理学 療 法 学 第
25
巻第6
号355 〜361
良 (1998年 )報 告
身 体
への
重 錘
負荷
が
立
位 時重
心
動 揺
に
及
ぼ
す
影響
*森 岡
周
1)宮 本 省
一三
D
高
田
祐
Z)池
田
武 史
2)日
高
み ど り
2) 要 旨本 研 究の 目 的は
,
身 体へ の重 錘負荷
が立位時
重 心動揺
を減少
さ せ う る とい う仮 説を検 証 す るこ とである、
、
先 行 実験
と して,健常成
人5 名
を対象
に無負荷
時立位お よび体 幹,骨
盤, 足 部に各々別々 に体重の5
,
10
,15
% の 重 錘を負 荷 した立 位の重 心 動 揺 (総 軌 跡 長,
矩 形面積)
を比 較 し たc , 結 果は,
足 部へ の10
% 重 錘 負 荷 条 件が,
無負
荷 時 立位
に比べ総軌跡長値,
矩形面牘値
と もに最
も減少
さ せ た。本実験
と しては,先
行 実 験に て最 も重 心 動 揺 を減 少させた10
% 足 部 重 錘 負 荷 方 法を用い て,
健 常 成 人30
名と脳 卒 中 片 麻 痺 患 者25
名 を対象
に,
無負
荷 時と10
% 足 部 重 錘 負 荷 時の2
条件
悶の立位時
重 心動揺
を比較
し た。 その結 果, 健 常 成 人, 脳卒中片麻痺
患者
と もに総軌
跡 長値
, 矩 形 面 積 値, 左右 動 揺 標 準 偏 差 値,
前後 動 揺 標 準 偏 差値
の各
パ ラ メー
タ におい て無負荷
時 立 位に比べ, 10
% 足 部 重 錘 負荷時
の値
が減少
し,2 条
件 開に は有 意 差が み られた。
本 実 験結
果か ら,身体
へ の重 錘負荷
は立位時重
心動揺
を減 少さ ぜ ること が判 明し,
巾で も足 部へ の重錘負 荷が最 も重 心 動 揺を減 少さ せ た こ と か ら訓 練 方略
として の 可能 姓が示 唆された。 キー
ワー
ド重 錘
負荷
, 立位
, 重心動揺
は じ め に立 位 姿 勢の平 衡
状
態に影
響 を 及 ぼ す 生体
力学
的 要 閃と して は質
暈,支持
基底
面,重
心線
の位
置,
重 心の高
さの4
つ に規 定L) されている。こ のうち
,
支持
基底面
, 重 心線
の位
置, 重 心の高
さに関 して は,
我々 殫学 療 法一
L
が [々の臨 床におい て そ の影 * Effectso 「IETeight
.
s Addc〔1 to{he Body Qn Sway of LhcCcnter of GrtLvity in Upright Sしanding
I) 尚 知 医 療学院 f畢学療 法学科
(〒78] 027〔}瘤]矢凵Tti
t,
之?兵6012 1)Shu Morloka
,
RPT,
Shozo Miyamoto,
RPT囓
Depart−
ment of Physicat Therapy
,
Kochi School ef AlliedHじ
二
dtll and twledictLl Pi’
v[ession $ 2) 愛 宕病 院 1)ハ ビリテ・
一
ショ ン科Yu Takatd
.
