平井達也：健常高齢者における歩行速度グレーディングの出力調整方略

165

研究報 告

健常高齢者における歩行速度グレーディングの出力調整方略＊平井達也 1），千鳥司浩 2），渡邊紀子 1），星野雅代 2），上野愛彦 1）
井上大輔 1），原田隆之 1），梅木将史 3），安藤寿浩 3），下野俊哉 4）【要旨】

グレーディングとは， 自分の物理的出力強度を主観によって調節し段階付ける能力である． 本研究の目的は， 健常高齢者における歩行速度グレーディングの出力調整方略が若年成人と異なるかどうかについて検討することである． 対象は， 本研究の主旨を説明し同意を得た健常若年成人 40 名 （若年群 ： 平均年齢23.6 歳）， 健常高齢者 40 名 （高齢群 ： 69.2 歳） とした． 10 m 歩行路にて最大歩行速度を 100％として主観的に20％， 40％， 60％， 80％で歩行させ， 出力した速度 （m/s） の 100％に対する割合を求め， 各目標値との絶対誤差を算出し， さらに重複歩距離， 重複歩時間を算出した． 結果， 両群とも重複歩距離においては各目標値間で有意差が認められたが重複歩時間では有意差が認められなかった． また， 両群とも絶対誤差が少な
い上位 25％を抽出し群別に各目標値間での比較を行った． 結果， 若年上位群は重複歩距離 ・ 重複歩時間とも各目標値間で有意差が認められ， 高齢上位群では重複歩距離においてのみ目標値間で有意差が認められた． 以上のことから， 健常高齢者における歩行速度グレーディングの出力調整方略は若年成人と異なることが示唆された．

キーワード ： 高齢者， グレーディング能力， 出力調整方略

はじめに関節疾患に対する理学療法に貢献した 4, 5）．

歩行はヒトの基本的な日常生活活動のひとつで神経系の働きを含む歩行制御の側面についあり， リハビリテーションにおいても重要な獲得て， 中枢プログラムの中でも特に反射プログラすべき動作に位置づけられている． 歩行運動の研ムは中枢性運動パターン発生器 （central pattern

究は古代ギリシャ時代から行われ， 19 世紀に入りgenerator:CPG） の存在がヒトで確認され 6, 7）， 歩行

機械的側面の研究 1） が進んで以来， 運動学的な観における神経系の役割についての理解は深まった．

点における研究2, 3）から運動力学的解析へと進み，一方， 森は， 「歩行運動は多数の運動分節の動きを，時間的にも空間的にも有機的に調和あるいは整合＊The Strategies of Output Control in Gait Speed
Grading in the healthy elderly subjects
1）医療法人田中会西尾病院リハビリテーション科
Department of Rehabilitation, Nishio Hospital
Tatsuya HIRAI，PT
Noriko WATANABE，PT
Masayo HOSHINO，PT
Naruhiko UENO，PT
Daisuke INOUE，PT
Takayuki HARADA，PT
2）中部学院大学リハビリテーション学部理学療法学科
Chubu Gakuin University
Kazuhiro CHIDORI，PT
3）介護老人保健施設いずみ
Facility of health care services for the elderly, Izumi
Masashi UMEKI，PTToshihiro ANDO，PT4）星城大学リハビリテーション学部理学療法学専攻
Seijoh University
Toshiya SHIMONO，PTcoordination することによって遂行でき， 外的 ・ 内的な条件の変化とも対応可能である」 とした上で，それらの実現には， 高次脳機能が必要であると述べている 8）． また， 歩行制御のメカニズムは歩行に必要な中枢プログラム， 反射プログラムを基盤とし， 運動器系の発達に伴い， 適応制御系の学習過程を経て成立していく 9） とされている． 適応制御系は， 小脳および大脳と脊髄との相互作用によって成立し 10）， 感覚戦略と運動戦略が運動課題や環境の変化に応じて， 如何に調整されるかが重要である． このような観点から， 理学療法分野においても臨床現場で遂行可能な歩行の調整機能の評価を行う必要があると考えられた．

166

愛知県理学療法学会誌

第 20 巻第4号2009 年 3 月

グレーディングとは， 自分の物理的出力強度を検者が歩数を計測した． 得られた時間と歩数から主観によって調節し段階付ける能力である 11） とさ

10 m における平均速度 （m/s）， 平均重複歩距離 （m）れており， 調整機能の評価が可能であると考えらおよび平均重複歩時間 （sec） を算出し， さらに 3 回れる． 理学療法分野においてグレーディングは，の平均値を算出した． また， 最大歩行速度に対す

