理学療 法 学 第
17
巻 第2
号117〜 122
頁 （1990
年 ）117
報 告
ト
ルク
， スピ
ー
ド
，周
径
か ら
み
た
廃
用
性
筋
萎縮
の
検
討
＊川
島 昭 彦
＊ ＊川 島
敏
生
横 塚 政 久
野 鳥
長
子
三
ツ木
豊
三
ッ木裕
子
田
村真佐美
栗
山 節 郎
要 旨 廃用性 筋 萎 縮が生 じた膝 伸 筋の トル ク，
ス ピー
ド，
大 腿 周径の変 化 を 測定 し た。
廃用 に よっ て，
トル ク，
ス ピー
ド，
周 径の それぞ れ に減 少を認め た。
減 少 率は，
ス ピー
ド に比 較して トル クが高く，
ST 線 維の萎 縮の強 さが 推 測 され た。 さらに当院での通 常の訓 練 を 行っ た後に第二回の測 定 を行っ た。 その結 果，
統計的に ト ルクのみ改 善 を 認め，
ス ピー
ドと周 径に変化は なかっ た。 今後， ス ピー
ドに対するアプ ロー
チも必要と思わ れ た。 廃用に よ る周 径 とトルク，
ス ピー
ドの相 関は，
低いか，
無相関であっ た。 周 径で厳密に筋力 を推定 する こと は困難であり， 評価とし て の周径の意義にっ い て測 定方法を含めた再考 が必要と思 わ れ た。 キー
ワー
ドARIEL ，
廃用性筋 萎縮，
周径 は じめに 廃 用 性 筋 萎 縮に対す る評 価と して，一
般に徒 手 筋 力テス ト （manual muscle testing；
MMT
） と周径を測定す ること が多い。 しか し
，
筋 力と周 径の関 係を厳 密に調 べた報告は，
ほ と ん ど ない。
また，MMT
は，
比較的 遅 い速 度で の トル ク の測 定であ り，
高ス ピー
ドの要素は少 ない。 Thorstensson らD は，
高 速 度 運 動 と FT （fast twitch） 線 維の比 率に相 関が高いと報 告 して い る。
ま た，
廃 用によっ てST
（slow twith） 線 維と共に FT 線 維の萎 縮が ある こと がいわ れて い るza4，
） 。 そこ で今回我々 は，
トル ク と高ス ピー
ドの測定が可 能 なARIEL
機を使 用して，
廃 用に よる トル クとス ピー
ド の低下を明ら かにす る と と も に周 径の臨床的 意義にっ い＊Astudy en disused muscular atrophy from the view point of torque
，
speed and circumference＊
’
日本 鋼 管病 院理 学 診療 科Akihiko Kawashima
，
RPT，
Toshio Kawashima，
RPT，
Masahisa Yokozuka
，
RPT，
Nagako Notori，
RPT，
Yutaka Mitsugi
，
RPT，
Yuko Mitsugi，
RPT，
Masami
Tamura
，
RPT，
Setsurou Kuriyama，
MD ：Department ofPhysical Therapy
，
Nippon Kohkan Hospital （受 付’
日 1989年 11月2日） て も検 討し た。 対 象一
一
側肢の整 形外科疾 患 患 者15
例 （男 性 ll 例，
女 性 4 例）， 平均年齢40．
1± 12．
6 歳を対象と した。 疾患の内訳 は， 下 腿骨骨折3
例，
アキレ ス腱断裂6
例，
中足骨骨折 2 例， 足関節靱 帯断裂2 例，
踵骨骨折 2 例で あ る。 全例，
観血的固定術後， ギ ブス固定ま た は患部の 安静期に よっ て患側 下肢に廃用性筋萎縮が生じてい た。 ま た， 大腿部 の廃用性筋萎縮に着 目す る意 味で，
腫張や浮 腫を伴わ な い膝関節より末梢の疾 患に限定し た。 方 法 トル ク， ス ピー
ドの測 定に は， エ リエー
ル。
ダ イ ナ ミッ クス社 製ARIEL
機 （アー
ム ＆ レッ グ） を使 用 し た。 ARIEL 機は，
等 速 性 運 動にお ける トル クと等 張 性 運 動における ス ピー
ド の測 定が可 能である。 今 回の研 究では，
患 側，
健 側の膝 伸 筋に対 して等 速 性 運 動 goe／s で の トル ク と等 張 性 運 動 lft・
1b で のス ピー
ドを測 定 した。
被 験 者の，
体 幹 下 部 及び大 腿 中 央 部 をベ ル ト で固 定し ， レ バー
アー
ム の・ぐ ッ トを下 腿に固 定NII-Electronic Library Service 118 理 学 療 法学 第 17巻 第
2
号 図 1ARIEL 機 した （図 1）。 左右の グ リッ プ を握り，
膝関節90°
屈 曲 位よ り伸 展運動を最 大努力で3
回行っ た。1
