膝関節屈伸筋における求心性収縮と遠心性収縮の力―速度関係

Japanese Physical Therapy Association

NII-Electronic Library Service

Japanese _{Physioal 　Therapy 　Assooiation}

理 学 療 法学　第

19

巻第

4

号　

388〜392

頁 （

1992

年）

報　 　告

膝関節

屈

伸

筋

に

お

け

る

求

心

性

収

縮

と

　　　

遠

心

性

収縮

の

_カ

ー

速度 関

係

＊

市

橋

則 明

’）

伊

藤 浩

充

2）

吉

田 正

樹

1）

　　　　

篠 原 英 記

’）

武 富 由 雄

1） 要旨 　健常 女性

30

名を対象に_{大 腿}四頭筋とハ ム ス ト リングス の _求心性収 縮と遠 心性 収縮によ る筋力と角速 度の_変化の関 係を検討し た。 その結果

，

求心性収縮に お いては

，

大腿 四頭筋とハ ム ス ト リン グス共に角 速 度が増 加 する に従い_有意に ピ

ー

ク ト ル ク は低 下し た。 遠心性 収 縮におい ては

，

大 腿四頭 筋の ピ

ー

ク ト ルク は角速 度の変 化の影 響 を受 けな かっ た が

，

ハ ムス トリン グスの ピ

ー

ク ト ル クは角 速 度 が 増 加 すると ともに有意に増 加し た。 ま た

，

H／

Q

比は求心性収 縮において は， 角速 度 が 増 加 する に従い有意に大 き く なっ た が

，

遠 心性収縮に おい て は

，

有 意な変 化 を 示さなかっ た

。

E／C比は角 速度が増 加す る に従い 両筋共に有意に大き く なっ た

。

キ

ー

ワ

ー

ド　求心 性収縮

，

遠心性 収 縮

，

膝 屈 伸 筋 力 は じめ に 　筋 力特性に関 する興 味 が 増 加 するにっれて

，

等 尺 性 や 等 速性での_{筋力 評価}が盛ん に_行わ れるよ うになっ て きた_。 多くの_研究報告は

，

求心性収縮に お け る様々な角速度で の ピ

ー

ク トルク や各関節角度ご と の トルクを測定して い るが

，

遠心性 収 縮に関す る報 告は比較的少ない。 求心性 収 縮にお ける過 去の研 究で は

，

ピ

ー

ク トル ク は角 速 度の 増 加に ともない減 少 する こと が報 告さ れて い る1）。 遠心 性 収 縮におい ては

，

同 じ角 速 度で は求 心 性 収縮の ピ

ー

ク トル ク よ りも遠 心 性 収縮の ピ

ー

ク トルクのほうが 大 きい こと が報 告さ れて い る が2

−

16）

_．

_{遠 心 性 収 縮に お け るカ}

ー

＊_Torque

−

Velocity

　Relationships　during　Cencentric　and

　Eccentric　Contractions　of 　the　Quadriceps　anCl　Ham

−

　strings 　Mttsc艮cs

1｝_{神 戸 大 学 医療 技 術 短 期大 学 部}

　Noriakj　Ichihashi

，

　RPT

，

　Masaki　Yoshida

，

　Eng

，

　Hideki

　Shinohara

，

　RPT

，

　Yoshio　Taketomi

，

　RPT ：SGhool　of

　Allied　Medical　Sciences

，

　Kobe　University ！）

神 戸 大 学 医学 部付 属 病 院

　Hiromitsu　Itoh

．

　 RPT ：Dept

．

ofPhysical　 Therapy

，

　Kobe　University　Hospita1

　 （受 付日　1991年6月21日 ／受理 日1991年8月 22日） 速 度 関 係に関 して は意 見 が

一

致 していない了

一

［S）：fi＞ 。 過去の 研究に おける遠心性収縮で の_カ

ー

_速度関係は， 1 ）角速 度の_増加に と も ない トル ク も増加す るOB）

， 2

） 角速度の 増加に ともない ピ

ー

ク トル_{ク は最初は増加し}そして減 少 するe

−

H ）］s｝

_，

₃ ） 角 速 度が増 加 して もピ

ー

ク ト ル ク は変 化 し ない12）IS）とい う

3

つ のパ _タ

ー

_{ン に分 け られ る} 。 これ ら の_報告は_低速度か ら高速度において測定さ れ て いる。 し か し

，

巾

