December Special

筋の硬さ

曖昧なものをはっきりさせる時代へ「筋肉が硬くなった」「筋肉がこっている」「筋肉が張っている」など、
スポーツ現場や日常生活では、「筋の硬さ」がしばしば問題になる。一方で、「優れたアスリートは柔らかい筋肉をしている」という話も聞かれる。こうしたことに対して、とくに日本では「筋硬度」を測定しようと、「筋硬度計」が開発されてきたが、皮膚表面から押し込んで測定する「筋硬度」は指標としては使いにくいところが否めなかった。しかし、ここにきて、筋の硬さを測定する装置開発が進み、筋の硬さへの理解は深まりつつある。この特集では、そもそも筋の硬さとは何なのか、それぞれの測定装置は「何をみているのか」、最新の情報をまとめてみた。

1 筋の硬さの基礎科学 稲見崇孝 P.2
2 筋の硬さに関する研究小史 米津貴久、稲見崇孝、広瀬統一、福林 徹 P.4
3 筋硬度研究の全体および計測法、硬さを測る意義 村山光義 P.8―― 硬さそのもの、hardness という概念について

4 筋音図を用いた筋機能の研究と筋の硬さ 島 典広 P.16
5 Ultrasound shear wave elastography による筋硬度評価 谷口圭吾 P.20
6 肉離れ後の組織の硬さと競技復帰 辻村 享 P.29―― 超音波のエラストグラフィと音響カプラーを用いた外傷の評価

1

筋の硬さ

筋の硬さの基礎科学

稲見崇孝
早稲田大学スポーツ科学学術院
博士（体育学）ても「同じものを捉えている」わけではない。そこで、皮膚や脂肪をはじめとする各組織の影響がどれくらいあるかを明らかにできればと考えました。ヒトではできない

今回の特集企画案をいただいた稲見先生。

ことを動物で確かめていこうということでオーストラリアの Edith Cowan University

す。

（ECU）で筋硬度に関する研究プロジェクト

筋の硬さを測定するとき、多くの手技に参画され、帰国後は早稲田大学で研究を続は体表からアプローチすることになりまけておられる。今回の特集全体を俯瞰あるいす。筋硬度計で上から押し込んでも、超音はその基礎となるものを語っていただいた。

波であっても、今の技術ではプローブなどの計器を体表に接触させる必要があるわ

オーストラリアで行った研究

けですが、目的とする筋に到達する前には―― オーストラリアでの研究は？

図 1 に示すような上皮（epidermis）や真

いなみ・たかゆき先生（inami0919@gmail.com）

筋硬度に関する研究プロジェク

皮（dermis）、その下には表層の密線維性ト、“Assessment of muscle stiffness

結合組織索である superficial retinacula

くなるのかもしれません。血流も違ってき（hardness）using elastography”に参画

cutis fiber という家の柱の構造に近いものます。すると、ここは硬くてここは柔らかしました。とくに、このテーマに関して超があります。さらには superficial fascial

いという均一でない、層構造になったもの

音波エラストグラフィを用いて、どこまで

membrane、deep retinacula cutis fiberを評価することになります。そこをあるポ

何がみえるのかを基礎的に研究しよういう（superficial が垂直なのに対し deep は斜イントのみで評価しようというのには限界ものです。ECU では、基礎理論をはじめ

めに走行）、deep fascial membrane などがあります。今は、それに対して、いろいとした原理原則だけでなく、どこの深さま

多くの組織が筋の上層に位置しています。

ろな問題を引き算していくことに諸先生がで測定できるかなど、ヒトやいろいろな動筋（muscle）の硬さを測定するときは、取り組んでおられ、影響の大きなものから物で測定を繰り返しました。
簡単に言うと、

こういうものを超えてアプローチしている

検討していくという段階だと思います。

ある物質のかたまりを超音波エラストグラ

わけです。Anatomy trains など、全身にフィで真上から評価した場合と、その物質

つながる fascia の要素も加わります。す動物とヒトの共通点と相違点

を 90 度倒した状態で評価した場合とで、

ると、とくに押し込み式の筋硬度計では、―― とくにスポーツの現場では、筋肉が硬同じ値が出るのかなどについて、動物では筋以外の影響をかなり受けるということがい、筋肉が張る、こっている、損傷後の拘縮

ブタ、ウシ、カンガルーなどお国柄もあっ考えられます。筋硬度計よりも深いところなどが問題になることが多いけれど、そのとていろいろな筋で検討を行いました。日本を評価できるのも超音波エラストグラフィ

き筋そのものがどうなっているのか、あけてに帰ってきてからは、ブタについておさらの利点のひとつですが、それもまだ試みのみるわけにはいかないのでよくわからないこいを兼ね、もう少し踏み込んだ実験をやっ段階だと思います。筋は浅層では速筋線維とが多い。動物でみることでわかってきたこてみようと考えています。

が比較的多く、深層では遅筋線維が比較的とは？

―― 動物でみる意味は？

多いのですが、深層の遅筋線維では結合組反対にヒトでも確認できたことは、筋にこの特集でも諸先生が述べておられるよ

織も多そうだということがほぼ間違いないは羽状や紡錘状などいくつかの形状があ

うに、「筋の硬さ」をいろいろな手段で評と考えられています。重力の影響や上層組り、羽状については深部の膜に筋線維が価されていますが、ひと口に「硬さ」と言っ織の影響も含めて、深層筋はどうしても硬ある角度（羽状角）をもってついているわ

2Sportsmedicine 2014 NO.166

筋の硬さの基礎科学

MRI や CT な ど のの T2 値で評価した場合、そのタイムコー

画像ではなく、またスはエラストグラフィの値と必ずしも一致

機能的な側面を考慮しません。筋の硬さを意図的に変える方法

した評価方法以外のとしては収縮、伸長、損傷などがあります

評価として超音波やが、このような損傷で言えば、T2 の値が筋硬度計が用いられ

筋損傷後 5 日目あたりにピークがくるといるプロセスもあるようこれまでの事実とは異なり、エラストグ

うです。もちろん、

ラフィでは受傷 2 日目くらいにピークがその人のテクニック

みられます。筋の硬さを評価するというこによって異なるようとは、何を示しているのかがはっきりしてで、触診だけの人もくると、MRI の T2 が何をみているのか

いるし、硬くなったというのと同じように、筋の硬さの本質にけですが、その羽状角が硬さに影響しそ筋を柔らかくするためにストレッチングや迫っていくことになると思います。方向性

