体幹インナーユニットにおける筋厚と筋活動の関連について 大須賀 聡 ＜要約＞ 体幹ローカル筋の評価法として近年，超音波画像診断装置（US）が注目されている．USにて測定さ れる筋厚の変化と筋活動には関連があるとの推察の下，多くの研究が行われているが，先行研究におい て筋活動と筋厚変化の関連について一致した見解は得られていない．本研究の目的は腹横筋と内腹斜筋 を複合してインナーユニット（IU）と定義し，ドローイン動作時，ブレーシング動作時それぞれの IU の筋厚変化率と筋活動の関連を調査することとした．筋厚変化率と筋活動を算出した結果，ドローイン 動作時において有意な高い正の相関が確認され，ドローインよりも筋活動が大きかったブレーシング動 作時には有意な相関は確認されなかった．本研究により，IU の筋活動が高くなるほど筋厚と筋活動の 相関はなくなる可能性，ドローイン動作，ブレーシング動作の動作間でのグローバル筋群の筋活動量の 違いが筋厚と筋活動の関連に影響を与える可能性が示唆された． Ⅰ．はじめに 脊柱は非収縮性組織のみによる支持では脆弱な構 造体であり，筋による支持が不可欠である1)．腹部の 筋は機能の違いにより，グローバル筋群とローカル筋 群とに分けることができ，主に体幹運動に必要なトル クを生成する機能を有するグローバル筋群は体幹表 層に位置するが，ローカル筋群は体幹深層に位置する 筋群である．内腹斜筋，腹横筋は脊柱や骨盤の分節間 コントロールにおいて重要な役割を果たすローカル 筋であり2)，腹横筋上部線維は胸郭の安定性に3)，下 部線維，内腹斜筋は仙腸関節の安定性に関与し 4)5)， 中部線維は胸腰筋膜に外側方向への張力を発生させ， 腹腔内圧の調整に関与する6)．Massé-Alarieら7)は腹 横筋と内腹斜筋の走行が類似しているため，両筋は腰 椎骨盤運動をコントロールする役割を持つ可能性を 報告している．更に上肢拳上運動において腹横筋，内 腹斜筋は他の筋に独立し先行して活動することが確 認されている8)9)． ローカル筋群を活性化させる手法として，呼気終末 で下腹部を引き込む動作であるドローインと声門を 閉じて息む動作であるブレーシングが挙げられる．ド ローインはグローバル筋群と独立してローカル筋群 を選択的に活動させる手法であり10)，臨床現場でも広 く用いられている11)．ブレーシングは腹部の筋群全体 を等尺性収縮させる手法であり12)，ドローインよりも 高い筋活動が期待できる手法である13)． ローカル筋群の筋活動を評価する手段として，従来 は侵襲的で非簡便なワイヤー筋電計が用いられてき たが 14)，超音波画像診断装置（US）は非侵襲的に筋 厚，筋断面積等の動態変化をリアルタイムで確認する ことができ，実用的な検査器具として広く研究に用い られている15)16)．これらの研究は，USにより計測し たローカル筋群の筋厚が筋活動を反映するという推 察のもとで行われている．しかし，ローカル筋群の筋 厚変化と実際の筋活動の関係を検証した先行研究は 少ない．Hodgesら17)， Ferreiraら18)が腹横筋と内 腹斜筋で，McMeeken ら19)が腹横筋で，筋厚変化と 筋活動に有意な相関がみられたと報告している一方 でWhittakerら20)は，腹横筋と内腹斜筋のいずれにお いても筋厚と筋活動に有意な相関は認められない，あ るいは弱い相関しか認められないと報告している．こ れらの先行研究では様々な動作課題や方法で検証を 行っており，US で確認される筋厚と筋活動の関係に ついて一致した見解は得られていない． また，上記の先行研究ではワイヤー筋電計を用いて 個々の筋の筋活動を計測しているが，ワイヤー筋電計 は筋の中の一部のモーターユニットの活動しか反映 していない可能性を示唆する報告があり20)，表面筋電 計の方が筋活動を広範に評価できる可能性が推察さ れる．McGillら21)は内腹斜筋，腹横筋の筋活動をワ
イヤー電極と表面電極を用いて比較しローカル筋群 は表面筋電計を用いて測定可能であると報告してお り，表面筋電計を用いてローカル筋群を包括的に評価 が可能と思われるが，過去の研究では我々が渉猟した 限りない．そこで本研究の目的を内腹斜筋，腹横筋を インナーユニット（IU）と定義し，ドローインとブレ ーシングそれぞれの筋厚変化率と表面筋電計で確認 される筋活動の相関を調査することとした． Ⅱ，対象と方法 １．対象 本学所属の体幹に整形外科的または神経外科的に 既往歴のない健常男子15名とした（平均年齢22± 1.4 歳，身長174.4±5.9 cm，体重64.2±7.1 kg）． 本研究は本学倫理委員会の承認を得て行い，被験 者には書面及び口頭でのインフォームドコンセント を得たうえで実施した． ２．方法 姿勢は股関節を 45 °，膝関節を 90 °屈曲した Hook-lying position（図1）22)で統一し，動作課題は 先行研究に準じ，ドローインとブレーシングの2つを 実施した 19)． IU の筋活動データは左上前腸骨棘 （ASIS）より2 cm内下方23)，外腹斜筋（EO）の筋 活動データは左側胸郭下縁24)，臍部より外側15 cm20) にてワイヤレス表面筋電計（日本光電社製,サンプリン グ周波数 1000 Hz）を用いて計測した．筋厚の計測
