され 、 超 音 波 はMRIに 比 べ 簡 便 で 安 価 な 機 器 で あ る12,13)。超 音 波 画 像 診 断 技 術 は骨 格 筋 や 靭 帯 、 腱 、 関 節 軟 骨 な ど生 体 組 織 の 特 性 を 簡 便 か つ 非 侵 襲 的 、 さ ら に リア ル タ イ ム に 評 価 す る こ とが 可 能 で あ り、 リハ ビ
リテ ー シ ョ ン領 域 に お い て も非 常 に 有 用 な 手 法 で あ る。 骨 格 筋 に お け る近 年 の 先 行 研 究 に い て は 、 筋 厚 を指 標 と した 筋 量 評 価14)や 筋 輝 度15・16)を用 い た 骨 格 筋 の 質 的 評 価 や 、 筋 損 傷 の 評 価17'19)、 筋 硬 度 の 評 価 な ど に用 い られ て い る。 そ の な か で も、 筋 硬 度 評 価 は 最 近 の超 音 波 研 究 に お い て 多 く報 告 され て い る。 も とは 乳 腺 、 消 化 器 内 科 領 域 で 使 用 され て き た 技 術 で あ り、 古 く か ら触 診 が 用 い られ て き た 乳 が ん や 前 立 腺 が ん の 診 断 で は も ち ろ ん の こ と、
肝 硬 変 に お け る線 維 化 、 動 脈 硬 化 症 で は 血 管 壁 の 硬 化 や 、 粥 腫 の脂 質 性 か ら石 灰 化 へ の変 化 な ど多 く の疾 患 で 、 そ の 進 行 に伴 い 組 織 の硬 さが 変 化 す る こ とが 知 られ て お り用 い られ て き た 。 臨 床 で の 硬 さ の 評 価 が 可 能 に な れ ば 、 さ ま ざ ま な 診 断 に 有 用 で あ る こ とは 自明 で あ っ た が 、CT、MRI、PETな ど さま ざ ま な画 像 診 断 装 置 が 存 在 す る な か で 、組 織 の硬 さ を 客 観 的 に 捉 え る手 法 は 、2003年 に超 音 波 に よ る エ ラ ス トグ ラ フ ィが 実 用 化 して 初 め て 可 能
に な っ た20)。
筋 硬 度 に 関 す る研 究 に お い て 、稲 見 ら21)は腓 腹 筋 を対 象 に 等 尺 性 底 屈 筋 力 を0・25・50・
75・100%MVCの5段 階 で 実 施 し、StrainElastogarphyで 測 定 した 筋 硬 度 変 化 と等 尺 性 筋 出 力 と の 間 で ど の よ うな 関 係 を 示 す か を 検 討 し 、 筋 硬 度 と 筋 出 力 の 間 に 強 い 相 関 関 係 (r=0.84)を 認 め 、 筋 硬 度 に よ り筋 出 力 を 評 価 可 能 で あ る と報 告 して い る 。 こ の研 究 の 問 題 点 と して 、従 来 か ら用 い られ て い るStrainElastogarphyに よ る筋 硬 度 測 定 は 、プ ロー ブ の微 細 な圧 迫 に よ る ひ ず み 比 と して 筋 硬 度 を 算 出 す る た め 、 こ の値 は 定 性 的 で あ る点 が 挙 げ られ て い る 。 一 方 で 、 近 年 多 く使 用 され て い るShearWaveElastography(以 下SWE) に よ る筋 硬 度 の 測 定 方 法 は 、 プ ロ ー ブ よ り励 振 され た 勇 断 波(ShearWave)の 反 射 速 度 よ り筋 硬 度 を算 出 す る た め 、 筋 硬 度 を 定 量 的 に 測 定 可 能 とい う利 点 が あ る22)。 近 年 の報 告 で は 、SWEを 用 い た 筋 硬 度 測 定 に お い て 、対 象 筋 を小 指 外 転 筋 や 背 側 骨 問 筋 、 上 腕 二 頭 筋 で 測 定 した 結 果 、 筋 硬 度 と筋 出 力 は 強 い 相 関 関 係(相 関係 数0.86〜0.99)に あ る こ とが 報 告 され て い る23"25)。ま たSWEに よ る筋 硬 度 の 評 価 の信 頼 性 は 、 小 指 外 転 筋 、 僧 帽 筋 、 腓 腹 筋 な ど さ ま ざ ま な 筋 で 報 告 され て い る26'30)。