うだということがわかってきています。まPNF、マッサージなどの手技が用いられとしては、そういう筋の質のようなもののた、紡錘状の筋を摘出して電気刺激で収縮ています。

評価になっていくように考えています。

させ、意図的に筋の硬さを変化させたとき―― 治療効果の確認やエビデンスを得るため―― 今 言 っ て い る「 硬 さ 」と い う の は、に硬さがどうなるかをみたとき、電気刺激に、筋の硬さにアプローチしている。

t e n s i o n 、t o n e（ t o n u s ）、s t i f f n e s s 、

図 1 （http://true.massage-research.com/2013/06/ より。2014 年 11 月 15
日アクセス）の量が最大に対して 30％だと仮定すると、臨床レベルでは徒手が盛んで、評価テク

そのとき硬さが 30％上昇しているか。こニックも進んでいるように思います。オー

れが動物実験でできるようになり、その関ストラリアで知り合った先生方に聞いてもそうですね。日本語ではみんな「硬さ」

係が直線的だとある程度言えることがわ

そのようですし、そういう分野で日本からになってしまい、先ほど述べたようにケー

かっています。動物実験では 100％まで筋研修に来ている大学もあるくらいで、筋やスによっては適切な言葉がないように思いを収縮させることができ、ヒトではそれ

膜へ徒手によるアプローチを行っている先ます。言葉として整理してきていない部分が難しい。動物では 100％まで直線的に上生は多くいます。少し話がそれますが、膜があるまま現象を追いかけているという現がっていくのですが、ヒトの場合は 70 〜というのは英語では fascia ですが、筋膜状はあるでしょうね。本来は、「硬さ」の80％くらいまでが直線的で、それ以上はというのもぴったりこないところがあり、定義がしっかりしていて、そこから現象をはっきりしない。それは防御作用が働くか

筋硬度の英語も含めて少しニュアンスが異追いかけ記述して、それを応用していくのらなのか、発火による影響なのか、サルコなるような気がします。

が理想なのでしょうが、まだモヤモヤっと

hardness などが入り混じったもので、はっきりしていないところがある。

したものを多角的にみて、そこからひとつ

メア長（クロスブリッジなど）の問題なのか、計測機器の限界なのか。中程度以上の「筋の硬さ」研究発展の方向性

ずつ引き算しているのが現状のように思い

筋収縮強度評価については賛否あります。

―― 筋の硬さの研究が今後発展する方向とします。動物実験もそうですし、エラストグては？

ラフィの経時評価もそうですが、今はそう

オーストラリアで盛んな理学療法での研究

頭の中でははっきりした方向性があるのいうことをひとつずつ引き算している段階ですが、今回いろいろな先生が述べておらで、今回 5 人の先生が述べておられる段階―― 日本でも筋の硬さの研究は以前から行われる筋の緊張という点では疾患が関係してまではきているということだと思います。

れてきたが、オーストラリアでもよく行われくることが多く、関係しそうなものを例にでも、達成度で言えば、まだこれからの分ている？

あげれば、交通事故後に処方される筋弛緩野だと思います。

オーストラリアでは理学療法士に開業権剤の評価などには密接に絡んでいく可能―― 測定装置の発達が関係するところも大きがあり、フィジオセラピーの看板を掲げ性を秘めているのではないかと考えます。

い。

て開業している人も多いのですが、即時「筋の硬さ」というのは、X 線写真にも写

押し込み式の筋硬度計でわからなかった的な成果を狙う手技のひとつに徒手療法

らなくて、一般的な MRI 解析法でもわかことがエラストグラフィでわかるようにがあり、筋の硬さに対するアプローチがらないような独立した情報であると思いまなったひとつに位置情報があります。エラ

盛んに行われるなかで、fascia などに興味す。

ストグラフィの超音波画像をみるとき、どをもっている人は多いです。日本と違い、Sportsmedicine 2014 NO.166

たとえば、筋損傷後の回復過程を MRI

この硬さを評価しているかがわかるように3なったのは大きな進歩だと思います。谷口に応用するとき、複数の部位をみようとするかをみるには大変よいものです。これら

先生が紹介されている shear wave では

ると時間がかかります。でも、正確に測れは押し込み式の筋硬度計では難しいことでプローブを動かさなくてよいので、簡便なる。辻村先生が述べておられる音響カプ

す。それはある意味、革命的に進んだ部分

プローブ操作が可能なメリットがありま

ラーを用いる方法は、プローブ操作のテクです。

す。ただし、shear wave の特性から一度ニックが必要になります。しかし、一度に―― 今後は若い人が研究分野として積極的にの測定で取得できる計測範囲（ROI）をあ

広い範囲を相対的にみることができるとい取り組んでよい分野。

まり広げられないという課題があり、臨床う特徴があり、この筋のどこが損傷していそう信じています。

2筋の硬さ

筋の硬さに関する研究小史

米津貴久 1）、稲見崇孝 2）、
広瀬統一 2）、福林 徹 2）1）早稲田大学大学院スポーツ科学研究科（博士課程）
2）早稲田大学スポーツ科学学術院

よって提供される抵抗力」の 2 つに大別できます1, 2）。このことを踏まえると、長軸方向に伸長される際の抵抗を「筋スティッ
フネス」、肩こりのように触れた際の感覚で評価する筋の張りなどに代表される垂直圧力に対して筋によって提供される抵抗力

筋硬度の研究を修士から始め、今年で 5 年目

を「筋硬度（muscle hardness）」と表現になる米津先生。早稲田大学に超音波のエラできると思います。

ストグラフィが導入され、それを契機に筋硬―― この定義はすでにコンセンサスが得られ度の研究を始めたという。ここでは、この特ている？

集全体のイントロダクションにあたる「筋のまだしっかりとしたコンセンサスは得ら硬さ」に関するこれまでの研究についてまとれていません。
「弾性」という言葉を使わめていただいた。

れる方もいますし、「スティッフネス」とよねづ・たかひさ先生

言う方もいます。

「筋の硬さ」とは――「筋の硬さ」という概念を説明していた―― まだ整理はついていない段階。

文献の検索

はい、現状ではまだしっかりとした整理本題である筋硬度研究の歴史をみるためがついていません。本稿では先行研究にに、PubMed と Science Direct、メディ

