( 5 9 ) 原 著 :秋 田大学医短紀要 7: 5 9‑6 3 ,1 9 9 9.

( 5 9 ) 原 著 :秋 田大学医短紀要 7: 5 9‑6 3 ,1 9 9 9.

大転子水位 における浮力 の影響 を除去 した歩行 時の呼吸循環反応 一浮力除去歩行 の効果 に関す る基礎 的研 究 ‑

* ･･.1t U 樹 諭 康

薄 井

大 阪 * * 宏 一

賂 伸

竹 藤

佐 進 * * * * * 樹 1 彰 出 目 佐

山 山 木

籾 若 玉

Car di or e s pi r a t or yRe s pons ea tWa l ki ngt oRe mo vet heEf f e c tofBuo ya nc y a tt heGr e a t e rTr oc ha nt e rWa t e r ‑ Le ve l .

Hi de kiMoMI YAMA *Ma s a hi r oSATAKE *Yuki hi koOs A W A * Sa i c hiWAKAYAMA *shi ni c hiSHI NDO *Ya s ut omoSAKAI **

Aki r aTAMAKI ***

[ 緒 言]

理学療法 における筋機能回復 を目的 とした運 動療法の一つ として,筋力及び持久力訓練が挙 げ られる｡筋力及び持久力訓練 を実施す るにあ たって,最大の効果 を得 るためには適切 な運動 負荷が必要であ り, これまで種 々の検討がなさ れている｡理学療法領域 における水 中歩行訓練 は,水 中での物理的作用の一つである浮力 を利 用 して免荷時の早期歩行訓練や水 の粘性抵抗 を 利用 した筋力増強訓練,温熱作用 を用いた療病 緩和 ･リラクセーシ ョンなどを目的に行 われて

いる｡

岩 崎 1) らは,水 中歩行 において,換気性作 業間借 に着 目して比較検討 した ところ,水 中歩

行時の胸部水位 と腰部水位では,胸部水位 にお いて,換気性作業開催が低値 を示す ことを報告 している｡ これは,腹部浸水 によ り腹腔内臓器 が静水圧 により加圧 され,肺気量が減少す るこ とで水 中における嫌気性代謝闘値 に影響 を及ぼ したことが考えられる｡

また ,Gl n a Br a v o 2) らは,水 中歩行 を 7 7 人の 閉経後の女性 ( 5 0‑7 0 才) に対 して , 1 回 6 0 分 を週 3 回, ウエス ト水位で行 った｡ 1 年後 に, 筋力,待久力,柔軟性,精神的健康面 において 再評価 した ところ､有意 に改善 を示 したが,育 椎 の骨塩量 は低下 した事 を報告 している｡つ ま

り,水 中での連動 は,下肢筋機能回復,及び全 身持久力向上 に有効ではあるが,骨塩量への影

秋 田大学医療技術短期大学部

*理学療法学科

**茨城県立医療大学保健医療学部 理学療法学科

***大阪府立看護大学 医療技術短期大学部理学療法学科

Ke yWo r d s: 水中歩行,大転子水位, 酸素摂取量,浮力除去歩行

‑ 5 9‑

( 60) 大転子水位における浮力の影響を除去した歩行時の呼吸循環反応

響か らすると必ず しも効果的な もの とは言い き れない といえる ｡

先行研究の結果 を踏 まえ,水 中歩行 を行 う際 の水位 は,腹腔内臓器 に対 して静水圧 の影響が 最 も少 ない と考 えられる大腿骨外側上端の大転 子部 まで とした｡ また,我 々は,重力環境 にお いて歩行する人間は,水 中歩行 において も陸上 に近似 した抗重力筋活動 を伴いなが ら筋力 ･持 久力訓練 を実施す ることが望 ましい と考えてい る｡つ ま り,体幹部 に浮力分の重錘 を荷重 して 歩行することが,下肢の抗重力筋活動 を促 し,

よ り効果的な筋力 ･持久力訓練 になると考 えた｡

今 回の研究 目的は,今 までの水中運動療法 に おいては検討 されていない,大転子水位 におい て浮力分の重錘 を荷重 し,浮力の影響 を除いた 歩行 ( 以下,浮力除去歩行)時の呼吸循環反応 及びその有用性 について検討することである ｡

[ 研究方法]