QSに お け る深 層 筋 を 含 めた 大 腿 四 頭 筋4筋 の 筋 活 動 の 個 別 性 に つ い て 検 討 され た報 告 は な く、筋 活 動 の 個 別 性 が 明 らか と なれ ば 、効 率 的 なQSが 可 能 とな る と考 え る。先 行 研 究 で は 、 経 皮 的 電 気 刺 激 や 超 音 波 に よ りバ イ オ フ ィ ー ドバ ッ ク を行 っ た 大 腿 四 頭 筋 の 筋 力 練 習 の 有 用 性 が 報 告 され て い る31)。Choiら31)は 、大 腿 四 頭 筋 の 最 大 等 尺 性 収 縮 に お け る経 皮 的 電 気 刺 激 と超 音 波 を用 い た 筋 収 縮 の フ ィー ドバ ッ ク 効 果 を報 告 して い る。 変 形 性 膝 関 節 症
を 有 す る65歳 以 上 の 女 性 を 対 象 に 、評 価 項 目を 最 大 筋 出 力 と疹 痛 と し、経 皮 的 電 気 刺 激 群 、 超 音 波 群 、 一 般 的 な 理 学 療 法 を行 っ た コ ン トロー ル 群 に分 け 検 討 した 。 そ の 結 果 、 コ ン ト
ロー ル 群 と比 べ 経 皮 的 電 気 刺 激 群 と超 音 波 群 は 有 意 に 最 大 筋 出力 の 増 加 と疹 痛 の 改 善 を 認 め 、 経 皮 的 電 気 刺 激 と超 音 波 に よ る バ イ オ フ ィー ドバ ック の有 用 性 が 示 唆 され て い る。
以 上 よ り、本 研 究 の 目的 は 超 音 波SWEを 用 い 、若 年 健 常 者 で のQSに お け る 大腿 四頭 筋 の 筋 硬 度 を測 定 し、 大 腿 四頭 筋4筋 の 個 別 性 を 明 らか に す る こ と と した 。
方 法 1.対 象
被 験 者 は 、右 膝 ・股 関 節 に 既 往 が な く 、可 動 域 制 限 の な い 健 常 男 性14名 の 右 下 肢 と し た 。 被 験 者 の 基 本 属 性(平 均 値 ± 標 準 偏 差)は 、 年 齢20.6歳(19・22)、 身 長171.0±5.3cm、 体 重63.4±6.2kgで あ っ た 。G*Power3.1.9.2を 使 用 し、事 後 の 分 析 に て 検 定 力 分 析 を 行 っ た 。 統 計 結 果 よ り 効 果 量 は0.33を 算 出 し 、 球 面 性 の 仮 定 はMauchlyの 球 面 性 検 定 に て Greenhouse‑Geisserの イ直 よ り1と し た 結 果 、 検 定 力 は1.0で あ っ た 。Cohen32)に よ り慣 例 と し て 検 出 力 が0.8以 上 で あ れ ば 検 出 力 は 高 い と さ れ て い る 。 先 行 研 究13)に 従 い 、 被 験 者 に は 測 定 の48時 間 前 以 降 の 日 常 生 活 動 作 を 超 え る 運 動 を 禁 止 させ た 。 本 研 究 は 首 都 大 学 東 京 荒 川 キ ャ ン パ ス 研 究 安 全 倫 理 委 員 会(承 認 番 号15074)お よ び 、 日本 大 学 病 院 倫 理 委 員 会(承 認 番 号151102)の 承 認 を 得 て 実 施 し 、 対 象 者 全 員 に 本 研 究 の 方 法 、 目 的 を 説 明 し 、 書 面 に よ る 同 意 を 得 た 。
