卒業研究論文集
第 15 巻ANNUAL REPORTS OF GRADUATION THESES
Vol. 15長崎大学医学部保健学科

理学療法学専攻 15 期生

2019 年

卒業研究論文集
目第 15 巻

2019 年

次

卒業研究論文ラット変形性膝関節症モデルに対する電気刺激誘発性筋収縮運動が組織学的な病態におよぼす影響.......................戸来柾人・宮原祥汰

1

弾性ストッキングが高強度歩行運動中および運動後回復過程の呼吸循環反応に与える影響.......................岩本昂樹・荻原清菜・樋口陽美

7

運動が化学療法誘因性末梢神経障害モデルラットに及ぼす影響.......................上村 心・友田亮平

15

関節リウマチ患者と変形性関節症患者の超音波画像による比較.......................越川翔太・友岡佑太

23

介護予防教室参加者の継続年数別運動機能の推移－女性高齢者を中心とした運動機能の推移－......................出口大智，中野隆一

30.......................西山裕太・吉海真希

37

筋線維萎縮ならびに筋性拘縮に対するベルト電極式骨格筋電気刺激法の効果.......................町田 響・吉村萌華

44

少年野球選手の肘関節痛に関わる因子－野球肘検診データによる解析－

乳幼児の四つ這い －期間と動作の関連－.......................水田良実・吉田祐来

50.......................三宅明日香
早期および末期変形性膝関節症の痛みに対する大腿四頭筋の筋収縮運動の効果－ラット変形性膝関節症モデルを用いた基礎的検討－.......................本川智子

56

臨床応用を目指した歩行時の筋力の推定法－筋電図，モーションセンサーを用いて－

62

ラット変形性膝関節症モデルに対する電気刺激誘発性筋収縮運動が組織学的な病態におよぼす影響

戸来柾人・宮原祥汰
要旨
変形性膝関節症（以下，膝 OA）モデル動物を用いた先行研究では，トレッドミル運動によって生じる関節へのメカニカルストレスは関節軟骨や軟骨下骨の変性を抑制することが明らかにされている．一方，臨床では大腿四頭筋の筋収縮運動が広く実践されているが，膝 OA の関節軟骨や軟骨下骨の変性や滑膜炎に対する影響については明らかにされていない．そこで，本研究では，ラット変形性膝関節症モデルに対する電気刺激誘発性筋収縮運動が組織学的な病態におよぼす影響について検討した．その結果，関節軟骨および軟骨下骨の変性は運動介入の有無に関わらず同程度に進行していたが，筋収縮運動を負荷した群では滑膜における単位面積あたりのマクロファージ数は有意に減少していた．これらの結果から，膝 OA 患者に対して大腿四頭筋の筋収縮運動を負荷すると滑膜炎を軽減できる可能性が示唆された．

はじめに制されるという．これに対して，関節軟骨に過度の機械刺激が加わると，関節軟骨や軟骨下骨の変性を進行させてしまうことも明らかにされている
6)．これらの知見から，運動によって関節軟骨に適度な機械刺激が加わると関節軟骨や軟骨下骨の変性が抑制されると考えられる．
一方，臨床では膝 OA に対する運動療法として下肢伸展位挙上運動（SLR）や膝伸展運動による大腿四頭筋の筋収縮運動が広く実践されている．そして，本邦における多施設共同研究 7)では，8 週間大腿四頭筋の筋収縮運動を継続すると非ステロイド性消炎鎮痛剤と同等の鎮痛効果が得られることが明らかにされており，このような運動が膝 OA の組織学的な病態に何らかの好影
響をおよぼしているのではないかと考えられている．しかしながら，このような運動が膝 OA の組織
学的な病態にどのような影響をおよぼすかについてはこれまで明らかにされていない．また，前述の先行研究の多くが関節軟骨や軟骨下骨の変性に焦点をあてているが，膝 OA の主要な組
織学的な病態の 1 つである滑膜炎におよぼす影
響についてはほとんど検討されていない．
そこで本研究では，ラット膝 OA モデルを用いて，臨床で広く実践されている膝関節伸展運動による大腿四頭筋訓練を電気刺激誘発性筋収

国 際 変 形 性 関 節 症 学 会 （ Osteoarthritis
Research Society International）の診療ガイドライン 1)をはじめとした世界各国の変形性膝関節症
診療ガイドラインでは，運動療法は膝 OA に対す
る非薬物療法の第一選択治療として推奨されており，臨床では，有酸素運動や筋収縮運動が実践されている．先行研究では，膝関節の内側半月板切除術が適用となった患者が運動療法を 4週間実践すると，関節軟骨におけるグリコサミノ
グリカン量が増加することが報告されている 2)．また，膝 OA モデル動物や培養組織を用いた基礎研究においても運動が関節軟骨の保護作用を有することが明らかにされている．具体的には，Chen ら 3)は，ラット膝 OA モデルの発症後から中等度のトレッドミル運動を負荷すると，関節軟骨の組織学的な変性の進行を抑制する効果が得られることを報告している．また，Holyoak ら 4)は，筋力の影響を除くため，ラット膝 OA モデル発症
後から運動を模した周期的な機械刺激を関節軟骨に負荷すると，関節軟骨の変性が抑制されることを明らかにしている．そして，Iijima ら 5)によると，ラット膝 OA モデルに対してトレッドミル歩行を負荷すると軟骨下骨における骨嚢胞の発生が抑－1ー縮運動でシミュレーションし，大腿四頭筋の筋収縮運動が膝 OA の組織学的な病態におよぼす影響について検討した．

強度2～3mAの条件で，大腿四頭筋を2秒間収
縮，4秒間弛緩させることで膝関節伸展運動を誘発した．そして， 1日20分，週5回の頻度で4週間
継続した．

材料と方法
4．試料作成実験期間終了後，麻酔下のラットの左心室より
生理食塩水を灌流して脱血を行い，その後，4%パラホルムアルデヒド／リン酸緩衝液（pH 7.4）を灌流し，組織固定を行った．灌流固定後は右側膝関節を摘出し，4%パラホルムアルデヒドにて
24 時間後固定を行い，Morse 液を用いた脱灰処
理後に，通法のパラフィン包埋を行った．

１．実験動物実験には 7 週齢の Wistar 系雄性ラット 14 匹を用い，これらを無作為に 1）8%モノヨード酢酸（Mono-iodoacetic acid，以下，MIA）溶液 25μLを右膝関節腔内に投与し，膝 OA を惹起させた
後，32 日間通常飼育する OA 群（n=5），2）同様の方法にて右膝関節に膝 OA を惹起させた後，膝関節伸展運動を負荷する運動群（n=4），3）
MIA 投与の擬似処置として生理食塩水を投与した後，32 日間飼育する擬似処置群（n=5）に振り分けた． なお，本研究は長崎大学動物実験委
員会で承認を受けた後，同委員会が定める動物実験指針に準じ，長崎大学先導生命科学研究
支援センター・動物実験施設で実施した．（承認番号：1808091472）

5．組織学的検索
各群の個体について，5μm厚の前額断薄切切片を作成し，トルイジンブルー染色に供した．そして，光学顕微鏡下にて観察し，Gerwinら 10) の先行研究で示されている組織学的評価スコアに基づいて，関節軟骨および軟骨下骨の変性を評価した．

2. 膝 OA モデルの作成方法
OA 群および運動群の各ラットに対しては，3種混合麻酔薬（塩酸メデトミジン 0.375mg/kg，ミタ
ゾラム 2mg/kg，酒石酸ブトルファノール 2.5mg/kg）
を腹腔内へ投与して麻酔した後，30 ゲージの注
射針（NIPRO 社）を膝蓋靱帯の直上に刺入し8%MIA 溶液 25μL を右膝関節腔内に投与した．
なお，擬似処置群の各ラットに対しては，同様の手順で生理食塩水を右膝関節腔内に投与した．
3．膝関節の伸展運動の実施方法
本研究において採用した膝OAモデルは，先行研究に準じており，Oritaら8)の報告ではMIA投
与後4日目から足底の痛覚閾値が低下することが報告されている．また，Hoshinoら9)の先行研究
では，MIA投与後5日目の組織学的所見が早期
膝OAに相当するとされている．これらの知見を参考にして，運動群に対する運動介入はMIA投
与後5日目から開始した．具体的には，前述の3種混合麻酔薬を腹腔内へ投与して麻酔を行った
後，低周波治療器トリオ300（伊藤超短波社）を用
い，刺激周波数50Hz，パルス幅250μsec，刺激

6．免疫組織化学的検索
滑膜炎の動態を評価するため，抗 CD68 抗体を用いてマクロファージに対する免疫組織化学
的染色を実施した．そして，内側および外側関
節包を 400 倍の拡大像で顕微鏡用デジタルカメ
ラにて撮影し，パーソナルコンピュータに取り込んだ．その後，各画像における滑膜内膜を含む
100μm の範囲内を検索対象として陽性細胞数と面積を計測し，1 ㎟当たりの陽性細胞数を算出し，各群で比較・検討した．
7．統計処理関節軟骨および軟骨下骨の組織学的評価ス
コアの比較には，Kruskal-Wallis 検定を適用した．
また，単位面積あたりのマクロファージ数の比較には，一元配置分散分析を適用した．各検定において有意差を認めた場合は，事後検定として
Bonferroni 法を適用した．なお，全ての統計手法
とも有意水準は 5%未満とした．

結果

－2ー

a

b

c

a：擬似処置群，b：OA 群，c：運動群．bar=200µm．矢印：軟骨の変性．

図 1 関節軟骨のトルイジンブルー染色像

a

b

c

a：擬似処置群，b：OA 群，c：運動群．bar=200µm．矢頭：軟骨下骨の変性．

図 2 軟骨下骨のトルイジンブルー染色像a) 関節軟骨b) 軟骨下骨

**

**

15
14
13
12
11
10
9
8
7

*

*

OA群
OA
群

運動群
運動群

5
4
3

2
1

6

0

0

擬似処置群
擬似処置群

OA 群
OA群

疑似処置群
擬似処置群

運動群
運動群

＊：擬似処置群との有意差．p<0.05

図 3 関節軟骨および軟骨下骨の組織学的評価スコア－3ー1．組織学的所見ならびに組織学的評価スコア
関節軟骨について，擬似処置群では脛骨と大腿骨においてトルイジンブルーに濃染した正常な関節軟骨が認められた．一方，OA 群および運動群では，脛骨の関節軟骨の消失や著しい染色性の低下が認められ，また，大腿骨においても関節軟骨の菲薄化や染色性の低下が認められた（図 1）．
次に，軟骨下骨について，擬似処置群では，骨基質内に骨細胞が散在する骨組織と球形の骨髄細胞が満たす骨髄腔が観察された．一方，
OA 群および運動群では，軟骨下骨の損傷を示す代償的な軟骨過形成や骨髄腔における線維芽細胞様の紡錘形細胞の集積が認められた（図2）．
そして，これらの所見を組織学的評価スコアに基づいて評価したところ，関節軟骨および軟骨
下骨のいずれも，OA 群，運動群は擬似処置群と比べて有意に高値を示し，この 2 群間に有意差は認められなかった（図 3）．
2．滑膜における単位面積あたりのマクロファージ数
擬似処置群の染色像では，滑膜表層に褐色の陽性反応を呈する CD68 陽性細胞が散在する所見が認められた．これに対して，OA 群では，滑膜表層から滑膜下層に CD68 陽性細胞が多く認められた．一方，運動群においても滑膜表層から滑膜下層に陽性細胞が認められたが，その程度は OA 群と比べて少ない所見であった（図4）．そして，各群の単位面積あたりの CD68 陽性
細胞数を比較すると，OA 群および運動群は，擬a：擬似処置群，b：OA 群，c：運動群．bar=50µm．矢印：CD68 陽性細胞．

図 4 抗 CD68 抗体に対する免疫染色像

単位面積あたりのCD68 陽性細胞数(cells/mm²)

180

＊
＊

160

＊
＊ ＃
＃

＊＃

140
120
100
80
60

40
20
0

擬似処置群
疑似処置群

OA 群
OA群

運動群
運動群

＊：擬似処置群との有意差．＃：OA 群との有意差．p<0.05

図 5 滑膜のおける単位面積あたりの CD68 陽性細胞数－4ー

似処置群と比べて有意に高値を示し，運動群はOA 群と比べて有意に低値を示した（図 5）．

考察
本研究では，ラット膝 OA モデルを用いて，早期から負荷する膝伸展運動が膝 OA の病態におよぼす影響について検討した．
まず，組織学的検索の結果，OA 群では関節軟骨の消失や関節軟骨の細胞外基質の減少を示す染色性の低下といった，末期膝 OA 患者にみられる組織学的所見と同様の所見が観察された．また，軟骨下骨においては軟骨過形成や骨髄腔における線維芽細胞様の紡錘形の細胞の浸潤が認められた．一方，運動群においても OA
群と同様の組織学的変化が関節軟骨や軟骨下骨において認められ，それぞれの組織学的評価
スコアは 2 群間に有意差を認めなかった．これらの結果より，今回の条件で膝伸展運動を負荷しても，関節軟骨や軟骨下骨の変性を抑制できない可能性が示唆された．前述したように，膝 OAの動物モデルに対して発症後からトレッドミル運動を負荷すると関節軟骨や軟骨下骨の変性の進行が抑制されることが報告されている．そして，
このメカニズムには，軟骨細胞の細胞膜に存在するメカノレセプターを介して生物学的応答を惹起することが関与しているとされている 11)．実際，
培養軟骨様組織に対して間歇的な圧刺激を負荷すると，細胞外基質の分解酵素である
ADAMTS5 の遺伝子発現が抑制されることが報告されている 12)．また，外傷性膝 OA モデルに対してドレッドミル運動を負荷すると軟骨細胞において Bone morphogenetic protein（BMP）の発現が増加し，これは軟骨保護作用を有することが明らかにされている 13)．つまり，運動を実施すること
で軟骨細胞に適度な機械刺激が加わり，種々の細胞応答が惹起され，関節軟骨の変性が抑制されると考えられる．しかし，本研究で採用した膝OA モデルラットでは，解糖系酵素阻害剤である
MIA 投与によって軟骨細胞のアポトーシスを誘導されるため，膝伸展運動を負荷しても前述のよ
うな細胞応答が得られず，その結果，関節軟骨の変性やそれに続く軟骨下骨の変性を抑制でき－5ーなかった可能性が考えられる．
次に，単位面積あたりの CD68 陽性細胞数について，OA 群と運動群は擬似処置群と比べて有意に高値を示し，この 2 群を比較すると，運動群は OA 群に比べて有意に低値を示した．このことから，膝 OA の早期から膝伸展運動を負荷すると滑膜におけるマクロファージの減少，すなわち滑膜炎を軽減できる可能性が示唆された．
Ishikawa ら 14)の先行研究では，ラット急性膝関節炎モデルの発症後早期から膝伸展運動を負荷すると滑膜におけるマクロファージ数の減少が認められ, 滑膜炎に早期に軽減される可能性があることが報告されている．また，Castrogiovanni ら
15)の先行研究では，前十字靱帯切断によって誘発した膝 OA モデルラットに低強度のトレッドミル
走行を負荷すると，滑膜細胞において抗炎症性
サイトカインである IL-10 の発現が増加することが明らかにされている．そして，Chen ら 16)によると，抗炎症性サイトカインである IL-10 は，組織の炎症に際してマクロファージの遊走を促進する
monocyte chemoattractant protein（MCP）-1 や炎症性サイトカインである IL-1β の産生を抑制し，炎症を軽減させるという．これらの知見を参考にすると，膝 OA 発症後に膝伸展運動を負荷すると滑膜細胞において IL-10 の発現が増加し，その作用によって MCP-1 の産生が抑制されることで滑膜におけるマクロファージの集積が抑制されるのではないかと考えられる．ただ，これらの点については本研究では検討できておらず，今後の検討課題である．

謝辞
本研究を進めるにあたり，ご指導・ご協力くださいました長崎大学大学院医歯薬学総合研究
科運動障害リハビリテーション学研究室の諸先生方に厚く御礼申し上げます．

参考文献
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McAlindon TE, Bannuru RR, et al.: OARSI guidelines for the non-surgical management of knee
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3） Chen L, Lou Y, et al.: Treadmill and wheel exercise protect against JNK/NF-κB induced inflammationin experimental models of knee osteoarthritis. Biochem Biophys Res Commun. 2019; 291: 32334-4.
4） Holyoak DT, Chlebek C, et al.: Low-level cyclic tibial compression attenuates early osteoarthritis
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5） Iijima H, Aoyama T, et al.: Effects of short-term gentle treadmill walking on subchondral bone in a
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14） Ishikawa K, Kajiwara Y, et al.: Low-intensity muscle contraction exercise following the onset ofarthritis improves hyperalgesia via reduction of joint inflammation and central sensitization in the
spinal cord in a rat model. Neurosci Lett. 2019; 706: 18-23.
15） Castrogiovanni P, Rosa M.D., et al.: Moderate Physical Activity as a Prevention Method for Knee
Osteoarthritis and the Role of Synoviocytes as Biological Key. Int J Mol Sci. 2019; 20: 511.
16） Chen S, Chen B, et al.: IL-33/ST2-mediated inflammation in macrophages is directly abrogated by
IL-10 during rheumatoid arthritis. Oncotarget. 2017; 8: 32407-32418.
（指導教員：坂本淳哉）－6ー弾性ストッキングが高強度歩行運動中および運動後回復過程の呼吸循環反応に与える影響

岩本昂樹・荻原清菜・樋口陽美
要旨
本研究の目的は，弾性ストッキングの着用が高強度歩行運動中および運動後回復過程の呼吸循
環反応，呼吸困難，下肢疲労に及ぼす影響とともに，性差による相違を検討することである．若年健常者 20 名を対象に，弾性ストッキング着用と非着用の 2 条件で 80%最高酸素摂取量に相当する高強度定常負荷歩行運動を実施した．呼吸困難，下肢疲労，血圧，心拍数，呼気ガス分析から得られる各種指標を測定し，運動時および回復時への影響や男女別の相違を比較した．結果，弾性ストッキングの着用により運動時では，心拍数が有意に低値を，回復時では心拍数が有意に低値，死腔換気率が有意に高値を示した．男女別では，女性のみ弾性ストッキングの着用により運動時の 1 回換気量が有意に高値を，心拍数，呼吸数が有意に低値を示した．以上より，高強度運動時における
弾性ストッキングの着用は，呼吸循環系へのストレスの軽減に寄与し，運動療法の補助的手段になり得る可能性が示唆された．

目的

運動時の弾性ストッキング着用効果について
は，健常者を対象に様々な報告がある．その中でも，最も一般的な運動様式である歩行について着目すると，主に低強度の歩行運動にて，弾性ストッキングの着用により安静時や運動時の心拍数（heart rate；以下，HR）の低下 7,8)や全身疲労感の軽減 7)，死腔換気率（ratio of dead space totidal volume；以下，VD/VT ）の低下によるガス交換能の向上 9)が報告されている．これらの先行研
究では，歩行運動を低強度に設定したものが多
く 3,7,9)，高強度運動時における影響については不明な点が多い．また，運動後の HR や血圧，酸．
素摂取量（oxygen consumption；以下，VO2） といった呼吸循環指標の回復過程に及ぼす影響までは検討されていない．さらに，対象者を男性
あるいは女性のいずれかに限定，特に男性を対象とした研究が多く 3,9)，性差の影響は明らかにされていない．
私たちは，弾性ストッキングを着用することで，筋ポンプ作用の補助により静脈還流が促進され，それに伴い 1 回拍出量が増加し，高強度運動時

呼吸器および循環器疾患に対する運動療法の有効性は，強いエビデンスをもって確立されている．特に高強度トレーニングは，低強度と比較して生理学的効果が高いが，重症例や症状の強い症例では，実施困難であることが少なくない．
最近，酸素投与や機械的換気補助，弾性ストッキングの着用など，運動負荷に対する呼吸・循環系のストレスを軽減するための補助的手段の併用が試みられている．中でも，弾性ストッキング
は簡便な方法であり，臨床において広い適用が期待できる．
弾性ストッキングは，一般的に術後の深部静脈血栓症の予防や下肢静脈瘤，浮腫の軽減を目的として使用されている．その効果として，圧迫により筋ポンプ作用が補助され，静脈還流量の増加やうっ血の改善が認められている 1,2)．また，運動中に着用することで，下肢の血流速度の上昇 3)や筋疲労の軽減 4)，自覚的疲労度の軽減 5)，下腿浮腫の予防 4, 5)，下肢筋出力の向上 6)が報告され，スポーツ分野でも注目されている．

－7ーでも HR の減少や，呼吸困難および下肢疲労の軽減，VD/VT の低下が期待できるという仮説を立てた．また，運動後では回復時間の短縮が得られ，下肢筋量が少ない 10, 11)女性の方が，弾性ス
トッキングの影響を受けやすいのではないかと考えた．高強度運動時とその回復時に弾性ストッキ
ングを着用し，運動時の負担が軽減できれば，適用の可能性が高くなる．
以上の仮説に基づき，本研究の目的は，弾性ストッキングの着用が高強度歩行運動時および回復時の呼吸循環反応，呼吸困難，下肢疲労に及ぼす影響とともに，性差による影響の相違について明らかにすることとした．