RPT,
FrakcshE
rkeda,
RP厂
「,
M 】dOlli日idaka,
RPT
,
Dcpurt]i〕o「lt o 「Rchabilitation,
AしagQ Hospltal(受
f1
日 1997{「こ3月27 Ej〆’
受F[1日 1998年6∫i
2[ヨ) 響を十 分に 考 慮 しなが ら,
患 者の姿勢
調節動
態の分析
や治療
的操作
に対
して方
略と して用い て き た。 しか し な が ら, 質 量にっ い て は 噴 量増 加が立 位 平 衡 を 安 定させ る1
とい う生体
力学的
な原
理 が存
在 するにも関わ らず, 臨 床 応 用は失 調 症に対 して,
そ の効 果 性か ら重 錘 負 荷 訓 練と して 運 動 療 法に導
入されて い る25)の みで あり,
脳 卒 巾 片麻痺
に対
して臨床導
入 は な さ れてい ない ,,一
般に静 的 立 位 平 衡が不 安 定で ある脳 卒 中 片麻痺
患者
の立位平衡
訓練
に お け る治療的
操 作と しては,
平 彳亅棒 ある い は肋 木 等を利 用し, 前 述 した支 持 基 底 面を変 化さ せ るこ と が主であ り, 身 体へ の 重 錘 負 荷に よ っ て 質 量を増 加させ るとい う方 略に よ る操 作 を行
うこ と は極めて 少ない。
さ らに,
その臨床
応 用につ い356 理学 療 法 学 第 25巻 第 6 弓 て も,
荷
讃部位
,荷
重 最な どの 重 錘 負 荷 方 法の詳細
につ い て の 検 言」はなされて い ない。そこで ま ず, 先 行実験 と して健 常 成 人を
刻象
に 身 体各部位 (
体幹
,骨
盤 足 部 )へ 重 錘 負 荷を行 い,
負 荷 部 位な ら びに負荷
量の 違い か ら立位 時
重 心動揺
を 分 析 した。
そ して,
脳 卒 中lI
ド麻 痺 患 者 (以 下片 麻 痺 患 者 )に対
す る静
的 立位平衡
訓 練に お け るセラピス トの操 作 手 段として,
身 体へ の重 錘 負 荷 方 略の適応の「1∫能性
を検証する た め に健 常 成 人および片 麻 痺 愚 者を対 象に本 実 験を行
っ た 。 対 象と方 法1
先 行 実 験本実験
に先 駆けて,
身 体の各 部 位へ の重錘負 荷 の影 響 度を分 析 する目 的に て先 行 実 験を施 行し た。実験
は22 〜 25 歳
の健常者 5
名を被 験 者と し,
以ド
の条件 ド
で 弔心動揺
を測
定 し た。 な お,
重 心 動 揺の測 定に はア ニ マ 社製
グラ ビコー
ダー
GS
2000
を 用い,
機 器か ら得られる足 圧 中 心 動 揺のバ ラ メー
タ値
を重心動揺
の値
と し た。 身 体へ の負 荷 部 位は,
体 幹 負 荷 (重 錘ベ ス ト 装 着 ),骨 盤
負荷 (
重 錘ベ ル ト装着)
,足部負
荷 (重 錘バ ン ド装 着 ) と し (図1
),
各々 の 負 荷 量 を被験者
の 体 重の5 ,10,15
% と規 定 し た。 な お,負荷
量の 調節
は図 1−d
の 鉛 (500g
)の本 数 を 変 化さ せ た。 ま た,
基 本 的 静 止 立 位 時 (以 下 無 負 荷 時 ) で の測 定 も行い,
計10
条 件で比 較 し た。畜
図1
各負荷 条件と負 荷量調節の鉛 a:イ本幹 負 弔1∫ b:・
円’
盤 負 荷 c:足部負荷 d:鉛身体へ の重 錘負荷が立位 時 重 心 動 揺に及ぼす 影 響
357
各々 の 、?:位 姿
勢
は,
開眼,閉脚
s両
E
肢 を 体 幹 にっ け た基 本 的 立 位とし,
測 定は初 期 応 答を除い た30
秒 間,
サ ン プ リング周期 5G
ミリ秒に て施 行 し た。 パ ラメー
タ は総 軌 跡 長(
length
) と矩 形 面 積 (REC −
area )を用い , 無 負 荷 時の値 を基 準値
と し たパ ラメー
タ値の 減 少 率を, 以 ドの式
を用 い て算 出
し た。各負荷時
滅少
率 (% )一
(
嘱 鰭
芸
1
綴
三
多
倍
)
・1・・結 果と して, すべ て の
負荷条件
に お け るf
直は,
無負荷
時の値に比べ 減 少 して いた (表 工)。 ま た, 減 少 率で は 10 % 足 部負荷時
が総軌跡長
(図2
),
矩形而積
(図3
)と もに最も高
かっ た。2 .
本 実 験対象
は健常
成 人30
名 (平 均 年Wt
21、
9
±2.