1.被 験 者

対象 は,呼吸器疾患の既往歴 のない健常 な男 子学生 5 名 とし,年齢 は , 20±0. 8 才 ( mean ±

SD) ,身長 173±1. 9c m ,体重 69±3. 6k 9であっ た｡

2. 測定方法

1)浮力分の荷重量測定

浮力の測定 は,一定の水が満水 された浴槽 に 被験者が大転子 まで浸 り,浴槽 か ら溢 れ出た水

の重 さをバネ秤 にて計測 し浮力分の荷重量 とし

た｡大転子水位 における浮力分の荷重量 は, 自 重の約 30% に値 し,平均 20. 1 k 9の重錘 を荷重 し た ｡ ( Tabl e 1)

2)歩行条件

大転子水位 における歩行時の呼吸循環反応 を 比較す るために,陸上歩行 ( wal ki ng ofl and) , 水 中歩行 ( wal kl ng Ofwat eri mmersl On) 及び 浮力除去歩行 ( wal kl ngOfbuoyanc yr emoval )

を比較 した｡歩行様式 として統一 した条件 は, 任意の歩行速度である時速 2. 16k m にて 4 分間, 3m の距離の往復歩行 とした｡浮力除去歩行時 において溢れ出た水 の重 さ分の重錘 を腰背部及 び腹部 にマジ ックバ ン ドで固定 し,重錘 は,水 に浸 らない ように設定 した｡水 中及び浮力除去 歩行 は,水温 36 度,室温 24‑ 26 度,湿度 50‑

60% ,水深 87c m の環境下 において行 った｡

3 )測定項 目

陸上,水中,浮力除去歩行時の呼吸循環反応 は , AE‑280S (ミナ ト医 科 学 社 製 ) 及 び ML5000 (フクダ電子社製) を用いて,安静暗 か ら歩行終了後 まで連続 して測定 した｡測定項 目は,体重 当た り酸素摂取量 ( VOZ /W ) ,酸素 舵 ( VOZ /HR) , 分 時換 気 量 ( vE) , 呼 吸 数 ( RR;Respi rat i onRat e) ,心拍数 ( HR;Heart Rat e) , ダブル プロ ダク ト ( DP:Doubl ePro･

duc t ) とし,各歩行条件下 において歩行 中定常 状態 になったことを確認 し , 3 分半か ら4 分の 間に得 られた 3 秒毎データの平均値 を採用 した｡

酸素脈 は,分時酸素摂取量 を心拍数で際 して求

Ta bl el ･ Re s u l t sofme a s ur e me n tu nde re a c hwa l ki n gc ondi t i on･ ( me a ni: sD,n=5)

wal ki ngo rl and 8 . 5±1 . 6 7. 1±1 . 4 1 9. 6±3. 6 1 9 . 9±4 . 3 8 2. 6±7. 3 1 3 4. 8±1 6. 9 1 0 7. 9±1 2. 1

wal kl ngO fwat erI mme r s i o n 1 2. 2±3 . 6

9. 1±1 . 3 24. 5 ±&0 2 3. 7± 5 . 4 9 0. 6±1 0. 4 1 4 0. 0± 5 . 2 1 2 4. 1±1 4. 7

wa l ki ngo fb1 1 0 yanC yr e mo val 1 5. 1±5. 0

9. 8±1 . 2 2 9. 2±7 . 8 2 8｣ 3±5. 1 1 0 4 . 5±1 8. 2 1 5 7. 0±1 2. 7 1 6 72士3 0. 1 2 0. 1±2 3 1 ゐ2 / W ( ml ㈲ m in )

02 ‑ p 山s e ( m i n d m i n n na t s VE ( I / m in )

RR( I V m in ) HR( b 朗t S h n i n ) S BP ( mmHg ) DP ( ×1 0 0 )

We i g hto fl o a d( k d

V o 2 N ; o xy g e ni n t a k e , 02 ‑ p u l s e ; o xy g e J I P u l s e ,V E ; e x p i r e d a i r ,R R ; r e s p i r a t i o nr a t e , HR; h e a r tr a t e ,

SBP; s y s t o l i cb l o od pr e s s u r e , DP; d o u bl ep r o d u c t , We i g hto fl o a d; r ol eWe i g h tc o r r e s p o n d i n gt ot h eb u o y a n tf o r ce.