まず、筋の硬さを表す言葉とその意味を倣って、長軸方向の抵抗は筋のスティッフ

カルオンライン、医中誌、CiNii を使って整理したいと思います。筋の硬さ（硬くなネス、触診などで評価する垂直圧力に対す

英文と和文論文を調べてみました。英文にること）は、一般的に「筋緊張（muscle

る評価を筋硬度と定義して話を進めたいと関しては「muscle stiffness」と「muscle

だけますか？

1,2）

tone）」と言われています。この筋緊張を思います 。

hardness」、和文に関しては「筋硬度」で定義すると、「筋線維の持続的な収縮」に―― 確かに「筋肉が硬い」というとき、関節各データベースの検索を行いました。
英文・なります。さらに、筋の硬さはどの方向かが硬いときと、筋肉そのものが硬いときと、

和文合わせて 218 本の論文を手に入れるらの抵抗かによって、「長軸方向から伸長両方の意味で使いますね。

ことができました。これらの論文はすべてされる際の抵抗」と「垂直圧力に対し筋に42014 年 9 月 26 日現在のものです。
Sportsmedicine 2014 NO.166

表1

硬さ参考

スティッフネス
まず、スティッフネスに関してですが、
1980 年代の前半までは筋収縮特性に関連

各種材質

する動物実験が行われていました。
その後、ヒトを対象にしたスティッフネスの研究が行われるようになり、スティッフネスの計
測方法も年を経るにつれて変わっていきま

生体内した。ヒトを対象としたものでは、次のよ
うな計測方法の流れで研究が行われてきた
ようです。

材質

硬さ

計測方法

用途例

発砲ポリエチレン

33-140[kPa]

25％圧縮試験

梱包緩衝材

低反発ウレタン30-50[N]25％圧縮試験

マットレス

高弾性ウレタン

95-180[N]25％圧縮試験

マットレス

アルミニウム30-130[Hv](=3.06-13.26[N])

ビッカース

一円硬貨

部位

硬さ

腓腹筋内側頭2.99-27.0[kPa]

外側広筋

3.26[kPa]

上腕二頭筋

3.11[kPa]

甲状腺10.5-11.9[kPa]肝臓4.87-5.39[kPa]

大腿骨（屍体標本）19.1[GPa]

計測方法

Shear wave
エラストグラフィ

ナノインデンテーション（押し込み）試験法①随意的に足関節の背屈を行わせた際のト
ルク増加量と伸長量をスティッフネスとわれているものがあります。たとえば、2たとえば 25％圧縮試験であれば、100mm

3）

種の物質による相互の塑性変形に対する抵の物体を元の厚さの 25％にあたる 25mm

②一定角度における受動トルクを算出する

抗を主とする種々の機械的性質を含んだ材

圧縮して 75mm の厚さになるまでに要し方法 。これはある角度に到達するまで料の強さを便宜的に表す仕事量や、押し込た力で硬度を評価することになります。どに要する力を表しており、受動トルクがんだ圧力に対する抵抗値等が工業的な計測

れだけの力を加えたのかというものと、そ低い場合を柔軟性が高い、反対に受動ト方法としてあります。硬度は一言でまとめれを面積当たりで均一にした評価の 2 パルクが高い場合を柔軟性が低いと評価しると、物体の変形や抵抗を計測した評価だ

ターンあるということです。

ています。

と言えます。参考として、具体的に身の回して算出する方法 。
4）③受動トルクと関節角度の傾きを受動的ス
5）りにあるものの硬度と、生体内の硬度を比

筋硬度測定機器と研究小史

ティッフネスとして算出する方法 。

較したものが表 1 です。表 1 の上の表が次に、筋硬度に関する研究史について述

ただし、これらの評価は生体内の振る舞

各種材質の硬さを、下の表が生体物質の硬べます。そのためにはまず、筋硬度の計測

いを確認しながら評価していないという問さを一部まとめたものです。ここでは各種機器を整理しておく必要があります。計測

題点がありました。この生体内の振る舞い

材質の例として、梱包緩衝材等に用いられ装置の歴史として、古くは 1951 年に内藤を評価するものとして、超音波画像診断装ている発泡ポリエチレンやマットレス等にが学会発表を行っており13）、1952 年に紺置を用いた研究が行われるようになりまし

用いられている柔らかい低反発ウレタンと野が論文を発表しています14）。両者は押した6,7）。現在では超音波画像診断装置を用

硬い高弾性ウレタン、そして一円硬貨等に込み式筋硬度計を使用しています。

いた筋腱移行部の移動量と受動トルクの関用いられている金属のアルミニウムを取り―― それでも 60 年以上前。ずいぶん古い。

係からスティッフネスを評価したものが主上げました。これらの数値は評価方法等に

その後も筋硬度に関する研究は行われて流になっています。

よって異なりますが、算出される値はこのいましたが、1960 年代から 1980 年代のスティッフネスに関する報告は、筋硬度ように表されます。生体に関して、これら間の研究はそれほど多くありませんでしより数多く報告されていました。それはの数値は腓腹筋内側頭、外側広筋、上腕二た。1990 年代に入ってから報告数が増加

