理学療法学 第
19
巻第1．
弓』 7 ・
一
11
頁 （1992 年）報 告
漸増 抵抗運 動
が
立
位
重 心
動揺
に
及
ぼ
す影響
＊新
井
光 男
＊＊猪 野 訓 子
田
中 良 美 山
河
剛
要 旨 正 常 人に漸 増 抵 抗 運 動 を行 わせ，
運 動が静 的バ ラン ス機 能に どの様な影 響 を もたらす か を，
運 動前後 に重 心 動 揺 を 測 定 し分 析した。
対 象は，
19 歳か ら65歳 （26．
5±7）の男 子 15名，
女 子35名 計50名 の健常 者であっ た。
その結 果，
運 動 後は比 較 的 高い周 波 数 帯 域 （2− 5Hz
） において，
左 右の動揺パ ワー
ス ペ クトラム と前 後の動 揺 速 度パ ワー
ス ペ ク ト ラム に相 関が有 意に高 くなっ た。 ま た，
僅 かで はあ る が右へ の変 位が有 意に認め られた （固 有 受 容 器 系の促 通 ）。
また，
運 動 後，
O．
1 Hz以下の低 周 波 数 帯 域に おいて， 前後の動 揺パ ワー
ス ペ ク トラム と動 揺 速 度パ ワー
ス ペ ク トラムの 相関 が高くなっ た ことに よ り，
前 後に非 周 期 的に揺 れ な が らバ ラン スを 保 持 する能 力 が 高 まっ たこ とが 推 測される （前 庭 系の促 通 ）。
以上に よ り，
自転 車エ ル ゴ メー
ター
によ る漸 増 負 荷 訓 練は，
固 有 受 容 器 系の促 通のみ でな く，
前 庭系 の促 通が起こり，
静 的バ ラ ン ス機 能に影 響を及ぼすこと が示 唆さ れ た 。 キー
ワー
ド 抵 抗 運 動，
固 有 受容器系， 前 庭 系， 重 心 動揺緒
言 運動 療 法の施 行の際，
抵 抗 運 動はよ く用い ら れる。
抵 抗運動L） を行う ことに よ り固有受容 器が刺 激さ れ， これ らが姿 勢 反 応2）に何ら かの影響を及ぼ して いる と考え ら れる。GellhornS
〕は，
運 動 負 荷を漸 増 する と，
次 第により多 くの筋が そ のパ ター
ン に参 加 する こと を明らかに して い る。 筋 群の固 有 受 容 性フ ィー
ドバ ッ ク の活 動の増 加にょ り］） t 静的バ ラ ンス機能が向上する可 能 性が高い と考え られる。
今 園，
抵 抗 運 動は，
自転 車エ ル ゴ メー
ター
に よ る漸増抵 抗運動を選 択し， 姿 勢反 応が活性化される と云 う仮 説 を立て，
研 究 を行っ た。
姿 勢 反 応 と して靜 的バ ラ ン ス機能を分析し，
静的バ ラン ス機能の改善を 示 す 指 標 sEffectsof Progressive Resistance Exercise on Static
Standing Balance
in NQrmal Subjects
＊
S広 島 逓 信 病 院整形 外 科理学 療 法室
Mitsuo Arai
，
RPT，
Kunike 夏nQ，
RPT，
Yoshimi Tanaka，
RPT
，
Tsuyoshi Yamakou，
MD ：Department of Ortho・
paedic Surgery
，
H藍rosh 孟ma Teishin Hospital（受 付日 1989年6月12日 ／受 理 臼1991年 2月8日） と して
，
重 心 動 揺の距 離と速 度及 び各々の 周 波 数 分 析を 用い分析し た。 な お，
周 波 数 分 析におい て，
正常 者の重 心 動 揺周波数 分 析は， 3Hz
以 下で十 分で あ り，
主 たる変 動 部 分は1 Hz 以 ドに見 られると してい る が4） ， 固有 受容器系は高 周 波 数 帯 域に お け る，
姿 勢の安 定化 に寄 与す る と さ れて いる ため「
） ， 周 波数を5Hz
まで分析し た。 方 法 対象は， 工9
歳か ら65
歳 （26．
5
士7
） の男 子 15名，
女子35
名計 50 名の健常 者で あっ た。 神 経 学 的 疾 患や関 節 疾 患 及び耳 鼻 科 的な問 題が ない事 を確 認 した。 （1） 被検 者に 10分 聞の安 静を とらせ た後，
1回 目の 重 心 動 揺の検 査を行 っ た。 そ の後，
自転 車エ ル ゴメー
ター
で の漸 増 負 荷 運 動を行い，
all out 後 10 分 間安 静を と らせ た後に，
再 び重 心 動 揺 を計 測 した。 こ の様に して，
同じ被 検 者に計2
回 重心動 揺の検 査を行い， 運動前と運 動 後の重 心 動 揺を分 析し両 者の比 較 を行っ た。