5
歳,
平 均 身 長165.
3
cm,
平均体 重
55
,
6
kg
,男性 21
名,女性
9
名)
と装具非
装 着にて 静 止、?/iif.
保 持 可 能な片 麻 痺 患 者25
名 (平均年齢 63.
6
上6.
1 歳
平均
身 長 ユ52.
6cm ,
平均体
重59.
6
kg ,
発 症か ら の平均
目数261
±201
日)で ある。 片 麻 痺 患 者の 内 訳は右 片 麻 殫14
名,
左片麻痺
II
名
で, 下肢
Br.
stage は 皿10
名,
IV
12
名,
V
3
名であ っ た。 な お, 高次
脳機能障
害,著
しい足 関 節 可 動 障 害 を 有 するもの は対 象か ら除 外し たD方
法は,
無 負 荷 時と先行実
験に て最も重 心動揺
を減少
さ せ た 10% 足 部 負 荷 時 (以 ド負 荷 時 ) の2
条 件で 測 定した。 重心動 揺の測 定には,先行実
験と同じ機 器 を 用い た。
表 1 各 条 件 別の平均値の比較 (mear1−SD
) 体 幹・
胃ρ
盤 足 部 総 軌跡長(α1 )5
% 負 荷 時 10% 負 荷H{i
l5% 負f時目与 28.
9−
L5.
731.
9
±6 ,
8
29.
1+6,
929.
6
⊥5.
7
31.
2一
ト6.
7 24.
5⊥3,
928.
3.
ユー
5.
4
31,
6
:±:6 .
2
25.
6:ト5.
3 無負 荷時 矩 形而積 〔c1 ) 5% 負 荷 時 lo% 負 荷 時 15%て気苔1
了1馬三 32,
8二±6.
33,
3
±1.
0
3 .
3
+1.
0
2、
8−
±二〇.
8
3、
O
土O ,
7 4、
4士1.
l l,
7:〔O.
3 4、
Q
::O .
8 4.
3」二1、
0 正.
8
二 〇.
4 無 負 荷 時 5,
1士1.
8
5%休 幹髄 10%体 幹負 /5%休幹負 5%骨盤負 上0%骨盤負 ユ5% 骨 盤負5
% 足 部負 ⊥o% 足 部負 15% 足 盲「S負 o 25% z96 25 50 75 図 2各 賛 荷 条 件の総 軌 跡 長の減 少率 1GO (%)
358 理 学 療 法 学 第25巻第
6
号5
%体幹 負荷 lO%体 幹負 嶺デ 15%体幹負荷 5% 骨 盤負荷 10%骨 盤 負 荷 15%’
胃P
疽霊負荷5
%素已音β負寸町 10%足 部負 荷 15%足音1
〜負 荷 o 25 50 75 図3 各負荷条件の矩形 面積の減少率 王。o (%) 実 験 設 定は,
健 常 者の設 定 を聞 眼 (3m
先の固 指 標を注 視 ),
閉 脚に て30
秒 間,
サ ン プ リング周 期は50
ミ リ秒 と し,
片 麻 痺 患 者の設 定 を 開 眼 (3
エll先の 固指標
を注視
), 10 cm 開脚
に て30
秒 聞,
サ ンプ リン グ周 期は50
ミ リ秒と し た。パ ラ メ
ー
タとして は,
総 軌 跡 長,
矩形
面積
, 左 右 動 揺標 準
偏 差 (SDX
),
前後
動揺 標 準
偏 差 (SDY
)の4
項 目を用い た、、 また,
分 析 方 法として,
先 行 実 験と同 じ く無 負荷時
での値
を基準値
と し,負荷時
の減少率
を算出
する とと もに,
各々 の パ ラメー
タにお ける2
条 件 問の比較
には,平均値
の 差の検
定 (t一
検 定
)を用 い て統計
処 理 を行
っ た。 結 果L
健 常成 人の平均 値 と減 少 率 健 常 成 人に お け る無 負 荷 時と負 荷 時の¶Z均値 と標準
偏 差値
は表
2
の逓りであ る。 総 軌 跡 長にお ける負 荷 峙の 減 少 率は14.