2.測 定 方 法
測 定 肢 位 は 、Watanabeら33)の 方 法 に 従 い 、股 関 節55度 屈 曲位 、内外 転 ・内 外 旋 中 間 位 、 膝 関節0度 屈 曲位 、 足 関節 底 背 屈 中間 位 の長 座 位 姿 勢 と した 。 上 肢 は 前 腕 を前 胸 部 で ク ロ ス させ 、 骨 盤 は ベ ル トに て 固 定 し、 代 償 運 動 が 生 じな い 姿 勢 と した 。 測 定 場 所 は 、 室 温 は 26度 に設 定 した 部 屋 に て 実 施 した 。 運 動 課 題 は膝 関節0度 屈 曲位 で 、膝 窩 を支 点 と した 膝 関 節 伸 展 運 動 と し、 筋 出力 はQSを 最 大 随 意 収 縮 で 実 施 し得 られ た 値 を参 考 に10Nmと し た34・35)。筋 の測 定 順 序 は 無 作 為 に 実 施 した 。 筋 硬 度 測 定 の 対 象 筋 は 、RF、VM、VL、VI
と し大 腿 横 断 面 を撮 像 した 。 筋 撮 像 部 位 は 先 行 研 究33・36・37)に従 い 、 膝 蓋 骨 上 縁 か ら上 前 腸 骨 棘 間 の 距 離 を測 定 し、V[・RFは 遠 位 よ り39%の 位 置 、VLは 遠 位 よ り39%の 位 置 と膝 蓋 骨 下 縁 か ら大 転 子 問 を 結 ぶ 交 点 、VMは 遠 位 よ り22%の 位 置 と膝 関 節 内 側 関 節 裂 隙 か ら上 前 腸 骨 棘 間 を 結 ぶ 交 点 の 大 腿 横 断 面 を撮 像 した(図1、2)。 使 用 機 器 は 超 音 波 診 断 装 置(GE 社 製LOGIQE9)、 プ ロー ブ は リニ ア 型(9L5.25M且z)を 使 用 した 。 筋 硬 度 を測 定 す る 関 心 領 域 の サ イ ズ は 、先 行 研 究23・25・38)に従 い 、腱 膜 や 腱 を避iけ、で き る 限 り大 き くmapping
した 。各 試 行 は3回 行 い 、平 均 値 を算 出 し、デ ー タ の解 析 対 象 は 、筋 収 縮 を5秒 間 実 施 し、
安 定 した 画 像 と した 。
外側広筋
大腿直筋
中間広筋
叫広 筋
図1筋 撮像位置
大腿直筋
中間広筋
大腿骨
ウ♂ハμ難
・驚・
鞍 藁 罵
図2遠 位 よ り39%の 位 置 に お け るElastography 左 図 が 筋 弛 緩 時 、 右 図 が 筋 収 縮 時 。
筋 硬 度 が 低 けれ ば 青 色 に 描 出 され 、 高 けれ ば 赤 色 に 描 出 され る。
3.検 者 内 信 頼 性 の 検 討
本 研 究 の 測 定 方 法 の 再 現 性 を 確 認 す る た め 、ICC(1,3)に て 信 頼 性 を 検 討 し た 。 対 象 者 の 基 本 属 性(平 均 値 ± 標 準 偏 差)は 男 性5名 、 年 齢21.0(20‑22)歳 、身 長171.4±5.7cm、
体 重62.9±3.4kgで あ っ た 。
4.統 計 解 析
大 腿 四 頭 筋 の 弛 緩 ・収 縮 時 に お け る 変 化 及 び 筋 個 別 性 を 検 討 す る た め 、 収 縮 前 後 で 筋 硬 度 の 差 を 求 め 正 規 化 を 行 い 、Shapilo‑Wilks検 定 に て 正 規 性 を 確 認 した 。 有 意 水 準5%に て
一 元 配 置 分 散 分 析 ・多 重 比 較 法 を 実 施 し た
。 解 析 に はIBMSPSS.ver.23.0を 使 用 し た 。
結 果
1.筋 硬 度 測 定 の 検 者 内 信 頼 性
ICC(1,3)で の 弛 緩 ・収 縮 時 の 級 内 相 関 係 数 は 表1に 示 す 。
表11CC(1,3)で の 検 者 内 信 頼 性