・

高速度の遠 心 性 収縮に おい ては痛みを訴え る こと が多く， 臨床に おいて は不適 当と考え， 本研究に お いて は

，

臨床において使用可能と考え ら れ る低速度での 測定を行なっ た。 　 本 研 究の 目的は

，

大 腿四頭 筋とハ ム ス ト リン グス の求 心性 収 縮と遠 心 性収縮によ る筋 力を比 較し

，

角速 度の変 化との _{関 係}を明ら かにす ることである。 対 象と方 法 膝 関節に障害の ない健常な女性

30

名を対 象と し た。 平均 年齢は

，19．

7

±

0．

9

_{歳 （}

18− 22

_）であっ た_。 　筋 力測定に は

，

川崎重工社製

，

運動 機能評価訓練装置 リハ _メイ _トを_用いた 。 リハ メイ トは， 等速性運動におけ N工 工

一

Eleotronio _Library

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膝 関 節 屈 伸 筋にお ける求 心 性 収 縮 と遠 心 性 収 縮のカ

ー

速度関係

389

る求 心性収縮と遠心 性収縮の筋 力 測定が可能な機 器であ り

，

筋 力はトル _{クと して表される}。 測 定 した デ

ー

タ は

，

コ ンピュ

ー

タ処 理に よ り重 力 補 正さ れ た最 大 ト ルクとそ の角 度が記 録 され る

。

本 研 究で は

，

こ の リハ メイ トを 使 用 し

，

左 膝 関 節の大腿 四頭 筋とハ ム ス トリングスの求 心 性 収 縮 と遠 心 性 収 縮に よ る筋 力 を 測 定 した

。

運 動は

，

等 速度運 動 とし， 角速度 30 °

fs

，

60° ／s

_，90

° ／s に おい て測 定 し た。 膝 関節の屈 曲角度は

，

　

S

°

−100

° に_設定さ れ

，

その_範囲内で_膝関節の屈曲と伸展の_動きを最大努 力に て 3回繰り返し

，

その ピ

ー

ク トル クを記 録し た。 測定肢位 は

，

下 腿 下 垂 位の背 臥 位 と し骨 盤 と大 腿 部 を 冏 定 した。 　得 られ たピ

ー

ク ト ルクの デ

ー

タよ り， H／

Q

比　（ハ ム ス トリングス の ピ

ー

クト ル ク÷ _{大 腿四頭筋}の ピ

ー

ク トル ク× 100）　とE_／C 比　 （遠 心性収縮の ピ

ー

クトルク÷ _求 心 性 収 縮の ピ

ー

ク トル ク×

100

）を計算し た。 　統計 学的検定に は分散分 析とスチュ

ー

デン トの tテ ス トを用い た。 表

1

大 腿四頭筋の_求心性収縮と遠心性収縮に

　　　

お け るピ

ー

ク トルク （

kgm

） 30

”

／s 60

°

／s 90▽s P CON 筋 力 　 　10

．

7±2

．

2　 　8

．

6±3

．

0　 　7

．

1±2

．

3　 0

_．

01 ECC 筋 力 　 　13

．

8±2

．

5峯14

、

6_±2

．

3窄₁₄

．

2_±2

．

₄＊ NS ※P〈0

．

01 表

2

ハ _{ム ス ト リン グス の求 心性収 縮 と遠 心 牲 収縮} 　 　　にお けるピ

ー

ク トルク （

kgm

） 30

°

／s 607s 90

°

fs

P CON 筋 力 　 　5

．

2±L64

、

6±1

．

34

．

2±1

．

4　 　0

，

01 ECC 筋力 　 7

．

1±1

．

3s　 7

．

6±1

．

8＊_了

．

9_±L9＊ 0

．

Ol 表

3

　

H

／

Q

比 （％ ） ※ P〈0

．

Ol 30

囗

／s 60

”

／s goe　／s _P 結 果 求心性 収 縮 　 　48

．

2ML6 　55

．

9±13

．

3　60

．

6±15

_．

3　 0

．

Ol 遠心性 収 縮 　 　53

．

4±13

．

652

．

3±12

．

1　56

．

3±12

_．

1　 NS 表

4E

／

C

比 （％） 　 1

．

角 速 度の変 化 とピ

ー

ク トル クの関 係 　大 腿四頭筋の_求心性収縮で の ピ

ー

ク トル ク は， 角速度 が増 加 するのに従い_有意に （p＜

0．

Ol

_{）低 下}し た。 遠心 性 収 縮での ピ

ー

クトル ク は

，

角速度の増 加に よ る有意な 変 化を示さ な か ら た （表 1）Q

　