9
% で あり, 平均値
の比較
に、
お い て2 条件間
に有
意 差が み ら れ た(
p<0
.
el
)
〔、矩形面積
にお け る負荷時
の 減 少 率は43.
4
% で あ り,
平 均 値の比 較に おい て2
条 件 闘に有 意 差がみ ら れ た (p
<0.
Ol
)。 左 右 動 揺 標 準 偏 差に お け る負 荷 時の減 少 率は36
.
5
% で あり,
平均
1
直の 比較
におい て2
条件
間に有
意差 が み られた(
p
<0.
OD
「, 前 後 動 揺 標 準 偏差にお け る負荷時
の減少率
は24
,
0
% で あり,
丶
[’
”均 値の 比 較におい て2
条 件間
に有
意 差が み ら れ た(
p<0
.
05
)。2 .
片 麻 痺 患 者の平均
値と減少率
片麻痺
患者
にお け る無負荷時
と負 荷 時の 平 均 値 と標準偏
差値
は表3
の通 りである。 総 軌 跡 長にお ける負 荷 時の減 少 率は22.
6
% で あり,
平 均 値の比 較に おい て2
条件間
に有
意 差が み ら れ た(p<
0
.
Ol
)
。 矩 形 面 積における負 荷 時 の減少
率は49.
7
% で あ り,平均値
の 比較
に おい て2 条
件 閙に有 意差 が み ら れ た(pく
0.
OD
。 左 石 勁 揺 標 準 偏差に おける負 荷 時の滅 少 率は3tl.
O
% で あり,
平 均 値の比 較に おい て2 条件間
に有
意 差 が み ら れ た(
pく0
.
05
)
。前後動揺標準
偏 差にお ける負 荷 時の減 少 率は27.
5
% であり,
平 均 値の 比 較に おい て2 条件
閤に有
意 差が み ら れ た(p<
O
.
Ol
)。考 察
、ナ:
位姿勢
の平
衡状
態の安定性
は,
前 述 し たよう に4
つ の生 体 力 学 的 要 素が規 定1)されて お り,
そ の要 因に対 して は,
重 力が密 接に関 与 してい る。 ヒトは,
外 部か らの反 応と関 節 全体
の動 的コ ン ト ロー
ル を維持
するこ とに より、ア:位を形 成 する こと になる6)。 こう した こと か らも,
ウ:位 姿 勢 調 節は,
身体へ の 重錘負荷 がit!
l
位 時 重 心 動 揺に及ぼ す影響 359 表2健 常 成人の無負荷時 と負 荷 時 (10% 足 部負荷)の各パ ラメ
ー
タ の平 均 値の比較 (mean ±SD
) 総 軌 跡 長* (mm) 矢巨ナ[彡1面.
贖* (。]f
) 左 右 動 揺 襟 準 偏差半
前後動揺・
標 準偏.
差*
文
(mrこD
(mm ) 無負荷 時 負荷 時 316 ± 60 269 上68
匹
っく0.
05 4.
2.
+.
2.
2 2.
4亡 1.
3 3.
7± 1.
8
2.
3±0.
8 4.
4−
[.
上.
3
3,
8一
厂 [.
5匪
PくO、
Ol 表3
庁麻痺 患 者の無 負 荷時と負荷時 (]O% 隙}
11
負荷)の 各パ.
ラ メー
タの丶
iZ
均値の 比 較 (mcar 〕+SD
) 総軌跡 長半
(n1[【1) 矩 形面債’
t左右動揺 標準偏 萍醤
前 後 動揺標準 偏差率
魎
1
)([nl11)
(mm) 無 負 蒲時 負荷時 446 →
.
200350
+155
57.
3 一
と二52,
5 28.
9± 28ユ 40.
7.
匸 26.
626.
9 −
L ⊥6,
06L2
」−
20.
’t iづ!1一
ヒニ 15.
3’
p〈t O.