12,る主観的な歩行速度の割合 （例 ： 目標 20％に対す13）， 具体的な測定方法などの記載はされていない．

る主観的速度／最大歩行速度× 100） をグレーディ

歩行速度グレーディングとは， 歩行速度について，ング値 （％） とし， 目標値との絶対誤差 （｜目標値

最速歩行を基準とし， 主観により調節し段階付け－グレーディング値｜）を求めた．データ解析は，1）運動の協調性評価の中に位置づけられているがる能力であり， 歩行の適応制御系に関連する能力

グレーディング値の絶対誤差 （以下， 絶対誤差） のであると考えられる． 我々は歩行運動におけるグ若年群と高齢群の比較を目標値毎に t 検定を行い，レーディングの評価を行い， 歩行速度グレーディ

2） 年齢別に重複歩距離 （m）， 重複歩時間 （sec） の目

ング能力は高齢群で若干低下する知見を得ている

標値間の比較を一元配置分散分析にて行い， postが14）， 歩行速度グレーディングにおける出力方略

hock test として Scheffe 法を用いた． また 3） グレーディング能力上位群による検討として， 若年群，の検討はされていない．
本研究の目的は， 健常高齢者における歩行速度高齢群の各々の目標値 20％における絶対誤差の四グレーディングの出力調整方略が若年成人と異な分位から絶対誤差が少ない上位 25％を抽出し， 2）るかどうかについて検討することである．と同様の検討を行った． 四分位による分類後， 抽

対象と方法

23.0 ± 3.2 歳）， 高齢上位群 （10 名 ： 67.4±6.6 歳） と出された上位 25％を， それぞれ若年上位群 （10 名 ：対象は， 健常な若年成人 40 名 （若年群 ： 平均年
齢 23.6 ± 3.9 歳） および高齢者 40 名 （高齢群 ： 69.2±した． 上位群の身体的特性を表 2 に示す． いずれの検定も有意水準を 5％未満とした．

6.4 歳， 神経学的疾患， 運動器の著明な変形 ・ 疼痛，および心疾患を有さず， 改訂版長谷川式簡易知能

表 2 四分位による分類後の上位群の身体的特性

評価スケール 25 点以上） とし， 両群とも男女各 20名とした． 対象の身体的特性を表 1 に示す．
表 1 対象の身体的特性

若年群（40 名）

若年上位群（10 名）高齢上位群（10 名）
年齢（歳）23.0 ± 3.2

67.4 ± 6.6

身長（cm）

168.4 ± 7.5

160.5 ± 8.0

体重（kg）

61.6 ± 8.861.9 ± 13.5
平均値±標準偏差

高齢群（40 名）

年齢（歳）23.6 ± 3.9

69.2 ± 6.4

身長（cm）

164.6 ± 8.3

156.5 ± 8.6

結果

体重（kg）

56.6 ± 8.5

56.0 ± 9.91） 絶対誤差 （％） の若年群と高齢群の比較におい平均値±標準偏差て， 20％ （t （78） =3.282，p ＜ 0.01） と 80％ （t （50.7）=2.091， p ＜ 0.05） で若年群の方が高齢群より有歩行速度グレーディングの測定は， 前後 3 m の意に低値であった． 両群ともに遅い目標値で誤補助路を付加した10 m歩行路にて100％（最大速度）差が大きく， 速い目標値になるに従い誤差が小で歩いた後， 100％を基準として本人の主観によりさくなる傾向にあった （表 3）．

