東海保健体育科学

33：9～15, 2011.

9〔学術奨励賞〕〔原著〕
小学生の等速性膝伸展・屈曲筋力測定における信頼性の検討

福冨長屋 和将（神戸町立神戸小学校），春日 晃章（岐阜大学），恵介（岐阜県スポーツ科学トレーニングセンター），窪田 泰三（岐阜大学大学院）

Examination of reliability in the isokinetic knee extension andflexion muscle strength measurement among elementary school children

Kazumasa NAGAYA 1），Kosho KASUGA 2），Keisuke FUKUTOMI 3），Taizo KUBOTA 4）【Abstract】
This study aimed to examine the intra-rater reliability for isokinetic knee extension
and flexion muscle strength measurement among elementary school children using theBIODEX System 4. The participants were 23 boys, studying in the 4th–6th grade (6thgrade: 12 boys, 5th grade: 9 boys, 4th grade: 2 boys) and having no special disability inthe lower limbs. We explained the purpose of this study to and obtained informed consent
from the participants and their guardians. The measurements were conducted 2 times in2 weeks. For each measurement we set the angular velocity as 60, 180, and, 300 deg/sec, and for each angular velocity, the repetitions were conducted 5, 10, and 15 times. We
divided the value of the muscle strength by the weight of each participant for the analysis.
As a result, good reliability in extension and flexion muscle strength was obtained for theabove three values of angular velocity (ICC = 0.73~0.85). These results suggest that good
intra-rater reliability can be obtained in the isokinetic knee extension and flexion muscle
strength measurement among elementary school children.
Key words：biodex, isokinetic muscle strength, intra-class correlation coefficients
キーワード

バイオデックス、等速性筋力、級内相関係数1）Godo elementary school2）Faculty of Education, Gifu University3）Gifu Sports Science Training Center4）Graduate School of Education, Gifu University

10東海保健体育科学Ⅰ．諸言

第33巻

2011年

これまで小学生の筋についての研究は等尺性筋力

現在、筋力測定機器の開発が多くされてきてについて（船渡・福永、1993；倉田ほか、1985）、おり、目的に応じて様々な方法および測定器具筋組成について（藤本・勝田、1993）検討されてを用いて筋力を測定することが可能となっていいるものが見られるが、今後は動的な等速性筋力る。その中でも、等速性筋力測定機器は日常生活も測定していくことで、小学生の筋力についてよやスポーツ場面に近い動的な筋力を測定でき、より詳細な検討ができるものと考える。一般に小学り実践的な評価を行うことができる（角田・須生の時期に極端な筋力トレーニングは必要ないが、藤、2009）ため、広く利用されている。そのよう特に、トップジュニアアスリートを対象として、な等速性筋力測定機器の中でも代表されるものとそのトレーニング効果や筋力特性をみていくこと

して BIODEX 社製の多用途筋機能評価運動装置

は、今後、日本の競技スポーツが世界に対抗してBIODEX system4（以降 BIODEX）が世界中で利いく上で重要であると考える。そのためには、ま用されている。BIODEX は、膝、足、股、肩、肘ず、等速性筋力測定機器が成年だけでなく、小学関節や体幹などあらゆる身体の部位を伸展／屈曲、生に対しても有用な機器であることを明らかにす

外旋／内旋といった動作別に測定することが可能る必要がある。

である。BIODEX を用いた等速性筋力に関する

そこで本研究では、小学生の児童を対象として、研究は、高校生から高齢者を対象として多くなさBIODEX を用いた等速性筋力測定における検者れており、測定における検者内信頼性が高いこと内信頼性を明らかにすることを目的とした。

が明らかとなっている（古川ほか、2005；Gaston
et al., 2007；池田ほか、2008；宮崎ほか、2010；

Ⅱ．方法

Saeki and Hachisuka, 2009）。本研究でいう検者内

１．被験者

信頼性とは同一被験者を対象とした測定の測定値

被験者は下肢に障害を持たない小学４、５、６自体の再現性の高さ、あるいは変動の少なさのこ年生の男児 23 名（６年生 12 名、５年生９名、おとであり、測定しようとする属性、能力などをどよび４年生２名）であった。検者内信頼性の検の程度正確に測定しているかを表す妥当性や、異討においては６年生 12 名 24 脚、５年生９名 18なる検者による測定値の一致度を表す検者間信頼脚、および４年生２名４脚、計 23 名 46 脚の測性とは区別して扱う（中村、1986）。膝関節筋力定値を用いた。被験者の平均年齢は 11.2±0.7 歳の検者内信頼性に関して、Feiring et al.（1990）は、（平均値±標準偏差）、身長は 144.1±7.3cm、体重成年者を対象に等速性膝伸展筋力を測定し、角速は 35.8±5.5kg であり、文部科学省の平成 20 年度