ハ ム ス ト リングスの求心性収縮での ピ

ー

ク  ル ク に お い て も同様に

，

_角速 度が増加するの に従い有意に （

p

＜

0．

01）低下し た。 遠心 性収縮で の ピ

ー

ク ト ル クは

，

角 速 度 が 増 加 す るのに従い有 意に （p＜

O．

Ol

） 増 加 した （表 2）

。

　 2

．

角 速度の変 化と

H

／

Q

比の_関係 　 求心性収縮に お け る H／

Q

比は

，

角速度が増加す るの に従い有意に （pく

0．

Ol

） 増加し た。 遠心・性収縮にお け るH／

Q

比は， 角速度の増加に よ る有意な変化を示さ な かっ た （表

3

）_。 　

3 ，

角速度の変化と

E

／

C

比の関係 　 大 腿四頭 筋にお け る

E

／

C

比は

，

角 速 度が増 加 するの に従い有意に （p＜

0．

Ol

）増 加し た。 ハ ム ス トリン グス に お け るE／C 比 も同様に角速度が 増加す るの に従い有 意に　（pく

O．

OD

　増加し た。 各角速度に お け る

E

／

C

比 を大腿四頭筋とハ ム ス ト リン グス におい て比較する と

，

30

° ／s におい て のみ有意に　（pく

0．

01

）ハ ム ス ト リング スが大腿四頭筋よ り も大きな_値を示し た。

60

° ／s と

90°

／sで は大 腿四頭 筋 がハ ム ス トリングスよ りも大き な傾 30

°

／s 607s 90

°

／s _P 大 腿 四 頭 筋 　 　132±28　 　 186±₆₀　 　223±85　 　 0

．

Ol

り

綴

ト1丿 ₁₄₉ ±5・

・

174±572 ・5±73 ・

．

・・ ※P〈e

、

Ol 向を示 した が

，

有 意 差はな かっ た 〔表 の_。 　 4

．

求心 性筋力 と遠 心性筋 力の比較 　ピ

ー

ク トル ク に おい て求心性 収 縮と遠 心 性 収 縮を比較 すると， 大 腿四頭 筋では

，

全て の角 速 度において遠 心 性 収縮が求心性 収 縮より も有 意に



（p＜ 0

．

01） 大きい ピ

ー

ク トル ク を示 した 〔表 1）

。

ハ ムス ト リングス におい て も同様に

，

全ての角 速度に おい て遠 心性収縮が求心性 収 縮よ りも有 意に （p＜ O

．

Ol

） 大きい ピ

ー

ク トル クを示し た （表

2

）。 　H ／

Q

比におい て求 心 性 収 縮と 遠 心 性収 縮を 比較する と全て の角 速度におい て有意な差は な かっ た （表

3

）

。

考

察

　 1

．

求心 性収縮と遠心性収縮 　本 研 究におい て遠 心 性筋力はどの_角速度におい ても求 心 性 筋 力よ りも大 きな値を示し た。 これ らの結 果は従 来 の報 告 と

一

一

・

致 して い る

？

・

・

1fi〕

_。

　KomiU冫 は

120°

／s で

E

_／C ratio は約

2．

0，

　Rodger9） は

45

° ／s で

2、

O，

　

GriMnsio

） は120

°

／s で 1

．

3 と報 告してい る

。

N工 工

一

Eleotronio _Library

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390

理学療 法学　第

19

巻 第

4

号 　 遠 心性 筋力が求心性筋力より も大 き くな る原 因に は

，

神 経 的因 子 と筋 自体の_物理的 因 子が関わっ て い る と考え ら れ る。 神経 的因 子におい て は

，

遠 心 性 収 縮 時の筋力の 心理 的 限 界が牛 理 的 限 界に近づいた こ と が考え ら れ， 我々 も筋 電 図に よ り遠 心 性 収 縮 時の_筋放 電量 が求心性 時 よ り も大 きい こと を確か め てい る1η 。 物理的 因 子におい ては