には US（esaote MyLab25，7.5-12 MHz，リニアプ
ローブ，B-Mode）を使用した．また先行研究におい て，健常者の安静時，動作時における腹横筋，内腹斜 筋の筋厚の左右差が報告25)26)されており，対側の同部 位で筋活動と筋厚を測定する本研究の結果に影響を 与えることが懸念された．そのため事前にドローイン 時及びブレーシング時の筋厚変化率の左右差を検討 した．いずれの動作課題においても有意な左右差は認 められず，筋厚の計測は筋活動測定位置と対側の同部 位とし，右側のASISから2 cm内下方にてIUの画 像を取得した（図2）．それぞれの動作課題において安 静時，動作時の画像を取得した．安静時の画像は最大 吸気時，動作時の画像は動作開始から5 秒後に取得し た．IUの筋厚は腹横筋と内腹斜筋の筋厚の和とし（図 3），先行研究に準じて筋厚の解析には筋厚変化率｛（動 作時筋厚―安静時筋厚）/安静時筋厚｝を用いた17)20)． 図 3 USより取得した画像 （a）：安静時，（b）：ドローイン動作時，（c）：ブレーシング動 作時．上から内腹斜筋，腹横筋の筋厚を示す． 図1 Hook-lying position 股関節 45 °屈曲，膝関節 90 °屈曲した姿勢． 図 2 USのプローブ接地位置，表面筋電計電極 貼付位置 IU の筋活動データは左 ASIS より 2 cm 内下方，EO の筋活動デ ータは左側胸郭下縁，臍部より外側 15 cm にて測定し，IU の筋 厚は筋電計電極貼付位置と対側の同部位で測定した． （c） （a） （b）
0 5 10 15 20 1 Ｅ Ｏ 筋 活 動（ %） 0 10 20 30 40 50 1 Ｉ Ｕ 筋 活 動（ %） 筋活動データの解析区間は各動作開始5 秒後の前後1 秒間と設定し，全課題終了後に測定したMVIC（最大 随意等尺性収縮）で標準化した． IU のMVIC 測定 は最大努力下でのドローイン，あるいはブレーシング から測定し，EOのMVIC測定は最大努力下での体幹 対側回旋から測定した．最大筋活動時前後100 ms間 の筋活動平均値を MVIC として算出した．得られた 筋活動は band-pass filter（15-500 Hz），low-pass filter(10 Hz)にて処理し，root-mean-square（RMS） にて平滑化した． ３．統計学的解析 統計学的解析にはピアソンの相関係数を用いて，安 静時から活動時の筋厚の変化率（%）および活動時の 筋活動（%MVIC）の相関を検討した．また対応のあ るt検定を用いてIU，EOそれぞれのドローイン時と ブレーシング時の筋活動を比較した．有意水準は5 % 未満とした． Ⅲ，結果 ドローイン動作，ブレーシング動作時におけるIU の筋厚変化率と筋活動の関連を図4に示した．ドロー イン動作時において筋厚変化率と筋活動に高い正の 相関が認められた（R=0.701，P<0.01）．一方ブレー シング動作時においては筋厚変化率と筋活動に有意 な相関は見られなかった（R=0.349，P>0.05）． また，IU，EOいずれの筋活動（表1）も,ドローイ ン時に比してブレーシング時において有意に高値を 示した（P<0.05）（図5，6）． 平均値±SD （%MVIC） IU EO ドローイン 17.0±8.4 5.8±4.3 ブレーシング 27.9±12.4 10.8±6.8 95 %信頼区間（%） IU EO ドローイン 12.4～21.7 3.3～8.2 ブレーシング 20.1～34.7 7.1～14.6 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 筋 活 動（ %） 筋厚変化率（%） ドローイン ブレーシング ブレーシング ドローイン 図5 ドローイン動作時，ブレーシング動作時で のIU筋活動の比較． IU の筋活動はドローイン動作時に比してブレーシング動作時に おいて有意に高値を示した（P<0.05）． 図6 ドローイン動作時，ブレーシング動作時 でのEO筋活動の比較． EO の筋活動はドローイン動作時に比してブレーシング動作時 において有意に高値を示した（P<0.05）．