度 60、180、240、300deg/sec において級内相関係

体力・運動能力調査結果統計表において報告さ数（Intra-class correlation coefficients :ICC）が 0.95

れている 11 歳男子の体格（身長 145.18cm、体重～0.97 の範囲であり、再現性が高いことを報告

38.09kg）と類似した値で、全国平均並みの体格

し て い る。 ま た、Bandy and McLaughlin（1993）であった。

は、成年者を対象に同様の研究を行い、角速度被験者の保護者に対しては、研究の目的、手順60、180、300deg/sec ともに ICC が 0.90 以上であおよび安全性などを十分に説明し、保護者と本人り、再現性が高いことを明らかにしている。しかに同意を得て測定を行った。

し、いずれの研究においても再現性が高いと報告されているのは、成年者を対象とした測定におい２．測定器具および測定方法てのみであるため、小学生に対して等速性筋力測本研究の等速性膝伸展・屈曲筋力の測定には多定機器が有効かどうか分からない。小学生を対象

用途筋機能評価運動装置 BIODEX system4 を使用としても BIODEX を用いた測定ができるならば、した。測定における角速度は低、中、高速域の代ほとんど検討されていない小学生の等速性筋力の表としてそれぞれ 60、180、300deg/sec で行った特性について明らかにすることが可能であろう。

（佐々木ほか、1998）。

長屋ほか：小学生の等速性膝伸展・屈曲筋力測定における信頼性の検討

全ての測定は機器の操作に慣れた検者が行っ11

たたみ、背もたれの部分のみを使用した。このた。また、被験者に全力を出させるために、測定シートはホームセンターなどで一般に販売されて中は被験者に対して声かけを行った。図１に示すいるものであり、特別なサポートシートではない。

ように、測定は椅座位で行い、体幹、腰部およびシートの形状は、座椅子部分を後方に折りたた

大腿部をそれぞれ専用のベルトで固定し、測定中、んだ状態で、背もたれ部分の長さ 60cm、幅 45cm、両手は胸の前で交差させて組ませた。可動域は、厚さ５cm のものであり、体幹部に幅 10cm、厚さ膝関節完全伸展位を 180°とした場合の 80°から８cm の体幹固定用のサポートがあるものである。

180°までの範囲とした。測定における反復回数は、このシートを装着することで、被験者の腰部と座60deg/sec を 5 回、180deg/sec を 10 回、300deg/sec

椅子の背もたれとの隙間を埋めることができ、膝を 15 回とした。測定は片脚ずつ行い、それぞれ関節を屈曲させる時に座椅子に接触することはなの角速度で１、２回軽く練習を行った後、本測定くなり、スムーズに測定を行うことが可能となっを実施した。

た。また、体幹の両サイドの固定感も増し、測定中の体幹のずれが少なくなった。

図１

測定における被験者の固定方法

各角速度の測定における休息時間は、40 秒で

図２

被験者の背中と背もたれの間に挟み込んだシート一応の回復がみられること（浦辺ほか、1992）が報告されており、成年選手を対象にした先行研

３．解析方法究においては 60 秒間に設定している（津山ほか、

測 定 値 に は 膝 関 節 屈 曲・ 伸 展 の 最 大 ト ル ク2007）が、被験者が小学生であることを考慮して（Nm）を体重（kg）で除して 100 を乗じた、最大120 秒間とした。また、アタッチメントの締め付トルク体重比を用いた。また、検者内信頼性をけによる疲労を防ぐため、休息時間中は締め付け明らかにするために、２試行間の最大トルク体を緩めた状態にした。被験者は約２週間以内の異重比を用いて級内相関係数（Intra-class correlation

なった日に両脚の測定を１回ずつ、計２回の測定

coefficients :ICC）を算出した。

を行った。利き脚と非利き脚は、被験者の申告により判断した。

ICC の評価基準について、桑原ら（1993）は0.6 以上で可能（possible）、0.7 以上で普通（OK）、予備実験を行ったところ、未成熟な小学生の大0.8 以 上 で 良 好（good）、0.9 以 上 で 優 秀（great）