弛緩/収 縮 大腿 直筋
内側広筋 外側広筋 中間広筋
0.974/0.956 0.983/0.979 0.967/0.848 0.979/0.932
2.Quadricepssettingに お け る 大 腿 四 頭 筋 の 筋 硬 度
Shapilo‑Wilks検 定 に て 正 規 性 を 確 認 し た 結 果 、 正 規 性 を 認 め な か っ た た め 、 有 意 水 準 5%に てKruskalWallis検 定 ・多 重 比 較 法(Bonferroniの 修 正p=0.0083)を 実 施 し た 。
収 縮 前 後 の 差 の 平 均 値 ± 標 準 偏 差(m/s)、 お よ び95%信 頼 区 間 は 、RFO。405±0.261 (0.254‑0.555)、V]MO.436±0.262(0.284・O.587)、VI」0.457±0.260(0.306・O.607)、VIO.828
±0.230(0.695・0.961)で あ っ た 。4筋 の 間 の 有 意 確 率 はp=0.001で あ り有 意 差 を 認 め た 。 多 重 比 較 法 の 結 果 は 表3に 示 す 。QS時 の 収 縮 前 後 で の 筋 硬 度 の 差 は 、VIは 他 の す べ て の 筋 に 対 し有 意 に 高 値 で あ っ た 。 そ の 他 の 筋 間 に 有 意 差 は 認 め な か っ た 。
表3多 重 比 較 法(Bonferroni)
平均値 ±標準偏差 RF VM VL VI
㎜田皿珊
0.405±0.261 0.436±0.262 0.457±0.260 0.828±0.230
1.00 1.00 0.0003
1.00
0.001 0.002
考 察
1.筋 硬 度 測 定 の 検 者 内 信 頼 性
本 研 究 に お け る 測 定 方 法 で は 、ICC(1,3)に て 下 限 が0.848で あ り 、 検 者 内 信 頼 性 は 高 い 結 果 で あ っ た 。ICC≧0.81あ れ ば 信 頼 性 が 高 い と さ れ て お り39)、ICC(1,3)で は4筋 す べ て でICC≧0.81で あ り筋 硬 度 測 定 に 有 用 な 測 定 法 で あ る 。
先 行 研 究 に お い てVIの 筋 硬 度 測 定 は 困 難 で あ っ た と 報 告 され て い る29)。 本 研 究 に お い て 使 用 し た 超 音 波 診 断 装 置LOGIQE9のSWEは 先 行 研 究 と は 異 な り、 そ の 特 徴 と し て 、 Comb‑PushExcitationと い う櫛 状 プ ッ シ ュ パ ル ス を 採 用 し 、 複 数 個 所 で 同 時 に プ ッ シ ュ パ ル ス を 発 生 さ せ 、 そ れ ぞ れ を 独 立 し たShearwave発 生 源 と し て 取 扱 い 、 複 数 個 所 で 生 じ た 波 面 を ま と め て 処 理 す る 仕 組 み で あ る と 報 告 され て お り40)、 複 数 の プ ッ シ ュ パ ル ス を 集 約 す る こ と で 深 層 筋 で あ るVIも 測 定 可 能 で あ っ た と推 察 した 。 ま た 、 本 研 究 で 使 用 し た プ ロ ー ブ の 周 波 数 は5.25M且z、 先 行 研 究 は4‑15M且zで あ り 、 一 般 的 に 周 波 数 が 低 い ほ うが
深 層 を描 出 しや す い と され て い る た め 、 本 プ ロー ブ を使 用 す る こ と に よ り、VIの 筋 硬 度 測 定 の 信 頼 性 が 高 か っ た 。
2.Quadricepssettingに お け る 大 腿 四 頭 筋 の 筋 硬 度