バイタルサインを測定した．

対象
本研究の趣旨を理解し，同意が得られた若年健常者 20 名（男性，女性それぞれ 10 名）を対象とした．除外基準は測定日の体調不良者，小児期に先天性疾患があったと指摘された者，呼吸器疾患（気道狭窄［気管軟化症など］，囊胞性肺疾患など，気管支喘息に関しては 1 年以内に症状が出現したもの)や循環器疾患の既往，運動器疾患（本研究での運動負荷が困難なもの)，末梢血管疾患，糖尿病，弾性ストッキングの着用困
難（下腿最小周径が 15cm 未満あるいは 27cm 以上)，皮膚疾患，ストッキング素材に対する過敏症，
body mass index（以下，BMI）25kg/m2 以上，過去および現喫煙者とした．対象者には，本研究の目的および手順，内容，リスクについて口頭および文書で十分に説明し，書面にて同意を得た上で実施した．なお本研究は，長崎大学大学院
医歯薬学総合研究科倫理委員会の承認を得て実施した（許可番号 19041106）．

方法
1．測定項目
1) 事前調査長崎大学医学部保健学科内部障害系理学療法学研究室にて，研究説明書を用いて測定の手順，目的，リスク等について十分なオリエンテー
ションを行った．その後，身長，体重，下肢周径（下腿最小部，下腿最大部，膝蓋骨直上 20cm），－8ー2) 漸増運動負荷試験
高強度歩行運動の運動強度（歩行速度）を決
定 す る た め に ， 漸 増 運 動 負 荷 試 験（cardiopulmonary exercise test；以下，CPX）を実施した（図 1）．自転車エルゴメータ（COMBI 社製
232CXL9）を使用し，回転数 60 回/分，20W/分のランプ負荷を適用した．試験中は，呼気ガス分析装置（アニマ社製携帯型酸素消費量計エアロソ
ニック AT-1000），心拍数モニター（ポラール社製
心拍センサーH10）を装着し，呼吸・循環動態を
連続モニターした．運動終了基準は，対象者が症候限界に至った時点とし，中止基準は成書 12)に従った．CPX の結果より最高酸素摂取量（以．
下，peak VO2）を運動終了前 30 秒間の平均値を用いて算出した．
2．高強度定常負荷歩行運動の測定プロトコル
1) 測定方法
CPX 実施後，トレッドミルを用いた高強度定常
負荷歩行運動を弾性ストッキング着用の有無の 2
条件で行った（図 1）．2 条件による運動は，実施順による慣れの影響を排除するためにランダムな順序で実施した（図 2．その割付けは封筒法にて行い，2 回の測定は 1 日以上間隔を空けた．
弾性ストッキングは，アルケア社製アンシルク・313)を使用し，被験者の下肢周径に従ってサイズ．
を選択した．運動強度は，peak VO2 の 80%に相当する歩行速度を適用した．歩行速度は，下記の歩行運動の代謝式 14)．
VO2＝（0.1×速度）＋（1.8×速度×傾斜）．
＋ 安静時 VO2をもとに男性，女性それぞれで一定の傾斜角度．
を算出し，その傾斜角度と 80% peak VO2 の測定値を代入して決定した.高強度定常負荷歩行運動の測定プロトコルを図 3 に示す．

④HR
前述の心拍数モニターを用いて安静時から運動終了後 10 分まで連続的に測定した．
．
⑤VO2 および換気諸量．
前述の呼気ガス分析装置を用いて，VO2 ，分．
時換気量（minute ventilation；以下，VE），1 回換気量（tidal volume；以下，VT），換気効率（minuteventilation/carbon dioxide output ； 以 下 ，．．
VE/VCO2），呼吸数（respiratory rate；以下，RR），
VD/VT，酸素脈（oxygen consumption/heart rate；．
以下，VO2/HR）を安静時から運動終了後 10 分
まで連続的に測定した．
①，②は定常負荷運動終了時点での値を，③は運動中の測定が不可能であったため，クール
ダウン直後の値を運動時の値として代用した．④，

図 1 定常負荷運動
右図は呼吸困難・下肢疲労の評価の様子⑤においては，安静時より連続的に測定し，運動時の値として運動終了前 5 分間の平均値を解析に用いた．
3．統計学的解析方法
弾性ストッキング着用の有無での 2 条件における上記測定項目の比較には，対応のある t 検定あるいは Wilcoxon 符号付順位検定を用いた．
回復時については，弾性ストッキングの有無と時間を因子とした反復測定の二元配置分散分析を用いて解析した．男女別の比較では，対応のある t 検定または Wilcoxon 符号付順位検定により，2 条件での差の比較を男女でそれぞれ行った．
また，弾性ストッキング非着用条件と比較し，着用条件で呼吸困難（修正 Borg Scale）が 1 以上低下した群を改善群，低下しなかった群を非改善群と定義し 15)，2 群間で関連する測定項目に
つ い て ， 対 応 の な い t 検 定 あ る い は MannWhitney の U 検定により比較した．測定値は平均値±標準偏差で示し，統計学的有意差は 5%とした．上記の解析には，統計解析ソフトウェア
IBM SPSS Statistics 21（IBM 社製）を使用した．

図 2 研究プロトコル
ストレッチ 安静（座位） W-up 定常負荷運動 C-down 回復（座位）
5分
5分
15分
10分
2分
1分

図 3 高強度定常負荷歩行運動プロトコル
W-up：ウォーミングアップ，C-down：クールダウン

2) 測定項目①呼吸困難・下肢疲労修正 Borg Scale を用いて安静終了時，定常負荷運動開始から運動終了後 10 分までの間 1 分
毎に呼吸困難，下肢疲労を評価した．
②酸素飽和度
パルスオキシメーター（帝人社製 PULSOXMe300）を用いて，安静終了時，定常負荷運動開始から 5 分毎，定常負荷運動終了後から 1 分
毎 に 経 皮 的 動 脈 血 酸 素 飽 和 度 （ percutaneous
oxygen saturation；以下，SpO2）を測定した．
③血圧
血圧計（テルモ社製電子血圧計 H56）を用いて安静終了時，クールダウン終了時，その後運動終了後 10 分まで 1 分毎に測定した．

－9ー

結果
1. 対象者背景
全対象者の背景を表 1 に示す．CPX では，対象者 20 名中 2 名が実施直後に気分不良を訴えたが，その他は問題なく実施した．定常負荷運動についても有害事象等の発生はなかった．

2. 運動時の弾性ストッキング着用有無での比較
運動時の弾性ストッキングの着用有無での比較を表 2 に示す．HR は弾性ストッキング非着用に比べて着用で有意に低値（p=0.032）を示した．
他の項目には両者に有意差を認めなかったが，呼吸困難では，弾性ストッキング着用で軽減する傾向（p=0.064）であった．

表 1 対象者背景
全体（n=20）

男性（n=10）女性（n=10）

年齢，歳21.3 ± 0.8

21.6 ± 0.9

21 ± 0.5

BMI，kg/m²

21.1 ± 1.9

20.8 ± 1.6

21.3 ± 2.1

運動習慣（あり/なし），名．
peak VO2，ml/kg/min

6/14

3/7

3/7

30.0 ± 5.0

32.4 ± 4.2

26.7 ± 3.7

peak HR，bpm

180.4 ± 13.6

187.5 ± 8.3

173.2 ± 14.5

peak WR，W

160.3 ± 33.8

187.3 ± 22.4

139.3 ± 25.1

歩行速度，km/h

4.7 ± 0.7

4.8 ± 0.7

4.7 ± 0.8

平均値±標準偏差．
BMI：body mass index，peak VO2（maximum oxygen consumption）：最高酸素摂取量，peak HR（peak heart rate）：
最高心拍数，peak WR（peak work rate）：最高仕事量

表 1 全対象者における運動時の弾性ストッキング着用，非着用での各測定項目の比較
測定項目
呼吸困難

ストッキング着用

ストッキング非着用

p値

2.4 ± 1.4

2.8 ± 1.6

0.064

下肢疲労

3.7 ± 2.0

3.5 ± 2.1

0.773

SpO2，%

95.9 ± 0.8

95.9 ± 1.00.763

収縮期血圧，mmHg

126.3 ± 10.5

129.7 ± 11.5

0.117

拡張期血圧，mmHg

81.7 ± 8.7

84.9 ± 8.1

0.182

HR，bpm．
VO2，ml/ kg/ min．
VE，L/min143.0 ± 16147.0 ± 16

0.032

21.7 ± 3.6

21.9 ± 3.9

0.718

33.6 ± 6.6

35.2 ± 7.1

0.163

VT，L
． ．
VE/VCO2

1.1 ± 0.3

1.1 ± 0.3

0.513

28.9 ± 2.6

29.6 ± 2.0

0.129

RR，fpm30.8 ± 5.8

30.7 ± 4.0

0.421

VD/VT
．
VO2/HR，ml/beat

0.30 ± 0.02

0.29 ± 0.01

0.183

8.7 ± 1.9

8.5 ± 1.80.130

平均値±標準偏差．
SpO2（percutaneous oxygen saturation）：経皮的動脈血酸素飽和度，HR（heart rate）：心拍数，VO2（oxygen．
． ．
consumption）：酸素摂取量，VE（minute ventilation）：分時換気量，VT（tidal volume）：1 回換気量，VE /VCO2（minute ventilation/carbon dioxide output）：換気効率，RR（respiratory rate）：呼吸数，VD/VT（ratio of dead space to．
tidal volume）：死腔換気率，VO2/HR（oxygen consumption/heart rate）：酸素脈

－10ー

HR

VD/VT

図 4 全対象者における回復時の弾性ストッキング着用と非着用の HR, VD/VT の比較
表 2 男女別での運動時の弾性ストッキング着用，非着用での各測定項目の比較
男性
ストッキングストッキング

着用

非着用

呼吸困難

2.2 ± 1.5

2.8 ± 1.7

下肢疲労

4.2 ± 2.1

SpO2，%
収縮期血圧，
mmHg

ストッキングストッキング

着用

非着用

0.084

2.6 ± 1.4

2.8 ± 1.6

0.480

3.7 ± 2.4

0.495

3.2 ± 1.8

3.3 ± 1.8

0.862

95.8 ± 0.6

95.7 ± 0.5

0.564

95.9 ± 1.0

96.1 ± 1.4

0.480

129.2 ± 10.3

133.0 ± 4.2

0.528

131.7 ± 16.1

120.4 ± 10.9

0.225

79.3 ± 13.6

85.0 ± 3.4

0.444

83.7 ± 5.5

82.1 ± 7.5

0.762

145.7 ± 18.8

145.2 ± 18.6

0.838

141.1 ± 13.9

148.7 ± 13.4

0.005

24.0 ± 3.0

23.5 ± 3.4

0.403

19.4 ± 2.5

20.3 ± 3.9

0.156

38.6 ± 5.1

38.8 ± 5.6

0.910

28.7 ± 3.2

31.5 ± 6.7

0.080

1.25 ± 0.2

1.29 ± 0.2

0.198

1.04 ± 0.2

0.96 ± 0.2

0.012

28.5 ± 3.4

28.9 ± 1.6

0.630

29.4 ± 1.4

30.4 ± 2.20.068

拡張期血圧，
mmHg
HR，bpm．
VO2，

女性

ml/ kg/ min．
VE，L/min
VT，L． ．
VE/VCO2

p値

p値

RR，fpm31.8 ± 7.2

29.6 ± 3.5

0.214

29.9 ± 4.1

31.9 ± 4.4

0.037

VD/VT
．
VO2/HR，

0.30 ± 0.02

0.29 ± 0.01

0.464

0.30 ± 0.02

0.29 ± 0.02

0.291

10.0 ± 1.4

9.7 ± 1.5

0.205

7.4 ± 1.3

7.3 ± 1.3

0.447

ml/beat
平均値±標準偏差．
SpO2（percutaneous oxygen saturation）：経皮的動脈血酸素飽和度，HR（heart rate）：心拍数，VO2（oxygen．
． ．
consumption）：酸素摂取量，VE（minute ventilation）：分時換気量，VT（tidal volume）：1 回換気量，VE /VCO2（minute ventilation/carbon dioxide output）：換気効率，RR（respiratory rate）：呼吸数，VD/VT（ratio of dead space to．
tidal volume）：死腔換気率，VO2/HR（oxygen consumption/heart rate）：酸素脈－11ー

3. 回復時の弾性ストッキング着用有無での比較
回復時の弾性ストッキングの着用有無での比較を図 4 に示す．HR，VD/VT ともに有意な主効
果（p=0.027，p=0.044）を認めた．HR においては回復開始から終了まで弾性ストッキング着用条
件で有意に低値であり，また VD/VT においては
弾性ストッキング着用で有意に高値であった．
HR，VD/VT ともに有意な交互作用を認めず，両条件で同様の経時的な変化を示した．

4. 運動時の弾性ストッキングの着用有無での男女別の比較
運動時の弾性ストッキングの着用有無での男女別の比較を表 3 に示す．VT は女性のみ弾性
ストッキング着用が非着用と比べて有意に高値（p=0.012）を示した．HR，RR は女性のみ弾性ス
トッキング着用が非着用に比べて有意に低値（p=0.005，p=0.037）であった．
5. 改善群と非改善群の 2 群間での比較
呼吸困難改善に影響する因子を検討し，その結果を表 4 に示す．呼吸困難は，弾性ストッキン
グ着用による非改善群に比べて改善群が有意に高値（p=0.030）であった．

表 3 呼吸困難改善に関連する因子
改善群（n=9）

非改善群（n=11）

p値

呼吸困難*

3.7 ± 1.5

2.1 ± 1.3

0.030

下肢疲労*

3.8 ± 2.2

3.3 ± 2.0

0.564

†

5.7 ± 2.7

7.2 ± 4.8

0.518

1.2 ± 1.1

2.0 ± 1.5

0.160

HR，bpm． ．
VE /VCO2††

RR，fpm

1.8 ± 1.8

3.8 ± 4.5

0.119

VD/VT†．
VO2/HR†，ml/beat．
Peak VO2，ml/min/kg

0.2 ± 0.02

0.1 ± 0.08

0.569

0.5 ± 0.3

0.6 ± 0.5

0.569

30.9 ± 4.8

28.6 ± 4.9

0.323

Peak HR，bpm

185.5 ± 12.0

176.2 ± 13.9

0.074

運動習慣（あり/なし），名

3/6

3/8

0.574

性別（男/女），名

6/3

4/7

0.185

20.9 ± 1.6

21.2 ± 2.2

0.790

BMI，kg/m2

平均値±標準偏差，*運動時：ストッキング非着用条件の運動時の値，†変化量：ストッキング着用，非着用条件での
運動時の差

． ．
HR（heart rate）：心拍数，VE /VCO2（minute ventilation/carbon dioxide output）：換気効率，RR（respiratory rate）：．
呼吸数，VD/VT（ratio of dead space to tidal volume）：死腔換気率，VO2/HR（oxygen consumption/heart rate）：酸素．
脈，peak VO2（maximum oxygen consumption）：最高酸素摂取量，peak HR（peak heart rate）：最高心拍数，BMI：
body mass index

考察
本研究では，高強度歩行運動時に弾性ストッキングの着用によって運動時，回復時とも HR は低下し，呼吸困難は軽減傾向であった．また，女性にのみ HR の低下，および VT，RR に変化を認めた．加えて，運動時の呼吸困難が強い対象者ほど呼吸困難の軽減効果が大きいことが明らかとなった．
運動時の反応では，着用によって HR が有意に低値を示したが，他の項目に関して有意差は認められなかった．呼吸困難においては有意差を認めないものの，着用によって軽減する傾向－12ーがみられた．HR が低値を示した要因として，着用により下腿の静脈コンプライアンスの上昇が起
こり，静脈還流が亢進することが示されており 2)，
それによって左室拡張末期容積が増大，すなわ
ちフランク・スターリング機序によって 1 回拍出量が増加し，HR の低下が生じたと考えられる．
運動後の回復過程においては，着用によってHR が有意に低値，VD/VT は有意に高値を示したが，両者はともに時間との交互作用を認めなかった．交互作用は，経時的変化について弾性
ストッキング着用・非着用の 2 条件での相違を示しており，上記結果は回復時間の短縮効果を認めなかったということを示している．しかし，HR は運動中に低値を示した状態が回復過程においても持続したと考えられた．また，着用によって
VD/VT はよりベースラインに近い値で推移しており，両者は着用によってより安定した値を示したものと考える．
男女別の運動時の検討においては，着用により女性のみに HR，RR が有意に低値であり，VTが有意に高値を示した．VT については，着用による静脈還流量の増加によって，肺への血流量が増加したことに伴う何らかの変化であったのではないかと推察する．また，運動時の VT と RR の関係は，運動開始からは VT が増加することで換気量が確保されるが 16)強度の増加に伴って RRが増加し始め，最終的には RR の増加にのみ依存する．高強度負荷運動の場合は換気のパターンとして，RR の増加によって換気量が確保される段階であると考えられるが，着用によって VT の増加によるパターンが維持され，RR の増加が抑制された可能性を考えた．
このような変化が女性のみに認められた要因としては，下肢の筋機能に依存したのではないかと推察した．特に筋ポンプ作用は，主に腓腹筋
が関与しているが，女性は下肢骨格筋量が少な
いためその作用は小さく，このことが，その一因ではないかと考える．また，先行研究の中には，健常成人 45 名（男性 23 名，女性 22 名）を対象に，快適歩行速度を高める機能性レギンスの効果を検証した報告がある 17)．膝伸展アシスト機能の有無にかかわらず，女性は着用によって有意に快適歩行速度が高まることが確認されている．
このことから，身体的要因だけでなく心理的要因なども関係した可能性が考えられる．
また，弾性ストッキング着用による呼吸困難軽減の有無で検討した結果については，改善群で運動時の呼吸困難が有意に高値であった．この結果から，運動時に呼吸困難が強い対象者ほど，その着用によって，呼吸困難の軽減効果が得られやすい可能性が示された．
本研究の制限因子として，対象者が若年健常成人であったことから，高強度の運動で弾性ストッキングを非着用時でも筋ポンプ作用が十分に働いていたことが考えられ，着用の影響を受けにくかった可能性は否定できない．また，対象者数
が男性および女性それぞれで 10 名ずつであり，性差を検討する上での十分なサンプル数を確保できなかったこともあげられる．加えて，着用によって運動時に女性のみに VT が高値を示したことについての，詳細な機序は今回の研究結果からは明らかにできなかった．
今回，高強度の定常負荷歩行運動中と回復過程に弾性ストッキングを着用することで，運動時は HR の低下，加えて女性のみに VT の増加，
HR，RR の低下を認めた．また，着用による呼吸困難の軽減効果は，運動時の呼吸困難が強いほど得られやすいことが明らかとなった．この結果より，弾性ストッキングは高強度運動療法において HR 減少をもたらし，その補助的手段となる可能性が考えられ，特に呼吸困難の強い対象者が着用することで，その軽減が得られる可能性が期待できる．今後は，対象者数を増やして性差による影響の再検討や，女性と同様に下肢骨格
筋量が少ないと考えられる高齢者を対象に検討する必要がある．

まとめ
本研究は若年健常者を対象に弾性ストッキン
グが高強度の定常歩行運動中と回復過程の呼吸循環反応に与える影響を検討した．今後，着用による反応の詳細な機序を明らかにできれば，高強度運動療法の補助的手段として呼吸器および循環器疾患患者へも応用できる可能性がある
と考える．

－13ー

謝辞
本研究を進めるにあたって，研究の実施に快く
ご協力をいただいた被験者の皆様，貴重なご意
見やご指導をいただきました長崎大学大学院医歯薬学総合研究科内部障害リハビリテーション
学研究室の方々，ならびに測定から解析，発表まで丁寧なご指導を賜りました新貝和也助教，
田中貴子助教に厚く御礼申し上げます．