01,
+
pぐ O、
05 荷 重状
態の影響
を 大 き く受 けるこ とにな る とい え る。
ま た
,
立 位 姿 勢 調 節にお け る生体
力 学 的な要 因 と しては,
「慣性
の特
性 」 に対して考 慮す る必要
が ある。 我々 は今 回の先 行 実験
の仮説
と して,
身 体の高い位置
で の璽 錘 負 荷に よっ て不安
定 性 を増 大させ うるの ではない か と考え た。 し か し,体
幹負
荷の際 も,
足 部負荷
ほ どの で は ない もの の重心動揺
の 減少
を 認め た こ と か ら,静
止、7
:位
とい うAnkle
strategy7 〕で の制御範
囲 内で は,
そ う し た
慣性
の影
響は少ない もの と考え ら れ た。理学 療 法 分 野にお け る過 去の身 体へ の 重錘負
荷
の 効 果に関 する報 告は,Ilolmes2
> か ら始ま る失
調 症 患 者に対
す るもの が,
その ほ と ん どであ る。
本
邦に お い て も重 錘 負 荷 訓 練は失 調 症 患 者に対
す る運 動 療 法の一
手 技と して定 着 して い るが,
その 効 果の要因
として は,
筋 紡錘 よ りの求
心 性 発 射 を 介して の1−
i
コ枢へ の固有
感 覚 入 力を増 加さ せ る た め と述
べ ら れ て い る3−
5)。 ま た基礎研
究 と して,
Ratliffe
ら8)は健常
者に骨 盤 重 錘ベ ル トを装 着す るこ とに よっ て, 、γ1
位にお け る身 体 動 揺の減 少を 認めた と し, そ の要 因を関節面
の圧 縮に よ る関 節 受 容 器の 興奮性
が高まっ た こ と と してい る。 ま た,
こ の 実 験 結 果に対
しDaleiden9
)は11i
〒1
有 感 覚入力 の影 響や足 内 筋の伸 張, さ ら には ヒ ラ メ筋 へ の張 力 増 加も考え られるの では ない か と文献
的 考察を 加えて い る。
この よ うに,
散
見される過 去の研 究か ら も, 理 学 療 法 方 略と して身体
へ の重 錘 負 荷の効 果 性につ いて の検 討が重ね ら れて き た が, その 効果
に関し て は感 覚 人力
の 増 加の 要 因 考 察に・
,
・
Sk
してい る よ うに思 わ れ る。 し か しな が ら,
生 体 力 学 的 観 点か らみ る と,
質量増 加とい う特
性 自体が,
個 体の安 定要
因と して働 く1)。 先 行 実 験の結
果, すべ て の 負 荷 条 件で無 負荷時
よ りも重 心 動 揺が減 少 してい たこ と や本実 験にお ける無 負 荷時
と足部負荷時
で の顕 著な値の 差 か ら みて も,
感 覚 入 力の影響
とい う よ り も,
質最増 加と そ れに伴う重 心 位 置の低 下 とい う直 接 的な生 体 力 学 的要
因が よ り決 定 的に関 与 した.
可能性
が推察
さ れ た。
こ の質 量 増 加その も の の要 因と質 量 増 加によ る 重 心位
tt
一
が低
下 する要 因に関
して,
本 研 究で は区 別す ること は困 難であ り, 今 後さ らに詳
細な検 討が必 要である。先 行 実 験での 負 荷 条
件
別の結果
の特 徴と して は,
足部負荷
が最
も 帽 立時 重心動揺
を減少
さ せ,次
い で,
体 幹負荷,骨
盤 負 荷の 順と な っ た。 足 部負荷
が最 も重 心 動 揺を減 少さ せ た 理由と して は,
各 分節
(中間
関 節 )へ 荷 重が加わ ら ず, 足部
へ の 直 接 的な「蛇定 作 用が, 立 位とい うClosed −Kinetic
な 姿勢の安 定 性を高める生体
力学
的な調 節 要 因と し て働
い た もの と推 察され た。 し か し,
こ の 見 解は あ く まで も重 心 動 揺が減 少 し た とい う現 象か らの360 理 学 療 法 学 第 25巻 第6 号 推 論であ り
,
前 述し た感 覚 入 力とい っ た神 経 生 理学
的な要因
, あ るいは質
量増
加, 重心位
置の低下
とい っ た生体力学的
な要
因の ど ち ら かの影 響か は 断定 すること は難 し く,
今 回の研 究ス タ イル で要
因を隈定
するに は限界
が み ら れ た。本実験
で の健常成
人 およ び片麻痺患
者の両 者に おいて総 軌 跡 長 値よりも矩 形 面 積 値が減 少 したこ と か ら も片麻痺
患者
に対
して健常成
人と同様
な効
果がある と考え ら れ,