回 ご との最 大 値の 3回の平 均 を記 録 した。 測 定前に練習を行い，
疼 痛な ど患部へ の影響が ない事を確認し た。 大腿周径は，
膝 関 節 伸 展 位で膝蓋 骨上縁より，
10・cm 中枢 部で同一
検者が測定し た。 第一
回の測定は，
15例 全 例につ い て，
ギ ブス等が除 去さ れ膝 伸 展 運動に疼痛が なく，MMT
で 4以 上になっ た時 期に行っ た。
受 傷 後 平均 56．
4±34．
7日 であっ た。 第二回の測 定は，
第一
回の測 定から平 均 19、
5± 6．
6日後 に，
第一
回 測 定以後フォ ロー
する ことの出 来た 11 例に つ い て行っ た。
第一
回 か ら二回の測 定の間に当 院の通 常 の訓 練と して，
重 錘3〜
5kgを足 関 節 部に固 定 し，
椅坐 位で膝 伸展 運動を行っ た。
回数は，
概ね 1分 間 15〜
20 回でm
分間実施した。 また， 患部の治 癒に伴い荷重歩 行を進めた。
統 計 処 理は，
平均値の差に は，t
検定 （student 又は paired）， 二群の相関に は， peason 係数， 三群の相 関 には，
重相 関 係 数 を用いた。 有意水準5
％ までを有意 と した。 表1 膝伸筋の トル ク，
ス ピー
ド，
大 腿周 径の測 定結果 第一
回 （N ＝
15） 第二回 （N − ID
患 側 健 側 患 側 健 側 トル クft・
lb
57，
5
±24，
7
（53．
5
±16，
0
）76，
5
±24．
6
（76．
1
±23，
4
）68．
6
：tl4．
0
86．
1±18．
3
ス ピー
ド゜ ／s 274．
1±91，
2（283．
8±86．
8） 314．
5
±74、
4（301．
6±53．
5） 293，
1±：65，
5 322．
6±65．
4 大 腿周径 cm43．
0
±3．
3
（42．
6
±3．
1
） 44．
3
±2．
9
（43．
6
± 2．
6
）42．
8
±2．
8
44．
3
± 2．
9
第一
回 測 定の （ ） 内は，
第二回 測 定 も行っ た 11例の値 平 均±標 準 偏 差 表2 減少率と改善率 トル ク ％ ス ピー
ド ％ 周 径 ％ 減少率D
回 司一
駅 第 →N
回 n 二＝
第 N30．
9
±13．
4
（30．
2
：ヒ12．
8
） 27，
0ニヒ21．
0 11．
6
：t8．
8
（11．
3
±9．
3
） 7．
1±13．
6 3．
9±2，
5 （4，
1±2．
6
） 3．
5±1．
7 改 善 率 仰 11 仰11
一
一
≡
患 N 健N
37．
2：t46．
8
19．
9±36．
1 8．
5± 14．
69，
1±26．
4
1．
2±2，
3
1．
7
±2，
6
平均±標 準 偏 差 N工 工一
Eleotronio Libraryト ルク
，
ス ピー
ド，
周径 か らみ た廃 用性 筋萎縮の検 討119
衰3
減少率と 改善 率の相関係数 トルク ：周 径 ス ピー
ド：周 径 トル ク ス ピー
ド：周 径 減 少 率N ＝15
／N ＝11
第一
回 第二回一
〇．
313
0．
441
＊＊一
〇．
122
0．
654
＊＊0，
3200
．
666
改善率 N＝
Il 患 側 健 側0．
1230
．
373＊O．
3240
．
553＊＊0，
3330
．
554
＊P
＜0．
05
＊＊Pく0．
Ol ト ル ク （％） 周 径 （％ ） ト ル ク （％） 1 野 弄 x 改 善 率，
患但11● r昌
0．
123 ● 健似咀× r＝
0．
373 × X ● × 5 径 （％） ユ0 図 2トル ク と周径の減 少 率と改善率 結 果
第
一
回と第二回の測 定 結 果を表1
に示 した。 第一
回の 測 定 値は，
トル ク
，
ス ピー
ド，
周 径の全て で有 意 水 準 1％で患 側が低かっ た。 ま た，
11例にっ い て の第一
回 と第二 回の 比較で は，
患 側は，
トル クの み 有 意 水 準 1％で差が あ り，
第二 回 測 定 値が高く，
ス ピー
ドと周 径には，
有意 差が な か っ た。 健側は，
ト ル ク，
ス ピー
ド，
周 径に有 意 差は な かっ た。患側の滅 少率を次のように定 義した。 ・ 少 ・ ・％・
一
（
1 一
患側の値 健側の値）
・1
・ま た
，
第一
回 測 定か ら第二回 測 定 まで の改善率を次の よ うに定 義 した。 改翻 ・・一（
第二回潰1亅定1
直一1
第一
回 測定値）
・1
・減少率と改 善 率の結 果を表
2
に示し た。 減 少 率の トル クとス ピー
ド の比 較で は，
第一
回で は有 意 水 準 1％ で，
第二回で は有 意 水準5
％ で， それ ぞ れ 差 を 認め，
