地域在住高齢者における椅子立ち上がり動作時の地面反力評価の有用性―フィールドテストとしての提案―
辻 大士
体育学専攻
指導教員 鍋倉 賢治 大藏 倫博
Validation of ground reaction force in sit-to-stand for assessing lower-extremity function
in community-dwelling older adults
Taishi TSUJI
The purpose of this study was to examine the relations among the ground reaction force(GRF) parameters in a sit-to-stand (STS) movement and 1) isokinetic strength and power atknee and ankle in older adults, or 2) physical functioning, a history of falls, a fear of falling
and a mobility limitation, and 3) to investigate whether the level of GRF parameters canpredict incident falls or mobility limitation. Furthermore, we compared the strength of theseassociations with the 5-time STS test. Forty-seven, 363 and 77 subjects were recruited for thecriterion validity study, the cross-sectional study and the longitudinal study, respectively.
After adjusting for age and sex, significant partial correlations were found among all power
parameters and rate of force development (RFD) (partial r = 0.34~0.47). No isokinetic
parameters were significantly related to the 5-time STS test scores. RFD was correlated withthe timed up and go test, the standing time from a long sitting position and the 4-way choice
reaction time (partial r = -0.37~-0.52). The levels of GRF parameters were poorer in subjects
reporting any falls, a fear of falling or having a mobility limitation than those reporting nofall, no fear of falling or having no mobility limitation. In addition, each of these degrees ofthe relations was similar or stronger than those of the 5-time STS test. The lower RFD score
could be a predictor of incident mobility limitation 1 year later (odds ratio = 2.07, P < 0.05).
These results suggested that the GRF parameters in a STS movement might be able to be thebeneficial measurement variables to assess the lower-limb muscle function compared withthe 5-time STS test.
【緒言】
加齢に伴う下肢筋力，筋パワーの低下は，身体機能の低下 1)，転倒の発生 2)，ひいては高い死亡率 3)など，高齢期における重大なイベントの発生の危険性を高める。それゆえ，下肢筋力，筋パワーの評価の試みは盛んにおこなわれ，あらゆる方法が用いられてきた 3-5)。Biodex や徒手筋力計な
どの装置は，機器が高価である，測定に専門性が求められるなど，フィールドで用いるには限界がある。一方，連続椅子立ち上がり動作を用いた簡便なフィールドテストはストップウォッチで計測可能であることから，さまざまな場面で頻用されるものの，下肢筋力，筋パワーを十分に反映しないことが確認されている 5)。これらの限界に対する解決策として近年，椅子立ち上がり動作時の地面反力評価の有用性が検討されている。これは，椅子に座った状態から最大努力による立ち上がり動作をおこなわせた際に得られる地面反力変数に基づき評価をおこなう方法である。この測定法の利点として，椅子からの立ち上がり動作を 1回でも遂行できれば評価が可能であること 6)，関節の動きを伴う日常生活動作遂行中の筋力発揮を評価できること 7)，測定機器の運搬が比較的容易であることに加え，力単位（kgf）により短時間で測定できることなどが挙げられる。
地面反力変数は，等尺性膝伸展筋力との基準関連妥当性が確認されている 6)。しかしながら，関節の動きを伴う等速性筋力，筋パワーや，膝関節伸展以外の下肢筋力，筋パワーとの関連を検討した報告は見当たらない。また，下肢筋力，筋パワーと関連するとされる身体機能，転倒経験などとの関連についての報告も散見される程度である
8)。さらに地面反力評価の妥当性を検討した先行研究に共通する限界として，いずれも対象者数が少数であること，従来のフィールドテストとの比
較検討がなされていないこと，横断研究であることが挙げられる。そこで，本研究ではこれらの限界の解決を目指し，以下の 4 つの検討課題を設定し総合的な検討をおこなうことで，地面反力変数により下肢筋機能を評価することの妥当性を明らかにすることを目的とした。
1）地面反力変数の再現性を確認する。
2）下肢筋力，筋パワーとの基準関連妥当性を明らかにする。
3）身体機能，転倒経験，転倒不安，起居移動動作遂行能力との横断的関連性を検討する。
4）転倒発生，起居移動動作遂行能力の低下に対する縦断的予測妥当性を検討する。
さらに，これらをフィールドテストとして頻用される 5 回椅子立ち上がり時間との関連性の強さと比較した。
【方法】
・対象者
検討課題 3（横断的関連性）の対象者は，茨城県笠間市の住民基本台帳から系統的に抽出した計 2100 名のうち，調査に参加し地面反力測定をおこなった 363 名（73.4±5.3 歳）とした。その内，14 名（73.4±3.3 歳）を検討課題 1（再現性）の対象者として，後日，再度測定をおこなった。
さらに，2 年連続で調査に参加し地面反力測定をおこなった 77 名を，検討課題 4（縦断的予測妥当性）の対象者とした。検討課題 2（下肢筋力，筋パワーとの基準関連妥当性）は，大学内にて開催された運動教室の参加者を対象とした。教室前の測定に参加した 47 名（69.1±2.9 歳）を，下肢筋力，筋パワーとの横断的関連性の検討をおこなう対象者とし，さらに教室後の測定を完了した
43 名（69.1±3.0 歳）を変化量間の関連性の検討をおこなう対象者とした。
・測定項目
辻ら 9)と同様の方法を用い，最大努力による立ち上がり動作をおこなわせた際の地面反力波形に基づき，5 つの地面反力変数を得た（図 1）。