今 後の臨 床 導 入が示 唆され る。 さ らに,臨床
応 用と して は矩
形面積値
が増
加 する疾 患,
すなわち,
今 回の 被 験 者で もある片 麻 痺 患 者や,
前庭・
迷 路 系 疾 患,
従 来か らいわれて い る失 調 症 患 者へ の 適 応 性 を 強 く示 唆 して い る。
そ して,
要 因を断 定 するには限 界が あっ たもの の,
身 体へ 重 錘 負 荷 することに よ っ て重 心 動 揺が減 少 し た とい う現象
か ら,静的
立位
平 衡能
力が低 下 し て いる患 者に対 する重 錘 負 荷 方 略は,
平 行 棒 支持 な ど に よ る支持
基底面
の拡
大といっ た従来
の生体
力 学 的な治 療 的 操 作と同様に容 易に臨 床 導 入が は か れ ると推察
で きた、,
つ ま り,片麻蟀
患者
に対
し て 、k
位 訓練
を行
う際
におい て平行棒
を支持
しな く と も足 部に重錘 を負 荷す ることによ り、?:位 保 持が 可 能 とい う場 面 が 設 定で きる。 今 後, さ らに臨 床 応 用を進めて い く上で は,
動 的 場 面での重 錘 負 荷が 、ヒ位 平 衡に及ぼす 影 響 を 分析
する必要
が あ る。本 論 文は第
31
圓rl
本
理学療法
士学会
の 口演 内容
に加筆
し た もの であ る。 稿を終え る に当た り御 協 力して頂いた近 森 リハ ビ リテー
シ ョ ン病 院 藤 枝 恵美
先 生に深謝
する。 引 用 文 献 1)KrauseJV,
et al.
: プ ロ グラム学 習に よ る人 休運 動基礎力学.
島田 孝・
他 (訳 ),
協 同 医書 出 版,
1980
, pp327− 342.
2
)Holmes
G
:The
cerebellum of man.
Brain
63
:1
・
30,
1939.
3
) 本 井ゆ み子・
他 :脊 髄 小 脳 変 性 症 患者の重 心動揺 に 及 ぼす 重 錘お よ び緊縛帯 負荷の効果;神経 症 状 とMR
画 像か らの検 討.
リハ 医学 29:137
一
143,
1992,
4)間野 忠明 :弾 性緊縛帯 装置に よ る連 動 失 調 療 法の 神 経機 序にっ い て.
厚生 省特 定 疾 患・
脊 髄 小 脳 変 性 症 調 査 班 昭 和54年 度 総 会,
東 京,
1980,
5) 眞 野 行 生 :小 脳 血 管 障 害 後の リハ ビ リテー
シ ョ ン.
神経 内科3
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361
<Abstract>
Effeets
ofWeights
Added
to
the
Body
onSway
ofthe
Center
ofGravity
in
Upright
Standing
Shu
MORIOKA,
RPT,
Shozo
MIYAMOTO,
RPT
Department
of
Rhysicat
The7uPy,
Kochi
Schoog
of
Allied
llealth
andMedical
Pft1fessions
Yu
TAKATA,
RPT,
Takeshi
IKEDA,
RPT,
Midori
HIDAKA,
RPT
DePart7nent
ofRehabitit'ation,
Atago
HbsPitat
The
purpose
ofthis
study wasto
verifythe
hypothesis
that
weightsloaded
onthe
body
affects static standingbalance.
We
comparedthe
standingbalance
sway ofthe
center of gravity with or without weights.Five
healthy
subjects wereparticipated
in
thefir$t
study.The
postural
sway was measured withthe
center offoot
pressuro monitorin
ten conditions.As
a result, the center offoot
pressure
wasfound
to
decrease
most at a10%
foot
load.
30
healthy
subjccts and25
subjects withhcmiplegia
wereparticipated
in
the
second study,We
comparedthe
center offoot
pressure on