本 研 究 で の 測 定 肢 位 に お い て 、4筋 の 問 に 有 意 差 を認 め た 。 そ の 後 の 多 重 比 較 法 の 結 果 、 QS時 の 収 縮 前 後 で の 筋 硬 度 の 差 は 、VIは 他 の す べ て の 筋 に対 し有 意 に筋 活 動 が 大 き く、
そ の 他 の 筋 間 に有 意 差 は 認 め な か っ た 。
QSに お い て 大 腿 四頭 筋 の4筋 の うちVIの 活 動 が 有 意 に 高 か っ た 、 とい う本 研 究 の 結 果 は 、Zhangら6)の 膝 関節60度 屈 曲位 に お け る8〜50Nmで の 等 尺 性 の膝 関節 伸 展 運 動 を 実 施 し、VIは 針 筋 電 図 、RF・VM・VLは 表 面 筋 電 図 に て評 価 した 先 行 研 究 と 同様 の結 果 を
示 した 。
QSに お け るVIの 活 動 が 高 か っ た 要 因 と して 、Wは 解 剖 学 的 に 大 腿 中央 前 面 に 位 置 し、
膝 関 節 伸 展 運 動 の運 動 方 向 と一 致 し、 水 平 面 上 に 直 交 す る大 腿 骨 長 軸 に 対 し膝 蓋 骨 を 牽 引 す る。RFも ほ ぼ 同 一 方 向 に 作 用 す る が 、大 腿 四 頭 筋 の 生 理 学 的 筋 断 面 に 関 して 、Friederich
ら41)は屍 体 を使 用 し、RFが43cm2、VMが67cm2、V]』 が64cm2、VIが82cm2と し、Narici ら42)はMRIを 使 用 し、RFが66cm2、VMが68cm2、VLが62cm2、VIが84cm2と 報 告 し て お り、 大 腿 四 頭 筋 の うちV【 の生 理 学 的 筋 断 面 積 が 最 も大 きい 。一 般 的 に筋 の 最 大 筋 力 は 生 理 学 的 筋 断 面 積 と密 接 に 関 係 して い る と報 告 され て い る た め43)、 本 研 究 で の 肢 位 に お い て も 、VIの 筋 活 動 が 有 意 に 高 値 で あ っ た と推 察 した 。 ま た 、Zhangら6)は 同 じ生 理 学 的 筋 断 面 積 の 筋 で あ っ て も 、 筋 の 走 行 が 運 動 方 向 と一 致 して い な けれ ば 、 同 じ筋 出 力 を発 揮 で き な い と述 べ て い る。 した が っ て 、 膝 関 節0度 屈 曲位 で の 膝 伸 展 運 動 で はVMとVLの 筋 作 用 が運 動 方 向 とず れ て い る た め 、V【が よ り筋 活 動 が 高 く、RFはVIと 同軸 上 で は あ る が 、 本 研 究 で は股 関 節 屈 曲位 で の膝 関節 伸 展 運 動 の た めRFは 弛 緩 して お り、VIの 筋 活 動 が 最
も 高 い結 果 とな っ た と推 察 した 。
本 研 究 で は 、膝 関 節o度 屈 曲 位 で のQSに お い て 、Wの 筋 活 動 が も っ とも 高 値 で あ っ た。
経 皮 的 電 気 刺 激 に よ り深 層 筋 で あ る 中 間 広 筋 を刺 激 す る こ と は 困 難 で あ る が 、 深 部 組 織 を 撮 像 可 能 な 超 音 波 で はVIの 収 縮 を視 覚 的 に 確 認 しな が らフ ィー ドバ ック が 可 能 で あ る。最 近 で は超 音 波 も ポ ー タ ブ ル で 比 較 的 安 価 な も の が 商 品 化 さ て れ お り、 臨 床 に お い て 簡 便 に 用 い る こ とが 可 能 と な っ て い る。超 音 波 を 用 い た 珊 の フ ィー ドバ ッ ク に よ る大 腿 四 頭 筋 の 筋 力 練 習 は 臨 床 で も有 用 で あ る と考 え る 。