なぜかと考えたときに、筋の収縮やスト頭筋、甲状腺、肝臓は shear wave エラ

しており、堀川らが押し込み式筋硬度計

8-11）

レッチングの影響、Stretch-Shortening

ストグラフィ

（P.20 参照）を、大腿骨の開発及びその応用に関する報告をしてCycle（SSC）の影響が、筋の長軸方向のはナノインデンテーション（押し込み）試

います15,16）。英文誌でも Horikawa ら1）や

振る舞いと関連していることから、重要視

験法を用いて評価しています12）。

Ashina ら17）が押し込み式筋硬度計に関すされていたのではないかと思います。この―― これは数字が大きいほうが硬い。

る報告をしています。筋硬度に関する研究

ような理由からスティッフネスの研究が多

これらの評価ではそうです。strain エラ

初期では、それぞれがそれぞれのアイデア

く行われてきた、または注目されていたのストグラフィでは評価する計算方法によっをもとに筋硬度計を製作し、筋硬度を評価

ではないかという印象を受けました。

て異なる場合があります。

しています。そのため、各論文で使用した

次に硬さに関する主な単位として、Pa

筋硬度計のタイプや値の算出に関する原理

工学的な「硬度」と生体の「硬度」（パスカル）と N（ニュートン）で表記し次に硬度ですが、一般的には工業的な指たものがあります。Pa に関しては単位面

近年では、
押し込み式筋硬度計とは別に、標で、鉱物など材質の硬さを評価として使積当たりの力を表しており、N は力なので、

超音波エラストグラフィも筋硬度の評価にSportsmedicine 2014 NO.166

が説明されています。

5

3

筋の硬さ

筋硬度研究の全体および計測法、硬さを測る意義―― 硬さそのもの、hardness という概念について

村山光義
慶應義塾大学体育研究所に取り組み始めました。図１の著者の紺野義雄氏は、日本体力医学会の機関誌『体力科学』の 1 巻（1952（昭和 27）年発行）

米津先生の研究小史のあとは、村山先生に、で、この頃に、「“筋硬度差”による運動能

筋硬度研究の全体を整理していただき、計測

力の判定法」という論文を発表されていま器の概要、また筋の硬さそのものという意味

す。筋の硬度差とは、力を入れたときと、での hardness という概念、およびその研究ゆるめたときの差が大きい、つまり普段はにつて紹介していただいた。掲載する内容の柔らかくて、力を入れると硬くなるほどパ

3 倍くらいの量があったが、かなり要約してフォーマンスがいいというものです。筋硬

紹介させていただく。

度研究は、国際的には 1900 年初頭から取り組まれていますが、この当時結構盛んに筋硬度計行われていました。図 1 右がこの頃の筋硬―― 先生が筋の硬さ、筋硬度に興味をもたれ度計で、紺野氏が開発したものです。3 本

たのはいつ？

の足があって、真ん中が押し戻される抵抗

むらやま・みつよし先生

私は 1989（平成元）年に大学を卒業しを測るというものです。しかし、このようや皮下組織の影響を有しつつ、その下の筋たのですが、スポーツの競技場面で、「筋

な簡便な装置で筋の硬さが測れるか？と疑

肉の硬さ、柔らかさを語るということにな

肉は柔らかいほうがいい」という言われ

問視する声もかなりあったようです。
（米るのですが、マッサージなどによって筋肉方をしていました。高校生のときに『ス津先生も述べておられるように、1960（昭まである程度変形させる刺激を加えると、ポーツマンのトレーニング』（実業之日本和 35）年代以降はあまり研究されなくな

人の指ではかなり感度よく筋肉が柔らか

社 1982）を読んで、どうも柔らかい筋

りました。
）

い、硬いというのを感じ取れ、トレーナー

肉というのはありそうだと思っていました―― 筋の上には皮膚もありますからね。

らはそれを手がかりに、ほぐすとか、伸ば（図 1）。そこで、大学 3 年のゼミからこれ

図1

8

そうなんです。どうしても生体だと皮膚

すとかゆるめるということを行っていま

図2

Sportsmedicine 2014 NO.166

図3

図4

す。運動選手も筋肉が「こる」とか「張る」

計 13mm、18mm と測定しました（図 3）。

す。単純に 10mm なので、半分の 5 mmと言いますが、そういう現象を何とか客観

とにかく深いところまで押すのです。する

戻っていれば数字は 50 になります。

的に測ろうというが私のスタートでした。

とかなり上層がつぶされます。その後の筋―― 生体組織硬度計ということですが、実際肉の変形具合について、MRI でもみていには何を測定するために作られた？

筋硬度計とその評価るのですが、ある程度までいくと皮下組織筋の弾性です。図 2 と同じです。図 2

コンディショニングの指標としてのもつぶれ、たしかに筋も変形しています。

では最大変位が 2.4mm だったのがこち筋硬度ですから、押し込みの深さがある程度あれらは最大で 10mm 動く。それでも最大ば筋の変形具合で筋の硬さはわかるのではで 10mm ですから、だいたいヒトを測定ないかと思います。

すると皮下組織を含めて 40 〜 60 くらい

大学院で本格的にこのテーマに取り組みました。1988（昭和 63）年に、筑波大学でバイオメカニクスをやられていた小林先

図 3 に示すように、Horikawa ら（1993）の値が出ます。つまり押し戻されている

生と土居先生が筋硬度計を作製されましが皮膚と皮下組織をks、下の筋をkmとす

量（戻っていく量）は 40 しかないとなるた（図 2）。これはゴム硬度を測る規格品

る 2 つの弾性体が並んでいるモデルとし、と皮下組織もやはり 2 ～ 3 mm、もしくはの 2.4mm の押針を円柱で延長して、生体波形は境界付近で変曲するので、そこまで

5 mm くらいあるとすると、実際にどこまを押しやすく改良したもので、その変位量を第 1 成分とし、そこからを第 2 成分とで押しきれているのかはわかりません。しからダイヤルで硬度を表示するというもの

すると、第 2 成分の傾き具合が筋の硬さをかし、この装置で論文も出るようになりまです。私も実際に作製法を教わり、作りま表すという工学式で評価しました。私もこした。私はこれでもまだあまいのではないした。

の式を使うためにマニピュレーターをつけかと思っていますが、現場的にはこういう―― 原理的には先ほどの筋硬度計と同じ。

て 18mm くらいまで押して、皮下組織のものがある程度使われるようになっていま同じです。修士論文のときは、筋の硬さ

厚みをある程度リジェクトして、硬さの後す。

をみることでコンディショニングの指標と半の成分で硬くなる、柔らかくなるという

PEK-1 の他、MITUTOYO というノギ

したいというのがねらいでした。しかし、のを測ろうということを始めたのです。

スなどをつくっている会社が、紺野氏のと似たような三本足のものを筋硬度計として

この筋硬度計では 2.4mm しか凹まないので、実際には皮膚と皮下組織の厚みがそれ

現場的な簡便計測器

作っています（図 4 左下）。1950 年代と発以上あると、怪しいと言えば怪しい。筋が紺野氏や小林・土居先生のハンディーな想が変わっていないのがわかります。
また、

柔らかい、硬いといったことに意味がある

計測器は現場においては使いやすいものでNEUTONE という測定器を TRY-ALLのかということを明らかにするには、どのす。1990 年代に井元製作所が似たような社が作りました（図 4 右）。円柱を 14.7N