漸 増 負 荷 運 動 は非 定 常 状 態水準の生 理 的 反 応で大 腿四Japanese Physical Therapy Association
NII-Electronic Library Service Japanese Physioal Therapy Assooiation
8 理学療法 学 第 19巻 第 1号 頭筋， 大 殿筋の漸 増 負 荷が得 られる
99wat
／min で行っ た6 ）。
この漸 増 負 荷 方 法で は，
運動後 10 分 間安静を保て ば，
生 理 的 反 応 （血 圧，
心拍数 RPP （血 圧＊心拍 数 ））は，
安 静 時の値に戻るこ と が確認 さ れてい るη。
よ っ て，
重 心 動 揺を分 析 する際の安静後と運動後の比 較 に おい て，
生理的反 応の影響が除 去で き る と判 断し た。
生 理 的反 応は，
確 認の為 重 心 動揺測定前に運 動前後測 定 し，
安 静 時に戻っ
て いる こと を 確 認 し た。
な お，
新 井6）7》 の採 用 した漸 増負荷方法の条件と一
致させ る為，
サ ド ル の高 さ は膝 関 節 屈 曲40
° にな る様に調 節 し，
回 転 数は 60rpm になるように努力さ せ，
回転 数を維 持で きなけ れ ば運 動を中止さ せ た。 その他， リス ク を被検 者に説 明 し，
気 分が悪く な る等の 臼覚 症状の際に中止 する様に依 頼 した。 重心動 揺 測 定は，
重心動 揺解析シ ス テム G5500 （ア ニ マ株 式 会 社 ）を用いた 。 踵をっ け開足 4S ° の立 位で行 い．
上肢は軽く体 側にっ け さ せ，
視 覚の影 響を除 く為閉 眼で行っ た。 測定時間は，
1 分聞 と した。 10Hz 以 上の 高 周 波 成分はfilterで除去し，
取り込み周 期は50 msec と し た。 分析 内容は，
動 揺 距 離，
動揺 実 効 値，
勤 揺速度，
動揺パ ワー
スペ クトラム ， 動揺速 度 パ ワー
スペ クト ラム で あ る。 動揺実効値 （RMS ）は次式で求め た。RMS −
⊥
i
［X，− r
） ・ ＋（y，−
F
） ・ ］ n t−
1 nl デー
タ数X
，：左 右 方 向の動 揺デー
タ値 Y，：前 後方向の動 揺デー
タ値X
：左右方 向の動 揺デー
タ値の平 均 値7
：前後方 向の動 揺デー
タ値の平 均 値 動揺速 度 実 効 値 （RMSVEL ）は次 式で求め た。 RMSVEL−
⊥£
匚（Xl − X
）・ ＋（Y
’ ，− S
・ ）z ］ n i＝
1 n ：デー
タ数 Xノ 、：左右 方向の動揺速度デー
タ値 Y’
i ：前後 方 向の勤揺 速 度デー
タ値X
：左右方向の動 揺 速 度デー
タ値の平均値V
：前 後 方 向の動 揺 速 度デー
タ値の平均値 パ ワー
スペ ク ト ラム は，O．
02
Hz
か ら5Hz の周 波 数 成 分 を 分 析 しt
。X
軸 方 向の動 揺パ ワー
ス ペ クト ラム の 周波数 帯域 を 0．
1，
0．
2，
0．
5，
正，
2，
5Hz の周 波 数で区 切り （6 区画）， 各 区 間の面 積を求め た後，
各 区画の全 面積に対 する比 率 （面 積 比 ）を求め た。 そ の後 各 区 間 毎の 50名の平 均値を と り，
各区 画の 平 均 値 を，X1
（0．
002− 0．
1Hz
），
X
2
（0．
1− O．
2
Hz
），
X
3
（O．
2− 0．
5Hz ），
X
4
（0．
5−
IHz ），
X
5
（1− 2Hz
）， X6 （2−
5Hz ） と表し た。 （以下各々の周波 数帯域を 略しX1，
X2 ，X3 ，X4 ，X5 ，X6
とする。） X 軸 方 向の動 揺パ ワー
スペ ク ト ラム の周波 数帯域 と 同 様に，Y
軸 方 向の動 揺パ ワー
スペ ク トラ ム の各 区間 の面 積 比の平 均 値を求め た。
各 区間毎の平均 値を X 軸 方向の動揺パ ワー
スペ ク ト ラム と同じ周波数帯域で区分 し，
以下 各々を Yl，
Y2，
Y3，
Y4，
Y5，
Y6 と略し た。
ま た，X
軸 方 向の動揺速度パ ワー
ス ペ ク ト ラム の各区 間の面 積 比の平均値も同様に求め， XV 1，
XV 2，
XV 3，
XV
4，
XV
5，XV
6
と表した。 Y 軸方向の動揺速 度 パ ワー
スペ クト ラム の各区間の面積比の平均値も同じ く， YV l，
YV 2，
YV
3，
YV 4，
YV5 ，
YV6
と表 した。 各々のパ ワー