粗山E ]出樹 ･ 佐竹 婿宏 ･ 大津諭樹彦 ･ 若山 佐一 ･ 進藤 伸一 ･ 阪井 廉友 ･ 玉木 彰 ( 6 1 )

め られ, 1 回拍出量 と動静脈酸素含量較差の積 で示 される｡ また, ダブルプロダク トは,収縮 期血圧 と心拍数の積で表 され心筋酸素消費量の 指標 となる｡

歩行 中の心拍数,血圧 の値 は, ML5 0 00 か ら AE28 0Sに取 り込み,統計処理 は,一元配置分 散分析法 によ り5%未満 を有意水準 とした｡

[ 結 果]

各歩行条件 における呼吸循環反応の測定結果 を表 1 に示す｡ ( Ta bl e1)体重 当た り酸素摂 取量 は,陸上歩行8. 5±1. 6m e /k 9/ mi n ,水 中歩 行 1 2. 2±3. 6m e /k 9/mi n ,浮力 除去歩行1 5. 1±

5m e /k 9/ mi n で,浮力除去歩行 は,陸上歩行 に比 べ 有 意 ( p <0. 05) に高値 を示 した｡ ( Fi g

孤 2 . . . . . aTt,ltlT皇 U

1 瓜 d w& t e rl mme f S 1 0n Buoya nc yRe mo ya l FI B1Ch a nge sOf Ox y ge E l l n t 止 e d unn g Wa l k mg( me B L n±SD, T F 5 ,●p<005 ) LB L nd, W 此 ngofl a J l d,Wa t e rl mme r s l On, Wa l k i n gOfwa t e rL mme rSI On, Buoya J I C yR ml OV a l , W al k i n gOfbuoya T I Cy r e mOVd

舶｢12｡111001叫｣.｢

4

｢ ｡

浬

璽 ー

L町l d Wa t e rl mme r s l On Buoya nc yRe mo va l

F I B3Ch

g e s o f He a r tR a t e du nn g Wdk l ng( me a n±S D, n ‑ 5 ,■p<005) Lmd , W a l hn g o fl a J l d, Wa t

l n l me r 乱 O n, W dkl n gOfw a t e rI m

e r s i on , Buoya nc yRe m ovd, W山kl n gOfbuoya nc y

d

1)運動時代謝 を安静時代謝で除 して求め られ る基 礎 代 謝 エ ネ ル ギー 消 費 量 (Met abol i c e qul Val e nt;Me t ) に換算す る と浮力 除去歩行

は,時速2. 1 6kmで約4. 3Me t s に相当 した｡浮 力除去歩行 は,基礎代謝エネルギー消費量 に換 算 して,陸上歩行の約 1. 8 倍,水 中歩行の約 1. 2 倍の値 を示 した｡

酸素脈 は, 陸上歩行 で7. 1±1. 4m e /k 9/mi n/

beats ,水 中歩行 で は,9. 1±1. 3m e/k 9/mi n/

beats ,浮力除去歩行 は,9. 8±1. 2m e /k 9/ mi n/

beats であった｡陸上歩行 と水 中歩行 間,及び 陸上 歩 行 と浮 力 除去 歩 行 間 にお い て有 意 差 (p<0. 05) を認 めた｡ ( Fi g2 )心拍数 は, 陸上歩行 で82. 6±7. 3beats/mi n ,水 中歩行 が 9 0. 6±1 0. 4be at s / mi n ,浮力除去歩行が1 04. 5±

m

i/ k d mi n /be B L t S 1

｢ 】

i i i id

LⅧd Wa t e rI mme r s i on B

oya nc yRe mo va l

FI E2Ch

g e so fO

g

nPt l l s ed unngWdhn g

me a d l ± S D, n ‑ 5 ,'p<005 ) La nd, W a lk i ngOf l a nd, Wa t e rl J nm e r S i on , Wdkl n gOfwa t e rl mme r S I O n , B u oya nc yRe mo va l , Wa n un go fbuoya nc yr e mo va l

0 0 20 00

P n P

at q tt0 凸

La nd Wa t e rhnme r s l Oh Buoya nc yRe mo va l FI g4Ch wge sofDou b l e P r odu c td ur mgWa J hr l g( me 肌±S D, n ‑ 5 , 事p<005】Mp<O01 )