，

筋の_粘性や弾 性 要 素により遠心性 筋 力の_方が_求心 性筋力よりも大き な値を示 すこと が考 え られる匸8） 。 筋の 枯 性 要 素 は収 縮 速 度に関係し， 弾性 要素は伸 張量に関係 する と されて い る1 ％ 求 心 性筋力で はア ク チ ンと ミ オ シ ン_がクロ スブリッ ジをっ _くるこ と に よ る収縮 力から粘 性 要素に よ る力を差 し引い た ものがトル ク と して出 現 する。 そ れ に対して_遠心性 筋力で は

，

筋 を構 成 する粘 性や弾 性 要素が

，

伸 張 とい う機 械 的 な刺 激に よ り， 筋 自体の粘性 力や弾 性 力 を 発 揮 し

，

そ れ が収 縮 力に加 わ る た めに求心 性 筋 力よ りも大 き なトル クを発揮すること がで き る と考 え ら れ る。 　

2 ，

カ

ー

速度関 係 　膝 関 節 屈

・

伸 筋において， 角速度が増加す るに従い求 心 性 筋 力が低

．

ドす る とい う報告は多い9

’

16） 。 我々 の研 究 においても

，

求心性筋力に おい ては

，

角 速 度が

30

  s

，

60° ／s

，

90° ／sへ _{と 増 加 す るに従}い_{膝 関 節 屈 筋 仲 筋 共}に ピ

ー

ク トル ク は有意に_減少した。 こ の ような速 度の増 大 に_伴う力の減 少の原 因は

，

科 学 的エ _ネル ギ

ー

反 応の_早さ に限 界が ある た め とさ れて い る

！

°）

_。

　遠 心 性 筋 力に おいて は， 角速度の変化に伴 うピ

ー

ク ト ル クの_{変 化}につ い ては

一

_致を_見て いない713 ）L％　Hillx）_が 仮説し

，

真 島ら21）_{が実 証し た古 典 的な研 究によれ ば}

_，

_遠 心 性 筋 力 は筋の伸 張 速 度 と共に増 加 するとされて い る。

一

_{方 我々 の研 究に おい ては}

_，30

° ／s

_，60

° ／s

_，90

°

／s と 角 速 度 が増 加 することに よ るピ

ー

ク トル クの_変化は大 腿 四頭 筋に おいて は見ら れ な かっ た_。 この結 果は

，309

／s

〜

₂₇₀°

fs

ま での_間で_遠心性 筋力に_有意な違いが な かっ た と報告して いる

WestingL

ヨ）_{らの報 告 と}

一

_{致 している}

_。

ハ ム ス ト リン _グス における遠 心 性 筋 力は30° ／s

〜90

° ／s まで は有意に増 加し た。 しか し

，

さ らに角 速 度が速く な る と変化が な くなる こ と が予 想される

。

Hil1’v _や 真 島 らZZ ＞の研 究と我々 の研 究 結 果 （大 腿四頭 筋 ）の違いは研 究 対 象

，

す な わ ち彼らは in　vitro

，

我々 はin　vivo の_研 究であ ることに よると考 え られる。

in

　vitro において速 度の _{増 加}と と もに遠心性 筋 力が増 加 するの に対し

，in

vivo で は増 加せずに

一

定を保つ 理 由 と して は

，

神 経系 の _{関 与}が考え られ る。 すなわ ち

，

角 速 度の増 加に伴っ て 遠 心性筋 力が増加 すると

，

そ のあま り に大 き な力の た め に抑制の フィ

ー

ドバ ッ クル

ー

プ （lb 抑制）が働き

，一

定以上の力を発 揮 出来ない よ う に制限 して い る と考え ら れ るL ％ また

，

大 腿四頭筋とハ _{ム ス ト リ}ン グスの遠 心 性 筋 力におけるカ

ー

速度 関係の_違い は

，

ハ ム ス トリングス におい て大腿四頭筋力に_比ベ ト ル クが小さい の で

，

ま だ 抑制が働いてい ない のか も知 れ ない

。

　