ような計測方法がいいのか、まずはこれが原理の生体組織硬度計「PEK-1」といっで圧した際に中央の 3 mm の針がどのくかなり重要で大きな問題なのです。

た機械を作りました（図 4 左上）。押し込

らい戻っているのかで数値をみます。これ―― 2.4mm だと短すぎると感じる。

み部の動きは 10mm で、副筒が 10mm までも筋は変形しますが、実際に刺している

そこで、私が最初に研究に使った機械で来たときに中心が押し戻される量が評価のはわずかしかありません。あとはデジタ

は 8 mm 押し込めるもので、さらにマニになります。もしも完全に副筒と一緒であル筋肉硬度計（図 4 中央）といって、かピュレーターに連結し、手動で本体自体れば無変形の硬い物体で、それを 100 となり感度はいいのですが、基底面となるプを 5 mm ずつ押し込んでから 8 mm 押し、し 60 とか 50 といった数字で出すものでレート全体が皮膚にピタッと平に当てたとSportsmedicine 2014 NO.166

9

4

筋の硬さ

筋音図を用いた筋機能の研究と
筋の硬さ

島 典広

図については、中枢性要因とは限らず、筋東海学園大学 スポーツ健康科学部
スポーツ健康学科 准教授
博士（医学）

そのものの振動をとっているので、波形が筋音図という手法を用いて筋機能を研究されうが筋そのものの動きをより正確に捉えていている島先生は筋の硬さという要素を導入、るということになる？

異なってきます。
―― 筋電図と筋音図を比べると、筋音図のほ

現在データを収集中である。そもそも筋音図

そうですね。筋電図は、もちろん筋肉のとは何なのかから、今後の可能性について聞影響もありますが、筋線維がどれくらい活いた。筋活動を筋電図とは違う手法で別の視動しているか、そういう運動単位や神経的点から得られるデータには興味深いものがあ

要因が大きいと考えられます。

る。

―― 筋音図というのはあまり聞かないのですが、昔からあった？

筋音図とは

歴 史 は 古 く、1948 年 に Journal of

しま・のりひろ先生―― 筋硬度についてはいつから研究されていPhysiology に筋音図を電気信号に変換しる？

て記録した研究が掲載されています。

は加速度計を用いてきれいな波形を捉える―― 歴史がある手法。

という方法を確立されました。昔は先ほど

今年３月に、Edith Cowan University（オーストラリア）の野坂和則先生との共歴史はあります。しかし、そこから筋電述べたようにマイクロフォンを用いていた同研究で予備実験を行った際に、稲見崇孝

図のようには発展しなかった。

のですが、そのあと接触型の振動センサー

先生がおられまして、超音波と筋音図の関―― 先生が、その筋音図を用いて研究しようができ、現在は加速度計を使ってデータを係について検討しました。

とされたのは？

とるようになっています。加速度計自体は――「筋音図」というのは何？

私のボスが疲労の研究で知られる矢部京

高価なものではありませんが、アンプの中

もともとは、
マイクロフォンを用い「音」

之助先生で、名古屋大学の前に愛知県コロでノイズをカットし、きれいで詳細な波形をとっているのですが、音は振動で、そのニーにいらっしゃいました。そのとき知りになるよう工夫されています（写真参照）。

微細な振動を波形として表すものです。筋合ったのが三田勝己

線維が収縮したときに側方へ拡大する、そ先生で現在この大学のときの振動の波形をとっていると解釈さに近い理化学研究所

れています。

で研究されていま「音」と思うが、音――「筋音」と聞くと、す。その三田先生にというより振動、バイブレーション。

筋音図を紹介していはい、私は、説明するときには「バイブただきました。まだレーション」と言っています。

研究者が少ないので―― 筋電図と筋音図ではわかることは何が違やってみてはどうかう？

ということでした。

筋電図では、筋を介して神経的な電気信筋音図にはセン号をとっているので、どちらかと言うと、サーがいくつかある

中枢性の要因がメインになりますが、筋音のですが、三田先生

16

MMG 装置の全体。右の黒い小さな四角が加速度計。左はアンプ

Sportsmedicine 2014 NO.166

筋音図を用いた筋機能の研究と筋の硬さ

もともとはマイクロフォンを使った「筋0.8音計」だったのですが、現在国際的には

0.7
0.6

「mechanomyogram：MMG（ 筋 機 図 ）」0.3

れで呼称を統一しようということになった

0.2

そうです。加速度計が音そのものをとって

0.1―― 測定器は「筋機図計」？
そうなります。
―― 先生は、MMG で筋機能の関係をみておられる。

R = 0.71572 45%

30%

15

15%
MVC

0.2

R = 0.87858

10

30%

0.25

0.15

20

25

30%

45%

R = 0.88016

R = 0.99619

45%

0.1

60%

60%
5

B

0.35

30%
45%

0

15%
MVC

0.4

0.3

0

いるわけではないので、日本語では「筋機
ています。

A

0.4

MMG と表す）。非公開ミーティングでこ図」と呼ぶのがよいのではないかと言われ

▲ 30°
■ 60°
● 90°

15%
MVC

0.5

SR

と呼ぼうということになっています
（以下、

0.45

15%
MVC

SR

―― 計測装置は「筋音計」ですか？

60%

0.05
30

RMS-MMG(mV)

60%

0
0

5

10

15

20

25

30

RMS-MMG(mV)

3540

各被験者毎の関節角度の違いによる MMG の振幅と SR との関係
・A よりも B の方が相関がクリアーであった。B のデータから本実験を進める価値がある。
（筋肉量が少ない方（B）がきれいな相関関係を示すか、あるいは筋線維組成比も関係しているか？）・縦軸 SR の数値間隔に違いがあるが、伸展位になるほど傾きが緩やかになる。
（肘屈曲 90°よりも 60°や 30°の方が筋力発揮強度の増加に対して SR の変化が緩やかである。←
これは 15%MVC で SR の値が低いもその理由の一つと考える。）

図1

Joint Angle Pilot Study（2014/3/4）

そうです。
―― そこに筋硬度という要素も入ってくる。
そうです。筋硬度という要素も入れて調べたいと考えています。

をみた研究論文はたくさん発表されていま発揮しているときには電気刺激を入れてもす。

さほど収縮力は増加しません。

―― 安静位でも測定する？

―― 電気刺激に対して筋が反応する。

安静位でもたとえば電気刺激すると測れ発揮している力が小さいと、電気刺激にそのノウハウを持ち合わせていなかったます。実際には筋収縮が起こりますので、対して大きく反応し、発揮している力が大ので、ひとつにはオーストラリアでみんな