本 研 究 の 限 界 と して 、 超 音 波 測 定 に お け る ア ー チ フ ァ ク ト、SWEの 特 徴 が 考 え られ る。
超 音 波 測 定 の お け る ア ー チ フ ァ ク トの 種 類 は 、 一 般 的 に① 反 射 、 ② 屈 折 、 ③ 減 衰 、 ④ 散 乱 と干 渉 が 存 在 す る44)。 反 射 、 屈 折 、 散 乱 と干 渉 に 関 して は 消 化 器 内 科 の超 音 波 に精 通 した 医 師 の 指 導 の 下 、Elastography画 像 とは 別 にBモ ー ド画 像 を確 認 し、十 分 注 意 した 上 で 測 定 を行 っ た 。 しか しな が ら、 超 音 波 画 像 か らア ー チ フ ァ ク トを完 全 に 除 く こ と は 困 難 で あ る と言 わ れ て い る た め44)、 デ ー タ の 解 釈 に 注 意 しな けれ ば な らな い。 ま た 、 減 衰(超 音 波 が組 織 内 を伝 搬 す る 際 、 反 射 や 吸 収 ま た は 散 乱 に よ り、 そ の エ ネ ル ギ ー が 次 第 に 失 わ れ る こ と)に 関 して は 、深 部 筋 で あ るVIを 評 価 す る上 で 、表 層 組 織 の 影 響 を無 視 す る こ とは避 け られ な い 。SWEの 信 頼 性 と実 現 可 能 性 を検 討 した 先 行 研 究 に お い て 、Hattaら45)は 屍 体 肩 を 用 い 、皮 膚 ・皮 下 脂 肪 ・僧 帽 筋 を 順 に 除 去 し、最 下 層 の 棘 上 筋 の 硬 さ をSWEに て 評 価
した 結 果 、 棘 上 筋 の 硬 さに 有 意 差 を 認 め な か っ た と報 告 し、 深 層 組 織 の 評 価 の 可 能 性 を示 して い る 。 こ の結 果 か ら、本 研 究 の測 定 方 法 お け る深 部 筋 で あ るVIの 評 価 の 妥 当性 をす べ て 肯 定 す る こ とは 困 難 で あ り、今 後 検 討 の 余 地 が 残 され て い る。 最 後 に 、SWEの 特 徴 と し て 、 測 定 値 が 定 量 的 に 得 られ る 点 が あ る。 どの よ うな 物 質 、 構 造 、 性 状 で あ っ て も測 定 値 が 定 量 的 に得 られ る た め 、SWEよ り得 られ た 数 値 の解 釈 に は 注 意 す る必 要 が あ る。
結 論
本 研 究 で は 、QSに お け る 大 腿 四 頭 筋4筋 の筋 活 動 の 個 別 性 を 、SWEを 使 用 し検 討 した。
股 関 節55度 屈 曲 位 、膝 関節o度 屈 曲位 で のQSで は 、VIは 他 のす べ て の 筋 に対 し有 意 に筋 活 動 が 高 く、 そ の他 の 筋 間 で は活 動 の 差 を 認 め な か っ た 。 本 研 究 よ り、QS時 に 大 腿 四頭 筋 は 全 て 同 じよ うに 活 動 す る の で は な い こ と が 明 らか に な っ た た め 、 理 学 療 法 に お い て 、 た だQSを 行 わ せ るだ け で は な く、 超 音 波 フ ィー ドバ ッ ク な どを 用 い てVIの 活 動 を特 に意 識
させ たQSが 有 効 で あ る 可 能 性 が 示 唆 され た 。
引 用 文 献
1)ParkD,KimJ,Lee.:Effectivenessofmodifiedquadricepsfemorismusclesetting exercisefortheelderlyinearlyrehabilitationaftertotalkneearthroplasty.JPhys TherSci,24:27・30,2012.