20％， 40％， 60％， 80％の速さで歩くよう指示した． その際， 目標速度間の順序効果によるバイア

表 3 グレーディング値の絶対誤差スを考慮し， A （100％→ 40％→ 80％→ 20％→ 60％）

若年群（40 名）

高齢群（40 名）

もしくは B （100％→ 60％→ 20％→ 80％→ 40％） の20％

32.1 ± 13.0

41.7 ± 12.9**

2 パターンを A-B-A もしくは B-A-B に組み合わせ，

40％

22.8 ± 9.5

24.8 ± 11.5

対象者毎に不規則に選択し， 各目標値に対する主60％

15.4 ± 7.2

18.0 ± 10.2

観的速度で 3 回ずつ歩行し， 合計 15 試行行った．

80％

7.7 ± 3.3

10.7 ± 8.4*

試行毎に自分がイメージしたように歩けたかどう

平均値±標準偏差，*：p ＜ 0.05，**：p ＜ 0.01

か口頭にて質問し， 対象者が失敗した （速く歩きすぎたもしくは遅く歩きすぎた） と申告した場合は，2） 年齢別による群内での目標値間比較 ： 重複歩距

再度測定を行なった． 測定は 10 m 間において， 第離は， 若年群では分散分析で目標値の有意な効1 検者がストップウォッチにて時間を計測し， 第 2

果 が 認 め ら れ た （F （4,195） =2.418， p ＜ 0.01）．

167

平井達也：健常高齢者における歩行速度グレーディングの出力調整方略
多重比較の結果， 20-60％， 20-80％， 20-100％，

表 6 四分位による分類後の重複歩距離 （ｍ）

40-80％， 40-100％， 60-100％間で有意差が認め若年上位群（10 名）

高齢上位群（10 名）られた （表 4）． 高齢群でも分散分析により目標20％

1.2 ± 0.2

1.1 ± 0.1

値の有意な効果が認められた （F （4,195） =2.418,40％1.4 ± 0.2

1.2 ± 0.1p ＜ 0.01）． 多 重 比 較 で は， 20-60 ％， 20-80 ％，60％

1.5 ± 0.2

1.3 ± 0.1

20-100％， 40-100％， 60-100％， 80-100％間で80％

1.6 ± 0.1

1.4 ± 0.2

有意差が認められた． 重複歩時間は， 分散分析

100％

1.8 ± 0.2

1.6 ± 0.2

において若年群 （F （4,195） =2.291, n.s），高齢群 （F平均値±標準偏差*：p ＜ 0.05，**：p ＜ 0.01

（4,195） =1.117, n.s） ともに目標値の有意な効果は認められなかった （表 5）．

表 7 四分位による分類後の重複歩時間 （sec）

若年上位群（10 名）
表 4 重複歩距離 （ｍ）

若年群（40 名）

高齢群（40 名）20％

1.3 ± 0.2

1.2 ± 0.240％

1.4 ± 0.2

1.2 ± 0.260％

1.5 ± 0.1

1.3 ± 0.280％

1.6 ± 0.1

1.3 ± 0.2100％

1.7 ± 0.2

1.5 ± 0.2

平均値±標準偏差高齢上位群（10 名）

20％

1.2 ± 0.2

1.0 ± 0.640％

1.1 ± 0.2

0.8 ± 0.560％

0.9 ± 0.1

0.8 ± 0.580％

0.9 ± 0.1

0.7 ± 0.4100％

0.7 ± 0.1

0.6 ± 0.4

平均値±標準偏差*：p ＜ 0.05，**：p ＜ 0.01*：p ＜ 0.05，**：p ＜ 0.01

考察
我々の歩行速度グレーディングに関する先行研

表 5 重複歩時間 （sec）

若年群（40 名）

高齢群（40 名）

究の結果， 目標値 20％の絶対誤差のみ若年群と高20％0.7 ± 0.5

0.7 ± 0.5

齢群に有意差が見られグレーディング能力自体に40％0.6 ± 0.4

0.6 ± 0.4は顕著な差は見られないことを報告した 14）． しか60％

0.6 ± 0.4

0.6 ± 0.4

し， 両群は年齢が大きく異なるため潜在的な運動80％

0.5 ± 0.3

0.6 ± 0.4

機能の差が存在すると考えられ， 調整方略に差異100％

0.5 ± 0.3

0.5 ± 0.3が生じるのではないかという仮説のもとに， 本研

平均値±標準偏差究を行なった． その結果， 出力調整方略は若年群，高齢群ともに， 重複歩距離において各目標値間で3） グレーディング能力上位群による検討 ： 重複歩有意差を認めたが， 重複歩時間については目標値

距離について （表 6）， 若年上位群の分散分析の間に有意差は認められなかった． このことから，結果，目標値に有意な効果が認められた（F（4,45）

年齢に関係なく健常者では主に空間パラメータを=18.479, p ＜ 0.01）． 多重比較の結果， 20-60％，調整しており， 両群間に出力調整方略の差異がな

20-80 ％， 20-100 ％， 40-80 ％， 40-100 ％， 60-いことが示唆された． しかし， 今回の対象者にお100％間で有意差が認められた． 高齢群の上位いて群全体でみた場合， グレーディング能力に高群においても目標値に有意な効果が認められ低が存在しているため， 速度の調節に関わる方略た （F （4,50） =15.290, p ＜ 0.01）． 多 重 比 較 の 結を適切に検討することにはならないと考えられた．