スペ ク ト ラム毎の周 波数帯域の全体に対 す る百 分 率の平 均 値を求め た後 24区画の周 波 数 帯 域 の面積比 （以下 周 波 数 帯 域と略 す） と動 揺 距 離 及 び動 揺 速度間の相 関 係 数を求めた。
結 果 の 被検者が運 動 中止に至っ た原 因は，
すべ て左 右の 大腿四頭筋と大殿筋の疲 労 及び過 負 荷で，
気 分 不良 等の 自覚症状は皆無であっ た。 生理的反応 （血 圧， 心拍数，
RPP ） は，
運 動終 了後10
分 間で安静時の状 態に回復し，
生 理 的 反 応の影 響は 除去で きた。
（2）運動 前 後の各 測定 値を表1に示した。 統計的な有 意 差はなかっ た が，
動 揺 距 離 動 揺 速度が運 動後少な く な っ た。 運 動 前 後の周波数帯域の比較を表 2に示した。 有 意差は認め ら れ な かっ た。
〔4）運動前後の各 周 波 数帯域間の相関係 数に相 違 が あ るもの を表 3 に示した。 動揺実効値と動揺速度実 効値は 運動前相 関が高かっ た （pく0．
005）。 Y1 とYV 1，X
6と YV 6 は運 勁 後 相 関が高かっ た （p＜0．
005
）。 運 動 前と運 勁後の動 揺の中心値と動揺の平均値の 比 較 を 表4に示し た。 運 動 後は，
右へ の変位が強くなっ た （p〈 O．
O 5）。 N工 工一
Eleotronio Library漸 増 抵 抗運動が立 位重 心動 揺に及ぼ す影 響 9 表
1
運 動 前 後の動 揺 距 離 動 揺 速 度，
動 揺 実 効 値の比較 表3 運 動 繭 後の各 周 波 数 帯 域 間の相 関係 数の比較Y1
X6
動 揺実効 値 運 動 前 運 動 後 動揺距離708．9
±186．7mm
X
軸動揺 距離401．0
±110．7mm
Y
軸動揺 距離500．6
±144．6mm
動 揺 集 中 面 積 63．
7士29．
2mm2 動 揺 実 効 値 6．
5±1、
51nm X 軸方向実効値3．
7±0．
97mm Y 軸方向実効値5．3
±L3mm
右方 向動揺速度9．
4
±2．2mm
／s 左方 向動揺速度 9．
5±2．
2mmfs 前 方 向動 揺 速 度 12．
1±3．
lmmfs 後 方 向動 揺 速 度 12．
0
±2．9mm
／s 動揺速度 実効値 20．
1±4．
7mm
／s656．
8
±178．1mm
363．
6
：ヒ108．6n
ユrn470．
3
±132．6m
62，
1±3。
9mm2 6，
5±2．
Omm 3，
6±0．
92mm5，
3
±2．
Omm
8，
6
±2．
Omm
／s 9．
1±2．
2mln／s l1．
7：ヒ2．
9mm ／s 11．
7±2，
6nユm ／sl9
±4．
3mm
／s YV 10．
39
／0．
67s
YV
6
0，
25
／0．
56
＊ 動 揺 速度実効値O．
62
＊ ／O．
35
（訓 練 前の相 関 係 数 ノ訓 練 後の相関 係数）＊
：p＜O．
005
表4
運 動 前 後の 動揺 幅，
中心値の比較 （単位 ：rnm ） 運 動 前 運 動 後 動揺最大 幅 動揺最大 幅 動揺の中 心値 動 揺の平 均 値21，7
：±：6．5
30．1
±8．
4 0．
07：：6．
40．
006
±6．3
21，1
±14，
3
28，
4：辷 8．
3 0．
80± 6．
6＊O．29
±6，
3
＊ ＊ pく0．
eOS
表2
運動前後の周波 数帯域の比較 運 動 前 運 動 後考
察
123456123456
123456123456VVVVVVVVVVVV XYXXXXYYYYYYXXXXXXYYYYYY14．
1±3．
4
9．5
±3．
5
23．
2±：4。
1 19．
7±4，
3 15．
7±2，
810．1
±2，
0
18．9
±5．
2
11．0
±3．
4
21．2
±5，
7
16．
7：t2．
814．4
士3，
4
10．6
±3．1
0．7
±0．3
1、
2±0．
5 5．
9±1．
4 10．
4±2，
4 16．
6
±3，3
22．9
±1，7
0．
9±0．
4L4
±0．
5 5，
4±1．
6 9，
1±L8
16．
1士3．
425．4t
：3．9
15．
8
±4．
4
9．5
±3．0
21、
6：辷6．
O l9．
0±4．
5 14．
1d：2．
511．2
±2．9
18．6
±4．9
9，9
±3．3
21，8
±4．
7
17，
6±3．
813，9
：辷3．1
10．5
±2．6
0．6
±0．3
1．
0±0．
6 5．
3±2．
5 9．
3±2，
513．5
±3，
6
24．
0
±3，1
0．
8±O，
3 1．
3±0．
6 5．
4±L4
9，
5±2．
4 15，
0±4、