kgf/s･kg-1 とした。
3）RFD9/w: maximal rate of force development(Δ90 ms) per body weight.
地面反力が最大増加を示した 10 ms の前後 40ms を含めた計 90 ms の増加量を 1.0 s に換算して体重で除した値である。単位は kgf/s･kg-1 とした。
4）T1: a time during developing force.
地面反力が最小値を示してから最大値に至るまでの所要時間である。単位は ms とした。
5）T2: chair-rise time.
地面反力が最小値を示し てから動作終了までの所要時間である。単位は ms とした。
Biodex System 3 による膝関節，足関節周囲の筋力，筋パワー評価項目は，表 2 に結果と共に示した。身体機能の評価を目的としたパフォーマン
ステストおよび質問紙調査項目は，表 3 に結果と共に示した。過去 1 年間の転倒経験および転倒不安の有無を調査した。起居移動動作遂行能力の調査は，階段昇段，椅子立ち上がり，15 分間の歩行の 3 動作について，1 動作以上で「少しむずかしい」あるいは「全くできない」とした場合に，「制限あり」とカテゴリ化した。
【結果】
課題 1. 地面反力変数の再現性
表 1 に示す通り，RFD1/w を除く全ての地面反力変数において，良好と判定される 0.70 を上回る級内相関係数 10)が得られた。
表 1. 地面反力変数の級内相関係数
第1試行
Mean-1T170

F60504030

RFD9

試行 間の差SDICC

FP -value

1.35 ± 0.09

1.36 ± 0.10

0.913

0.52

0.48

RFD1/w-1(kgf/s・kg )14.73 ± 2.65

15.98 ± 2.60

0.505

3.62

0.08

RFD9/w-1(kgf/s・kg )10.25 ± 1.41

10.19 ± 1.13

0.872

0.13

0.72

T1(ms)

325 ± 127324 ± 122

0.842< 0.010.97(ms)836 ± 170840 ± 147

0.819

0.020.90

n = 14（試行間平均日数26.6日）

SD: standard deviation. ICC: intraclass correlation co-efficient.
F: peak reaction force. RFD1: maximal rate of force development (⊿10 ms). RFD9: maximal rate offorce development (⊿90 ms). T1: a time during developing force. T2: chair-rise time. w: body weight.

地面反力(kgf)

Mean(kgf・kg )

F/w

T2T2

第2試行SD

課題 2. 下肢筋力，筋パワーとの基準関連妥当性
性，年齢を調整した偏相関係数を表 2 に示した。
表 2. 下肢筋力，筋パワーとの偏相関係数

RFD1F/w-120105回椅子立ち上が り時間

RFD1/w

RFD9/w

T1

T2-1-1

(ms)

(ms)

(s)

partial-r

partial-r

partial-r

partial-r

partial-r(kgf･kg )(kgf/s･kg ) (kgf/s･kg )npartial-r＜膝関節伸展＞

0

図 1. 地面反力変数1）F/w: peak force per body weight.
地面反力の最大値を体重で除した値である。単位は kgf･kg-1 とした。
2）RFD1/w: maximal rate of force development(Δ10 ms) per body weight.
地面反力が最大増加を示した 10 ms の増加量を1.0 s に換算して体重で除した値である。単位は

等尺性（0 deg/s）最大トルク(Nm/kg)47.25.07.27- .02- .19- .15

等速性（60 deg/s）最大トルク(Nm/kg)47.31 *.17.32 *.04

- .12

- .07

等速性（60 deg/s）平均パワー(W/kg)

47.34 *.29.47 *

- .13

- .25

- .15

等速性（60 deg/s）最大トルク(Nm/kg)47.34 *.14.33 *.04

- .11

- .23

等速性（60 deg/s）平均パワー(W/kg)

47.33 *.23.45 *

- .17

- .22

- .27

等速性（60 deg/s）最大トルク(Nm/kg)39.16.25

.22

- .01

- .18

- .00

等速性（60 deg/s）平均パワー(W/kg)

39.24.33 *.34 *

- .11

- .30

- .08

等速性（60 deg/s）最大トルク(Nm/kg)39.30.19.39 *- .48 *

- .49 *

- .28

等速性（60 deg/s）平均パワー(W/kg)

39.38 *.25.47 *- .46 *

- .45 *

- .16

＜膝関節屈曲＞＜足関節底屈＞＜足関節背屈＞* P < 0.05 （性，年齢を調整した偏相関係数）
F: peak reaction force. RFD1: maximal rate of force development (⊿10 ms). RFD9: maximal rate of force development (⊿90 ms). T1:
a time during developing force. T2: chair-rise time. w: body weight.