果， 20-60 ％， 20-80 ％， 20-100 ％， 40-100 ％，したがって， 加齢によるグレーディング方略の違60-100％間で有意差が認められた． 重複歩時間いを明確にするためには， 各群でグレーディングについて （表 7）， 若年上位群では分散分析の結が適切に出来た者を抽出し比較を行う必要がある

果， 目標値に有意な効果が認められた （F （4,45）と考えられた． そこで本研究では， 目標値 20％の=17.049, p ＜ 0.01） ． 多重比較の結果， 20-60％，速度における絶対誤差の四分位を使用し， 各群に20-80 ％， 20-100 ％， 40-80 ％， 40-100 ％， 60-おいて誤差が少ない上位 25％を抽出し若年， 高齢100％間で有意差が認められた． 高齢上位群にお群別に比較した． 目標値 20％は他の目標値と比較

いては目標値の有意な効果は認められなかった

し絶対誤差が最も大きいことから難易度が最も高（F （4,50） =0.631, n.s）．

い目標値であり， また， 個人間のグレーディング能力の格差が大きいため， グレーディング能力の上位を抽出するのに妥当性があると考えられた．

168

愛知県理学療法学会誌

第 20 巻第4号

2009 年 3 月

結果， 若年上位群では空間パラメータと時間パラ

理学療法分野における運動制御能力の評価は，メータの両方で調節し， 高齢上位群では主に空間臨床で簡便に使用できるものはあまり見られず，パラメータを調節しており， 上位群においては年

一般には重心動揺計など高価な機器を用いて行わ齢による違いが認められた． 以上のことから， 健れる． 一般病院においては， このような機器は殆常高齢者における歩行速度グレーディングの調整ど所有されていないと考えられ， 定性的な評価に方略は， 若年成人のものより難易度の低い方略で依存されてきたと思われる． グレーディングは安あることが示唆された． この理由として， 運動調価で比較的簡便に行うことが可能である点と， 本節の方略の難易度と調整の効率の側面から考える研究の結果を踏まえると臨床での使用可能性があと， 若年上位群はすべてのパラメータを同時に調ることが示唆される． しかし， その意義について整するという比較的難易度が高い調整をしているは， 理学療法分野において十分に実証されているが， 並列的に行なうことで効率よく調整できていとは言い難い． 今後さらに運動機能が低下していると考えられた． 高齢上位群では効率は劣るものると考えられる者， 例えば， 躓きや転倒の頻度がの， 調整するパラメータを一つにして難易度を下高い者などを対象とし， グレーディング能力やそげ， それによって， 歩行の安定性を保障するための出力方略について検討し， グレーディング測定の方略を選択していると考えられた．Murrayら2）は，の意義について吟味する必要があると考えられる．

20 代～ 80 代の各年齢群で速い歩行と普通の歩行をまた， 疼痛や知覚障害など運動制御に影響を与え観察し， 高齢群では重複歩距離に差がなく， 重複る要因との関係や， グレーディング制御のメカニ歩時間に差があること， 若年群では両パラメータズムについて様々な観点から検討していく必要がに差があるとし， 我々の結果とは異なっていた．

あると考えられる．

この理由として， グレーディングという課題は単純に速度を調整するだけの課題ではなく基準からまとめの段階付けであるため， そのような課題の違いに歩行速度グレーディングにおける出力調整方略よる処理過程の違いが結果に影響していると考え（重複歩距離と重複歩時間） について， 健常な若年られた．

者， 高齢者で比較を行った． 結果， 歩行速度グレ

ヒトの歩行運動は， 多数の筋が時間的， 空間的ーディングにおける出力調整方略は， 全体での比に協調した活動により行なわれている． 歩行の客

較では若年群， 高齢群に著明な差異は認められな観的観察としてしばしば筋活動量が注目されるが，かったが， グレーディング能力の上位群で比較し歩行中の下肢の筋活動量は最大随意収縮の 20％以たところ， 年齢による方略の違いが認められ， 健

下15, 16）と非常に低いことを考えると， 廃用による筋萎縮が著しい例を除くと筋力そのものよりもむ

常高齢者における歩行速度グレーディングの出力調整方略は若年成人と異なることが示唆された．

しろ協調性や適応性がより重要な視点になると考えられる． 適応制御系に関する先行研究について
は歩行中の外的外乱に対する適応的反応を観察した報告

17） -19）謝辞
本研究を行うにあたり， ご協力くださいましたが多いが， たとえば隙間のすり抜けな西尾病院院長田中正規先生， リハビリテーション

ど日常的な歩行場面にみられる， 「それ自体は変動科スタッフおよびボランティアで参加いただいたしない静的な環境」 に対して適応していく過程の観対象者の皆様に深謝いたします．