トル クが高か っ た。減 少 率と改善 率の トル ク
，
ス ピー
ド，
周径間の相 関 係 数を表3
に示し た、
減 少 率は，
第一
回 測定で は，
全ての 関 係で相関が なく，
第二回 測定で は， 正の相 関を認め た。 改善率では， 患 側で は全ての 関係に相 関が な く，
健側で は正の相関 を認め た。NII-Electronic Library Service
120
理学療法学 第17
巻 第2
号 考 察Thorstensson
ら’） は，
力と速度の面か ら筋線維 タ イ プの構成にっ い て研究し，180
°／sの等速性 筋 力と軽量 の レバー
アー
ム の みの負 荷で の膝 伸展運動の 速 度に おい て，
そ れ ぞ れFT
線 維の構 成 比との正の相関が あ る と報 告して い る。 我々が行っ たス ピー
ド テ ス トは，
低負荷で 最 高 400° ／s 以 上の速 度に達 して お り，
ほ ぼThorste・
nSSQn らの測定方法に近 く，
FT 線維の比率を推測 する こと が可 能と思われた。
今 回の結 果から，
廃 用 性 筋 萎 縮 を 呈 した膝伸 筋は， トル クの ほかス ピー
ドの減 少も認め た。 ス ピー
ド の減 少は，
廃 用に よ っ て FT 線 維の萎 縮が 生じ たものと思われた。 廃用によ る筋線維タ イ プの 萎縮にっ いて諸家の研究が あり， ST
線維の 萎縮が強い との報告z） ， 筋線維タ イ プ の萎縮に差は ない との報 告3 ），
またFT
線 維の萎縮が強 い との報 告4，もあり，一
致 し た結 果が出て いない。
今回，
ス ピー
ドよ り もトル クの減 少 率が高 かっ たことか ら，
廃 用の結 果 FT 線維に比較して ST 線維の萎縮が強 かっ た こ と が推 測 さ れた。 金 久ら5） は，
等 速 性 訓 練におい て，
低 速 度のみの訓 練 で は，
高 速 度で の筋 出 力 発 揮に効 果が少なく，
また高 速 度のみの訓練で は逆の結 果 と な り，
180°
／s の中 速 度の 訓 練が速度全域に対して効 果が あ ると報告 し てい る。
William
ら6） は，
衰え た関 節 周 辺の筋 肉 を 健 側 と「司じ強 さ まで，
全て の収縮速度で回復させ ることが望ま し く，FT ，
ST
両 タ イ プの筋線 維を使っ た トレー
＝ ン グ が必 要である と述べて い る。 これ らの知見か ら，
患側の第二 回 測 定で，
統 計 的に ス ピー
ド の改善が な かっ たの は，
当 院で の通 常の訓 練 （荷 重 歩 行 含む）の 中に，
高 速 度の要 素のある訓練が少ない為と思わ れ た。 高ス ピー
ド に対す るア プ ロー
チ と して 当 院で は，
通 常 訓 練の 他 に，
ARIEL
機を使 用して高 速 度 （200〜 300°
／s以 上） で の等 速 性，
等 張性訓練や高回転で の自転車訓練等が考え ら れる。 図2
に，
膝 伸筋の減少率と改 善率に おける トル クと屑 径の散 布 図を示 し た。一
般に大 腿 周 径は膝伸筋の筋 力 （ト ル ク）の低 下や回復の程 度を推 測す るの に用い る。 しかし今 回の結 果で は，
膝 伸 筋の減少 率と改善率におけ るトル クと周 径とは無 相 関か，
低い相関であ り，
周 径と 筋 力の減少や回 復と が一
．
嗷 し ない場合も多い と思 わ れ た。
ま た，
表3
に示 した よ うに減少率と改善率 共に，
トル ク：周 径に比較して ス ピー
ド：周 径の相関係数が高くな る傾 向が あり，
トル ク： ス ピー
ド：周径の重 相関係数で は さらに高 くな る結 果と なっ
た。 これ は，
トル ク だ け で なく，
ス ピー
ド要素す な わ ちFT
線維の構成比も周径に 影 響があ ること を示して い る と考え ら れ た。 斎 藤OcS，
廃用に よっ て筋 線 維と結合組織の比率が変 化 して結合組織の量 が 多 くなり，
筋 線 維その もの の萎 縮 は あっ ても結合組織に置換され， 外見上の周径に減少が みられ ない場合が あると述べ てい る。Sargeant
ら 3） は，
廃用性筋萎縮を起こした大 腿の体積と筋線維の萎縮の関 係にっ・
い て，
体積の滅 少と比 較して筋 線 維 減 少の割 合が 著明に高く， 体積と筋萎縮の相関が低いと報告 し，
これ は，
大腿四頭 筋の 萎縮が他の筋に比べ強い事と脂 肪や骨 の影響が考え ら れ る と述べ ている。 またFuglsang
ら B） は，
闌 定 後の大 腿 四 頭 筋の筋 力の回復と筋電パ ター
ン の 変化にっ い て研究し，
筋 力低下が廃 用に よ る筋線維 横断 面 積の減 少の結 果だけで はな く，一