腿部では膝関節を曲げる際に座椅子に当たってしであると報告している。また、Landis（1977）はまう問題点が確認された。その問題を解決するた

ICC が 0.41～0.60 で moderate（中程度）、0.61～0.80

めに、車に装着するサポートシート（ボンフォーで substantial（十分）、0.81～1.00 で almost perfect

ム社製）を装着し、測定を行った。サポートシー（ 非 常 に 高 い ） と 定 義 し て い る。 他 に も Fleiss

トは図２に示すように、座椅子部分を後方に折り（1986） や Portney and Watkins（1993） の 報 告 な12

東海保健体育科学第33巻

2011年

Ⅳ．考察

どがみられるが、本研究では、これらの先行研究BIODEX は、優秀な検者内信頼性が得られるをまとめて ICC が 0.7 以上あれば信頼性は良好でため、成年者を対象とした様々な研究および筋力あると判断した。

測定に利用されている（古川ほか、2005；Gaston
et al., 2007；池田ほか、2008；宮崎ほか、2010；

Ⅲ．結果
各角速度における利き脚、および非利き脚の伸Saeki and Hachisuka, 2009）。 し か し、 体 格 が 未展・屈曲筋力の測定値および検者内信頼性の結果成熟の小学生を対象とした場合にも良好な検者を表１に示した。

内信頼性を得られるかどうかは明らかにされていない。長屋ほか（2010）は小学生を対象とし

角速度 60deg/sec での利き脚における伸展筋力、および屈曲筋力の ICC は、それぞれ 0.81、0.85て BIODEX を用いた膝関節の等速性筋力を測定と良好な信頼性が認められた。また、非利き脚にし、比較的信頼性は高いことを報告している。しおける伸展筋力、および屈曲筋力の ICC は、そかし、伸展と屈曲に分けてみてみると、角速度れぞれ 0.85、および 0.76 と良好な信頼性であっ60deg/sec、180deg/sec および 300deg/sec におけるた。角速度 180deg/sec での利き脚における伸展伸 展 筋 力 の ICC が 0.48～0.76、 屈 曲 筋 力 の ICC

筋力、および屈曲筋力の ICC は、それぞれ 0.75、が 0.63～0.84 と、屈曲に比べて伸展の ICC が低0.80 と良好な信頼性が認められた。また、非利きかった。特に角速度 60deg/sec および 180 deg/sec

脚の伸展筋力の ICC は 0.73、屈曲筋力は 0.77 でにおける伸展筋力の ICC が 0.48 から 0.60 と、低あり、良好な信頼性が得られた。角速度 300deg/い値を示している。この研究の測定方法は被験者sec での利き脚における伸展筋力、および屈曲筋と BIODEX の背もたれとの間に毛布を挟んで行力の ICC は、それぞれ 0.80、0.75 と良好な信頼うもので、被験者の固定感は決して高いものでは性が認められた。また、非利き脚の伸展筋力のなかったため、屈曲時に比べ、特に伸展時に腰のICC は 0.74、屈曲筋力は 0.80 と良好な信頼性が位置がずれてしまい ICC が低くなってしまった認められた。と考えられる。そこで、本研究では被験者と背もたれの間にシートを挟んで、体幹の両サイドも固定できるようにし、より固定感を高める方法
表１

各角速度における基礎統計量および検者内信頼性の分析結果

角速度（deg/sec）
利き脚
伸展
非利き脚

利き脚
屈曲
非利き脚

１回目測定

60180300
60180300
60180300
60

最大トルク
体重比
208.29154.70128.67206.29159.48131.27113.53
98.35
84.39
113.10180300

２回目測定
ICC

31.70
17.04
14.11
31.87
19.72
14.87
23.24
16.58
12.92
20.67

最大トルク
体重比
207.12162.84135.13203.15168.21
136.67112.4498.26
83.74
103.21

43.50
19.39
17.12
41.00
20.34
14.82
20.80
14.22
12.49
17.23

0.81
0.75
0.80
0.85
0.73
0.74
0.85
0.80
0.75
0.76

95.51

15.92

90.21

15.88

0.77

77.29

11.44

76.58

14.40

0.80

SD※最大トルク体重比：最大トルク（Nm）／体重（kg）×100、SD：標準偏差SD

長屋ほか：小学生の等速性膝伸展・屈曲筋力測定における信頼性の検討

13をとったところ良好な ICC が認められた（図３）。

頼性で測定が実施できることが示唆された。また、また。表１に示したように、本研究における膝伸角速度別にみると、角速度 60deg/sec での測定に

展 筋 力 の ICC は 0.73～0.85、 屈 曲 筋 力 の ICC はおける ICC は 0.76～0.85、角速度 180deg/sec にお0.75～0.85 であり、伸展も屈曲とほぼ同様の ICC