025，
2
±4．
5
今 回の漸増抵抗 運 動 後，
両 側の大腿四頭筋と大殿筋に 疲労が あっ た に も関わ らず， 動揺距離及び動 揺速度の値 は，
有意 差 は な か っ た が小さ く なり，
バ ランス機 能の改 善の傾 向が示 唆さ れ た。 周波数分 析による比 較で は，
運 動前の周波数帯域の面 積 比 間におい て有 意 差は なかっ た が，
運 動後は，0．
lHz 以下の前後 方向の動揺距離の周波数成 分と前後方 向の動 揺 速 度の周 波 数 成 分において相 関が み ら れ た。lHz
以 下の周波 数帯 域につ い て，Cemacek7
♪ は前 庭 系が関 与 す るこ と を述べ てお り，
今回の研究で0．
1Hz
以 ドの低 周 波数帯域に相関が み ら れ たこ と は，
前庭 系が促通さ れ，
非 周 期 的1〕に前 後にバ ラ ンスを 調 節 す る能 力 が 高 まっ た こと を示 唆して い る。 ま た，
表3に示 す 様に，
運 動 前の 動 揺 速 度 実 効 値 と動 揺 実 効 値に相 関 が あ り，
運 動 後は相 関が ない こと も，
運 動 前と比 較 して，
運 動 後，
よ り非 周 期 的に動 揺 してい る こと を裏 付け て い る。GardnerS
冫 は，
身体を加速し た り減速し た り す る と三半器官の 内リン パ 液が動くことによ り圧が変化し，
そ れによ り前庭系に促 通 的な反 応を ひきおこすこと を述べ て い る 。 抵抗運動時， 負 荷の 漸増に よっ て，
身体の動揺が，
加 速 もし く は減速 を伴っ て生 じた可 能 性が考え られ， これ が前庭系の促通 にっ な がっ た と推測 さ れ る。 ま た，
運 動 後は2Hz
か ら5Hz
の周波数帯域で， 前Japanese Physical Therapy Association
NII-Electronic Library Service Japanese Physioal Therapy Assooiation
10 理学療 法学 第正9 巻第 1号 後の動 揺 速 度と左 右の動 揺 距 離に柑 関が 認 め ら れ た。 身 体の前 後と左右の
2
方 向間に は，
三好9｝ は，
あまり大き な相関は ない と述べ て い る。一
方，
千 綿 1°〉は，
身体の重 心動 揺におい て，
1．
5Hz 以下及び4 Hz 付近の各々 で は前 後 左 右の2
方 向 間に相 関が高 く，
互い に関 連 して い る と述べ て い る。
こ の様に諸家の見 解に も相違が見 られ，
今 回の研 究で は，
三 好9＞の 述べ る様に，
運 動 前は相 関 が な かっ た が， 運動 後は 2Hz か ら5Hz の比較的高い周 波数帯域で相関が認 められた。 前後 左 右の2
方向間の比 較的高い 周波数帯 域で の動揺の関連 性が高まっ た結果は，
比較的高い周波数帯 域にお け る姿勢の安定化に固有受容 器 系が寄 与して い る と さ れて いる点か らも支 持さ れ るで あろ う。 ま た，
表 4より右へ の僅か な変 位が運 勤 後 有 意 に認められた。 今 回の漸 増 抵 抗 運 動によ る疲 労に，
左 右 差につ い て の訴え は特に な かっ た。 そ れに も関わ らず僅 かで あるが 右に重 心 が 有 意に変 位 した理 由は，
漸 増 抵 抗 運動時に右下肢 優位で 回転 数が60rpm
に な る よ う に リ ズ ム調節 を行っ てい た為，
関 節圧縮や抵 抗 等の固 有 受 容 器系へ の刺激が 左下肢と比較して，
右 下肢により多く加 わっ たこ と が考え ら れる。 以 上の様に，
右へ の変 位を固 有 受 容 器 系の刺 激 量の差によ る結 果と考え れ ば，
右へ の 変位は，
運 動 後有意に高 まっ た固有受 容 器 系に関与する 前後 方 向の周 期 的な動 揺 と関連 性が あ る と推測 さ れ る。 漸増 抵抗運動に より固有 受容器系が促通さ れ， 前 後方向 へ の周 期的 な揺れに対 し1］），
僅かに右下 肢に重 心 を移 動 さ せ な が らバ ランスを調節する能力が高まっ たこと を示 唆してい る。 結 語 自転 車エル ゴ メー
ター
によ る漸 増 抵 抗 運 動は，
固 有 受 容器系の促通の みでな く，
前 庭 系の促通 が起こること が 示 唆さ れ た。 っ まり，
前庭系の促 通により非周期的に動 揺し な が らバ ランスを保 持 する能 力が高 ま り，
同 時に，
固 有 受 容 器 系の促 通に よ り前 後に2Hz から5Hz の間 の周 期で動 揺 すると，