RFD9/w，F/w において相対的に強い関連が示され，特に RFD9/w と各平均パワーとの間により強い関連が確認された。一方，5 回椅子立ち上がり時間と有意な関連がみとめられた項目はなかった。
教室前後の変化量間においても同様に，RFD9/wと F/w において相対的に強い関連が示され，5 回椅子立ち上がり時間ではいずれの項目との間にも有意性が示されなかった（データ不掲載）。
課題 3. 身体機能，転倒経験，転倒不安，起居移動動作遂行能力との横断的関連性
表 3 に示すとおり，ほぼ全ての身体機能評価項目との間に有意な関連性が示された。特に，Timedup and go，長座位起立時間，全身選択反応時間との間に相対的に強い関連が確認された。転倒経験の有無により RFD9/w に有意差がみとめられた。
転倒不安の有無により F/w，RFD9/w，T2 に有意差がみとめられた。差の大きさの程度を表す効果量は，いずれも 5 回椅子立ち上がり時間の比較より大きい値を示した（データ不掲載）。図 2 に，5分位した各群における，起居移動動作能力制限ありの者の割合を示した。RFD9/w と F/w では，上位群から下位群へ連続的に制限ありの者の割合が増加を示したが，5 回椅子立ち上がり時間ではそのような傾向は見られなかった。
表 3. 身体機能評価項目との偏相関係数
F/w

5回椅子
立 ち上がり時間

RFD1/w

RFD9/w

T1

T2-1-1

(ms)

(ms)

(s)

partial-r

partial-r

partial-r

partial-r

partial-r

partial-r-1(kgf･kg )(kgf/s･kg ) (kgf/s･kg )n＜パフォーマンステスト＞
5回椅子立ち上がり時間

(s)

363

- .43 *

- .40 *

- .45 *

.37 *

.44 *

握力(kg)

361- .21 *

363

Timed up and go(s)363

長座位起立時間(s)361

長座体前屈(cm)361Functional reach(cm)363

開眼片足立ち時間(s)362

全身単純反応時間

(ms)

360

全身選択反応時間

(ms)

362

48本ペグ移動時間(s)363.19 *- .26 *
- .46 *
- .43 *.21 *.21 *.29 *- .30 *
- .42 *
- .37 *

- .14 *(s)

.14 *- .22 *
- .40 *
- .39 *
.18 *
.18 *
.31 *
- .28 *
- .39 *
- .31 *

- .13 *

5 m通常歩行時間.20 *- .26 *
- .37 *
- .38 *
.19 *.18 *.18 *- .23 *
- .32 *
- .28 *

.23 *.41 *.38 *- .12 *
- .18 *
- .18 *
.33 *.53 *.43 *.29 *.49 *.51 *- .15 *
- .21 *
- .23 *.39 *.48 *
.42 *

.39 *
.41 *.33 *- .24 *
- .13 *
- .11 *
.34 *
.43 *
.31 *

171.20 *.14.26 *- .10- .22 *- .24 *

＜質問紙調査＞
SF-36 Physical function* P < 0.05 （性，年齢を調整した偏相関係数）|partial-r| ≧ 0.4

0.3 >|partial-r| （P < 0.05）

0.4 >|partial-r| ≧ 0.3

F: peak reaction force. RFD1: maximal rate of force development (⊿10 ms). RFD9: maximal rate of force development (⊿90 ms). T1: a time during developing force. T2: chair-rise time. w: body weight.

RFD9/w

*

*

F/w

*
*

50%

*

*

*

5回椅子立ち上がり時間**

*

*

*

*

*

40%
30%
20%
10%
0%

12347372

73

下位

n72

51234

上位

下位

7276

7476

65

51上位

下位71

72

23472

68

77

5上位

73

* P < 0.005. RFD9: maximal rate of force development (⊿90 ms). F: peak reaction force. w: body weight.