時 的にモー
ター
ユ ニ ッ トの数の減 少があ り，
特に固定を除去し た当初の筋 力低下は，
モー
ター
ユ ニ ッ トの減 少の影 響 が大 きいと報 告してい る。 以 上の知 見 も踏 まえて，
周 径は，一
症 例のお おまか な 筋力の変化をとらえ るの に は有 用だ が，
周 径で多 症 例を 比 較 した り，
厳 密に筋 力の変 化 を 推 測 することには不 適 と思われ た。 また， 患側の減 少 率において第一
回 測 定 時 に トル ク，
ス ピー
ドと周径の関係は，
無 相関で あっ た が，
第二回 測 定で は，
正の相 関 を認 め た。
さ ら に，
改 善 率で も患側の トル ク，
ス ピー
ド と周 径の関係は， 無相 関で あっ た が健 側は，
正の相関を認め た。 こ れ は， Fugls−
ang らが報 告 して い る ように第一
回 測定時の患側の筋 力 低 下が筋 線 維の萎 縮と共に モー
ター
ユ ニ ッ ト の数の減 少の影 響 もあっ たもの と推 測さ れ た。 斎 藤が述べて い るように，
今回の研究で も脂肪層の厚 い症例ほど筋 力と の関 係が低 くな る印 象があっ た。 周 径 と筋 力との相 関を高め るに は，
脂 肪 層を含め た客 観 的 評 価 法の再 考と周 径 測定時の誤差範 囲につ い て の検討 も今 後，
必 要と思わ れ た。 ま と め 廃 用 性 筋 萎縮が生じ た膝伸筋は，
ト ル ク の ほかス ピー
ドも減 少 していた。 これ は，FT
線 維の萎縮を示し て い る と思 わ れた。
また，
減 少 率は，
ス ピー
ド に比 較し て ト ル クが高く，
これ は，
廃用に よってST
線 維が有意 に萎 縮 したもの と推 測さ れ た。 通 常の訓練後の第二回測定で，
ス ピー
ドの改善が な N工 工一
Eleotronio Libraryトル ク
，
ス ピー
ド，
周径か ら み た廃用性筋 萎縮の検 討 121 かっ たの は，
高ス ピー
ド の訓 練が少ない為と思わ れ た。 トル ク1 周 径は，
無相 関か，
低い 相関で あ り周 径で 厳 密に筋 力を推測 すること は困 難と思 わ れた。 周 径の減少には，
トル ク （ST 線 維 ）だ けでなく，
ス ピー
ド （FT
線維 ）の減 少 （萎縮）の影響が あること，
ま た，
固 定 除 去 後 当 初の廃 用によ る筋 力 低 下は， 筋 萎縮 と ともにモー
ター
ユ ニ ッ トの数の減少も関与してい る場 合があること を周 径 測定時には考 慮すべ き と 思 わ れ た。 尚，
本 論 文は，
第 24回日本理学療法士学会で発表し た内容に症例を 追 加 し，
加筆した。 引 用 文 献1）Thorstensson
，
A，
，
Grimby，
G．
and Karlsson，
J．
：Force・
velecity re 旦ations and 丘ber composition in human
knee extensor muscles
，
J，
Appl．
Physiol．
，
40 ：12−
16，
1976
．
2）畑野 英治
，
岡田雄二，
安 達長夫，
生 田 義 和 ：膝 関 節 障 霽によ る大 腿四頭 筋 萎 縮の病 態に関 する実 験 的 研 究
，
総 合 リハ，
16：95亘
一
956，
1988．
3）Sargeant
，
A．
J．
，
Davies，
C，
T．
M．
，
Edwards，
R．
H．
T，
，
Maun．
der
，
G，
，
et al：Functional and structural changes afterdisuse of human muscle
，
Clin．
Sci．
Mol．
Med．
，
521337−
342
，
1977．
4） 中村利孝，
渡会公治，
宮下裕芳， 河原元，
他：膝関節障 害 に おける大腿 四頭 筋萎 縮にっ い て，
臨整外，
20：1144−
1151，
19850 5）金 久博昭，
宮 下 充 正 ： ア イ ソキネテッ ク・
ト レー
ニ ングー
ト レーニ
ング速度と トレー
ニ ン グ効 果，
」．
J．
Sports
Sci，
1 ：147−
151，
198206）William
，
M．
S．
，
David，
R，
P．
．
Michael，
J，
P．
，
1）avid，
L，
C．
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etaZ ： IsQkinetic rehabilitation after surgery
，
Am．
J．
Sports．
Med，
，
10：155−
161，
1982．
7） 斎 藤 宏 ：神経筋疾患お よ び加 齢に よ る筋 力低 下