右に重 心 を 移 動さ せな が らバ ラン ス を 調 節 する能 力が高まっ たことが推 測さ れ た。
引 用 文 献1）Kabat H ：Studie＄on Neuromuscular Dysiunction
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ff
±uttustgwhths,izllzigJLiitetvtlkcg:6-eeew
11
<Abstraet>
Effects
ofProgressive
Resistance
Exereise
onStatic
Standing
Balance
in
Normal
Subjects
Mitsuo ARAI, RPT, Kuniko INO, RPT, Yoshimi TANAKA, RPT, Tsuyoshi YAMAKOU, MD
Dent
of
OrthQpaedic
Su,gery,
ffiroshima7leishin
HbspimlThe purpose of this study was toanalyze the effect of progressive resistance exercise with a
bicycle
ergometer on static standing balance in healthy subjects.The
subjects were50
healthy volttnteers whose mean age was 26,5
(range,
19to65 years). Each subject stood on aforce
platewith theeyes closedbefore
and after theexercisefor
a minute.The
shiftinglengths,
the'mean displacement of center of gravity in right-left direction,Root-Mean-Square value(RMS),
velocity ofbody
sway, the power spectrum ofbody
sway and ofits
velocity werecalcu-lated
by
usingGravicorder.
With
respect to thepower spectrum, the oscillations were rangedinto
frequency
bands
efO.Oe2-O.1
Hz,O.1
-O.2Hz,
O.2-O,5Hz,
O.5-1
Hz,
1-2
Hz, and 2-5 Hz.The percentual power spectrum
density
in
eachband
was obtained. The results obtainedbeforeand after theprogressive resistance exercise
in
each element were compared. The results were asfollows,
The
correlationbetween
RMS
and velocity ofbody
sway measured beforethe
exercise was significant(p<
.O05).
The mean displacement of the center of gravity inleft-right
(
×)
directionafter the exercise shifted to the right compared tothe value measuredbeforetheexercise
(p<
.O05).
The value of body sway inthe O.02
-O.1
Hzband
inthe
anterior-posterior
(Y)
directionobtained after the exercise was significantly related tothe va]ue of the velocity of body sway inthe same band in"Y" directionobtained after
the
exercise.The
valueof body sway inthe 2-5 Hz band in"Yi' direction
obtained after the exercise was significantly
related tothe value of the velocity of body sway inthe same