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英 語 要 旨
Theindividualityactivityofthequadricepsmusclesduringquadricepssettinghasnotbeen clar而ed.lftheindividualmuscieactivitybecomesclear,thenefficientquadricepssettingcan beperformedbybiofeedbackusingEMSoruItrasound.Thepurposeofthisstudywasto
measurethemusclestiffnessofthequadricepsmuscleduringquadricepssettingusing ultrasoundshearwaveelastography(SWE)andtoclarifytheindividualquadricepsmuscle activity.Thesubjectsincluded14healthyyoungmen(averageage20.6,range19‑22 years).Thesubjectssatinalongsi廿ingPositionwiththeirhipsflexedat55degrees,their knee刊exedatOdegrees,theforearmcrossedoverthechest,andthepelvisfixedwithabelt.
Themusclestif「nessatrelaxationandcontractionoftherectusfemoris(RF),vastus medialis(VM),vastusIateraIis(VL),vastusintermedius(VI)wasmeasured.Forthe measurementofmusclestiffness,thequadricepsmusclesweremeasuredrandomlyinthe SWEmodeofanultrasounddiagnosticapparatus(LOGlQE9manufacturedbyGE).The linear‑typeprobewasused(9L5.25MHz).Theindexofmuscleactivitywasdefinedasthe differenceinmusclestif「nessbetweenmusclerelaxationandcontraction.Theresults showedthatthemean±standarddeviationofthestatisticallysignificantdif「erences(p<
0.01)beforeandaftercontractionwereO.405±O.261forRF,0.436±0.262forVM,0.457±
0.260forVL,0.828±0.230forVI.ThestiffnessofVlwassignificantlyhigherthanthatof othermuscles.Therewasnosignificantdif「erenceforstiffnessbetweenothermuscles.
Previousstudiesreportedthatthephysiologicalcross‑sectionalareaofVIisthelargestof thequadricepsmuscles,andVIislocatedalongthelongaxisofthebone.Thisstudy demonstratedthatquadricepsse廿ingneedstoprimarilyconsiderthemuscleactivityofVl.
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KeyWords
quadricepsmuscIeactivity,quadricepsse廿ing,ShearWaveElastography,vastus
intermedius
別 紙 様 式3(修 士 申 請 者 用)
(西 暦)2016年 度 博士前期課程学位論文要 旨
学位論文題名 学位論文題名が英 の場Aは 和訳 をつ ける
Quadricepssettinglお け る 大 腿 四 頭 筋 筋 活 動 の 検 討
一ShearWaveElastographyを 用 い て 一
学位 の種類 修士(理 学療法学) 首都大学東京大学院
人間健康科学研究科 博士前期課程 人間健康科学専攻 理学療法科学域 学修番号15895609
氏 名 山内智之
(指導教員名 来間弘展 准教授)
注:1ペ ー ジ あ た り 版)程 度 とす る 。
1,000字 程 度(英 語 の 場 合300ワ ー ド程 度)で 、本 様 式1〜2ペ ー ジ(A4