，
理学 療 法，
2 ：13〜
22，
正985．
8）Fuglsang
−
Fredriksen，
A．
and Schell，
U．
：Transient de−
crease in number of motor units after immobilizationin man
，
」．
NeurQL NeurQsurg．
Psychiatry，
41：924−
929，
NII-Electronic Library Service
122
ff\tslkelE
eg
17Ung
2ll<Abstra,ct>
ALStudy on Disused Muscular Atrophy from theview pointof Torque Speed,and Circurnference
Akihiko
Kawashima,
RPT,
Toshio
Kawashima,
RPT, MasahisaYokozuka,
RPT,
Nagako
Notori,
RPT,Yutaka
Mitsugi,
RPT,
Yuko
Mitsugi,
RPT,
Masami
Tamura
RPT,
Setsurou
Kuriyama,
MD
Dopartment
of
Ahysical
Thevapy IViPPonKbhlean
lfospitat
We
usually useM.
M.
T.
andthe
circumference measurmentfor
evalttatingdisused
muscular atrophy,but
thereis
almost nothing to report on relationshipbetween
muscular strength andits
circumference.M,
M.
T.
is
a measurement method of muscle torque using slow speed without anyfactor
for
high
speed.Therefore we measured the torque,and speed of knee extensor muscles and thecircumference of thigh
ip
order toelucidate therelationship among them,
The subjects consisted of 15 patient$with unilateral orthopedic disorder.They had muscular atrophy
in
injured
side afterimmobilization.
ARIEL
dynamometer
wa$ used forobtainingthe
maxirnal isokinetictorque at90efs.
andisotonic
speed at 1ft. Ib of knee extensor musc!es. The circurnference ef thigh was measurecl at 10cm above theproximal portionof patellainextended knee.
The
first
measurement wasperformed
on allsubjects56.4
days
after theinjury.The
secondmeasure-ment was
done
on11
subjects whohad
been
treatedby
the routine exercisein
ourhospital
19,5
days
afterthe
first
measurement,
The
first
measurementindicated
thatthe torque and speed of extensor rnuscles and the circumference ofinjured
thigh
decreased
compared with sound one.The
rate ofdecrease
inthe
torque
washigher
than
thatof speed.
Therefore
atrophy ofS.
T.
fibers
was considered tobe
higher
than that of F.T.
fibers,
The
second rneasurement
indicated
that the torque wasimproved,
but
speed and the circumferencedid
not change. This suggest that exercises for speed may be effective as well as routine exercises of them. Therate of