20）

察は少ない ． 歩行速度グレーディングの制御は，【文自らの運動による外的な環境の変化をオプティカ
ル ・ フロー 21） として知覚し， さらに， 筋感覚のフィードバックを受け， 事前に自己のイメージした

1） 中村隆一， 齋藤

献】

宏 ： 歩行． 基礎運動学第 5 版，

医歯薬出版， 2000， pp 333．

結果と参照比較しながら速度調節を行なっている

2） Murray MP, Kory RC ： A comparison of free and

ことが想定され， 環境との相互作用における適応

fast speed walking patterns of normal man. Am J制御系の一つであると考えられる． また， 日常のPhys Med 45 ： 8-24， 1966．

活動では， 運動行為を意図しそれに対して筋活動

3） O b e r g T , K a r s z n i a A , e t a l . ： B a s i c g a i tや関節運動が行なわれ， ある結果が生じる． グレ

parameters ： Reference data for normal subjects,

ーディングは自ら行なおうとする 「つもりの運動」

10-79 years of age． J Rehabil Res Develop 30 ：と 「実際の運動」 との差異を明らかにするものであ

201-223， 1993．

り， 意図と結果のズレを評価することにつながる．

4） Neumann DA ： Hip abductor muscle activity as平井達也：健常高齢者における歩行速度グレーディングの出力調整方略

169subjects with hip prosthesis walk with different

速度グレーディング能力の評価． 理学療法科学

methods of using a cane． Phys Ther 78 ： 490-23 （6） ： 711-715， 2008．

501， 1998．
5） Neumann DA ： An electromyographic study of15） 伊東元， 田中繁 ・ 他 ： 筋活動からみた膝関節機能評価． リハ医学 19 ： 159-164， 1982．

the hip abductor muscles as subjects with a hip16） 沢井史穂， 実松寛之 ・ 他 ： 日常生活動作におけ

prosthesis walked with different methods of using

る身体各部位の筋活動水準の評価． 体力科学

a cane and carrying a load． Phys Ther 79 ： 1163-

53 ： 93-106， 2004．

1173， 1999．

17） Tang PF, Woollacott MH, et al. ： Control of6） Dietz V, Colombo G, et al. ： Locomotor activity

reactive balance adjustments in perturbed humanin spinal man. Lancet 344 （8932） ： 1260-1263，

walking: roles of proximal and distal postural

1994．

muscle activity. Exp Brain Res 119 （2） ： 141-152，

7） Dimitrijevic MR, Gerasimenko Y, et al. ： Evidence
for a spinal central pattern generator in humans.
Ann NY Acad Sci. 860 ： 360-376， 1998．
8） 森茂美：運動制御機序のシステム生理学的解析．
脳科学とリハビリテーション 5 ： 1-6， 2005．
9） 窪田俊夫 ： 歩行障害概説． 歩行障害の診断 ・ 評
価入門， 医歯薬出版， 1997， pp3．
10） 柳原大 ： Closed loop としての小脳 ・ 脳幹 ・ 脊
髄系と歩行運動の適応制御． 体育の科学 56（1）：28-31， 2006．

1998．
18） Ferber R, Osternig LR, et al. ： Reactive balanceadjustments to unexpected perturbations during
human walking. Gait Posture16 （3） ： 238-248，
2002．
19） 加藤仁志， 大渕修一 ・ 他 ： 転倒耐容能力の違いによる姿勢制御反応の変化－地域在住中高年者を対象とした検討－． 北里理学療法学 6 ： 161164， 2003．
20） Higuchi T, Clinelli ME, et al. ： Locomotion11） 大築立志 ： 主観による物理的出力の制御特性－

through apertures when wider space for locomotion

つもりと実際の対応関係－． バイオメカニズムis necessary: adaptation to artificially altered

研究 9 （3） ： 149-160， 2005．

bodily states. Exp Brain Res 175 （1） ： 50-59，12） 沖田一彦 ： 協調性障害． 島田智明編， 理学療法
評価， メディカルプレス， 1997， pp84-90．

2006．
21） Stoffregen TA, Schmuckler MA, et al. ： Use of13） 内山靖 ： 協調性障害． 細田多穂 ・ 柳澤健編， 理

central and peripheral optical ﬂow in stance and学療法ハンドブック第 1 巻理学療法の基礎と評

locomotion young walkers. Perception 16 ： 113-

価， 協同医書出版社， 2002， pp559-591．

119， 1987．

14） 平井達也， 千鳥司浩 ・ 他 ： 高齢者に対する歩行