参考文献
1) 黒岩政之，宇治橋善勝，他：下肢静脈に対する弾性ストッキングの血流増加効果．静脈学．2014：3
26-331．
2) 早田 剛，三浦 隆，他：段階的弾性ストッキング歩行着用による下腿圧増加が下腿静脈コンプライ
アンスを増加させる．体力科学．2006；55：421-428．
3) 菱木悠介，田上未来，他：歩行時における弾性ストッキングの効果の検証～医療用弾性スト
ッキング･スポーツ用弾性ストッキング･コントロールの比較～．理学療法学．2015；42：Su
pplement (2)．
4) 犬塚剛弘，原 丈貴，他：間欠的運動に対するスポーツ用弾性ストッキングの効果．日本体育学会
山陰支部山陰体育学研究．2011：37-43．
5) 名塚健史，雨宮克也，他：スポーツ用弾性タイツの運動時着用の効果について．臨床スポーツ医学．2009；26：1047-1051．
6) 三浦 隆，福島丈晴，他：段階的圧迫機能を持つスポーツ用弾性圧迫ソックスの運動時着用効果．
体力科学．2007；56：879．
7) 三浦 隆，早田 剛，他：段階的圧迫機能を持つ弾性ストッキング装着による歩行時の生理学的影
響．体力科学．2005；54：489．
8) 永野順子，鳥越成代，他：下肢加圧タイツが運動中の心臓血管系の応答と重力刺激に及ぼす影響．文化学園大学・文化学園大学短期大学紀要．2018；49：69-77．
9) 守川恵助，田平一行，他：弾性ストッキング歩行が呼吸循環応答に与える影響．日本呼吸ケア・リハ
ビリテーション学会誌．2011；21：199．
10) 谷本芳美，渡辺美鈴，他：日本人筋肉量の加齢による特徴．日本老年医学会雑誌．2010；47：52-57．
11) 坂井建雄，岡田隆夫，他：解剖生理学－人体構造と生理学1－．医学書院．2016，pp.367．
12) 吉尾雅春，高橋哲也，他：内部障害理学療法学．医学書院，2016，pp.52-59．
13) アルケア株式会社ホームページ．
http://www.alcare.co.jp/medical/ansilk/product3.html（2019年3月20日引用）
14) ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription Seventh edition．Lippincott Williams
and Wilkins, 2005，pp.286-299．
15) Ries AL：Minimally clinically important difference for the UCSD Shortness of Breath Questio
nnaire, Borg Scale, and Visual Analog Scale．COPD．2005；2：105-110
16) 小室 透，間瀬教史，他：運動時における健常者の呼吸パターン（呼吸数と一回換気量の関係）および呼吸運動の変化．理学療法学．1994；21(8)：549-552．
17) 串田啓介：快適歩行速度を向上させる機能性レギンスの研究．繊維製品消費科学．2017；(58)：12
4-128．
（指導教員：神津 玲）－14ー

運動が化学療法誘因性末梢神経障害モデルラットに及ぼす影響

上村 心・友田亮平
本研究では，中強度の有酸素運動が化学療法誘因性末梢神経障害の発生と進行に及ぼす影響について検討した．実験動物には 7 週齢の Sprague Dawley ラット 32 匹を用い，これらを１）対照群（n＝11 匹），2）非運動群（n＝11 匹），3）運動群（n=10 匹）の 3 群に振り分けた．非運動群および運動群にはパクリタキセル 2.0mg/kg を隔日 4 回腹腔内投与し，化学療法誘因性末梢神経障害を惹起させた．そして，運動群にはパクリタキセル投与開始後から中強度の有酸素運動を 2 週間負荷した．
実験期間中は機械的刺激に対する痛覚閾値，熱痛覚閾値，活動量，体重，摂食量，バランス能力の評価を実施し，実験終了後は足底皮膚，坐骨神経，ヒラメ筋を採取して組織学的解析を行った．
結果，熱痛覚閾値のみ非運動群と運動群との間で有意差を認めたが，その他の項目と組織学的所
見に差は見られなかった．以上のことから，今回行ったような有酸素運動は化学療法誘因性末梢神経障害の発生と進行に対する効果は少ないと考えられた．

はじめに
現在の本邦において，死因の第 1 位とは悪性腫瘍いわゆるがんとなっており，多くの患者はがん治療を受けている．そのがん治療は外科治療，放射線療法，化学療法の 3 つに分けられ，加えて緩和療法やリハビリテーションが行われている．
リハビリテーションに関しては運動機能の向上，身体症状の改善，生活の質（Quality of Life；
QOL）の向上に効果があるとのエビデンスがあり，
がん診療ガイドラインでも推奨されている 1)．ただ，がん患者のリハビリテーションにおいては様々な治療の副作用により難渋することがある．中でも化学療法はしびれや疼痛，吐き気，バランス能力低下などを惹起する化学療法誘因性末梢神
経 障 害 （ Chemotherapy-induced Peripheral
Neuropathy：以下，CIPN）は患者のリハビリテー
ションを妨げるだけでなく， QOL の低下を引き起こし，大きな問題となっている 2)．しかし，CIPNに対する治療法ならびに効果的なリハビリの介入方法は確立されていない．
CIPN が生じると軸索や髄鞘変性，末梢血流量の減少がみられ，これらによってしびれや痛覚
過敏または脱失，バランス能力の低下が引き起
こされるという報告があるが 2)，詳しいメカニズム

は未だ明らかになっていない．一方，CIPN と類似した症状を呈する糖尿病性末梢神経障害においては，血流低下による軸索や髄鞘変性，神経再生障害が原因となっていることが明らかにされている 3)．また，これらの症状は有酸素運動によって予防・治療することが可能であると報告されている 4)．これらを参考にすると，CIPN に対しても有酸素運動は有効であり，症状を抑制することができるのではないかと仮設できる．そこで本
研究では，CIPN モデルラットを作成し，有酸素運動による予防効果を検討した．

材料と方法
1． 実験動物
実験動物には 7 週齢の Sprague Dawley 系雄性ラット 32 匹を用い，これらを無作為に通常飼育する対照群（n=11），末梢神経障害を惹起させた
後，通常飼育する非運動群（n=11），末梢神経障
害を惹起させた後，中強度の有酸素運動を負荷する運動群（n=10)の 3 群に振りわけた．なお，今回の実験は長崎大学が定める動物実験指針に準じ（許可番号：1809051477），長崎大学先導生
命科学研究支援センター動物実験施設で実施
した．

－15ー

図 2 実験プロトコル
2．化学療法誘因性末梢神経障害モデルラットの作成方法
非運動群と運動群には抗がん剤の一種である
パクリタキセル 2.0mg/kg を隔日で 4 回腹腔内投与し，CIPN を惹起させた 5,6)。また，条件として 3群とも餌および水は自由摂取とした．
3．実験プロトコル
実験プロトコルを図 1 に示す．実験期間は 7 週
齢から 9 週齢の計 2 週間とした．実験開始から 1，
3，5，7 日目にパクリタキセルを 2.0mg/kg ずつ投与し，また 0，2，5，8，11，14 日目に摂食量と体重の測定，0，7，15 日目にその他の評価を実施した．実験終了後に足底皮膚，坐骨神経，ヒラメ筋を摘出した．
4．運動方法運動群に対しては，小動物用トレッドミル（シナノ製作所製，Model-SN460）を用いた有酸素運動を実施した．運動強度は中強度とされる分
速 20m で 7-9)，1 回の運動時間は 15 分間とし，また運動期間は投与期間も含めて 7 週齢から 9 週
齢の計 2 週間，運動頻度は週 5 回とした．
5．評価方法
行動学的解析として，機械的刺激に対する痛覚閾値，熱痛覚閾値，活動量，ビーム歩行テスト，
ラダー歩行テスト，握力の 6 種類を評価した．
機械的刺激に対する痛覚閾値の評価は， vonFrey filament キット（North Coast Medical 社製）を用いて行い，弱いフィラメント（1g）から強いフィラ
メント（60g）へ順番に足底中心部に 7 秒間，2 回ずつ押しあて，2 回連続で回避行動をとったフィ
ラメント強度を痛覚閾値として記録した．評価は

図 1 トレッドミルでの運動の様子
左右ともに 3 回ずつ実施し，その平均値をデータとした．また，熱痛覚閾値の検査は，足底中心部にあてた小動物用熱刺激装置のプローブを42℃から徐々に温度を上昇させ，回避行動をとった時の温度を熱痛覚閾値として記録した．これも左右ともに 3 回ずつ実施した．活動量の評価
は，自主的にラットが動いた回数をカウントする
自発運動量測定装置（山下技研，HAMB2003）
を用いて行い，記録時間は 30 分間とした．歩行
バランスの評価を目的として実施したビーム歩行
テストは，高さ 50cm×距離 2m×幅 5cm の渡り橋をラットに歩行させ，後肢を踏み外した回数を記録した．前後肢の巧緻動作の評価を目的として実施したラダー歩行テストは，長さ 120cm の滑
りやすい梯子を歩行させ，前後肢を踏み外した回数を記録した．握力の検査は，重量ばかりに繋げた棒をラット両前肢で掴ませて引っ張り，ラッ
トが棒を離した時の力を握力として記録した．バ
ランス，巧緻動作，握力の評価はすべて 3 回ず
つ行い，その平均値をデータとした．その他の測定として体重および摂食量を 3 日間隔で測定し
た．

－16ー

A

B

C

図 3 染色像の例
A：足底皮膚組織の HE 染色像．B：皮膚組織の感覚神経線維（矢印）に対する免疫組織化学的染色像．C：坐骨神経の感覚神経線維に対する免疫組織化学的染色像，黒点に見えるのが有髄神経の軸索．矢頭は無髄神経を示す．

6．組織学的解析方法
実験終了後に足底皮膚，坐骨神経，ヒラメ筋を採取し，以下の解析を行った．
1）皮膚組織足底皮膚はトラガントガムに包埋した後，液体窒素で冷却したイソペンタンの中で急速凍結した．試料はクリオスタットを用いて 30µm 厚の凍結切片とし，その一部にはヘマトキシリン・エオジン（HE）染色を実施した．そして，染色像を 100 倍率でコンピューターに取り込み，画像解析ソフト
Image J を用いて表皮厚を測定した．測定は 1 画
像あたり 7 カ所，3 画像で行い，その平均値をデータとした．
また，凍結切片の一部には末梢神経線維に対する免疫組織化学的染色を実施した．一次抗体には感覚神経線維に対する抗 Peripherin 抗体（Assay Biotechnology; Sunnyvale 社製；1000 倍）を用い，通法に従って行った．そして，染色像を100 倍率でコンピューターに取り込み，表皮から深さ 100µm までの真皮に存在する陽性神経線
A：体重の比較

維をカウントし，それを測定面積で除して感覚神
経密度を求めた．測定は 3 画像で行い，その平均値をデータとした．
2）坐骨神経
坐骨神経は 2.5%グルタールアルデヒドで固定した後，パラフィン包埋し，厚さ 5µm のパラフィン切片とした．その後，皮膚組織と同様の方法で感覚神経線維に対する免疫組織化学的染色を行い，軸索を可視化した．そして，染色像を 400 倍率でコンピューターに取り込み，3 画像に含まれるすべての陽性軸索の直径と，その周囲の髄鞘厚を測定し，その平均値をデータとした．
3）ヒラメ筋
ヒラメ筋は筋湿重量を測定した後，急速凍結して厚さ 10µm の凍結切片とし，HE 染色を行った．
そして，染色像を 100 倍率でコンピューターに取り込み，筋線維 100 本の短径を測定し，その平均値をデータとした．
7．統計解析

B：摂食量

C：活動量

図 4 体重，活動量，摂食量の比較*：対照群との比較（p＜0.05），#：非運動群との比較（p＜0.05）－17ーA：機械的刺激に対する痛覚閾値

B：熱痛覚閾値

図 5 痛覚閾値の比較*：対照群との比較（p＜0.05），#：非運動群との比較（p＜0.05）

すべてのデータは平均±標準誤差で表した．
統計学的解析には，全ての比較において一元
配 置 分 散 分 析 （ 以 下 ， ANOVA ） を 適 応 し た ．
ANOVA にて有意差を認めた場合，事後検定として Fisher の PLSD 法を適用し，各群間の比較を行った．なお，有意水準は 5%としました。

結果
1．体重，活動量，摂食量の比較
対照群，非運動群の 2 群に比べて運動群は体重の増加が緩やかであり，実験開始から 14 日目
時点で有意差が認められた（図 5-A）．また，実験群に摂食量においても対照群，非運動群に比べ有意に少ない日が認められた（図 5-B）．一方，活動量は非運動群において対照群に比べて有意な低下が認められた．これに対して，運動群は対照群と変わらなかった（図 5-C）．

A：握力

2．痛覚閾値の比較
実験開始から 7 日および 15 日目において，非運動群の機械的刺激に対する痛覚閾値は対照群に比べて有意に低値を示した．同様に，運動群は対照群に比べて低値を示し，7 日においては対照群との有意差も認められた（図 5-A）．
一方，熱痛覚閾値の推移を見ると，非運動群
は対照群より有意に低値を示したものの，運動群は対照群と変わらなかった．また，運動群と非運動群を比較する 2 群と有意差が認められた（図5-B）．
3．握力，バランス，巧緻動作テストの比較
握力は経過とともに 3 群とも上昇し，3 群間に差は認めなかった（図 6-A）．ビーム歩行テストでは経過による変化および群間の有意差は認められず（図 6-B），また，ラダー歩行においては若干の減少傾向は見られるものの 3 群とも同様な傾向を示し，群間に有意差は認められなかった（図B：ビーム歩行テスト

C：ラダー歩行図 6 握力，バランス能力，巧緻動作能力の比較
ビーム歩行テスト（B）は後肢，ラダー歩行テスト（C）は前後肢を踏み外した回数を表す．

－18ー6-C）．
4．坐骨神経の比較
軸索の組織像を見ると，様々太さの有髄神経と無髄神経の軸索が可視化されており，また，有髄神経の髄鞘は無色であるものの明確に形態を観察することできた．ただ，無髄神経の軸索に関しては，複数の軸索が束になって存在していた
ため，1 本の無髄神経の軸索を識別することは困難であった．そこで，陽性の有髄神経すなわち
感覚神経線維の軸索のみの直径を測定したところ，対照群は 8.5±2.9µm，非運動群は 8.8±
3.1µm，運動群は 8.2±2.8µm であり，3 群間に有意差は認められなかった．
一方，4．感覚神経線維の髄鞘厚を測定して比較すると，対照群に比べて非運動群，運動群

ムを作成したところ，2 峰性分布といった異常な分布は認めらなかったが非運動群，運動群のヒストグラムが全体的に左にずれており，この 2 群は対照群に比べて髄鞘が菲薄化していたことは明確であった（図 7-B）．しかし，非運動群，運動群の間に有意差は認められなかった．
5．足底皮膚
足底皮膚の HE 染色像を検鏡したところ，非運動群，運動群において炎症といった病理像は認
められなかった．次に，表皮厚を測定して比較したところ，対照群と比べて非運動群，運動群ともに有意に低値を示した．しかし，非運動群と運動群の間に有意差は認められなかった（図 8-A）．
次に，免疫組織化学的染色にて皮膚組織に分布する感覚神経を可視化した染色像を見ると，B：髄鞘厚（ヒストグラム）

A：髄鞘厚（平均値）

図 7 髄鞘厚の比較*：対照群との比較（p＜0.05）

B：皮膚神経密度

A：表皮厚

図 8 表皮厚および皮膚神経密度の比較*：対照群との比較（p＜0.05）は有意に低値を示した（図 7-A）．そこで，神経病理学的所見の有無を確認するためにヒストグラ

真皮において多くの陽性線維が認められたが，表皮内の陽性線維は極めて細く，明確に識別す－19ー

ることはできなかった．そこで，真皮における神経密度を測定したところ，対照群と比べて非運動群は有意に高値を示した．運動群の平均値は非運動群と対照群の中間に位置し，有意差はどちらの群とも認められなかった（図 8-B）．
5．ヒラメ筋
ヒラメ筋の相対筋重量比は対照群が 1.07±
0.26，非運動群が 0.96±0.19，運動群が 0.92±
0.10 であり 3 群間に有意差は認められなかった．
またヒラメ筋線維直径においても 3 群間に有意差は認められなかった．次に，ヒラメ筋の HE 染色
像を検鏡したところ，特に壊死線維や再生線維の増加や，局所的な筋線維萎縮といった筋原性および神経原性の筋病理学的所見は認められなかった．また，筋線維直径を比較しても，3 群間に有意差は認められなかった（図 9）．

図 9 ヒラメ筋線維直径の比較考察
本研究では CIPN モデルラットを用いて，有酸素運動が CIPN の症状を予防，進行抑制できるかを行動学的，組織学的解析にて検討した．今回は化学療法誘因性末梢神経障害の発生を抑制できるかを検証することを目的としたため，運動はパクリタキセル投与開始直後から開始し，実験期間は２週目と短期間に設定した．
今回使用したパクリタキセルはオキサリプララチ
ンと並び，高確率で末梢神経障害を引き起こすとされている 10)．パクリタキセルは投与量によって症状が異なり，熱痛覚閾値は少量投与で痛覚過敏，多量になると痛覚鈍麻を示すとされている 2)．
本研究ではラットに少量のパクリタキセルを投与し，痛覚過敏モデルの作成を試みた．その結果，機械的刺激に対する痛覚閾値および熱痛覚閾
値は，対照群に比べてパクリタキセルを投与した
非運動群が有意に閾値の上昇を示していることから，痛覚過敏を示す CIPN モデルができていたと考えられる．また，非運動群においては表皮の菲薄化，皮膚末梢神経密度の増加，髄鞘の菲薄化がみられ，これらの変化は CIPN の発生に関与していると考えられる 11)．軸索や骨格筋に変化はみられなかった．パクリタキセルによる CIPN
では軸索障害が発生するという先行研究が多いが 2)，軸索障害はいわゆる伝導障害であり組織学的には検出が難しいかったと考えられる．一方，臨床での CIPN 患者の症状では，痛み・しびれの他にバランス能力の低下が問題となっている 12)．
これを踏まえて，今回はバランス能力の評価としてビーム歩行テスト，巧緻動作能力の評価としてラダー歩行テストを行った．しかしながら，今回の非運動群では，ビーム歩行テストおよびラダー歩行テストのいずれにおいても変化は認められず，
バランス，巧緻動作の低下を示さなかった．その原因としては，それぞれの歩行テストは中枢神経障害による運動麻痺モデルのバランス能力の評価法として開発されたテストであり 13,14)，本実験
においては末梢神経障害には適さなかったことがあげられる．したがって，ビーム歩行テストおよびラダー歩行テストの結果は，CIPN に対する運動効果を検証するにあたっては参考にできないと考えられた．
次に，CIPN モデルにトレッドミル走行による中強度の有酸素運動を実施した運動群では，熱痛
覚閾値のみ非運動群との間に有意な改善傾向を認めたが，機械的刺激に対する痛覚過敏において変化は認められなかった．また，皮膚および坐骨神経を組織学的に解析しても，非運動群，運動群との間には認められていない．つまり，パ
クリタキセルによって惹起される組織学的な変化
を有酸素運動で防ぐことはできなかったといえる．
運動群において熱痛覚閾値の低下が認められなかった事に関しては中枢神経系の作用があったのではないかと推測される．先行研究をみると，神経障害性疼痛モデルに対して運動負荷を行うと下行性疼痛抑制系が賦活され，熱痛覚閾値の低下が改善したとの報告がある 15)．ただ，本研究－20ー

では中枢神経系の解析は行っていないため，推測の域を脱しない．また，中枢神経系の作用があったとすると，機械的刺激に対する痛覚閾値
に改善が認められかったことを説明できない．この点に関しては，しびれの発生といった他の要因が関わっている可能性も否定できないが，いずれにしても，CIPN の発生に対して有酸素運動は効果が少ないと思われる．したがって，CIPNの予防または進行抑制に対しては運動以外のア
プローチを検討する必要があると思われた．運動以外のアプローチとして考えられものとしては，末梢組織や中枢神経系への作用が期待できる
物理療法があげられる．実際に，近年の研究では，寒冷療法が CIPN の発生を抑制したとの報告もされている 16)．また，運動と同様に下行性疼痛抑制系の賦活化が期待できる電気神経刺激
療法も CIPN に対して適用できる可能性はある．
なお，本実験における研究目的からは外れる
が，摂食量と体重の結果に興味深い点があった．
具体的には有酸素運動を実施した運動群の摂食量と体重が他群に比べて有意に低値を示したことである．有酸素運動そのものの効果で体重が減少したことも考えられるが，摂食量も同時に減少しているため，今回行った中強度の有酸素運動が化学療法の副作用である悪心，嘔吐，食欲減衰を助長し，体重減少につながった可能性もある．運動が化学療法の副作用を助長するという
報告はみあたらないが，もし化学療法の副作用が運動によって助長されたとすると，患者には過負荷となってさらなる体重減少や筋萎縮を惹起する可能性がある．化学療法を行うがん患者に対するリハビリテーションにおいては，CIPN の有無とは関わりなく，運動機能の維持・改善を目的とした運動療法が行われているが，今回の結果を踏まえると，運動量や強度，時期には注意が必要であると考える．
以上のことから，本研究においては CIPN の発生に対する有酸素運動の効果は少ないという結論に至った．ただ，痛覚閾値の結果からわかるよ
うに，今回作成した CIPN モデルは痛覚過敏の症状が軽度であり，運動効果を適切に検証できていたかどうかに疑問は残る．また，今回は複数の運動条件を設定しておらず，運動強度，実施
時間，実施時期の違いにより結果が異なってくる
可能性もある．したがって，実験モデルを再検討し，運動条件を変更して再検討する余地はあり，今後の研究に期待したい．