図 2. 5 分位した各群における起居移動動作能力制限ありの者の割合

課題 4. 転倒発生，起居移動動作遂行能力の低下に対する縦断的予測妥当性
表 4 に，1 年間の追跡期間中における転倒発生，起居移動動作能力制限の新規発生に対するロジスティック回帰分析の結果を示した。転倒発生に対しては，いずれの項目も有意性が示されなかった。起居移動動作能力制限の新規発生に対しては，
RFD9/w，T1，T2 および 5 回椅子立ち上がり時間において有意性が示された。
表 4. 転倒発生，起居移動動作制限の新規発生に対するロジスティック回帰分析
OR95% CIP -value*＜転倒発生 ＞
75 人中 15 人が転倒発生

F/w- 0.1 (kgf･kg )

-1

0.49

0.23 - 1.07

ns

RFD1/w- 1 (kgf/s･kg )

-1

0.88

0.74 - 1.05

ns

RFD9/w-1

0.78

0.53 - 1.16

ns

0.97

0.91 - 1.04

ns

T1

- 1 (kgf/s･kg )10 (ms)T2

10 (ms)0.99

0.95 - 1.03

ns

1 (s)

1.05

0.78 - 1.39

ns

ns

5回椅子立ち上がり時間†＜起居移動動作能力制限の新規発生 ＞61 人中 7 人が新規発生

F/w- 0.1 (kgf･kg-1)

2.87

0.88 - 9.35

RFD1/w- 1 (kgf/s･kg-1)

1.34

0.97 - 1.87

ns

RFD9/w- 1 (kgf/s･kg-1)

2.07

1.10 - 3.89

0.02

T1

10 (ms)1.14

1.03 - 1.25

0.01

T2

10 (ms)1.10

1.03 - 1.18

0.01

1 (s)

1.63

1.05 - 2.53

0.03

5回椅子立ち上がり時間* 性，年齢，ベースラインにおける過去1年間の転倒経験，ベースラインにおける転倒不安を調整．
† 性，年齢を調整．
OR: odds ratio. CI: confidence interval.

F: peak reaction force. RFD1: maximal rate of force development (⊿10 ms). RFD9:maximal rate of force development (⊿90 ms). T1: a time during developing force. T2: chairrise time. w: body weight.

【考察】1）下肢筋力，筋パワーとの基準関連妥当性
RFD9/w，F/w といった，力単位で評価される地面反力変数が相対的に強い関連を示した。特に，RFD9/w が筋パワーをより強く反映する可能性が示唆された。以前より，等尺性膝伸展時の RFD は「素早い筋力発揮のための能力」の評価を目的とする 11)ことからも，妥当な結果であったと考えられる。一方，5 回椅子立ち上がり時間においては有意な関連性が示されなかった。連続椅子立ち上がりテストは，筋力以外に全身持久性体力，バランス能力や心理的要因などの影響を受けることが報告されている 4,5)。本研究においても，これらの要因により筋力との関連が弱められたものと推察される。
2）身体機能，転倒経験，転倒不安，起居移動動作遂行能力との横断的関連性下肢のダイナミックな動作が求められ，下肢筋力との関連性が報告されている，歩行能力や反応性などの身体機能 12,13)と，RFD9/w，T2 との間に相対的に強い関連性が確認された。また，転倒経験 14)，転倒不安 15)，起居移動動作遂行能力 1)においても同様に，下肢筋力との関連性が既に報告されており，それらを支持する結果が得られた。
3）転倒発生，起居移動動作遂行能力低下に対する縦断的予測妥当性
転倒発生の予測に対して，地面反力変数および5 回椅子立ち上がり時間のいずれも有意性が示されなかった。筋力と転倒発生の予測についてのシステマティックレビュー2)では，300 人超の比較

的規模の大きな調査で確かな有意性が示される
こと，複数回転倒に対してより強固な予測妥当性が報告されていることから，今後はこれらを考慮に入れた再検討が必要である。一方，起居移動動作能力制限の新規発生に対しては有意性が示され，先行研究 1)を支持する結果が得られた。
【結論】
1）地面反力変数の良好な再現性が確認された。
2）F/w，RFD9/w において下肢筋力，筋パワーとの関連性が確認され，特に RFD9/w が筋パワーの評価に有用である可能性が示唆された。一方，5回椅子立ち上がり時間は下肢筋力，筋パワーの評価に有用でないことが示唆された。
3）RFD9/w および T2 と，下肢のダイナミックな動作が求められる身体機能，転倒経験，転倒不安，起居移動動作遂行能力との間に，5 回椅子立ち上がり時間における関連と同程度かそれ以上の関連の強さが確認された。
4）RFD9/w，T1，T2 が，1 年後における起居移動動作遂行能力の低下の予測に有用である可能性が示唆された。
今後は，より重篤なイベントである要介護状態への移行に対する予測妥当性を検討するとともに，有用性が高いと判断された地面反力変数の評価が可能な廉価普及型機器の開発に取り組む。
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