Lmd, Wa l hn gofI u d, Wa t e rI n nl E FS I On, Wdk l n gO fw

t

BuoyB L nC

Re mo va l , W ak l 喝 Ofbuoya nc yr mt ovd

‑ 6 1‑

( 6 2 ) 大転子水位における浮力の影響を除去 した歩行時の呼吸循環反応

1 8. 2beats/mi n であった｡浮力除去歩行が陸上 歩行 と比べ有意 (p<0. 05) に増加 を示 した｡

( Fi g3)

また, ダブルプロダク トにおいては,陸上歩 行が 107. 9±12. 1 ,水 中歩行で 124. 1士1 4. 7 ,浮 力除去歩行が 1 67. 2±30. 1 であ った｡浮力除去 歩行が陸上及 び水 中歩行 に比 して有意

(p <0. 05) に高い値 を示 した ｡ ( Fi g4)

[ 考 察]

1.浮力除去歩行時の Vo 2 / W

陸上 に近似 した抗重力筋活動 を伴 った水 中歩 行の試み として,浮力分の重錘 を荷重 した浮力 除去歩行時の吸循環反応 を測定 した｡

浮力除去歩行が,陸上歩行の 1. 8 倍 に相 当す ることは,時速 2. 16km の大転子水位歩行 にお いて､水の粘性抵抗 による物理的作用が,体重 当た り酸素摂取量の増加 として表 されていると 考える｡同様 に,浮力除去歩行が,水中歩行の 1. 2 倍 に相 当す ることは,浮力分の物理 的作用 が体重 当 た り酸素摂取 量 に反映 され てい る｡

( Ta bl e2)

我々は,下肢 にて自重 を支持 した閉鎖的運動 連鎖の条件下 において運動学習及び筋力 ･全身 持久力訓練 の必要性 を重視 してい る｡中山 3)

は,身体 に対 して水 の粘性抵抗 は,ゆっ くりと した歩行 ス ピー ドで速 さに比例 し,早い歩行速 度では速 さの2 乗及 び推進投影面積 に比例す る と述べている｡つ ま り,筋力が高値の者 ほど水 中において歩行ス ピー ドは増加す ることか ら, 水か ら受ける粘性抵抗が増加する｡等速性運動 機器か ら得 られる抵抗が,個人の筋力 に対応 し

た抵抗 として供与 されるとい う点 において類似 している｡

また,浮力除去歩行 を運動力学的に分析する と,立脚期 においては,重錘 を荷重 した事で閉 鎖的運動連鎖 を理論的にみた してはいるが,遊 脚期では,通常の水 中歩行時 と同様 に浮力作用 によ り振 り出 し時 に要する筋活動が軽減するこ とが考 えられる｡

2. 他の呼吸循環パ ラメーター

Fi ck の式 ( vo 2 ‑心拍 出量 ×動静脈 酸素較 差) を基 に酸素脈の有意 な変化か ら水 中及 び浮 力除去歩行時の酸素摂取量の応答特性 を検討 し た｡つ ま り,水 中歩行 は,陸上歩行 に比較 し体 重当た り酸素摂取量が不変で,酸素脈が有意 に 増加 し心拍数が不変であることか ら一回心拍出 量の増大 による反応が考 えられた｡ また,浮力 除去歩行 は,水 中歩行 に比べ酸素摂取量が高 く, 酸素脈 と心拍数 も有意 に増加 していることか ら 主に心拍数の増加 に よって酸素供給が なされ, 動静脱酸素較差の増大 も関与 していると推察 さ れる｡

一回心拍 出量 に影響 を及ぼす静水圧 は,我 々 の基礎 的実験 4 'において,統計学 的 に大転子 水位 までの静止時立位 においては循環系 に影響 を及ぼさないことを確認 している｡ しか し,水 中歩行時における動 的水 中運動では,厳密 に末 梢循環 における動水圧及び静水圧 の静脈環流‑

の影響 と筋収縮時の ミルキ ングアクシ ョンによ る静脈環流の影響 を区別す ることは困難である｡

水位の違いによって水の物理的作用が変化する 事か ら,今回得 られた呼吸循環反応 は,大転子 水位固有の もの と捉 えるべ きであると考 える ｡

Tabl e 2.Physi calact i on undert he eachwal ki ng condi t i onoft he wat er ･

wa l k i n go fl a n d wa l k i l l gO fwa t e ri mme r s i o n wa l k i n go f b u o y a n c yr e mo v a l