参考文献
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（指導教員：中野治郎）－22ー関節リウマチ患者と変形性関節症患者の超音波画像による比較
越川翔太・友岡佑太
要旨
本研究は関節リウマチ（RA）と変形性関節症（OA）を比較し，RA のリハビリへの超音波画像の有用性を検証するものである．対象は A 大学病院リウマチ・膠原病内科に通院中の RA 患者 2 名，OA
患者 1 名と A 大学医学部保健学科学生 30 名である．これらの対象者の利き手示指の MCP 関節とPIP 関節，手関節の橈側部と尺側部に超音波画像検査を行った．その結果，RA や OA を滑膜炎による滑膜肥厚，血流シグナル，骨びらん，骨棘で鑑別できることがわかった．また，RA の炎症が強い関節においては血流シグナルを伴った滑膜肥厚が認められ，炎症のない関節や OA 患者においては血流シグナルが認められなかった．関節エコーを用いることで全般的な疾患活動性では判断できない個々の関節の状態を把握することが可能であった。そして，炎症の強い関節は安静にし，それ以外の関節には運動療法を適応することができる．関節によって症状が異なるため，関節エコーを用いることは今後のリハビリに有用である．

はじめに
関節リウマチ（Rheumatoid Arthritis:RA）は膠原病の一つとして定義されているが，その中でも多くの割合を占めている．本邦には 70 万人にも及ぶ罹患者がいるとされている．RA は多発性の滑膜炎を主症状とし，それによりパンヌスが形成され，炎症性サイトカインが放出される．これが滑膜細胞を活性化し，蛋白分解酵素であるマトリッ
クスメタロプロテアーゼ（MMP）を分泌し，軟骨組織の破壊を引き起こす．また，炎症性サイトカインは滑膜細胞の増殖や破骨細胞の活性化を引き起こし，滑膜の肥厚と手関節の変形が生じる．
RA の診療において画像検査の進歩は著しく，
特に超音波画像検査は有用であり，頻用されるようになってきた．しかしながら、関節超音波画像における軟骨・滑膜・腱の厚さや関節内の骨間の距離，角度，関節腔の高さなどの値は明らかにされていない．
そこで，類似した変化が見られる変形性関節症（osteo arthritis:OA）と比較した．OA は高齢者が増加している現代では，今後更に罹患者が増えていくことが予測される．両疾患とも進行すると関節の変形をきたすが，理学所見だけでは両者の鑑別に苦慮することがしばしば経験される．
まず我々は，健常者に対して超音波画像検査を行い，指標となる値を算出した．そして RA 患者と OA 患者それぞれに超音波画像検査を行い比較し，特徴的な所見を見出すことで，リハビリへの超音波画像の有用性を検討した．

対象と方法
1．対象者
今回の研究の対象者は，この研究への参加について同意を得た A 大学病院リウマチ・膠原病
内科外来を受診している RA 患者 2 名と OA 患者 1 名，また健常者群として A 大学医学部保健学科の学生 30 名である．関節超音波検査は変形の有無に関わらず利き手の示指の MCP，PIP
関節および手関節の橈側，尺側で行った．またOA 患者に対しては追加で示指の DIP 関節も行った．
2．方法
超音波機器（GEHealthcare 社 Venue50）を用いて測定部の関節超音波検査を行った．計測内容
はグレースケール，パワードプラによる滑膜肥厚，腱の厚さ，骨びらん・骨棘の有無を確認した．また対象者の年齢，性別，steinbrocker の stage 分類，アメリカリウマチ学会の class 分類，圧痛関節数，腫脹関節数，疼痛 VAS，CRP，DAS28-CRP，
mHAQ，治療薬の情報を入手した．DAS28-CRP
は RA の疾患活動性を表す指標である（表 1）．

－23ー次に先ほど述べた超音波機器を用いた評価ツールの説明をする．グレイドスケールという検査モードを用いて，滑膜の肥厚の程度を評価する．
この評価ではグレードが 0-3 の 4 段階に分類される．滑膜肥厚がない場合はグレード 0，肥厚が隣り合う 2 つの骨表面で作る直線を越えない場合
はグレード 1，骨表面で作る直線を超えるが，関節包を押し上げる突出がない場合はグレード 2，
関節包を押し上げる突出がある場合はグレード 3となる（図 1）．パワードプラという検査モードを用
いて，滑膜の炎症の程度を評価する．赤～オレ
ンジ色のシグナルが炎症を反映しており，0-3 の4 段階に分類される．シグナルがない場合はグレード 0，点状のシグナルが存在する場合はグレー
ド 1，シグナルが癒合してその範囲が滑膜の半分以下であればグレード 2，半分以上であるとグレード 3 となる（図 1）．

結果
1．症例提示関節超音波画像を取得した健常者群 30 名の各値の平均値と RA 患者 2 名，OA 患者 1 名の各値を以下に提示する．
1）健常者群
健常者群のプロフィールを表 2 に示す．

表 2 健常者群の診療情報
年齢20~22 歳

性別

男女問わず

人数

30 名

健常者群において関節超音波画像から取得した滑膜の厚さ，腱の厚さ，軟骨の厚さを MCP，
PIP，DIP 関節においてそれぞれ平均値を算出した（表 3）．

表 1 DAS28-CRP による疾患活動性の分類
DAS28-CRP
4.1<

疾患活動性
高値

2.7~4.1
<2.7

中等度
低値

<2.3

寛解

表 3 健常者群の超音波画像検査の結果

なお，本研究は長崎大学病院臨床研究倫理委員会にて承認を得た．
2）症例１：RA（低疾患活動性）
症例１の診療情報を表 4 に示す．

表 4 症例 1 の診療情報

図 1 グレースケール，パワードプラによる滑膜肥厚および炎症の程度の分類¹⁾

－24ー

年齢
性別

60 代後半
男性

罹病期間
stage

10 年
1

class
圧痛関節数

1
3

腫脹関節数
疼痛 VAS

38mm

CRP
DAS28-CRP

0.05mg/dl
2.67

mHAQ
服薬

0.25 点（なんの困難もない）
プレドニゾロン 6mg/日

表 5 に関節超音波画像から取得した MCP，PIP
関節，手関節の橈側部と尺側部におけるそれぞれの評価結果の値を示す．
軽度の滑膜肥厚があり，グレースケールは橈側，尺側において 1，また軽度の血流増加があり橈
側のみパワードプラが 1 であった．軟骨は MCP
以外では検出不可で，骨びらん，骨棘は見られなかった．

滑膜肥厚については，グレースケールはそれ
ぞれ低疾患に比べて高く，パワードプラもグレー
ドは 1 であるが低疾患活動性症例より強く認められた．腱は尺側においてのみ確認できず，軟骨はすべて検出不可であった．骨びらんは橈側と尺側において認められた．

表 7 症例 2 の超音波画像検査の結果

表 5 症例１の超音波画像検査の結果

4）症例 3:OA（変形性手関節症）
症例 3 の診療情報を表 8 に示す．
3）症例 2:RA（高疾患活動性）
症例 2 の診療情報を表 6 に示す．

表 8 症例 3 の診療情報

表 6 症例 2 の診療情報

年齢
性別60 代前半女性

年齢
性別

80 代後半
女性

原疾患
罹病期間

混合性結合組織病
9年

罹病期間
Stage

7年
4

CRP
圧痛関節数

0.13mg/dl
4

Class
圧痛関節数

3
23

腫脹関節数
CRP

8
0．40mg/ｄｌ

腫脹関節数
疼痛 VAS

19
54mm

服薬

CRP
DAS28-CRP

0.13mg/dl
4.88

プレドニゾロン 10mg/日
アルファカルシドール 1 錠
ロキソプロフェン 3 錠

mHAQ
服薬

2 点（かなり困難）
プレドニゾロン 7.5mg/日，ロキ
ソプロフェン 2 錠，サラゾスル
ファピリジン 1g，タクロリムス
2.5mg，デノスマブ 60mg

表 7 に関節超音波画像から取得した評価結果を示す．

表 8 に関節超音波画像から取得した MCP，
PIP，DIP 関節と手関節の橈側部と尺側部におけるそれぞれの評価の値を示す．
滑膜の肥厚はなく，DIP では関節が小さいこともあり確認できなかった．腱は健常者の値より軽微に肥厚が認められた．軟骨はすべて検出不可であった．骨びらんは見られなかったが，骨棘がPIP，DIP 関節で確認された．

－25ー

表 8 症例 3 の超音波画像検査の結果

3）軟骨の厚さの比較
関節超音波画像による PIP，DIP 関節の軟骨の厚さを比較した（図 4）．
低疾患活動性の RA 患者の MCP 関節で確認できたものの，かなり菲薄化しており，他の関節では検出不可という結果になった．

2．関節構成体値の比較
1）滑膜の厚さの比較
関節超音波画像による PIP，DIP 関節の滑膜の厚さを比較した（図 2）．
MCP，PIP 関節共に RA 高疾患活動性の患者で明らかに肥厚が確認された．

図 2 滑膜の厚さの比較
2）腱の厚さの比較
関節超音波画像による PIP，DIP 関節の腱の厚さを比較した（図 3）．
健常者と比較すると，ほとんどの関節において肥厚していたが，高疾患活動性の RA 患者で著明に肥厚が確認された．

図 3 腱の厚さの比較

図 4 軟骨の厚さの比較
3．結果のまとめ滑膜は RA 患者で肥厚が認められ，高疾患活動性の患者で顕著であった．高疾患活動性のRA 患者ではグレースケール 2，低疾患活動性のRA 患者ではグレースケール 1 が確認された．また，RA 患者の罹患関節では炎症の程度を示す
パワードプラが確認された．
腱は高疾患活動性の RA 患者の関節で肥厚が確認された．
軟骨の厚さは RA，OA 患者共に菲薄化しており，検出が困難であった．
また骨の変化として RA 患者では罹患関節に骨びらんが確認され，OA 患者では罹患関節に骨棘の形成が確認された．

考察
1．滑膜の厚さについて
RA 患者の罹患関節にて滑膜の肥厚が確認された．特に高疾患活動性の RA 患者の罹患関節で顕著な肥厚が見られた（図 5）．
RA において最初の炎症は関節滑膜を中心に始まると考えられており，正常の滑膜は滑膜表層細胞 synovial lining cell (SLC) と呼ばれる 1～3層の細胞からなる滑膜の内膜に相当するものと，その下層に血管，リンパ系，神経を含む内膜下層からなる．SLC の構成細胞の主体は滑膜 A 細－26ー胞と呼ばれるマクロファージ様の細胞と滑膜 B 細胞といわれる線維芽細胞様の細胞である．初期の RA の病理変化としては，SLC の増殖，T 細胞を主体としたリンパ球浸潤，血管内腔の閉塞，内皮細胞間間隙の出現など微小血管系の損傷が起きる．完成された RA では 6～10 層からなる
SLC の増生と，CD4 陽性 CD45RO 陽性の T 細胞を主体とし，さらに CD8 陽性 T 細胞，B 細胞などを含むリンパ球浸潤が特徴的な病理変化である．おそらく種々の接着分子の発現，活性化された樹状細胞などがこれらの病態形成に重要な役割を果たしていると考えられている．そしてリンパ球，マクロファージ，線維芽細胞，多形核白血球，
血管内皮細胞などの細胞から炎症に関する種々のサイトカイン，ケモカイン，プロスタグランジン，
活性酸素などが放出され，これらの炎症に反応し，滑膜細胞が増殖・肥厚すると考えられている²⁾．したがって疾患活動性の高いほど滑膜の肥厚が見られると考える．
2．滑膜の炎症について
RA 患者の肥厚した滑膜上に，パワードプラ画
像にて血流シグナルが確認された（図 6）．
RA では活動性のあると滑膜細胞が増殖・肥厚
し，パンヌスと呼ばれる組織が形成される．これを栄養とする新生血管が出現し，肥厚した滑膜に一致してパワードプラシグナルとして認められる²⁾．

図 6 症例 2 RA 患者（高疾患活動性）の
手関節におけるパワードプラ画像
3．腱の厚さについて
高疾患活動性の RA 患者において腱の肥厚が確認された（図 7）．
川尻らによると³⁾，RA 患者における滑膜腱鞘炎
において，腱周囲に不整な腱鞘滑膜の肥厚と著明な血流シグナルを認めると言われており，今回
パワードプラによる血流シグナルは確認されなかったが，RA の炎症により腱の肥厚が確認されたと考える．

図 7 症例 2 RA 患者（高疾患活動性）のMCP 関節におけるグレースケール画像
図 5 症例 2 RA 患者（高疾患活動性）の
手関節におけるパワードプラ画像

4．軟骨の厚さについて
健常者と比較すると RA，OA 患者において軟骨が菲薄しており検出が困難であった．
西村の報告では⁴⁾，軟骨細胞は加齢とともにテロメアが短縮し，細胞活動は低下する．また合成されるプロテオグリカンよりも小さく不規則なものになる．軟骨細胞の数は加齢とともにある程度減少する．また加齢に伴い軟骨中の活性酸素（ROS:Reactive oxygen species）濃度が上昇し，軟骨細胞中のミトコンドリア自身の DNA を損傷しアポトーシスを誘導する．さらに ROS 濃度の上昇－27ー

は細胞外基質産生のシグナル伝達系に作用して軟骨細胞の基質合成を阻害する．軟骨細胞の基質生成能は IGF (insulinlike growth factor) ，OP-1 (Osteogenic protein-1) ，BMP-7，TGF-βといった分化や合成を促すサイトカインによっても調節されているが，加齢に伴いこのようなサイトカ
イン系に対する反応も低下すると報告している．
ま た 細 胞 外 基 質 に お い て AGE （ Advanced
Glycation End-products）化したⅡ型コラーゲン分子が増えることでコラーゲン分子同士の異常な架橋形成がおき，その結果基質弾性が低下し，力学的負荷に対して適切な対応が困難になる．
ま た 軟 骨 細 胞 は AGE 化 に 対 す る 受 容 体（RAGE:Recceptor for AGEs）を有し，軟骨細胞
は炎症性サイトカイン合成を促進し，コラーゲン産生を低下させ，コラーゲンを分解する MMP(matrix metalloproteina) 13 の合成およびアグリカ
ンのコア蛋白を分解する ADAMTS（a disintegrin
and metalloproteinase with thrombospondin motifs）
合成を促進させる．アグリカン分子の加齢変化はAGE 化よりも分子の切断・短縮といった修飾が主となる．H 型コラーゲンが 3 本鎖構造をとるのに対して，アグリカンのコア蛋白は長い直鎖状であるために蛋白分解酵素の影響を受けやすい．そのため年齢とともに切断され短くなったアグリカンが増え，結果水分の含有量が減少し，軟骨は弾性を失うとも報告しており，加齢の影響により軟骨が菲薄化していると推測される．
また RA では増殖した滑膜，炎症細胞，血管などからパンヌスと呼ばれる組織が形成される．多くの炎症細胞から蛋白分解酵素のマトリックス分
解酵素 matrix metalloproteinase（MMP）が放出され軟骨を破壊する¹⁾．そのため RA 患者の軟骨の検出が困難になったと考える．
5．骨の変化について
RA 患者において罹患関節に骨びらんが確認された（図 8）．

図 8 症例 2 RA 患者（高疾患活動性）の
手関節におけるパワードプラ画像
一般的に RA では増殖した滑膜，炎症細胞，
血管などからパンヌスという組織を形成され，パンヌスと骨に接した破骨細胞により骨が破壊されていくと言われており²⁾，RA 罹患関節において確認されたと考える．
また OA 患者においては骨棘が確認された（図9）．

図 9 症例 3 OA 患者（変形性手関節症）のDIP 関節におけるパワードプラ画像
加齢による軟骨の変化により摩耗することで，骨の過形成が生じ骨棘を形成するために見られたと考える．

研究の限界
今回研究の対象患者数が少なく，統計学的な評価を行うことができなかった．今後他の病院と提携し，より大規模な研究を行うことで有意差を出し検討することが必要である．
また軟骨に関しては軟骨が破壊されており，検出することが困難な症例が多くデータとしては使用することができなかった．今後は客観的なデー
タを蓄積することで医療，リハビリに貢献できると
考える．

－28ー

結論
今回 OA，RA 患者に対し関節超音波検査を行ったところ，滑膜炎による滑膜の肥厚血流，シグナル，骨びらん，骨棘において鑑別することができるということが分かった．炎症の強い RA 罹患関節において血流シグナルの伴った滑膜肥厚が認められ，炎症症状のない関節や OA 罹患関節においては血流シグナルを認めない．したがって，関節エコーを用いることで 1 つ 1 つの関節を観察することができる．全体の炎症症状ではなく個別の関節ごとの炎症による活動性を確認する
ことができ，関節の炎症症状の程度に合わせた運動療法を設定することができると考える．
一般的に RA による炎症が強い場合には局所安静，全身安静が推奨されており，安静にすることで CRP や血沈を含めた活動性の低下が期待されている⁵⁾．しかし長期の安静は身体活動性の低下をきたす．そこで関節エコーを用いて RA 患者の各関節の炎症の程度を確認することによって，炎症が強い関節においては安静に，見られない関節においては積極的な運動療法を行うな
ど個別のプログラムを作成してリハビリを行うこと
ができる．

謝辞
最後に，本研究を進めるにあたり，検査にご協力頂いた健常者ボランティア様，患者様，またご指導を賜りました折口智樹教授に厚く御礼申し
上げます．

参考文献
1） 谷村一秀：関節エコー画像診断の進歩．臨床リウマチ．2016；28：7-15．
2） 山本一彦：関節リウマチ．新臨床内科学（第 9 版）．医学書院，東京，2009，pp．1426-1427．
3） 川尻真也，川上純，他：関節リウマチ診療における関節エコーの有用性．臨床リウマチ，2010；
22:331-36．
4） 西村慶太：軟骨の加齢およびその対策． Bone Joint Nerve．2014；4（3）：415-419．
5） 戸松泰介，原まさ子，他：膠原病･リウマチ診療（改訂第 2 版）．メジカルビュー社，東京，2007，pp．
55-57，305．
6） 矢野義雄：内科学（第 10 版）．朝倉書店，東京，2013，pp．1252-1253．
7） 川尻真也，玉井慎美，他：超音波，MRI による評価．日本内科学会雑誌．2012；101（10）：28992905．
8） 川尻真也，玉井慎美，他：関節リウマチの早期診断における画像検査について．リウマチ科．2018；
60（3）：223-228．
9） Nakagomi D， Ikeda K， et al．： Ultrasound can improve the accuracy of the 2010 American Collegeof Rheumatology / European league against rheumatism classification criteria for rheumatiod arthritis
to predict the requirement for methotrexate treatment． Arthritis Rheum，2013，65（4）：890-898．
（指導教員：折口智樹）－29ー介護予防教室参加者の継続年数別運動機能の推移-女性高齢者を中心とした運動機能の推移-

出口大智，中野隆一
要旨
介護予防教室に参加した女性高齢者を対象に，継続年数により運動機能がどのように推移したか
を後方視的に検討し，介護予防教室を継続することの効果を考察した．参加者の状況は，継続年数3 年と 6 年の方が多かった．また，継続年数が短いと後期高齢の参加が多く，逆に継続年数が長いと前期高齢者が多かった．
分散分析の結果から握力，開眼片脚立位，TUG に有意差がみられず，継続年数 6 年と 7 年の椅子起立時間で有意差がみられ，継続年数が長くても体力は維持・向上するものと考えられた．
運動開始時の年齢について，前期高齢での開始において体力は良い数値で維持できていたが，後期高齢より開始した人の体力値は減少傾向にあった．このことから，65 歳以前から運動教室に参加し，運動を継続的に行える環境を整えることで高齢になっても，運動機能の維持向上が期待できるものと考えられる．

I．はじめに割合を男性 58%，女性 50%2）とする目標を立てている．

わが国の高齢化率は 1950 年に 4.9%であった

また，平成 27 年度の介護保険法の改正におのに対して，2017 年では 27.7%と急速に高齢化

いて，介護予防・日常生活支援総合事業を創設が進み，2050 年には 38.8%まで増加すると予測した．介護予防事業は，平成 18 年度に一次予防されている．また，65 歳以上の要支援・要介護者及び二次予防として始まり，運動中心の集いの数は 2003 年に 370 万人であったのに対して，場の創出が強調されるようになった．その他にも，2015 年には 600 万人を超えて，2040 年には 900

高齢者の趣味活動，ボランティア活動，就労など

万人

1）にまで増加し続ける見込みである．このよ

うに，わが国は今後とも急速に高齢化が進むことを支援し，健康な高齢者を増加させる取り組み 3）を推進している．

で，要支援・要介護者数の増大，医療の提供不健康な高齢者の運動実施状況については，足，社会保障費の増大，介護負担の増大などさ

内田ら 4）が行った健康成人の運動習慣に関する

まざまな問題が生じることが指摘されている．

実態調査の結果から，60 歳以上で運動習慣のそのため，健康な高齢者の創出を促すため，ある方が多かったこと，運動するための条件とし健康日本 21 において国は，積極的な外出を行うて，身近に施設や場所があること，一緒に運動

高齢者の割合を男性・女性とも 70%，80 歳以上する仲間がいること，お金がかからないことなど

では 56%として，また地域活動へ参加する者のが挙げられた．また，萩原 5）が行った介護予防教－30ー室に参加する高齢者の運動習慣及び社会活動

III．結果に関連する要因の検討では，教室参加者は外出頻度，社会活動の参加，人との関わりの頻度

1.