筋力の評 価や訓 練は

，

求 心 性 収縮や等尺性収縮を利 用 して行 わ れることが 多い_。 しか し

，

動作時に は

，

筋 肉は 求 心 性収縮だ けでなく遠心性 収 縮をおこなう事 が 多い_。 本 研 究におい て示さ れ た ように

，

求 心 性 収 縮と遠心性 収 縮の 特性に は大 きな違いがある

。

今 後さ ら に遠 心性収縮 にっ い て研究する ことに よ り

，

遠 心 性 収 縮によ る筋 力 評 価を確 立 す る必 要 が ある。 角速度の増加により遠 心 性 筋 力が大 き く変化しな いこ と

，

速い _{速 度}で は抑 制 が か かる こ と

，

障 害のある関節は高速で は危 険なことを考え合わ せ る と遠心性収 縮によ る筋 力 評 価は

，

求心性 収縮の様に 低速度と高速 度に お い て測 定 する 必要は な く

，30

°

　_／s_程 度の低 速 度においてのみ測定す れ ば良いと考え る

。

ま　 と　 め 　 健常 者 30 名を対 象に大 腿 四 頭 筋 と

ハ

ム ス ト リン グス の求心性収縮と遠心性 収 縮に よる筋 力 と角 速 度の _変化と の関 係を検 討 し以 下の結果を得た。 　 1

．

求心性収 縮に おい て は大腿 四 頭 筋とハ ムス トリン グス共に角速度が増加す るに従い有 意に ピ

ー

ク トル ク は 低下し た。 　

2 ．

還心性 収 縮におい て は大 腿四頭筋の ピ

ー

ク トル ク は角 速 度の変 化の影 響 を受けな かっ た が

，

ハ ムス トリン グスの ピ

ー

ク トル ク は角速度が増加 する と ともに有 意に 増 加 した

。

　 3

．

H_／

Q

比は求心性収縮におい て は角 速 度が増 加 す る に従い有意に大きくなっ た が

，

遠 心 性 収 縮_{に おい ては} 有意な変化を示さ な か っ た。 　

4 ，

大 腿四頭 筋

，

ハ ム ス トリングス_共に全ての_{角 速 度} に おい て遠心性 筋 力が求 心 性 筋 力よ りも大 きかっ た_。 さ らに

，E

／

C

比は角 速 度が増 加 する に し た が い_両筋共に 有意に大きくなっ た

。

文 献

1）Wyatt 　MP

，

　Edwards 　AM ：Comparison　of　_quadriceps

　 and hamstringtorqucvalues duringisQkineticcxcr

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392

E\estu7

eg

19

_igeg

4

E!F

<Abstract>

Torque-Velocity Relationships during Concentric and Eceentric

Contractions

of the

Quadriceps

and

Hamstrings

Muscles

Neriaki ICHIHASHI, RPT,

Hideki

SHINOHARA, RPT Masaki YOSHIDA, ENG, and

Yoshio

TAKETOMI, RPT Schoot

_ofAllied

Mbdical Sct'ences,Kbbe Cinivexsity Hiromitsu ITOH, RPT

DePartment

of

Rhysical

T7zempy,

Kobe

Uitiversity

Hbspital

The purpose of thisstudy was to

investigate

torque-velocityrelationships during concen-tricand eccentric contractions of the _quadriceps and hamstrings muscles. The leftIegof thirty coUege female stuclents

Cmean

age, 19.7±

O,9

years) ware testedat threeangutar velocities

(30"!

sec,

60"fsec

and

900/sec)

in two contraction types

(concentric

and eccentric). Inthe testing mode of concentric contraction, _quadriceps and hamstrings _produced significantly lower _peak torque at

higher

angular velocity

(p<

O,Ol).

In

the

te$ting

mode of eccentric contraction, _peak torque of _quadriceps showed no significant

difference

among

300fsec,

600!sec

and

900/sec

(p<

O.Ol),

whereas peak torqueof the

hamstrings

was significantly greater at the

higher

angular

velocity

(p<

O.Ol),H/Q ratio showed significantly _greatervalues at the higher angular velocity inthe concentric contraction

{p<

O,Ol),but not significantly inthe eccentric contraction. EfC

ratio of

the

quadriceps and hamstrings muscles shewed significantly greatervalues with

the

increaseof angular veLocity

(p<

O.Ol)and the differencesbetween cencentric and eccentric

tor-ques

became

largerwith the increaseof angular velocity. The findingsare useful when plan-ning _{to progress the} intensityof the testing and training of the _quadriceps and hamstrings muscles according topatientstolerance.