＊
0 5 10 15 20 25 30 35 0 10 20 30 40 50 筋 活 動（ %） 筋厚変化率（%） 図4 ドローイン動作，ブレーシング動作時の 筋厚変化率と筋活動の関係． 左図：ドローイン動作時の IU の筋厚変化率と筋活動では有意 な正の相関を認める（R=0.701，P<0.01）． 右図：ブレーシング時の IU の筋厚変化率と筋活動では有意な 相関が認められない（R=0.349，P>0.05）＊
表1 ドローイン動作，ブレーシング動作時の 筋活動平均値，95 %信頼区間．Ⅳ．考察 本結果より，ドローイン動作時の筋厚変化率と筋活 動間に有意な高い正の相関が認められた．また，ブレ ーシング動作時の筋厚変化率と筋活動では有意な相 関は確認されなかった． 本研究におけるドローイン動作時の筋活動平均値 は17.0 %MVICであった．Grenierら11)はドローイ ン動作での腹横筋と内腹斜筋の筋活動は20 %MVIC としており，本研究でのドローイン動作は適切に行わ れたものと推察される．またHodgesら17)は腹横筋， 内腹斜筋の筋活動と筋厚について，12-23 %MVICの 範囲で有意な相関が認められたと報告している．本研 究におけるドローイン時筋活動平均値17.0 %MVIC （95 %信頼区間12.3～21.7 %MVIC）（表1）は Hodgesらの報告にある筋活動の範囲内にあるため， 本所見は妥当なものと思われる．一方でWhittakerら 20)は腹横筋，内腹斜筋のいずれにおいても筋厚変化率 と筋活動に有意な相関は認められないと報告してお り，この報告に対して本研究は異なる結果を示した． Whittakerら20)は腹横筋及び内腹斜筋の筋厚を胸郭下 縁と腸骨稜の下縁の中間レベルで評価しており本研 究における筋厚および筋活動測定位置とは異なる．ま た，同一研究内においても同じ筋の筋厚と筋活動を異 なる部位で計測している．本研究ではそれぞれの動作 課題におけるIU筋厚変化率に左右差に認められない ことを確かめた上で，対側の同部位にて筋厚と筋活動 の計測を行っており，このような研究間での実験方法 の違いが結果に影響したかもしれない． また，本研究においてブレーシング動作時には筋厚 と筋活動の間に有意な相関が確認されなかった．この 結果についてはIUの筋活動量の違い，外腹斜筋など のグローバル筋群の筋活動量の違いの影響が考えら れる．本研究においてブレーシング時のIU筋活動は ドローイン時よりも有意に高値を示した．Hodgesら の先行研究では腹横筋において12-23%MVICの範囲 では筋厚と筋活動に有意な相関が認められたが，それ 以上の筋活動レベルにおいては有意な相関が認めら れなかったと報告しており，筋活動の増加に伴う筋ス ティフネスの増加が筋の形態変化に必要な力を増大 させている可能性を示唆している17)．本研究において も IU の筋活動が高くなるにしたがって，IU筋活動と 筋厚の相関はなくなる可能性が推察された．また，ブ レーシング時のEO筋活動はドローイン時よりも有意 に高値を示した．ブレーシングは腹部の筋群全体を等 尺性収縮させる手法であり16)，ドローインよりも高い EO筋活動が認められると報告されている13)．本所見 はこれらの先行研究を支持する結果となった． Hodges27)は，筋厚は筋活動以外にも隣接した筋によ る圧迫の影響を受ける可能性があるとしている．内腹 斜筋は外腹斜筋，腹直筋といったグローバル筋群と隣 接しており，そのグローバル筋群の筋活動が内腹斜筋 や腹横筋の筋厚変化に影響した可能性が考えられる． 本研究の限界として，被験者が健常者のみであるこ とが挙げられる．また本研究結果からブレーシング時 に筋厚と筋活動に相関は確認されず，それに対して筋 活動量や隣接した筋の筋活動量により影響を受ける 可能性を挙げたが，筋厚と筋活動の関係についての詳 細なメカニズムについては今後さらなる研究が必要 であるだろう． Ⅴ，結語 本研究より，腹横筋と内腹斜筋を併せたIUにおい てドローイン動作中の筋厚変化率と筋活動では高い 有意な正の相関が認められることが示された．一方で ブレーシング動作中のIUにおける筋厚変化率と筋活 動では有意な相関が認められなかった． 謝辞 本稿を終えるにあたり，御指導いただきました諸先 生方，本学保健科学院大学院生の三浦拓也氏，森井康 博氏ならびに被験者を快諾していただきました被験 者の皆様に深く感謝致します． 引用文献
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