分析対象者の基本情報が多く，教室参加継続年数 5 年以上で社会活動（１） 介護予防教室の参加状況
表 1 より参加者の継続年数は 3 年から 7 年にや運動習慣に繋がる傾向にあることが挙げられた．

分けられ，継続年数 6 年が 29 名と最も多く，次このように高齢者の健康維持について，介護予

いで 3 年が 20 名であった．参加者全体の平均

防教室などの運動教室の継続的参加により，運年齢は 74.8 歳で，継続年数別では，継続年数が動習慣及び社会活動につながることが示唆され長くなるにつれて，若くなる傾向にあった．

たものの，高齢者の運動機能について，教室継続年数によりどのように変化しているのかを検討（２） 教室開始から終了までの年齢区分
表 2 に開始時と終了時の年齢区分を示す．

するには至っていない．
それらのことを踏まえ，今回，介護予防教室の

年齢区分は前期高齢者から開始し前期高齢者

参加者を対象に，参加継続年数による高齢者ので終了した者，前期高齢者から開始し，後期高運動機能の推移を後方視的に検討し，その効果

齢者で終了した者，後期高齢者から開始した者について考察する．

の 3 区分とした（以下，前期のみ，前期-後期，後期のみと表記する）．

II．方法と対象

前期高齢者から開始した方が継続年数 6 年では 16 名，7 年では 15 名，後期から開始した方は継続年数 3 年で 15 名と最も多かった．

（１） 研究方法
平成 22 年から平成 28 年までの 7 年間長崎市の介護予防教室に参加した 65 歳以上の高齢者

2.

210 名のうち 3 年継続した 115 名を対象に参加

継続年数別体力測定項目の経時的な変化（図 1）

状況の調査と体力測定を行った．

運動機能の推移は，左右握力とも，継続年数

調査内容は，年齢，性別，教室の参加継続年

毎のばらつきが少なく，どの継続年数でも維持し数とし，体力測定の項目は，握力，開眼片脚立ていた．開眼片脚立位では，継続年数毎のばら

位，椅子起立時間，Time Up and Go Test とした．

つきはあるが，それぞれの継続年数で維持していた．椅子起立時間では，継続年数に関わらず，向上している傾向にあった．Time Up and Go Test

（２） 分析方法
運動機能の経時的な変化を継続年数別に分析する目的で，Excel 統計を用い，一元配置分

はばらつきが少なく，それぞれの継続年数で維持していた．

散分析にて検討し，有意差が出たものに対してTukey 法による多重比較を行った．

3.

なお，分析対象は，男性が 21 名と少なかった
ため，女性 94 名とした．

統計結果（図 2）
左右握力，開眼片脚立位，Time Up and Go

Test においては各継続年数とも有意差は認められなかった．しかし，椅子起立時間においては－31ー継続年数 6 年と継続年数 7 年に有意差がみられ値は低いものの，各年齢区分で約 2～7 ㎏の範た．その後の多重比較では継続年数 6 年におい囲で推移していた．開眼片脚立位でも後期のみては 1 年目と 4 年目，継続年数 7 年においては低い数値で推移しており，継続するにつれて減

1 年目と 4 年目，1 年目と 5 年目において有意差少する傾向にあった．椅子起立時間では，年齢がみられた．

区分による違いは認められず，各年齢区分とも 5
秒から 6 秒台で推移し，6 年間維持していた．

4.

開始時と終了時の年齢区分別運動機能のTUG でも 5 秒から 6 秒台で各年齢区分とも推移

推移（図 3）

しているが，後期のみについて，継続するにつれ人数分布が最も多かった継続年数 6 年を対象て遅くなる傾向にあった．なお，全ての体力測定に表 2 に基づく 3 つの年齢区分で運動機能の推項目において統計的有意差はみられなかった．

移を検討した．その結果，握力は後期のみの数

表 1 女性参加者の内訳
継続年数

3年

4年

5年

6年

7年

計

参加人数

20 名

10 名

17 名

29 名

18 名

94 名

平均年齢

76.9

75.5

76.4

73.8

72.1

74.8±4.6

表 2 開始時と終了時の年齢の状況
継続年数

3年

4年

5年

6年

7年

計

前期-前期

2名

1名

4名

4名

-

11 名

前期-後期

3名

5名

3名

12 名

15 名

38 名

後期-後期

15 名

4名

10 名

13 名

3名

45 名

－32ー

左握力

右握力
40

40

30
(kg)

(kg)

30
20

20
10

10
３年
６年

0
1

2

４年
７年
3

4

5

3年
6年

５年
0
6

1

7

2

(年目)

4年
7年
3

4

5年
5

6

7

(年目)

椅子起立時間開眼片脚立位
8

60

7

50

6
5
(秒)

(秒）

40
30

4
3

20

2
10

3年
6年

0
1

2

4年
7年
3

4

5年

3年
6年

1
0

5

6

7

1

2

(年目)
Time Up and Go Test
8
7
6
(秒)

5
4
3
2
3年
6年

1
0
1

2

4年
7年
3

5年

4
5
(年目)

6

7

図 1 継続年数別運動機能の推移

－33ー

4年
7年
3
4
(年目)

5年
5

6

7

※

8
（秒）

6
4
2

※

6年

0
1

2

3

7年

4
（年目）

5

6

7

図 2 椅子起立時間における多重比較の結果

左握力
40

30

30

(kg)

(kg)

右握力
40

20
前期のみ
後期のみ

10

前期－後期

20
前期のみ
後期のみ

10
0

0
1

2

3
4
(年目）

5

1

6

(秒）

(秒）

60
50
40
30
20
10
0

前期のみ
後期のみ
1

2

前期－後期

3

4

2

3
4
(年目）

5

6

8
7
6
5
4
3
2
1
0

前期のみ
後期のみ
1

(年目）

2

3

4
前期のみ
後期のみ

前期－後期

0
1

2

3
4
(年目）

4

(年目）

6

2

6

前期－後期

TUG

8

5

椅子起立時間開眼片脚立位

(秒）

前期－後期

5

6

図 3 開始時と終了時の年齢区分別運動機能の推移

－34ー

5

6

IV．考察齢者では筋力に関しては 65 歳以上での低下の割合は小さいが，65 歳までにかなりの水準まで

本研究は，介護予防教室の参加者を対象に，低下が進行していると報告している．今回の研究継続年数によって，高齢者の運動機能がどのよでは，開始時期の年齢が前期高齢で体力値はうに推移したかを後方視的に検討した．

良好に維持できていたが，後期高齢から開始し今回，男性の教室参加者が少なく，女性のみた人の体力値は減少傾向にあった．このことから，の検討となったが，継続年数では 3 年及び 6 年

65 歳以前から運動教室に参加し，運動を継続的が多かった．また，継続年数が長くなるにつれて，に行える環境を整えることで高齢になっても，運

平均年齢は低くなる傾向にあった．さらに，継続動機能の維持・向上が期待できるものと考えられ年数が短いと後期高齢者の参加が多く，逆に継る．
60 歳未満の運動実施に際しては，内田らの調

続年数が長いと前期高齢者が多かった．
運動機能の継続的介入効果について，短期
6）

査結果では，運動実施の割合は低く，運動を行的な効果で，滝本ら は運動教室 3 ヶ月間継続

う時間や施設がなく，費用がかかることが課題との介入効果を報告し，衣笠ら 7），里美 8）らは 6 ヶして挙げられており，運動を行う環境づくりにお月間での介入効果を報告している．一方，長期

いては，一層の配慮が必要であるものと考えられ的な効果について，山本ら 9）は運動教室 1 年 6

る．

ヶ月間継続の介入効果を報告し，西嶋ら

10）

は 2

年間の介入効果を報告している．しかし，介入効V．本研究の限界

果をみた研究では短期的な介入期間が多く，5年を超える長期的な経過を追った研究は見当た

対象者に男性が少なかったため，データの分らなかった．

析に至らなかった．また，健康な高齢者が多く，今回の研究では，7 年間の運動機能の推移を

虚弱な高齢者を含めた運動による効果判定には検討することができ，分散分析の結果，握力，開至らなかった点が挙げられ，今後，検討していき

眼片脚立位，TUG に有意差がみられず，継続年

たい．

数 6 年，7 年の椅子起立時間で有意差がみられた．このことより，体力は継続年数が長くても維持・向上するものと考えられた．
また，女性は，閉経に伴い動脈硬化，骨密度低下などさまざまな問題が生じることが知られている．根本ら 11）は，男性に比べ，女性では 50 歳
以降で骨密度の低下が加速すると述べ，それは動脈壁硬化と骨格筋量の関連があると報告している．つまり，男性に比べ，女性は加齢変化に伴い，身体機能が低下しやすい傾向にあると考えられる．
さらに，中ら 12）は運動教室に参加する女性高

－35ー

参考文献
1） 内閣府ホームページ 平成 30 年度版高齢社会白書．
https：//www8．cao．go．jp/kourei/whitepaper/index-w．html（2019 年 12 月 24 日引用）
2） 厚生労働省 健康日本 21 目標値一覧．
https：//www．mhlw．go．jp/www1/topics/kenko21_11/t2a．html（2019 年 12 月 24 日引用）
3） 厚生労働省 総合事業（介護予防・日常生活総合事業）
https：//www．mhlw．go．jp/stf/seisakunitsuite/bunya/0000192992．html（2019 年 12 月 25 日引用）
4） 内田遼太，佐藤恵理：長崎県における健康成人の運動習慣に関する実態調査 平成 27 年度長崎県民のスポーツ実態に関するアンケート調査 長崎大学医学部保健学科理学療法学専攻卒業論
文．2018；13：8-15
5） 萩原駿一：介護予防教室に参加する高齢者の運動習慣及び社会活動に関連する要因の検討 介
護予防教室に参加する高齢者の運動習慣と社会活動に関するアンケート調査 長崎大学医学部
保健学科理学療法学専攻卒業論文．2019；14：44-49
6） 滝本幸治，宮本謙三，他：地域に根ざした高齢者運動教室の効果検証-総合体力評価と効果要因の検討を踏まえて-．理学療法科学．2009；24：281-285
7） 衣笠隆，芳賀脩光，他：低体力高齢者の体力，生活機能，健康度に及ぼす運動介入の影響（無作為化比較試験による場合）．日本運動生理学雑誌．2005；12：63-73
8） 里美和子，今野佳代子，他：筋力トレーニングを主とした高齢者運動教室の効果について．
総合健診．2005；32：225-229
9） 山本美江子，進俊夫，他：地域高齢者に対する運動プログラムの効果．
産業医科大学雑誌．2005；27：339-348
10） 西嶋尚彦，大塚慶輔，他：地域在住高齢者の運動教室における筋力と歩行能力発達の因果関係． 体力科学．2003；52：203-212
11）根本友紀，佐藤友則，他：女性における体組成，骨密度，動脈壁硬化の加齢変化の特徴．
日本職業・災害医学会会誌．2014；62：111-116
12） 中比呂志，出村慎一，他：高齢者における体格・体力の加齢に伴う変化及びその性差．
体育学研究．1997；42：84-9（指導教員：井口 茂）－36ー少年野球選手の肘関節痛に関わる因子－野球肘検診データによる解析－
西山裕太・吉海真希
要旨【目的】少年野球肘検診データを用いて，肘関節痛の特性と疼痛に影響する因子を検討した．【対象と方法】長崎野球肘検診を受診した 173 名（男性 167 名，女性 6 名）を対象とし，肘痛の有訴率，既往，部位，ポジションを調査した．また，肘痛あり群（83 名）となし群（90 名）に分け，2 群間比較を行った．【結果】52%に肘痛経験があり，その 27%が現在の疼痛を自覚していた．部位は肘内側が 62%と最も多く，ポジションは投手に多い傾向を示した．肘関節痛に関する因子として，身長が高いこと，
体重が重いこと，野球歴が長いこと，複数のポジションを兼任していること，MVST が陽性であることが抽出された．【結論】肘関節痛に関する因子を詳細に検討し，野球肘の発生予防や早期発見に役立てることが重要と考えられる．
【結論】肘関節痛に関する因子を詳細に検討することで，少年期における野球肘の予防や早期発見

はじめにに活かすことが出来る．

対象

上肢スポーツ障害の最も大きな要因は，オーバーヘッドスポーツでの酷使とされ，日本では野球の投球動作が問題視されている 1)．投球障害の中でもジュニア期の野球肘は発症頻度が高く，少年野球選手の約 20~40%にも及ぶと報告されている 1-3)．日本高校野球連盟は 2020 年春の選抜大会から投手 1 人あたり 1 週間で計 500 球という投球制限を設けるなど，学生野球全体の障害予防に関心が集まっている．
長崎県では，医師，看護師，理学療法士などで構成される長崎野球肘サポートネットワーク主催の少年野球肘検診（以下，肘検診）が定期的に開催されている．肘検診では，アンケート調
査，各種計測，超音波検査が行われる．近年，全国各地でも肘検診が実施されてきており，投球障害に関する先行研究も散見される 1, 4, 5)．しかし，肘関節痛の発生に影響する身体機能・身体的特性および環境因子については統一した見解に至っていない．
本研究の目的は少年野球肘検診データを用いて，肘関節痛の特性とその発生に影響する因子を明らかにすることとした．これにより，野球肘障害を早期に発見するフィジカルチェックに寄与できると考えた．

対象は長崎県野球肘サポートネットワークが主催する野球肘検診を受診した男性 167 名，女性
6 名の計 173 名である．対象者の学年は小学 1
年生から中学 3 年生までで，平均年齢は 11.4 歳
で小学校高学年が多くを占めた（表 1）．身長は
平均 145.5cm，体重は平均 38.6kg で，野球歴は
平均 2.9 年，右投げが 152 名，左投げが 21 名で
あった．

－37ー

表 1 対象者の属性
年齢（歳）11.4±1.4

身長（cm）

145.5±1.0

体重（kg）

38.6±9.4

BMI

18.1±2.5

野球歴（年）

2.9±1.5

投球側（右/左）

152/21

平均値±標準偏差BMI (Body Mass Index)

方法
基本情報
自己記入式アンケート用紙に記載されている
年齢，身長，体重，投球側，1 日あたりの練習時
間，1 週間あたりの練習日数，野球開始時年齢，
野球歴 を 調 査し ， 身長・ 体 重から Body Mass
Index （以下 BMI） を算出した．また，肘関節部の疼痛に関して，現在疼痛があるか，過去に疼痛の既往があるか，疼痛を自覚する部位（前方，後方，内側，外側），主に担当するポジションおよび兼任するポジションについても調査を行った．
I.

測定項目
関節可動域は肩関節 2nd 外旋，肘関節屈曲・伸展の 3 項目を測定した．肩甲上腕関節の柔軟性の評価として，Combined Abduction Test（以下CAT），Horizontal Flexion Test（以下 HFT）を行
い，肘内側側副靭帯の疼 痛誘発テストである
Moving Valgus Stress Test（以下 MVST）も計測した．
CAT は背臥位で肩甲骨を固定した状態から他動的に肩関節を外転させ，耳に上肢がつかない場合を陽性とした（図 1A）．HFT は背臥位で肩甲骨を固定した状態から他動的に肩関節を水平内転させ，対側の床面に手がつかない場合を陽性とした（図 1B）．

MVST は検査者が対象者の肘関節を支え，肘屈曲位から他方の手で母指をつかみ，そのまま引っ張ることで肘関節を外反方向に動かす．その際に疼痛が発生した場合を陽性とした（図 2）．

II.

A

B

図 2 Moving Valgus Stress Test

III. 統計学的解析
統計学的解析には Statcel3®を使用した．ポジ
ション毎の肘痛の有訴率については，χ2 検定にて比較を行った．また，対象者を現在または過去に肘痛を有していた者（肘痛あり群）（83 名），肘痛の既往がない者（肘痛なし群）（90 名）の 2 群に分け，肩関節 2nd 外旋可動域，肘関節屈曲・伸展可動域については Mann-Whitney U Test，
CAT，HFT，MVST では χ2 検定を用いて比較を行った．有意水準はそれぞれ 5%未満とした．

結果
Ⅰ．肘関節痛の特徴
有訴率
現在および過去を含む肘痛の有訴率は全体の 52%であった（図 3）．その内，現在疼痛を自覚している者が 27%，過去に疼痛の既往を有する者が 73%であった．
1)

図1
A：Combined Abduction Test
B: Horizontal Flexion Test

－38ー

痛みあり
肘痛あり

痛みなし
肘痛なし

100%
80%

肘痛なし 48%

肘痛あり 52%

60%
40%

65%

20%

52%

51%

51%

捕手

内野手

外野手

0%
投手

図 3 肘痛の有訴率

図 5 ポジション別の有訴率
疼痛あり
肘痛あり

肘痛の部位
肘痛の部位は，肘の前方が 3%，後方が 26%，
内側が 62%，外側が 17%であり，内側が最も多かった（図 4）．
2)

疼痛なし
肘痛なし

100%
80%
60%
40%

100%

20%

80%

62%

1

40%

26%

64%

2

3以上

図 6 ポジション数と有訴率

17%

3%

0%
前方

後方

内側

Ⅱ．肘痛の有無での群間比較(表 2)外側

図 4 肘痛の部位※重複回答あり

ポジション別の有訴率
ポジションでは，投手の 65%（28/43 名）の選手に肘 痛が 認め ら れ， 最 も多 か った ． 捕手 で は52%（11/21 名），内野手は 51%（39/77 名），外野手も 51%（30/59 名）の選手に肘痛がみとめられた（P=0.17）（図 5）．
3)

ポジション数と有訴率担当するポジションの数で検討すると，2 つを掛け持ちしている者は 58.6％，3 つ以上のポジシ
ョンをこなしている者は 64.6％に肘の痛みを有しており，複数ポジションを掛け持ちするほど肘痛の発生率が増加した（P=0.01）（図 6）．
4)

58%

0%

60%

20%

35%

肘痛あり群と肘なし群の各項目での群間比較を表 2 に示す．肘痛あり群が 90 名（男性 86 名，
女性 4 名），肘痛なし群が 83 名（男性 81 名，女性 2 名）であった．
年齢，身長，体重は肘痛あり群が有意に高値を示したが，BMI は 2 群間に有意差は認められなかった．野球歴は肘痛あり群が 3.2±1.3 年，肘痛なし群が 2.6±1.6 年で肘痛あり群が有意に長かった．1 日当たりの平均練習時間は肘痛あり群
4.0±1.9 時間，肘痛なし群は 4.2±1.6 時間であり，有意差は見られなかった．1 週間あたりの練習日
数 も 肘 痛 あ り 群 で 4.2±1.4 日 ， 肘 痛 な し 群 で4.3±1.4 日と差は無かった．
肩関節 2nd 外旋可動域は投球側（肘痛あり群；
117.0±19.0°，肘痛なし群；115.9±15.4°），非投球側（肘痛あり群；115.1±18.1°，肘痛なし群；
112.4±17.1°）ともに有意差は認められなかった．

－39ー

肘関節屈曲可動域において，投球側は肘痛あり群 143.5±6.6°，肘痛なし群 144.0±7.3°で有意差なく，非投球側（肘痛あり群；144.9±5.4°，
肘痛なし群；144.9±4.9°）と同等の可動域を有していた．一方，肘関節の伸展可動域は，投球側で肘痛あり群 2.9±4.4°，肘痛なし群 3.1±4.5°であり，有意差は見られなかった．また，非投球側（肘痛あり群；4.0±3.8°，肘痛なし群；4.3±3.0°）
も両群間に有意差なく，投球側と同等であった．

CAT は投球側の肘痛あり群 90 名中 50 名
（55.6%），肘痛なし群 83 名中 43 名（51.8%）が陽性であった．しかし，非投球側での陽性は肘痛あり群 90 名中 20 名（22.2%），肘痛なし群 83 名中17 名（20.5%）にとどまった． HFT は投球側の肘痛あり群 90 名中 40 名（44.4%），肘痛なし群 83
名中 26 名（31.3%）が陽性であったが，非投球側では肘痛あり群 90 名中 13 名（14.4%），肘痛なし
群 83 名中 10 名（12.0%）が陽性であった．CAT・

表 2 肘痛の有無での群間比較
肘痛なし

肘痛あり

P値

年齢（歳）

11.1±1.5

11.6±1.2<0.05

身長（cm）

142.5±11.9148.2±9.3<0.05

体重（kg）

36.8±9.840.3±8.7

<0.05

BMI

17.8±2.718.3±2.4

0.13

野球歴（年）

2.6±1.6

3.2±1.3<0.05

練習時間（時間/日）

4.2±1.6

4.0±1.9

0.19

練習日数（日/週）

4.2±1.4

4.3±1.4

0.59

投球側

115.9±15.4117.0±19.0

0.71

非投球側

112.4±17.1

115.1±18.1

0.62

投球側

144.0±7.3

143.5±6.6

0.45

非投球側

144.9±4.9144.9±5.4

0.80

投球側

3.1±4.5

2.9±4.4

0.57

非投球側

4.3±3.0

4.0±3.8

0.59

投球側

43/40

50/40

0.62

非投球側

17/66

20/70

0.78

投球側

26/57

40/50

0.07

非投球側

10/73

13/77

0.64

投球側

5/78

18/71

<0.01

非投球側

0/81

1/86

0.33

肩 2nd 外旋

肘屈曲

肘伸展

CAT

HFT

MVST
平均値±標準偏差BMI (Body Mass Index)，CAT (Combined Abduction Test)，HFT (Horizontal Flexion Test)，
MVST (Moving Valgus Stress Test)MVST ()－40ー