安静ではありませんが。単発の電気刺激にきいとあまり反応しない。この波形の大きが集まって共同研究をしようとなったとき

よって意図的に筋を収縮させ評価するといさと筋の収縮は関係しています。

に、elastography とプッシュメーターのうことができます。

―― それは MMG で筋の何をみている？

関係をみていこうということになりまし―― MMG とでも、筋が活動しないと波形は

その反応は人によって違いますよね。

た。そこに MMG の手法を取り入れるの当然出てこない。安静位でも電気刺激で他動が私の役割です。

的に収縮させると波形が得られる。

―― その際の筋硬度は何で測定する？

―― ということは、現在研究途上。
そういうことです。

これまでの研究から

そうです。

違います。
―― それがどうだったらどうだと言える？
筋が大きく収縮すると、MMG での反―― この皮膚につける加速度計はケーブルが応が大きく出て、あまり収縮しないと波形

ついていますが、データを飛ばすこともできも小さくなります。そして、あまり大きくる？

ない力を発揮しているときに電気刺激を入現在はそのままアンプにつながっていまれると、まだ余力があるので、大きな収縮す。技術的に飛ばすことはできると思いまが起こり、波形も大きくなります。大きな筋の硬さを測るときは、超音波を使っすが、まだそこまでは行っていません。

力を発揮しているときに電気刺激を入れてたり、筋硬度計を用いたりしていますが―― どういう状況でどういう測定を行っていもさらに起こる収縮力はそう大きくないの測定がかなりたいへんになります。一方、る？

で、波形は小さくなります。つまり、この―― では、現在行っておられること、わかってきたことは？

MMG は比較的簡便です。写真に示すようこれまでの研究で言えば、力を発揮してMMG の波形で筋の収縮度合いをみることに先に黒い小さなセンサーがありますが、いるときに電気刺激を入れると、まだ余力ができるということになります。
「筋が収

これを皮膚につけるだけで評価できます。

がある分が発揮されます。仮に最大筋力の縮した」とみることができるということで―― これを皮膚表面に貼る。

30％くらいの力を発揮していて、そこにす。筋の収縮の度合いで、MMG の波形の電気刺激を入れると、さらに筋が収縮しま変化が違ってくるということです。
力発揮、

じです。

す。そのときの収縮の大きさと筋音図の波

つまり筋の収縮力と MMG の波形の大き―― その状態で運動してもらう。

形と関連性があるということがわかっていさは関係するということは論文として出します。一方、最大筋力の 50 ～ 60％の力をました。

そうです。両面テープで乗せるような感

運動時の変化をみたり、運動前後の変化
Sportsmedicine 2014 NO.166

17

5

筋の硬さ

Ultrasound shear wave elastographyによる筋硬度評価

谷口圭吾

化をきたすことが判明しているので、硬度

札幌医科大学保健医療学部理学療法学
第二講座
理学療法士

の評価は硬化病変を主とする肝硬変や動脈

超音波エラストグラフィの種類で、shear

ると正常組織に比べて悪性のがん組織ではwave elastography がある。それを用いて硬度が何倍も高くなることが明らかになっ筋硬度評価を行う研究をされている谷口先生ています。そのような理由で、硬さの評価に執筆していただいた。筋硬度評価について、は臨床的な意義が大きいのですが、これまこれまでとは違った世界が開けつつある。そでは主に触診によって硬さの程度を把握しの流れも含め、わかりやすくまとめていただていました。しかし、触診は定性的な評価いた。

であるために検査者の主観や技量に依存す硬化症の早期診断への利用が期待されてきました。また、乳がん等の組織を調べてみる可能性があり、さらに検査を受ける対象

硬度について者に結果を示しづらい欠点もあります。

たにぐち・けいご先生

Shear wave elastography

する関心領域に与え、その結果として生じ疾病や病態の診断評価には、組織のもつ形態、機能、性状に関する情報が有用であることはよく知られています。性状は、少近年、上記のような触診の限界を克服す

る微細な振動からの横波（剪断波）の伝播

しわかりにくい用語かもしれませんが、物る非常に画期的な画像診断技術が誕生しまする速度を捉えることで硬さを得ています

体の形態・形状に対して物体の質（物性）した。その技術を用いた映像法の１つにタ（図 1）。少しわかりにくいと思いますが、を意味します。その代表的な指標の一つとイトルの shear wave elastography があ

水面に落ちた水滴等によって起こる波紋をして、今回ご紹介する硬度があります。こります。訳すと shear wave が剪断波で、

イメージいただけるとよいかもしれませ

れまでの病理学的な研究のなかで、組織のelastography が硬度を意味する弾性の画ん。この場合、水滴が超音波の力で、水滴

硬さは形態や機能に異常を呈する前から変法になりますが「エラストグラフィ」と称が水面のある 1 点を押すことで側方に広することが一般的にがってゆく波が横波ということです。このなりつつあります。

波の速度の二乗と組織密度を掛けてあげる

この測定原理を簡と、硬さの物理量である弾性係数（ヤング

単に説明しますと、率、剪断弾性率など）が算出可能になりま

超音波がもつ力（専す（図 2）。この横波の速度は、1 〜 10m/

門的には、音響放射

s の範囲とされていますが、この波を捉え圧という）を目的とるには従来の超音波装置にある最大図 1 Ultrasound shear-wave elastography による硬度（弾性係数）（P.26 にカラー図掲載）
の計測過程

20

図2

剪断弾性係数（Shear modulus）の算出

Sportsmedicine 2014 NO.166

Ultrasound shear wave elastography による筋硬度評価

120Hz 程度のフレームレートでは全く不に比較すると硬さの十分で１フレームを得る間に横波が消失しような性状（機械的てしまい、1 秒間に相当な数の画像を取得な特性）に関わる情することが必須でありました。これを実現