Bu o y a n c y +

V i s c o s i t y + +

粗山日出樹･ 佐竹 賂宏･ 大洋諭樹彦･ 若山 佐一･ 進藤 伸一･ 阪井 康友･ 玉木 彰 ( 6 3 )

3. 浮力除去歩行の有用性

浮力除去歩行 は,水 中歩行 の約1. 2 倍 の酸素 摂取量であったことか ら段階的な連動負荷の位 置づ けが可能であった｡ また,閉鎖的運動連鎖 により,陸上歩行時 と近似 した重力環境下 によ り,筋力 ･持久力増強効果が期待で きる ｡

浮力除去歩行時のダブルプロダク トは,水 中 歩行 に比 して有意 に高値 を示 したことか ら,呼 吸循環器疾患 の既往が ない ことが望 ましい もの と考 える｡ また,腰腹部 より上部 に浮力分の重 錘 を荷重す ることか ら,胸腰椎部以下の関節お よび骨格 に構築学的問題が存在 しないことが適 用条件 になると考えられる｡

今 回新 しく試みた浮力除去歩行 は,静水圧 に よる運動能力への影響 を抑 えた大転子水位で実 施 し,浮力分の重錘 を荷重することで浸水下の 下肢筋 に対 して陸上 に近似 した重力環境 をもた らし,水 中歩行 を長期 間実施 した際 に危倶 され る骨塩量 に対 して も有効 な機械 的刺激 5 ノにな

りうることが期待で きるもの と考える｡

今後は,水 中歩行時 における筋電図 も含めた 検討 と歩行速度の影響 を明確 に し,浮力除去歩 行の有用性 についてさらに詳細 な検討 をしたい

と考 える ｡

[ ま と め]

1.大転子水位 における浮力相当分の重錘 を荷 重 した水 中歩行時の呼吸循環反応 を測定 しその 有用性 を検討 した｡

2. Vo 2 /W は,浮力除去歩行,水 中歩行,陸 上歩行の順 に高 く,浮力除去歩行 と陸上歩行間

において有意 に (p<0. 05 )高値 を示 した｡

3.浮力除去歩行 は,立脚期 において陸上 と近 似 した抗重力活動 を伴 い水の粘性抵抗 を受けて

vo ≡ /W が増加 した と考 えられた｡

4.浮力除去歩行 において, ダブルプロダク ト が,他の歩行様式 と比較 し有意 に高値 を示 した

ことか ら,対象者 を限定 した運動処方の必要性 が示唆 された｡

引用文献

1)岩崎 直美 , 横田 豊,白井 克任,他 :陸上運動 と水 中運動 における呼吸 ･循環 応答 の比較 ,体力科学 ,46( 6) , pp9 01 . 1 9 97.

2)Gi naBravo,Pl erreGaut hi er,Pl erre ‑ Mi chelRoy,etal :A Wel ght ‑ Bear l ng , Wa t er ‑ Bas e dExer c i s ePr o gr a m f orOs t e o‑

pe nl CWome n:I t sI mpa c to nBo ne,Func ‑ t i onalFi t ness,andWel 卜Bei ng,Arch PbysMe dRe habi l ,vo1 7 8,pp1 375‑1 3 81.

1 99 8.

3 )中山 彰一 :骨 ･関節疾患の水中訓練,理 学療法,4( 4), pp279‑ 2 85.1 9 87.

4 )粗山 日出樹,佐竹 豚宏,若山 佐一, 他 :水深の違いが静止立位時の循環系 に及 ぼす影響,秋 田大学医療技術短期大学部紀 要,6( 2 ), pp1 75‑1 78.1 99 8.

5 )寺 山 和 雄 編 :標 準整形外科 学 第 3 版 pp9 ,医学書院

参考文献

1 )谷口 興一 編 :心肺運動負荷 テス トー呼 気 ガス分析 による心肺疾患の新 しい見方‑, 南江堂 1 993.

2) 中村 隆一 :臨床運動学第 2 版,医歯薬出 版株式会社 1 99 0.

‑ 6 3‑