HFT ともに肘痛の有無で有意な差は認められなかったが，投球側で陽性率が上がる傾向を示し
た．投球側 MVST は肘痛あり群 89 名中 18 名
（23.6%），肘痛なし群 83 名中 5 名（6.0%）で陽性となった．一方，非投球側 MVST は肘痛あり
群 87 名中 1 名（1.1%），肘痛なし群 81 名中 0
名（0%）であった．

5) 体重
肘痛あり群の体重は有意に重かったが，BMIは有意な差が認められなかったことより，体型よりも体重の重さ自体が肘痛に関与すると考えられる．本研究では身長の高い選手に肘痛が多く認められており，Greengerg ら 12)が報告したように，対象者の身長の伸びと相関して体重が増えたためと推察される．

考察6) 野球歴肘痛あり群の野球歴が有意に長かった．野球
歴が長くなると肘関節周囲の脆弱な骨端線に回旋ストレスが繰り返し加わり，痛みを誘発する 13)との報告もあり，本研究の結果もこれを支持する形となった．

1) 肘痛の有訴率
肘痛の有訴率に関して先行研究では肘痛の既往を含めて概ね 4~5 割と報告されており 1-3)，
本研究の有訴率は先行研究と同等であった．
2) 痛みの部位
痛みの部位においても先行研究では野球肘内側における障害の頻度が高いと報告されており 6, 7)，同様の結果となった．
3) ポジション
ポジションでは先行研究の投手や捕手に肘痛は起きやすいとの報告と同じく，投手において肘痛が多く認められた．これに関して，投手・捕手
は他のポジションに比べ，投球機会が多く，より負荷がかかったためと考えられる 8, 9)．
4) ポジション数
過去にポジション数と肘痛の関連性を検討した
研究は渉猟し得ない．本研究の結果，複数ポジションを掛け持ちするほど肘痛が発生しやすいことが確認された．これは，ポジションごとに求められる投球動作が異なるため，肘への負担が大きくなった可能性が示唆される．
5) 身長
先行研究では高身長は投球障害の関連要因の 1 つとされ 4, 10)，年間成長率が高いこともリスク因子に挙げられている 11)．成長期の急速な長管
骨末端の伸びに対して筋や腱の成長が伴わない場合，柔軟性の低下を引き起こし得る．柔軟性の低下が成長期の脆弱な肘関節に強いストレスを与え，肘の痛みに繋がったと推察される．

7) 練習時間・日数
先行研究では 1 週間の総練習時間が 14~16
時間を超えると肘痛を発生率が高くなると報告されているが 14, 15)，本研究では練習時間・練習日
数において有意差は認められなかった．練習内
容は準備運動から基礎練習・打撃練習・守備練習など様々であり，投球数や変化球・全力投球の数によっても肘関節への負担は変化し得るため 13)，一概に練習日数・練習時間だけでは判断できないと言える．そのため，練習時間と同時に練習内容に関しても考察する必要がある．また，
本研究では一週間の総練習時間を一週間あたりの練習日数で割った平均練習時間で検討しているが，平日の練習時間が短く，休日に長時間練習するようなチームもある．従って，今後は 1回の練習時間との関連性も検討していく必要があると思われる．
8) 肩関節 2nd 外旋可動域
肩関節 2nd 外旋角度が低いと投球動作における肘関節外反トルクを増大させ，投球肘障害の発生に影響するとされているが 16, 17) ，本研究では肩関節 2nd 外旋可動域と肘痛との関連性は認められず，高橋ら 18)の報告を支持する結果となった．
9) 肘関節可動域
本研究では，肘痛と肘関節可動域の関連は－41ー

認められなかった．投球時の肘関節の屈伸動作
における橈骨頭と上腕骨小頭の繰り返しの接触
ストレスが，腕橈関節の構造的変化を誘発し，肘関節の可動域制限と痛みを引き起こす 17, 19)，或いは疼痛による屈筋群の反射活動やオーバー
ユースによる疲労やスパズムなど前腕筋群の筋緊張亢進が可動域制限を引き起こし，肘伸展可動域が低下する 20)と報告され，野球肘の早期診断に有用とされている．しかし，先行研究は主に「肘痛を主訴に病院を受診した者」を対象としているため，本研究の対象者よりも障害の程度が大きく，可動域制限を来しやすかったのではないかと推察される．今後は肘痛の程度についても具体的に聴取していく必要がある．
10) CAT・HFT
投球側 CAT・HFT では肘痛の有無にかかわらず非投球側に比べて高い割合で陽性となっており，彌冨らの報告 21)と同様の結果となった．両者は肩甲上腕関節の柔軟性の評価法であるため，肘痛との直接的な関係はなかったのだと考えられるが，投球動作の反復により肩関節周囲の軟部組織の伸張性が低下しているものと推察される．肩のタイトネスが肘への負担を増加させ，肘の疼痛を誘発するかどうかについては今後，縦断研究での評価が必要と思われる．
11) MVSTMVST は肘関節内側側副靱帯損傷の疼痛誘発テストである．本研究では肘の内側に疼痛を訴える者が多かったため，肘痛あり群で MVSTの陽性率が高い結果になったと考える．また，この結果から野球肘の内側障害の早期発見にはMVST が有効であることも示唆された．
本研究の限界として，症例数が少ないこと，横断研究であることが挙げられる．今後，サンプル数を蓄積しながら縦断的検討を加えることで，より詳細な分析が可能となり，野球肘の発生予防に大きく貢献できると考えられる．

まとめ
長崎野球肘サポートネットワークが主催する少年野球肘検診のデータを用いて少年野球選手の肘関節痛に関する因子について検討した．
・全体の約 52%が肘関節痛の経験があり，その中で肘内側に疼痛を訴える者が 62%と最も多かった．
・肘関節痛に関する因子として，身長が高いこと，
体重が重いこと，複数のポジションを兼任すること，野球歴が長いこと，MVST が陽性であることが挙げられた．
・肘関節痛に関する因子を詳細に検討すること
で，野球肘の予防や早期発見に活かすことが重
要である．

謝辞
本研究を進めるにあたり，ご指導，ご尽力を賜りました小関弘展教授ならびに，情報収集にご協力をいただいた山口整形外科，えのもと整形外科の方々に心より謝意を表します．

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－42ー

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（指導教員：小関弘展）－43ー

筋線維萎縮ならびに筋性拘縮に対する
ベルト電極式骨格筋電気刺激法の効果

町田 響・吉村萌華
本研究の目的は，ベルト電極式骨格筋電気刺激法（B-SES）を活用した筋収縮運動が筋線維萎
縮ならびに筋性拘縮におよぼす影響を検討し，これらの病態の進行抑制に効果的な刺激条件を明らかにすることである．8 週齢の Wistar 系雄性ラット 26 匹を無処置の対照群と両側足関節を最大底
屈位で 2 週間不動化する不動群，不動の過程で 1:3 の刺激サイクルで 1 日 20 分間，B-SES を実施
する B-SES①群，同様に 1:1 の刺激サイクルで 1 日 15 分間，B-SES を実施する B-SES②群に振り分けた．結果，筋線維萎縮の進行抑制効果は B-SES①群，B-SES②群ともに認められ，B-SES②群がより効果的であった．一方，筋性拘縮の主要な病態とされる線維化の進行抑制効果は B-SES②群のみに認められた．以上のことから，B-SES を活用した筋収縮運動は筋線維萎縮ならびに筋性拘縮の予防戦略として有効であり，特に筋収縮回数が多くなる刺激条件の方が効果的であることが示唆
された．

はじめに
ギプスや装具による関節固定や安静臥床などによって関節の不動が惹起されると，骨格筋の伸張性が低下し，筋性拘縮に由来した関節可動域制限が発生する．先行研究によれば，筋性拘縮の主要な病態はコラーゲンの増生に起因した線維化といわれており 1)，その発生メカニズムに関わる分子機構の詳細も明らかになっている 2)．
具体的には，不動によって惹起される骨格筋の線維化は，マクロファージの集積を発端として炎症性サイトカインである interleukin-1β（以下，IL1β）の発現が亢進し，その作用により線維芽細胞が活性化され，強力な線維化促進作用を有する
サイトカインの transforming growth factor-β（以下，TGF-β）の発現が亢進するというマクロファージを介した IL-1β/TGF-β シグナリングならびに TGF-βの作用による線維芽細胞から筋線維芽細胞への分化過程の賦活化が関与するとされている 2)．加えて，筋性拘縮発生時には筋線維萎縮が同時に発生することも明らかになっており 2)，このメカ
ニズムには，不動によって筋核にアポトーシスが誘導され，この筋核に制御されていた細胞質領域の処理のためにマクロファージが集積することが関与するとされている 3)．つまり，筋核のアポトーシスを発端としたマクロファージの集積が筋線
維萎縮のみならず，筋性拘縮，すなわち線維化の発生メカニズムに関わる重要かつ共通の事象であることが明らかになっている 3)．そして，このメカニズムを踏まえると，筋線維萎縮の予防に効果的とされる積極的な筋収縮の負荷が筋性拘縮の予防戦略としても有効ではないかと考えられる．
通常，筋線維萎縮の予防には最大筋力（muscle voluntary contraction；以下，MVC）の60％以上（以下，60％MVC）の負荷強度で実施
する筋力増強運動が効果的といわれている 4)．しかし，運動器外科術後の急性期などでは痛みなどの影響で強い筋力を発揮することが難しく，筋力増強運動の効果は得られにくい．そのため，臨床ではその代替手段として骨格筋電気刺激療法（electrical muscle stimulation；以下，EMS）が適用されている．ただ，皮膚表面に電極を配置して通電する従来の方法は，刺激パターンや刺激強度の違いによってその効果にばらつきがあり，痛みなどの不快な通電感が生じることも多く，効果的な刺激強度で実施できないなどの問題があった 5)．
一方，最近はベルト電極式骨格筋電気刺激法 （ belt electrode skeletal muscle electricalstimulation ； 以 下 ， B-SES ） と 呼 ば れ る 新 型 の－44ー

EMS が開発されている．具体的に，B-SES は従来の電気刺激とは異なり，腰部と下肢に巻き付けるベルト電極を使用することにより，大腿四頭筋，
ハムストリングス，下腿三頭筋などの下肢全体の筋収縮運動を同時に誘発することができる利点がある．加えて，出力波形や電極素材の開発に
より皮膚表面の痛みや不快感が軽減され，出力を上げ，強い筋収縮力を得ることが可能になっており 5)，実際，廃用性筋萎縮の改善に効果的であることが明らかにされている 6)．しかし，筋性拘縮の主要な病態である線維化に対する B-SES の効果を検討した報告は非常に少ない．
そこで，本研究では B-SES を活用した筋収縮
運動が筋線維萎縮ならびに筋性拘縮におよぼす影響をラットの実験モデルを用いて検討し，あ
わせて，これらの病態の進行抑制に効果的な刺激条件についても検討した．

強度は 14.5mA であった．つまり，60％MVC は
2.88N となり，この筋力を誘発する刺激強度は4.7mA であることから，これを本実験の刺激強度に決定した（図 1）．
(N)
6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0
0

2

4

6

8

10

12

14

16 (mA)

図 1 電気刺激強度の漸増に伴う足関節底屈
筋力の変化

予備実験
今回の実験では，定量・定強度の筋収縮運動
を B-SES によって再現する必要がある．そこで，筋力増強効果が期待できる 60％MVC を発揮す
る出力強度を明らかにする目的で，以下の予備
実験①を行った．また，刺激時間を決定する上では筋疲労の影響を考慮する必要があることから，2 つの刺激サイクルの条件下における筋力維
持時間を明らかにする目的で，以下の予備実験②を行った．
1．予備実験①
実験動物は 8 週齢の Wistar 系雄性ラット 6 匹
で，各ラットに対しては 3 種混合麻酔薬の腹腔内投与（5mg/kg）によって麻酔を行った後，先行研究 7)を参考に以下の実験を行った．具体的には，
大腿近位部と下腿遠位部に B-SES 電極を巻き付けた後にラットを腹臥位とし，足関節底背屈中間位の状態で足底部にプッシュプルゲージ（AIKOHENGINEERING 社製）のプローブを密着させた．そして，刺激周波数を 50Hz，刺激サイ
クルを 2 秒通電，6 秒休止の 1：3 サイクルとし，この条件で出力強度を漸増させながら通電し，足関節底屈の最大筋力を測定した．
結果，最大筋力は 4.8N であり，その際の刺激

2．予備実験②
使用したラットは予備実験①と同様であり，BSES の刺激周波数は 50Hz，刺激強度は 60％
MVC の足関節底屈筋力を誘発できる 4.7mA とした．そして，刺激サイクルは 2 秒通電，6 秒休止の 1：3 サイクルおよび 2 秒通電，2 秒休止の 1：1
サイクルの 2 条件を設定し，日を変えてそれぞれの条件で 30 分間通電を行った．そして，予備実
験①と同様の方法で足関節底屈筋力を 1 分間
隔で測定した 7)．なお，1：3 の刺激サイクルでは
1 分間で 7 回，1：1 の刺激サイクルでは 1 分間で15 回の筋収縮が誘発されることから，足関節底屈筋力は 7 回および 15 回の測定データの最大値を採用し，その推移を経時的に検討した．
結果，1：3 の刺激サイクルでは実施後 28 分まで 60％MVC の発揮筋力を維持することが可能であった（図 2a）．一方，1：1 の刺激サイクルでは
実施後 18 分まで 60％MVC の発揮筋力を維持することが可能であり，それ以降は筋疲労のため
発揮筋力の顕著な低下が認められた（図 2b）．
以上の結果ならびに臨床での介入可能な時間を考慮し，1：3 の刺激サイクルでは 20 分間，1：1の刺激サイクルでは 15 分間を刺激時間に決定

－45ー

した．
(N)
4.0

酔を行い，両側足関節を最大底屈位の状態で前足部から膝関節上部までギプスで 2 週間不動化した．なお，同モデルのラットは不動後も前肢にて飼育ケージ内を移動できることから，水と餌は自由摂取とした．

a) 1:3サイクル

3.5
3.0

60% MVC

2.5

2.0

3）B-SES の方法
B-SES 群の各ラットは前述と同様の方法で麻酔を行い，ギプスを外した後に後肢骨格筋に BSES による筋収縮運動を負荷した．具体的には
大腿近位部と下腿遠位部に B-SES 電極を巻き付け，B-SES①群，B-SES②群とも刺激周波数は50Hz，刺激強度は 4.7mA に統一した．そして，
B-SES①群は 2 秒通電，6 秒休止の 1：3 の刺激サイクルで 20 分間の連続通電とし，B-SES②群
は 2 秒通電，2 秒休止の 1：1 の刺激サイクルで
15 分間の連続通電とした．そして，以上の条件
で 1 回/日，6 回/週の頻度で延べ 2 週間，B-SESによる筋収縮運動を負荷した（図 3）．
なお，麻酔による成長不良などの影響を排除する目的で，対照群と不動群の各ラットに対しても同頻度で麻酔のみ行った．

28分

1.5

0
0
(N)
4.0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30 (分)b) 1:1サイクル

3.5
3.0

60% MVC

2.5
2.0
18分

1.5
0
0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30 (分)

図 2 刺激サイクルの違いが足関節底屈筋力におよぼす影響

材料と方法

刺激装置

1．実験プロトコル
1）実験動物
実験動物には 8 週齢の Wistar 系雄性ラット 26匹を用い，これらを無作為に①無処置で通常飼育を行う対照群（n=6），②両側足関節を最大底屈位でギプスで 2 週間不動化する不動群（n=6），③不動の過程で B-SES による筋収縮運動を負荷する B-SES 群（n=14）に振り分け，B-SES 群については刺激条件の違いによってさらに B-SES①群（n=6）と B-SES②群（n=8）の 2 群に振り分けた．
なお，今回の実験は長崎大学が定める動物実
験指針に準じ（承認番号：1903281524），長崎大
学先導生命科学センター・動物実験施設で実施
した．
2）足関節の不動方法
不動群と B-SES 群の各ラットに対しては，3 種混合麻酔薬の腹腔内投与（5mg/kg）によって麻

2ch

ベルト電極

大腿遠位部
（膝関節直上） 下腿遠位部（足関節直上）• ベルトの白い部分全てが電極で，下肢に 巻きつけることで下肢全体に電気刺激を負荷することが可能• 通電面積が大きいため，単位面積あたりの電位分布が分散され，従来の電極と比較して高効率に通電が可能

図 3 動物実験用 B-SES の概要

2．検索方法
2 週間の実験期間終了後は 3 種混合麻酔薬の腹腔内投与（5mg/kg）によって各群のラットを麻酔し，両側のヒラメ筋を採取した．そして，採取したヒラメ筋は以下に述べる組織学的・生化学的検索に供した．

－46ー1）筋線維萎縮の評価のための組織学的検索
左側試料は筋腹中央部で 2 分割し，トラガント
ガムに包埋後，液体窒素で冷却したイソペンタン
液内（－80℃）で急速凍結した．凍結した試料はクリオスタット（Leica 社製）を用いて 7µm 厚の横断切片を作製し，Hematoxylin-Eosin（以下，HE）
染色を実施した．そして，染色像は顕微鏡用デ
ジタルカメラ（Nicon, DS-Ril）を用いて 100 倍の拡大像で全視野パーソナルコンピューターに取り込 み ， Scion Image Software （ W. Rasband,
National Institutes of Health）を用いて各筋試料につき 100 本以上の筋線維横断面積を計測した．

結果
1）筋線維萎縮の発生状況
各群の平均筋線維横断面積を比較すると，対照群と比較して不動群，B-SES①群，B-SES②群
はいずれも有意に低値を示した．しかし，B-SES①群と B-SES②群は不動群よりも有意に高値を示し，B-SES②群は B-SES①群よりも有意に高値を示した（図 4）．
(×102 μm²)
40.0
35.0

30.0

2）ヒラメ筋の線維化の評価のための生化学的検
索①試料作製
ヒラメ筋内のコラーゲン含有量は，コラーゲン
特有の構成アミノ酸であるヒドロキシプロリンを定量することによって行った．まず，試料作製として，右側ヒラメ筋の一部を細断し，24 時間凍結乾燥処理を行い，乾燥重量を測定した．次に，この試料に 6N-HCl を 1ml 加え，110℃で 15 時間加水分解を行い，塩酸を除去した後，蒸留水 1ml を加え，試料を溶解した．そして，0.6µm のフィルタ
ーで試料を濾過し，これをヒドロキシプロリン定量用の試料とした．
②ヒドロキシプロリンの定量
試料 5µl を 2 時間，100℃で加熱処理した後，4N-NaOH を 50µl 加え，攪拌し，90℃で 2 時間
再度加熱処理を行った．次に，Chlolamine-T 溶
液を 500µl 加え，室温で 25 分間処理した後，
Ehrlich 溶液を 500µl 加え，攪拌し，80℃で 20 分
間加熱処理し，試料を発色させた．そして，波長540nm で試料の吸光度を測定し，ヒドロキシプロ
リン濃度に基づく標準曲線を基に試料内のヒドロ
キシプロリンを定量した．なお，定量したヒドロキ
シプロリンは乾燥重量で除し，単位乾燥重量あたりの含有量として表した．
3）統計処理各群のデータは一元配置分散分析と Scheffe法による事後検定を適用し，危険率 5％未満をもって有意差を判定した．

*#†

25.0

*

* #

20.0
15.0

10.0
5.0
0

対照群

不動群

B-SES①群 B-SES②群

図 4 平均筋線維横断面積*：対照群との有意差， #：不動群との有意差，†：B-SES①群との有意差

2）線維化の発生状況
各群のヒドロキシプロリン含有量を比較すると，対照群と比較して不動群，B-SES①群，B-SES②群は有意に高値を示した．また，不動群と B-SES①群ならびに B-SES②群には有意差は認められなかったが，B-SES②群は B-SES①群より有意に低値を示した（図 5）．

考察
不動によって惹起される廃用性筋萎縮や筋性拘縮は，筋力低下や関節可動域制限といった運動器の機能障害を引き起こし，ADL や QOL の低下を招く．そのため，理学療法においては適切な介入戦略を講じ，その発生予防に努めることが重要である．ただ，これまでは廃用性筋萎縮－47ー