報はまだまだ少ない

した上記の映像法では、驚くことに最大でと言えるかと思いま

1 秒間に 2 万枚もの画像情報を得ることにす。

成功し、超音波工学のなかで技術革新とさ腱組織の可塑性をれています。このような技術的な特徴から解明する研究をリー剪断波エラストグラフィは、超高速超音波

ドされている東京大イ メ ー ジ ン グ（Ultrafast ultrasound

学の久保啓太郎先生

imaging）とも言われています。また、得（Med Sci Sports

られる弾性係数（G）は、ストレス（応力、Exer, 2007）は、筋τ）がストレイン（歪み、γ）に比例する力や神経系は 30 歳

関係を表すフックの法則（τ = Gγ）から代までは維持されを元に戻すための応力は大きくなります。

図 3 Shear-wave elastography 機能搭載の超音波装置（右部）に（P.26 にカラー図掲載）
よる筋硬度測定の代表画像（左部）
超音波画像の下部は腓腹筋内側頭の縦断面の超音波 B モード像で50 歳代から加齢低 示され、上部はカラーコード表示の弾性分布を B モード像に重ね下するのに対して、 合わせた画像となる。右上のカラースケールは、kPa 単位の剪断
弾性係数を示す（数値が大きいほど硬度が高い）。サークル内の筋腱の硬さに関わるス 束部の平均弾性係数を分析に用いる。

したがって、弾性係数は硬度を示す客観的トレインは、30 歳な指標であることが知られています。

代で 20 歳代よりもすでに低い傾向にあるした。しかしながら、Strain elastography

Shear wave elastography という新しことを明らかにし、そのことが中年の男性を用いた筋の評価は国内外で検討されていい画像法は、1990 年代の初めに研究が始にアキレス腱断裂が多く発生する要因にたものの、国際誌に掲載されたものをあまめられ、その技術を搭載した超音波装置はなっていることを示唆しています。
つまり、り目にすることができておりませんでし

本邦に 2010 年頃に導入されています。私

運動器でも形態・機能変化の前に性状変化た。そのようなこともあり、当初は興味を自身、その数年前から硬さをはじめとしたは始まる可能性があり、硬さを評価するこもった shear wave elastography を筋な組織の性状評価に興味をもっておりましとは運動器障害の効果的な予防や効率的などの運動器に応用することの妥当性に自信た。当時、乳腺、甲状腺を扱う医学分野で治療を考案するうえで大きな意義をもつとがなく、その可能性を模索していました。

は臨床的にも価値が認められつつありまし思われます。しかしながら、従来の硬度をところが、少し悶々としているときに 1 本

たが、運動器分野での検討はほとんどな測る方法では対象者に多くの力学負荷を課の論文が目に飛び込んできました。

かったように記憶しています。ただ、筋をす必要があり、腱や筋の損傷後には安全性

その論文は、驚くことに被験者は 1 名なはじめとした運動器を扱う医学分野、まさの観点から適用が難しい面がありました。そがらも、神経筋分野で評価の高い国際誌にスポーツ医学やリハビリテーション医れに比較して、shear wave elastography（Muscle Nerve，2010）に掲載されてい学、整形外科学の領域においても実臨床のは安静時においても硬さの定量的な情報をました。著者は、ジョージア工科大学（ア場面で触診を通した性状の把握は頻繁に用

視覚的かつ無侵襲に得られるメリットがあ

トランタ、米国）の Shinohara 先生と剪いられています。また、私のもつ資格の理

り、そのことが強い興味を抱いた理由でも断波エラストグラフィ法を開発したフラン学療法士は、たとえば術後に筋の機能的なあります。

スの研究者らで、タイトルは Real-time

導かれます。数式の比例定数は弾性係数ですから、定数が大きいほど、それだけ歪みv is u a liz a t io n o f mu s c le stiffness

回復の度合いをみようと安静時の硬度のみ
ではなく、対象者ご自身に力を入れていただいたときの筋収縮に伴う硬さの変化もし

Shear wave elastography を用いた筋硬度評価

distribution with ultrasound shear
wave imaging during muscle

ばしば触診によって把握し、関節運動に関一方、2004年に装置の実用化が始まって

contraction というものです。筋長を変化わる筋群の個別の筋の状態に基づいて現在いた、もう一つの代表的な硬度評価法であさせた状態で安静時や収縮時の筋内のスの病態を理解しようと試みます。筋の断面

る Strain elastography （Real-time

ティフネス分布（スティフネスは硬度と同積や筋束長のような形態情報や筋力や筋活

tissue elastography）は京都大学の椎名義とします）をリアルタイムに初めて観察

動等のような機能的な情報に関しては研究

毅先生が中心に開発され、その有用性はした内容を報告しています。この論文のおで相当の知見が蓄積されていますが、それ種々の医学分野で国際的に認められていま

かげで shear wave elastography を用いSportsmedicine 2014 NO.166

21

特集 3 のカラー図掲載

図 15

図 16

Sportsmedicine 2014 NO.166

25

特集 5 カラー図掲載

図 1 Ultrasound shear-wave elastography による硬度（弾性係数）の計測過程

図 3 Shear-wave elastography 機 能 搭 載の超音波装置（右部）による筋硬度測定の代表画像（左部）
超音波画像の下部は腓腹筋内側頭の縦断面の超音波 B モード像で示され、上部はカ
ラーコード表示の弾性分布を B モード像に重ね合わせた画像となる。右上のカラー
スケールは、kPa 単位の剪断弾性係数を示
す（数値が大きいほど硬度が高い）。サー
クル内の筋束部の平均弾性係数を分析に用いる。

図 5 ストレッチング時における下腿三頭筋の弾性分布画像
MG：腓腹筋内側頭； LG：腓腹筋外側頭；SOL：ヒラメ筋．

特集 6 のカラー図掲載

図2

26

Elastogaraphy Image of normal gastrocnemial muscle

図3

Elastography Image of Case 1 at first examination

a: Elastography Image b: Reference B-mode ImageSportsmedicine 2014 NO.166

a

b

c

d

特集 6 のカラー図掲載

図 4 Elastography Image ofCase 2

a: ﬁrst examination b: 2 weeks
after c: 5 weeks after d: 8
weeks after

図6

音響カプラーを用いた Strain Ratio の計測例
図8

損傷部のみ

Sportsmedicine 2014 NO.166

足関節捻挫の症例（エラストグラフィ）カプラーと損傷部を含め

図 9 ROI の取り方の違い
エラストグラフィは、相対表示である
ため、ROI の取り方が狭いと損傷部のひずみは大きく（赤く）なる。ROI の取り方が広いと、皮下の出血部、浮腫の部分（ひずみ大）に引っ張られ、損
傷部のひずみは小さく（緑〜青）なる。1）カプラーを含めた相対評価と
2）カプラーとの比較（半定量）により、客観的な評価が可能となるのではないかと考えられる