ける ICC は 0.73～0.80、角速度 300deg/sec におけが認められたことから、伸展時の体幹や腰のずれる ICC は 0.74～0.80 で あ り、 低、 中、 高 速域 のがなく、固定感が高い状態で本測定が行われたこ代表である角速度（佐々木ほか、1998）においてとが推察される。本研究では座面奥行きの長さの良好な信頼性が得られた。成年を対象として、中調整が約 50cm までしかできない BIODEX を用い速では筋持久力（片山ほか、2005）、高速ではよたためシートを挟む工夫を行ったが、さらに座面りスポーツ場面に近い筋収縮速度での検討（山本

奥行きの長さが短く調整できる他の等速性筋力測ほか、1992；金久、1992）が行われている。本研

定機器を使用することで、本研究で行ったような究の結果から、等速性筋力測定機器を用いた測定シートを挟む工夫は必要なく、信頼性の高い筋力は、小学生の低速域における最大筋力の測定のみ測定が実施できるかもしれない。

ならず、中速域で測定される筋持久力や、高速域また、本研究における全ての条件での膝筋力
測 定 の ICC は 0.73～0.85 で あ っ た（ 表 １）。 先で測定される速い動きの中で発揮される最大筋力の測定にも有用であることが示唆された。

行研究（桑原、1993 ；Landis, 1977；Fleiss, 1986；

これまで小学生の筋についての研究は等尺性Portney and Watkins, 1993）を参考にして本研究

筋 力 に つ い て（ 船 渡・ 福 永、1993； 倉 田 ほ か、で定めた ICC の評価基準から判断して、本研究1985）、筋組成について（藤本・勝田、1993）検で 得 ら れ た ICC は 0.73 以 上 で あ り、 良 好 で あ討されているが本研究の結果から、動的な等速性ると判断できる。つまり、等速性筋力測定機器筋力についても今後検討していくべきであろう。

BIODEX を用いた下肢の筋力測定は、成人だけさらに小学生の筋力のデータを収集していき、評でなく小学生を対象としても有効であることが示

価基準値の設定などを行っていく必要があると考唆された。

える。また、ジュニアトップスポーツ選手におけさらに、利き脚および非利き脚別、そして角速る筋力の特性やトレーニング効果を検討していく

度別に ICC を検討した。利き脚の ICC は 0.75～

ことをはじめ、子どもの筋力に関する様々な研究

0.85、非利き脚の ICC は 0.74～0.84 であり、特にに等速性筋力測定機器が利用されることが期待さ

ICC に差は認められず、どちらの脚でも良好な信れる。

図３

毛布を挟んで測定を行った場合（左）とシートを挟んで測定を行った場合（右）の60deg/secにおける膝伸展筋力の信頼性14東海保健体育科学Ⅴ．結論

第33巻

2011年

Med, 56：451-460.

本研究は多用途筋機能評価運動装置 BIODEX

池田瑞音，宮永豊，下條仁士，白木仁，水上正人，

system4 を用いて、小学生の男児 23 名（６年生吉田廣，目崎登（2008）噛みしめが肘関節・膝12 名、５年生９名および４年生２名）の膝伸展・関節の等速性伸展・屈曲筋力に及ぼす影響．体屈曲筋力を測定し、検者内信頼性を検討すること

育学研究，53：287-295.

を目的とした。角速度は低、中、高速域の代表として 60、180、300deg/sec に設定し、測定回数は

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それぞれ５、10、15 回行った。検者内信頼性の金久博昭（1992）健康維持の体力からトップ・ア検討には、２試行間の最大トルク体重比を用いてスリートの体力まで―筋力からみて―．トレー

級内相関係数（ICC）を算出した。その結果、60、180、300deg/sec の全ての角速度において、伸展・屈曲筋力ともに良好な信頼性が認められた（ICC＝0.73～0.85）。本研究の結果から、BIODEX の固

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倉田博，小川芳徳，内田ひろみ，米本恭三，原田

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できることが明らかになった。

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