(µg/mg DW)
12.0

*

10.0

*

8.0
†

6.0

4.0

2.0

0
対照群

不動群

B-SES①群 B-SES②群

図 5 ヒドロキシプロリン含有量*：対照群との有意差， #：不動群との有意差，†：B-SES①群との有意差と筋性拘縮の発生メカニズムは異なると理解されており，そのため異なる介入戦略が別途展開されてきた．実際，臨床では廃用性筋萎縮に対しては筋力増強運動が，筋性拘縮に対しては関節
可動域運動が積極的に展開され，ある程度の効
果も確認されている．
一方，最近の先行研究によると，廃用性筋萎
縮と筋性拘縮の病態形成には深い関連があることが明らかになっており，具体的には，筋核のア
ポトーシスを発端としたマクロファージの集積がこれらの発生メカニズムに関わる重要かつ共通の事象であるといわれている 3)．つまり，このメカニズムを踏まえると，筋線維萎縮の予防に効果的とされる積極的な筋収縮運動の負荷が筋性拘縮の予防戦略としても有効ではないかと仮説できる．
そこで，本研究では B-SES を活用した筋収縮運動が筋線維萎縮ならびに筋性拘縮におよぼす
影響をラットの実験モデルを用いて検討し，あわせて，これらの病態の進行抑制に効果的な刺激
条件についても検討した．
今回の平均筋線維横断面積の結果をみると，
B-SES①群，B-SES②ともに対照群より有意に低値であるものの，不動群と比較すると有意に高値を示した．つまり，B-SES の刺激条件が異なっても，筋力増強効果が期待できる 60％MVC の強度の筋収縮運動を不動の過程で負荷すると，筋線維萎縮の進行抑制が図られるといえる．

前述したように，不動によって惹起される筋線
維萎縮の発生メカニズムは，筋核のアポトーシスが一因となっているが 3,8,9)，それ以外にも筋構成タンパク質の合成低下あるいは分解亢進が関与することが先行研究によって明らかになっている
10)．中でも，筋構成タンパク質の分解亢進は，不活動を開始した 48 時間後より徐々に増加し始め，
約 2 週間でピークとなり，これに準拠して筋構成
タンパク質の損失の程度も顕著になることが知られている 10)．つまり，1～2 週間程度の不活動によって惹起される筋線維萎縮の発生メカニズムの主因は筋構成タンパク質の分解亢進にあると考えられる．そして，今回の実験の不動期間は 2週間であり，これを踏まえると，B-SES による筋収縮運動は，筋核のアポトーシスの抑止に加え，筋構成タンパク質の分解亢進の抑制に作用した可能性が推測される．しかしながら，今回の実験で
は筋核や筋構成タンパク質の動態に関しては明らかにできておらず，今後検討が必要である．
一方，今回の実験では刺激サイクルと刺激時間が異なる 2 条件を設定し，不動の過程で BSES による筋収縮運動を負荷した．その結果，BSES①群と B-SES②群の平均筋線維横断面積を比較すると，B-SES②群が有意に高値を示した．
つまり，この結果は 1 回の実施で 150 回の筋収縮が誘発される B-SES①群より，1 回の実施で225 回の筋収縮が誘発される B-SES②群の方が筋線維萎縮の進行抑制効果が大きいことを意味しており，筋収縮回数が効果に影響をおよぼすことを示唆していると思われる．
次に，線維化の発生状況の指標となるヒドロキ
シプロリン含有量の結果をみると，B-SES①群，
B-SES②群ともに不動群との有意差は認められなかったものの，B-SES①群と B-SES②群を比較すると，B-SES②群が有意に低値を示した．つまり，今回の刺激条件での B-SES による筋収縮運動では，不動によって惹起される線維化の進行を確実に抑制できるとは結論付けられない．ただ，
今回の結果をみると，B-SES②群は線維化の進行が抑制されている傾向にある．つまり，筋線維萎縮同様，線維化，すなわち筋性拘縮に対しても筋収縮回数が効果に影響をおよぼす可能性があるといえる．事実，このことを裏付けるように
所属研究室の先行研究では，B-SES①群の条－48ー

件でも 1 日に 2 回の介入を行えば線維化の進行が抑制されることを明らかにしている 11)．ただ，1
日に 2 回の介入は臨床においては非効率的であり，実施できないことも多いため，1 日 1 回の単回介入によって効果的な刺激条件を明らかにする必要があると思われる．残念ながら，今回はその刺激条件を明確に示すことはできなかったが，今後はマクロファージや IL-1β，TGF-β などといった線維化関連分子の動態もあわせて検討し，上記の課題解決につなげたいと考えている．
以上，今回の結果を 総合的に捉え る と，BSES を活用した筋収縮運動は不動によって惹起される筋線維萎縮のみならず，筋性拘縮に対しても予防戦略として有効であり，特に筋収縮回数が多くなる刺激条件の方が効果的であることが示唆された．

謝辞
今回の実験において，ご指導，ご協力頂いた
長崎大学大学院医歯薬学総合研究科運動障害
リハビリテーション学研究室の先生方に厚く御礼申し上げます．

参考文献
1) HondaY, Tanaka M, et al.: Relationship between extensibility and collagen expression in
immobilized rat skeletal muscle. Muscle Nerve. 2018; 57(4): 672-678.
2) Honda Y, Sakamoto J, et al.: Upregulation of interleukin-1β/transforming rowth factor-β1 andhypoxia relate to molecular mechanisms underlying immobilization-induced muscle contracture.
Muscle Nerve. 2015; 52(3): 419-427
3) 田中なつみ: 不動によって生じる骨格筋内のマクロファージ集積のメカニズム－筋性拘縮の発生に関わる分子機構の検討－. 長崎大学大学院医歯薬学総合研究科保健学専攻修士論
文, 2017.
4) 阪本良太: 筋力増強訓練, 運動療法学テキスト（改訂第 2 版）. 植松光俊, 大川裕行, 他（編）, 南江堂, 東京, 2015, pp 164-177.
5) 森谷敏夫: 運動できない人に優れた運動効果をもたらす電気刺激を用いた方法. スポーツメ
ディスン. 2006; 18: 20-23.
6) Hasegawa S, Kobayashi M, et al.: Effect of early implementation of electrical muscle stimulation
to prevent muscle atrophy and weakness in patients after anterior cruciate ligament reconstruction.
J Electromyogr Kinesiol. 2011; 21: 622-630.
7) 中川晃一, 永田明日翔: 不動に伴う痛みに対する等尺性収縮運動の効果－行動学的評価
による検討－. 長崎大学医学部保健学科理学療法学専攻卒業研究論文集. 2015; 11: 41-48.
8) Shenkman BS, Turtikova OV, et al.: Skeletal muscle activity and the fate of myonuclei. Acta
Naturae 2010; 2(2): 59-66.
9) Machida S, Booth FW: Regrowth of skeletal muscle atrophied from inactivity. Med Sci Sports
Exerc 2004; 36(1): 52-59.
10) Thomason DB, Booth FW: Atrophy of the soleus muscle by hindlimb unweighting. J Appl
Physiol 1990; 68(1): 1-12.
11) 本田祐一郎, 梶原康宏, 他: B-SES によるラットヒラメ筋の筋性拘縮の進行抑制効果に関する検討. 第 5 回日本骨格筋電気刺激研究会学術集会プログラム・抄録集; 2018; 30.
（指導教員：沖田 実）－49ー乳幼児の四つ這い ～期間と動作の関連～

水田良実・吉田祐来
一般的な発達検査の中にハイハイや四つ這いの項目は含まれていないが，歩行開始の前段階として四つ這いをした子どもが 87.6%存在し，四つ這いの有無と歩行の発現時期が親の育児不安にも関連している．本研究では四つ這いの実施期間に着目し，期間長い群と短い群を比較して，歩行の準備としての身体の使い方について検討した．対象は 41 名の研究に同意が得られた乳幼児で，条件を満たさなかったものを除いた 13 名を分析対象とした．四つ這い実施期間の第 3 四分位数より大きい者を期間長い群，第 1 四分位数より小さい者を期間短い群とした．結果として，四つ這い開始の時
期と歩行開始に明確な関係がないことが示唆された．また，期間長い群に分布のばらつきが見られ，
このばらつきが歩行獲得前には短い群と同様に集約していく傾向が認められた．このことから，期間長い群は四つ這い動作の中で身体の動きを試行錯誤して変化させながら歩行までに必要な動作を学んでいるものと考えた．

はじめに
遠城寺式乳幼児分析的発達検査，デンバー
式発達スクリーニング検査など，一般的な発達検査の中にハイハイや四つ這いの項目は含まれておらず，発達における四つ這いの必然性は未だ不明である．厚生労働省は 10 年ごとに乳幼児
身体発育調査を行っており，2010 年の調査では
生後 9〜10 カ月の時点でのハイハイの発現率は 90.3%と報告されている 1）．ハイハイ動作の獲得が発達の過程で必須であるかどうかは解明されていないが，ほとんどの子どもがハイハイによる移動を経験している．ハイハイは，ずり這い，四
つ這いと大きく分類することができ，歩行を開始するまでの移動運動として，ずり這いと四つ這いを発現した乳幼児が 76.8%，四つ這いのみを発現した乳幼児は 10.8%，ずり這いのみを発現した乳幼児は 1.3%，ずり這い，四つ這いのいずれも発現せず歩行を開始した乳幼児は 11.1%であったと報告されている 2）．このように多くの乳幼児が歩行の前段階として四つ這いを発現することから，その必然性が未だ不明でることにも関わらず，四
つ這い出現の時期や歩行開始の時期が親の育児不安に大きく関連する 3）．
四つ這い移動をするためには，ずり這いに比べて重心を高くし，支持基底面積を狭小化させる必要がある．また，上下肢の体重支持と体重移動の両方が重要となり，相反性の肢運動や上下肢の対角線上の同時運動が必要となる 4）．これらは歩行の際にも必要な動作であり，四つ這いは歩行獲得の準備段階として重要な意味をもつ．
これまで当研究室ではハイハイに関する研究を行ってきたが，環境因子や個人因子の影響を大きく受けるため，日齢という時間軸では一般化やパターン化を行うことが困難であった．先行研究
により乳児の四つ這いの有無と歩行の発現時期には相関が認められたことが報告されている 5）が，四つ這いの実施期間に着目した研究はみられない．そこで本研究では，四つ這いの実施期間が長い群と短い群を比較し，歩行の準備としての身体の使い方の特徴について検討した．

方法
対象は長崎市近郊の保育園を利用している
乳幼児および本研究室に継続的な訪問が可能な乳幼児で，本研究に関する説明を受け研究協
力に保護者からの同意が得られた神経学的・整形外科学的に問題のない乳幼児 41 名であった．
41 名のうち男児は 29 名，女児は 12 名であった．
対象児のハイハイ動作を 6 台の IP カメラで同時に撮影した．IP カメラは撮影場所の広さに合わ－50ー

目毎に左右を対比させてグラフ化することで比較検討を行った．統計処理およびグラ フ化には
JMP Pro 14 (SAS Institute Inc．)を用いた．
なお，本研究は長崎大学医歯薬学総合研究科倫理委員会の承認を得て実施した（承認番号18061431）．

結果

図 1 撮影風景せて撮影範囲を設定し，範囲内の前後左右と上方に設置した（図 1）．
撮影の間隔は 1～2 週間で，撮影期間は研究参加への同意が得られてから独歩獲得までとした．撮影した動画はハイハイ動作分析基準 6）により動作のコード化を行った．コードは全部で 24項目あり，その中で左右に関する項目のみ使用
した．内容は上肢の支持の仕方，頭の傾き，頭の上がり方，上部体幹の傾き，下部体幹の傾き，
脊柱の側弯，下肢の支持の仕方，膝の位置，足部の接地の仕方の左右それぞれ 9 動作，18 項目であった．
データ処理は，四つ這い期間の四分位数を算出し，第１四分位数より小さい日数であった乳幼児を期間短い群，第 3 四分位数より大きい日数であった乳幼児を期間長い群とした．また，各々の四つ這い期間を百分率で標記しコード化の項

ハイハイ動作の総撮影回数は 517 回で平均すると 1 人あたり 12.6 回であった． 乳幼児 41 名分のハイハイ動作をコード化し，その中で撮影期間
が 2 週間以上空く，もしくは撮影が中断した 22 名分を除外した．さらに四つ這い開始時期が確認できなかった 6 名を除き，最終的に 13 名 198 回
分のコードを解析対象とした．解析対象となった
13 名について，ずり這いから四つ這いに移行した時期から，歩行開始までの日数を四つ這い期間とした．四つ這い期間の中央値は 99 日，最小値は 49 日，最大値は 135 日，第 1 四分位数は78 日，第 3 四分位数は 121 日であった（図 2）．
(四つ這い期間：日)

表 1 期間ごとの平均日齢－51ー

図 2 四つ這い期間の箱ひげ図

期間短い群の四つ這い開始の日齢は平均で324.8 日，歩行開始の日齢は平均で 386.8 日，四つ這い期間は平均で 62.0 日であった．また，期間長い群の四つ這い開始の日齢は平均で 270.0
日，歩行開始の日齢は平均で 398.5 日，四つ這い期間は平均で 128.5 日であった（表 1）．
四つ這い開始の日齢は期間短い群が長い群に比べて 50 日以上遅いのに対して，歩行開始の日齢は 10 日ほど早く，それに伴って四つ這い
期間は期間短い群が期間長い群に比べて 2 ヶ月ほど短かった．

グラフ化した散布図の比較では，下肢の支持に関して，期間短い群より期間長い群の方が分
布のばらつきが大きく，左膝と右足部で支持を行う偏側性がみられた．歩行開始の時期では両膝支持に移行していた（図 3）．
足部の接地に関しても，期間短い群より期間長い群のほうが分布のばらつきが大きかった．また，短い群長い群ともに，足背接地が最も多かったが，長い群では足背と足指の組み合わせも多く認められた．歩行開始時期では両足背接地が多かった（図 4）．

図 3 下肢の支持の仕方

図 4 下肢の接地の仕方－52ー図 5 上部体幹の傾き

図 6 下部体幹の傾き

考察
上部体幹に関しては，期間短い群が早い段階
で変化がなくなっているのに対して長い群では四つ這い開始初期に左右どちらかの肩甲骨が上がっていた（図 5）．
下部体幹に関しては，期間長い群の下肢の支持の仕方において，膝ではなく足部での支持が多いことから，それに連動して臀部が上がり，下部体幹が傾いていた（図 6）．

乳幼児の四つ這いについて，50%の乳幼児が8.5 ヶ月の時点で，90%の乳幼児が 13 ヶ月の時点で出現すると報告されている．歩行に関しては，50%の乳幼児が 11.6 ヶ月で，90%の乳幼児が14.3 ヶ月で独歩を獲得していると報告されている
7）．今回の解析対象とした 13 名のうち 12 名は，
この期間内に四つ這いおよび歩行が出現した．
残り 1 名についても，上記の期間よりやや早い時－53ー点で四つ這いと歩行が出現しており，今回の対象は一般的な乳幼児の発達過程にあるといえる．
コード化された動作を比較してみると，下肢の支持においては期間短い群より期間長い群の方が分布のばらつきが大きく，偏側性がみられた．
一般的に，2～3 歳では好んで両側を使用し，利き手は 4～6 歳で出現すると報告されており 8），
利き手など偏側性は四つ這いをする時期より後に出現する．しかし，四つ這いの期間長い群においては，右側を足部，左側を膝で接地している乳幼児が多く，この時期から左足が支持脚として機能している可能性が示唆された．先行研究によると，健常成人の歩行において左右差は存在し，特に非利き脚は支持脚･ 利き脚は機能脚といった特徴を有していることが報告されており 9），
それに通ずるものがこの時期からあると予測された．
足部の接地に関しても，期間短い群より期間長い群のほうが分布のばらつきが大きかった．長い群の方に足底接地が多いのは，下肢接地で足部の接地が多かった結果を反映していると予測された．また，短い群長い群ともに，足背接地が最も多く分布していた．一般的に歩行獲得初期は，足底全体で接地し，踵接地と足底接地，
踵離地とつま先離地の境界が明確ではない 10）．
四つ這いにおいても，床を蹴り出すような足部の動きはほとんどみられず，足背で接地している乳幼児が多かった．このように，四つ這いは歩行の前段階ではあるが，四つ這いで足指による床の蹴り出しを学習している乳幼児は少なく，初期歩行との関連を考えたときに妥当な結果であると思われた．
上部体幹に関しては，期間短い群が早い段階
で変化がなくなっているのに対して長い群では
左右どちらかの肩甲骨が上がっていた．先行研
究では 7～8 ヶ月になると腹臥位においての四肢の運動性を保証する体幹支持機能が確立し，同時に，体幹自身の運動性機能の発達が確実となる．その後，腹臥位の伸展回旋を伴う運動性と体重を支える重力に抗する支持性機能の発達が完成すると報告している 11）．四つ這いでは上下肢の体重支持と体重移動が起こるため，相反性の肢運動や体幹筋の対角線上の共同的なコントロールが不可欠となる．四つ這い移動を円滑に行

うには，上部体幹は荷重していない上肢の方に，下部体幹は荷重していない下肢の方に回旋する必要がある 3)．しかし，期間長い群はこの回旋が十分にできておらず，その代償として肩甲骨を過度に伸展しているため，分布にばらつきが生じていたと推察された．
下部体幹に関しては，期間長い群の下肢の支持の仕方において，膝ではなく足部での支持が多いことから，それに連動して臀部が上がり，下部体幹の傾いたものと考えられた．
全体を通して四つ這い期間短い群と長い群を比較すると，期間長い群に分布のばらつきが見られ，このばらつきが歩行獲得前には短い群と同様に集約していく傾向が認められた．これは，期間短い群がお座りやつかまり立ちなど他の動作で歩行に必要な要素を獲得しているのに対し，期間長い群は四つ這い動作の中で身体の動きを試行錯誤して変化させながら歩行までに必要な動作を学んでいるものと考えた．つまり，この 2群においては運動発達における学習の仕方が違うことが予測された．今後は，対象者数を増やし在胎週数や出生体重を考慮したりすることで，今回の結果の精度を高めていきたい．また，四つ這い動作における運動学習の相違とその後の身体機能や発達状況の関連について検討する
ことで，発達に何らかの支援が必要な乳幼児の早期派遣・早期介入や育児不安に対する根拠のある助言を理学療法の立場から行うことができる
と考える．

まとめ
発達における必然性が未だ不明な四つ這いについて，その実施期間が長い群と短い群を比較し，歩行の準備としての身体の使い方の特徴について検討した．その結果，四つ這い開始の時期と歩行開始に明確な関係がないことが示唆された．また，期間長い群に分布のばらつきが見られ，このばらつきが歩行獲得前には短い群と同様に集約していく傾向が認められた．このことから，期間長い群は四つ這い動作の中で身体の動きを試行錯誤して変化させながら歩行までに必要な動作を学んでいるものと考えた．

－54ー

謝辞
本研究にご協力頂いた母子の皆様をはじめ，保育園の職員様一同に厚く御礼申し上げます．

参考文献
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https://www.mhlw.go.jp/toukei/list/73-22.html (2019 年 12 月 16 日引用)
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8) 塩谷裕香，松澤重行他：4 カ月および 9 カ月の乳児における上肢運動の偏側性．脳と発達．2010；
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9) 木村和樹，久保晃，他：健常成人における歩行時間から分析した左右差の検討．理学療法科学．
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10) 伊藤錦哉，和田郁雄：こどもと成人の正常歩行パターンとその相違点．MB Orthop．2015；28(4)：19．
11) 星文彦：体幹機能の発達．理学療法―臨床・研究・教育．2009；16: 2-6．
（指導教員：鶴崎俊哉）－55ー臨床応用を目指した歩行時の筋力の推定法‐筋電図，モーションセンサーを用いて‐

三宅明日香
さまざまな分野で「筋力」という言葉は日常的に使用され，多様な疾患において評価や治療介入，予後予測として重要視されることが多い．動作中に発揮される筋力は「関節モーメント」として考える必要があるが，測定には三次元動作解析装置や床反力計といった大掛かりな設備を必要とする．そのため，臨床現場ではほとんど使用されていない．そこで，我々は表面筋電図と下肢の動きに着目することにした.本研究の目的は動作の筋活動と重力に対する体節の成す角度を用いて，歩行時における「関節モーメント」の推定方法を検討することである．作成群のハーフスクワット，片脚立位での膝関節屈曲，片脚立位での膝関節伸展，歩行の 4 動作から推定式を作成し，検証群の歩行動作に当てはめた結果，実測の関節モーメントとの間に弱い逆相関を認めた．推定方法の精度を高めるた
めには，対象者の数や種類を増やすことに加え，動作の再検討，解析に使用する項目や解析方法の見直しが今後の課題として挙げられる．

はじめに
理学療法は，『身体に障害のある者に対し，主としてその基本的動作能力の回復を図るため，
治療体操その他の運動を行なわせ，及び電気刺激，マッサージ，温熱その他の物理的手段を加えること』と定義されている 1)．動作とは，身体の空間位置を経時的に変化させる運動から成り立っており，身体運動の多くは関節を軸とする“体節の回転運動”であるとされている．この回転運動を生じさせる力を“関節モーメント”といい 2），
立位バランスが崩れた際にステップを要するか要さないかでその値が異なること，転倒歴のある
高齢者や足部形態がある者では起立動作において足関節背屈の関節モーメントが減少することが報告されている 3，4）．また，変形性膝関節症患者では，重症度によって歩行時の関節モーメントの最大値とピークが生じるタイミングも異なるという報告がなされている 5）．このように，関節モーメ
ントは“動作時の筋力”のみでなく“動的バランス”
や“疾患特異動作”においても“定量的指標”になりえるため，理学療法において関節モーメントを評価することが望ましい．