27

6

筋の硬さ

肉離れ後の組織の硬さと競技復帰―― 超音波のエラストグラフィと音響カプラーを用いた外傷の評価

辻村 享
医療法人明和会 辻村外科病院理事長

態がきれいにみえたので、興味をもち、学会で発表したりしてきました。超音波は運
動器疾患の診断・治療に使えると思い、そ
こから盛んに超音波を使うようになりまし

超音波を用いてスポーツ外傷をみてこられたた。

辻村先生は、エラストグラフィ、音響カプラー―― 当時はまだ運動器の超音波はまだそんなという組織の硬さをみる機能を活用、治癒過に普及していなかった。

程と競技復帰の目安として用いられている。

はい。整形外科の先生からは亜流のよう

従来の B モードだけではわからなかった情報に思われたかもしれませんが、運動器にはがもたらすものがわかって興味深い。

超音波が使えると思い、始めました。

23 年前から始めた運動器超音波

超音波で硬さをみる―― 診断、治療で超音波を用いられている。

―― 最初は運動器疾患のうちでも肉離れか

運動器疾患を超音波でみるということをつじむら・とおる先生

ら。

始めたのが、1991 年くらいです。もともとくに腓腹筋の肉離れに超音波でみた例

みえるのは「がん」が強く疑われるなどグと私の専門は整形外科ではなく腫瘍外科でについていろいろ発表してきましたが、こレード化した指標を出しておられます。

す。当院の近くに藤田保健衛生大学病院がの 5 年くらいでは、肋軟骨骨折を超音波で―― エラストグラフィ上、硬さは色でわかるあり、そこの腫瘍外科で研修していたのでみたものを臨床スポーツ医学会で発表してようになっている（P.26 参照）。

すが、そのなかでも内分泌外科といって甲います。このように超音波は長く用いていあくまで選んだ領域での相対的評価で、状腺、乳腺について学んできました。

ますが（図 1）、
2003 年に日立メディコ（現正常な乳腺に比較して、乳がんは硬くみえ一方で、私は学生時代ずっと陸上競技（中

日立アロカメディカル株式会社）が Real-るということです。

長距離、マラソン、1981 年日本インカレ

time Tissue Elastography（以下エラス―― 相対的な硬さを色で表すエラストグラ

3000m 障害出場）をやっていて、スポー

トグラフィ）を製品化されたのですが、当フィをがん発見のために用いる。

ツが好きで、大学を出て研修医修了 3 年目

初は私の領域では乳がんの診断に使えるとに藤田衛生保健大学に戻ったとき、中京大学会などで知っていま

学から非常勤講師として招かれました。以した。そのとき、これ来 1987 年から中京大学でスポーツ障害なは運動器にも使えるだ

どの講義を現在まで続けてきました。藤田ろうと考えました。

保健衛生大学病院（中京大学）から父の病―― エラストグラフィ院（現在の辻村外科病院）に戻り、診療をで乳がんの何をみる？

始めましたが、そこで父から肉離れを超音乳腺にできた腫瘍は波で診ることをやってみてはどうかと言わ硬くなります。筑波大れたのです。甲状腺も乳腺でも超音波は使学で研究が盛んです

いますが、それを肉離れでやってみないかが、エラストグラフィということです。それまでやったことはな

上真っ青（青いのは硬かったのですが、やってみると肉離れの状いことを意味する）にSportsmedicine 2014 NO.166

図1

そうです。
それだけでがんは特定できず、当院にある超音波装置

29

図2

Elastogaraphy Image of normal gastrocnemial muscle（P.26 にカラー図掲載）a

図3

Elastography Image of Case 1 at first examination

a: Elastography Image b: Reference B-mode Image（P.26 にカラー図掲載）て断裂部がどのように変化していくかを観b

察しました。
すると、断裂直後は緊張がなくなりますから、赤く（柔らかい）みえます。その赤くなったところが、時間経過とともにだん
だん色が変わり、2 週間を過ぎると、緑に、そして青に変わっていきます（図 4、P.27
カラー図参照）。
これは瘢痕化して硬くなっていくことを示していると言えます。このcd

ように、エラストグラフィで組織の硬さを経時的にみていくのは、治療経過をみるだ
けでなく、競技復帰の目安としても役立てることができるのではないかと推測されます。
これを 2006 年に発表したのですが（文献 1）、そのとき言われたのが、その硬さは相対評価で、周辺組織との比較なので、

図4Elastography Image of Case 2（P.27 にカラー図掲載）

a: ﬁrst examination b: 2 weeks after c: 5 weeks after d: 8 weeks after

絶対評価できるものはないかということでした。そこで、いろいろな比をとったり、数値化の試みをしたのですが、そうこうす

さらに詳しい検査の前の段階です。このエ

腓腹筋の肉離れの場合

るうちに 2009 年に日立アロカから、「音

ラストグラフィを運動器に用いることを考腓腹筋は超音波では、図 2 のように三量カプラー」（図 5）が開発されました。

え、実際には 2006 年に装置を導入しまし

角にとがってみえます。
肉離れを起こすと、これは硬さの基準となるもの（音量カプた。

少し時間がたつと、図 3 のように断裂部がラー）をプローブと対象部位の間に介在さ―― 当初は、エラストグラフィがまだ世の黒くみえてきます。図 4 は経時的に変化せ、その安定して一定の硬さを有する音量

中にないころから超音波を用いられていて、をみたものです。これについてはのちほどカプラーによって、硬さを数値化し色別で2006 年からエラストグラフィも使用される説明しますが、図 4b、c、d にあるように、表すというものだったわけです。これを用ようになった。

時間が経過しても断裂部は黒いままです。

いて、正常な部分、断裂部はどうなるかをそうです。当初はいわゆる「B モード」（従

そこで何が起きているのかわからなかった

みていくことにしました。

来のモノクロの超音波画像）で診断していのですが、おそらく瘢痕化していくとだろ―― B モードではわからない硬さの変化がエました。

うとは言え、痛みがとれても変化していかラストグラフィでわかるようになり、音響カない。そのとき、エラストグラフィを使っプラーでさらにそれを数値化することが可能

30Sportsmedicine 2014 NO.166