理学療法において筋力の定量的評価は治療介入や予後予測に不可欠であり，臨床現場では「筋力」の評価に徒手筋力検査やハンドヘルドダ
イナモメーターが使用されている．しかしこれらの方法での筋力は，一定姿勢において特定筋群
が関節運動を伴わない等尺性収縮で発揮し得る最大筋力を評価しているに過ぎず，関節モーメ
ントの測定は必ずしも行われていない．
関節モーメントの測定には三次元動作解析装
置や床反力計を組み合わせた手法が一般的であるが，これらは高価で広いスペースを必要とするために臨床での応用は困難である．関節モーメントの推定には解剖学的な角度が多く用いられてきたが，この方法では大腿や下腿といった体節の運動方向が考慮されておらず，重力の影
響を反映できない．そこで解剖学的な関節角度
ではなく，重力に対する体節の成す角度を用いることで重力の影響を反映できると考えた．また，動作時に必要な「関節モーメント」を筋電図デー
タと関節の角度や速度を用いて推定する先行研究が存在する 6，7 ）．さらに， 歩行時において筋電図情報を取り入れた最適化手法により推定した個別の筋張力は，実測値との妥当性があり，－56ー

筋電図情報を取り込んでいない別の下肢筋についてもこの最適化手法により筋張力が推定できると一定の成果が報告されている 8）．したがって筋
電図を組み込むことでより現実的な評価につながると考えた．Baildon らによると，筋電図のデー
タ測定において，筋の長さの変わりに関節の角度情報を，筋の短縮速度の変わりに角速度が用いられることが報告されている 9）．また先行研究
では歩行時の関節モーメントがその他の動作と比較すると推定式の精度が劣っていた．
以上を踏まえ，筋電図とモーションセンサーを組み合わせて，歩行時の足関節モーメントの評価が可能であるか検討することを本研究の目的とした．

中央，足部が足背の中央とした（図 2）．先行研
究では三次元動作解析装置から関節の角度情報を測定しているため，膝，足関節といった解剖学的な骨性の関節における角度や角加速度を測定している．しかし，本研究ではモーションセ
ンサーを使用するため，矢状面における重心線，
即ち重力方向を基軸とした大腿・下腿・足部の角度情報を使用するため，モーションセンサーを鉛直成分（Z 軸）が各体節に垂直になるようした．
関節モーメントの実測には 6 台の赤外線カメラ
を含む三次元動作解析装置と 2 枚の床反力計(ANIMA 社製，サンプリング周波数:100Hz)を用

準備・方法
1．対象
対象は，測定時に下肢整形外科疾患を有していない男性 18 名，女性 20 名の 38 名であった．
対象者の属性を表 1 に示した．すべての対象者に研究の趣旨を十分に説明し，文書にて研究参加に同意を得た．
2．方法
被験者は素足でハーフパンツを着用し，下肢筋の筋活動情報を得るため，スキンピュアを用いて皮膚抵抗を減らす事前処理を行った後に，表面筋電図のディスポーザブル電極を 4 か所に貼付した（図 1）．また，下肢体節の角度情報を得るため，ワイヤレス小型 9 軸モーションセンサー（ロジカルプロダクト社製，以下モーションセンサー）
を右側の大腿部・下腿部・足部に取り付けた．取り付け位置は，大腿部が大転子と外側膝関節裂隙の中央，下腿部が外側膝関節裂隙と外果の図 1 筋電図電極の貼付位置

表 1 対象者情報
作成群 20 名

検証群 10 名

年齢21.1±1.18 歳
max 24，min 19

23.3±8.16 歳
max 45，min 14

性別(男/女，人)

10/10

3/7

身長 (m)

1.64±0.11
max 1.82，min 1.47

1.58±0.08
max 1.80，min 1.51

体重 (kg)57.86±11.05
max 90.3，min 39.0

54.6±13.61
max 90.9，min 41.3

図 2 モーションセンサーの貼付位置－57ー

いた．被験者の両側第 5 中足骨・外果・膝関節
裂隙・大転子・上前腸骨棘の計 10 ヶ所に反射マ
ーカーを取り付け，膝関節伸展方向，足関節底
屈方向を正のモーメントとした．
モーションセンサーのデータと実測値を同期させるため，ワイヤレス 8ch ロガー（ロジカルプロダ
クト社製）にてトリガーポイントを記録した．
測定動作はハーフスクワット，片脚立位での非支持側膝関節の屈曲・伸展，歩行の 4 動作とし，ハーフスクワットと膝の屈伸動作については両足を 2 枚の床反力計の中央に乗せて実施した．本
研究におけるハーフスクワットでは，上肢を胸の前で組み，股関節の真上に体重心を位置づける
ために体幹部の前傾を抑制した．また，片脚立位での膝関節の屈曲・伸展においては，屈曲角度を体幹前傾抑制条件において対象者の可能な範囲とした．なお，測定前に壁面に背部を接触した状態で測定動作の練習を行った．歩行については床反力計の 2-3m 手前から床反力計を横断するまでを計測し，歩床反力計に乗っている間の 1 歩行周期分のデータを使用した．測定は被験者の主観による快適速度とそれよりも速い
速度，遅い速度の 3 種類の速度で，それぞれ 3回ずつ実施した．また，表面筋電図データの正規化を行うために，徒手筋力検査に準じて等尺
性 最 大 随 意 収 縮 時 （ Maximum Voluntary
Contraction：MVC）の筋活動を記録し，%MVCを求めた。
解析は筋電図データ，モーションセンサーのデータ，実測値の全てのデータを 30Hz にダウン
サンプリングして行った．モーションセンサーから得られた矢状面の角速度を積分して角度を微分して角加速度を算出した．
統計解析には統計ソ フト JMP Pro 14 (SASInstitute Inc.)を用いた．関節モーメントの実測値
を目的変数とし，筋電図データ，各体節の角度・角加速度を説明変数として，ステップワイズ重回
帰分析にて作成群 20 名のデータから推定式を作成した（以下推定式α)．なお，推定式作成にあたり係数決定の有意水準は危険率 5％未満とした．推定式の妥当性を検討するため，検証群
各個人の歩行動作における説明変数を推定式
αに代入して求めた関節モーメントと実測値を，
Pearson の相関係数を用いて解析した．

なお，本研究は長崎大学大学院医歯薬学総合研究科倫理委員会の承諾を得ている（承認番
号 18061429）．

結果
歩行中の重力に対する各体節の角度は，硬いにおいて最も振幅が大きく，大腿の股関節伸展方向への動きは小さい傾向にあった．一例を
図 3 に示す．下肢筋群の筋活動のうち特に足関節にかかわる筋では，検証群において類似の変化を示した（図 4）．
推定式αにおいては，足部角加速度のみが説明変数から除外され，各変数の係数は表 2 に示すとおりであった．
歩行時の足関節モーメントに関する実測値と推定値の関係性を視覚化するためにグラフ化した．検証群 10 名全員がほぼ同様の傾向を示したので，男女各 1 名分のグラフを図 5 に示す．

図 3 各体節の重力方向に対する角度変化
角度はラジアン(rad)にて表示

図 4 下肢筋群の筋活動」－58ー表 2 推定式の係数

表 3 歩行時足関節モーメントの実測値と推定値の相関

係数

ｔ値

P値

大腿四頭筋

0.003

7.18

<0.001

ID

性別

年齢

ハムストリングス-0.004-4.21<0.001

A

女

21

-0.34

<0.001

女

18

-0.38

<0.001

相関係数

P値

前脛骨筋

-0.013-15.17<0.001

B

下腿三頭筋

0.005

2.13

0.033

C

女

21

-0.27

0.002

大腿角度

1.333

354.35<0.001

D

女

22

-0.27

0.004

下腿角度

1.324

194.07<0.001

E

女

2

-0.31

0.001

足部角度

0.281

25.98

<0.001

F

女

45

-0.33

<0.001

大腿角加速度

0.004

19.75

<0.001

G

女

20

-0.26

0.003

下腿角加速度

0.002

18.03

<0.001

H

男

3

-0.30

0.001

I

男

14

-0.26

0.003

J

男

22

-0.43

<0.001

考察

a 男性例

b 女性例

図 5 歩行時の足関節モーメント

さらに検証群の対象者ごとに歩行時足関節モーメントについて実測値と推定値の相関を検討し，全例で統計的に有意な相関を得た（表 3）．
その相関係数はほぼ弱い負の相関を示していた．

今回の検証では，実測値と推定値で波形が異なる結果となった．これは，計測された角度の値とその推定式の係数の値の正負が逆であったた
めに，推定値では実測値とは逆のマイナス方向
へのモーメントを示したことが原因のひとつである．また角度の項目の推定式への寄与率が高く，その他の項目の寄与率との間に差があるため，より差が生じたと考えられる．今後は推定式に組み込む要素の再検討を行い，矢状面以外の運動方向まで考慮する必要があると考える．またモーメントの比較の結果より，検証群全員において，立脚期での実測値のピークに遅れて推定値がピークに至る結果となった．これは，力学的に筋活動発生からモーメント発生までには遅延が生じる
ことが先行研究でも明らかにされており，今後の検討課題といえる．
次に，実測値と推定値では弱い逆相関の関係を示した．歩行時の遊脚期は振り子運動に相当する運動であり，下肢の関節モーメントは発生しないとされているが 10），遊脚期に足関節の角度変化や下腿筋群の筋活動が生じていること，床反力計では遊脚期に接地が無いために測定ができないことをふまえると，今回の遊脚期のモーメントの推定値に何らかの意味がある可能性が考えられる．

－59ー今回の研究では，比較的簡便に利用できる表面筋電図と下肢の体節の動きに着目したが，鈴木らによると，筋電図は筋活動量の測定に用いることのできる機器であり，等尺性収縮時には筋張力と筋電図は比例するといわれている 11 ） ．
Cordon らによると，筋の長さは，筋の収縮過程で作り出される張力と筋繊維を囲んでいる結合組織によって生み出される張力の双方に影響を与えるといわれており 12），また Hill らによると，筋の収縮速度も筋張力に影響を及ぼすといわれている 13）．これらを踏まえると，筋活動と体節の動きにはより密接な関係があることは明らかであり，今後も筋活動の項目については何らかの形で推定式に組み込む必要があると考える．
また今回の研究で，これまで剛体モデルで考慮されていたモーメントの測定に，筋活動という生体反応を組み込むと違いが生じ得ることが示唆された．この手法の応用が可能となれば，筋力の客観的な評価や動作時の関節モーメントの評
価のツールとして，臨床現場での理学療法の一助となるのではないかと考える．

本研究の限界
本研究の限界として，対象者が若年健常者に限局されていること，矢状面での関節モーメントの推定をしておりその他の運動方向を考慮できていないこと，股関節や体幹の動きを考慮できていないことが挙げられる．

まとめ
検証群の歩行動作において，実測値と推定値には弱い逆相関の関係がみられた．推定方法の精度を高めるためには，対象者の数や年齢，体格の幅を増やすことに加え，動作の再検討，解析に使用する項目や解析方法の見直しが必要である．

謝辞
本研究を進めるにあたり，ご指導・ご尽力を賜りました鶴崎俊哉准教授を始め，ご協力いただいた実験協力者の皆様，研究室関係各位に厚く御礼申し上げます．

参考文献
1） 厚生労働省：理学療法士および作業療法士法．
https://www.mhlw.go.jp/file/05-Shingikai-10801000-Iseikyoku-Soumuka/0000168998.pdf (2019 年
12 月 16 日引用)
2） 山本澄子：身体運動のバイオメカニクス．理学療法科学．2003；18（3）：109-114．
3） 小比賀柚木，山田拓実，他：若年者と高齢者における前方・側方ステップ動作について．理学療法科学．2010；25（3）：357-362．
4） 笠野由布子，三上章允：足部形態が歩行時下肢関節に及ぼす影響．第 49 回日本理学療法学術大会（横浜）．
5） Georgina K，Kay M，et al．：Reducing Joint Loading in Medial Knee Osteoarthritis．Arthritis &Rheumatism（Arthritis Care & Research）2008；59（5）609-614．
6） David G.Lioyd，Thor F．Besier：An EMG-driven musculoskeletal model to estimate muscle forces
and knee joint moments in vivo．Journal of iomechanics．2003；36；765-776．
7） Hahn，M.E.：Feasibility of estimating isokinetic knee torque using a newral network model．Journalof Biomechanics．2007；40；1107-1114．
8） 田中悠也，江原義弘，他：筋電図情報を取り入れた最適化手法により推定した歩行時の筋張力の妥当性．人間工学．2010；46：215-221．
9） Baildon RW，Chapman AE：Mechanical properties of a single equivalent muscle producing forearm
supination．J Biomech．1983；16；811-819．

－60ー10）中村隆一，齋藤宏，他：基礎運動学第 6 版補訂：医歯薬出版株式会社，東京，2010，352-355，393401．
11）鈴木大雅，澁谷健一郎，他：筋張力が表面筋電図に及ぼす影響．リハビリテーション医学．2000；
37：690．
12）Cordon AM，Huxley AF，et al.：The variation in isometric tension with sarcomere length in vertebratemuscle fibers．J Physiol (London) 1966；184；170-192．
13）Hill AV：The heat of shortening and the dynamic constants of muscle．Proc R Soc London [Biol]
1938；126；136-195．
（指導教員：鶴崎俊哉）－61ー早期および末期変形性膝関節症の痛みに対する
大腿四頭筋の筋収縮運動の効果－ラット変形性膝関節症モデルを用いた基礎的検討－
本川智子
要旨
運動療法による変形性膝関節症（以下，膝OA）の疼痛軽減効果は，多くのランダム化比較試験において明らかにされている．しかし，それらの対象者の多くは進行期の膝OA患者であり，特に，末期膝OA患者に対する運動療法の疼痛軽減効果は明らかにされていない．そこで，本研究では，ラット膝OAモデルを用いて，臨床で広く実践されている大腿四頭筋訓練を電気刺激誘発性筋収縮
運動によりシミュレーションし，早期および末期膝OAに対する疼痛軽減効果について検討した．その結果，早期膝OAおよび末期膝OAのいずれにおいても，筋収縮運動を負荷すると患部の痛みと遠隔部の二次性痛覚過敏は改善するが，改善率は末期膝OAでは早期膝OAと比べて有意に小さかった．これには，膝OAの進行に伴って痛みの病態が複雑になることが関係していると考えられ，
臨床では膝OAの病態を考慮して運動療法のプログラムを立案する必要があるといえる．

はじめに骨髄病変（Bone Morrow Lesion：BML）は荷重時痛の強さと関連があることが明らかになっている 3)．

変形性膝関節症（knee osteoarthritis，以下，膝そして，最近では，これらの末梢組織の病変からOA）は関節軟骨や軟骨下骨の変性といった組の侵害刺激の入力が長期間持続すると中枢感

織学的な病態を基盤とする関節疾患である．そ作が惹起され，痛みが重篤化・遷延化するとされの主要な臨床症状は痛みであり，組織学的な病ている 4)．
このような膝 OA 患者の疼痛マネジメントに関態と関連があることが示唆されている．具体的には，Kubota ら1)

は，X 線画像による重症度評価

して，本邦における変形性膝関節症ガイドラインに用いられる Kellgren / Lawrence（以下，K/L）分では薬物療法と非薬物療法の併用が推奨されて類のグレードが高くなるほど，痛みが強く，日常いる．そして，薬物療法では，痛みが軽症から中生活に支障をきたす割合が大きくなることを報告

等症の膝 OA 患者に対しては，滑膜炎が痛みのしている．また，Baker ら2)によると，核磁気共鳴

主病態であると推測されることから，抗炎症作用

画像（Magnetic Resonance Imaging：MRI）においのある非ステロイド性消炎鎮痛剤（Non-Steroidalて認められる滑膜炎の所見が多いほど，痛みがAnti-Inflammatory Drugs：NSAIDs）や鎮痛効果重度であるという．さらに，MRI 画像で認められるのあるアセトアミノフェンの処方が推奨されている．

－62ーまた，中枢感作が痛みの病態に関与しており，こ

材料と方法

れらの薬物での疼痛コントロールが不十分な患者に対しては，弱オピオイドや下行性疼痛抑制

1．実験動物系を賦活化させるセロトニン・ノルアドレナリン再実験には 7 週齢の Wistar 系雄性ラット 28 匹を取り込み阻害薬などの処方が考慮される 5)． こ用い，以下に述べるとおり，一部ラットについてのように膝 OA 患者の痛みに対する薬物療法では，早期膝 OA の痛みに対する大腿四頭筋の筋

は，痛みの病態を踏まえて処方する薬物が選択

収縮運動の効果を検証する実験に供した．具体

されている．

的には，Wistar 系雄性ラット 14 匹を，モノヨード

一方，膝 OA の疼痛マネジメントにおける非薬

酢酸（Mono-iodoacetic acid，以下，MIA）2mg を物療法では，有酸素運動や筋力増強運動といっ右膝関節腔内に投与し，膝 OA を惹起させた後，た運動療法が推奨されており，その有効性が多通常飼育する OA 群（n＝5），MIA 投与に対する

くのランダム化比較試験において明らかにされて擬似処置として生理食塩水を投与後，通常飼育いる 6-9)．また，本邦では大腿四頭筋訓練が変形する擬似処置群（n＝5），膝 OA 惹起後 5 日目か性膝関節症患者に対する運動療法として広く実ら大腿四頭筋の筋収縮運動を負荷する早期運施されており，下肢伸展位挙上運動による膝 OA

動群（n＝4）に振り分けた．また，他のラットにつ患者の疼痛軽減効果を検証する多施設共同研

いては，末期膝 OA に対する大腿四頭筋の筋収究の結果によると，8 週間運動を継続した群では縮運動の効果を検証する実験に供した．具体的

非ステロイド系抗炎症薬を 8 週間服用した群と同には，Wistar 系雄性ラット 14 匹を，前述と同様の程度の疼痛軽減効果が認められている 10)．

OA 群（n＝5）および擬似処置群（n＝5），そして，

しかし，これまでの先行研究における対象者を

膝 OA 惹起後 29 日目から大腿四頭筋の筋収縮

詳細に検討してみると，多くの先行研究において運動を負荷する末期運動群（n＝4）に振り分けた．

K/L 分類の 2 または 3 と評価される進行期の膝なお，以下に述べる行動学的評価を適切に行OA 患者が対象となっている．そのため，運動療

うため，実験開始前に 7 日間のハンドリング期間

法による疼痛軽減効果が早期膝 OA 患者や末期を設けた．本研究は長崎大学動物実験委員会

膝 OA 患者でも同等に得られるのかについてはで承認を受けた後，同委員会が定める動物実験

明らかではない．前述したように，膝 OA の痛み

指針に準じ，長崎大学先導生命科学研究支援には複数の病態が関与していることを踏まえると，

センター・動物実験施設において実施した．（承大腿四頭筋の筋収縮運動による疼痛軽減効果

認番号：1808091472）

は早期膝 OA と末期膝 OA では異なるのではなかと予想される．そこで，本研究では，早期およ2．ラット変形性膝関節症モデルの作成方法

び末期膝 OA に対する大腿四頭筋の筋収縮運

各群のラットに対して，3種混合麻酔薬（塩酸メ

動が痛みにおよぼす影響について，ラット膝 OA

デトミジン0.375mg/kg，ミタゾラム2mg/kg，酒石酸

モデルを用いて検討した．

ブトルファノール2.5mg/kg）を腹腔内へ投与して麻酔した．そして，OA群および早期・末期運動群のラットに対しては30ゲージの注射針（NIPRO－63ー社）を膝蓋靭帯の直上に刺入し，MIA 2mgを右した．覚醒下にて，右側膝関節の外側裂隙に圧

膝関節腔内に投与した．なお，擬似処置群のラ刺激を加え，後肢の痛み関連行動が出現する際ットに対しては，同様の手順で生理食塩水を右の荷重量（g）を測定することで評価した．データ

膝関節腔内に投与した．

は1個体につき5回測定し，最大値と最小値を除外した3回分の値の平均値を採用した．

3．大腿四頭筋の筋収縮運動の実施方法
前述の3種混合麻酔薬を腹腔内へ投与して麻2）足底の機械刺激に対する痛覚閾値の評価

酔した後，低周波治療器トリオ300（伊藤超短波

足底の機械刺激に対する痛覚閾値の評価に社 ） を 用 い て ， 刺 激 周 波 数 50Hz ， パ ル ス 幅は，Von Frey式感覚測定装置（以下，VFF：IITC

250μsec，刺激強度2～3mAの条件で，大腿四頭Life Science 社製）を用いて，覚醒下で右側足筋を2秒間収縮，4秒間弛緩させることで，膝関節底を刺激し，その際の刺激側後肢の逃避反応の伸展運動を誘発した．そして，この運動を週5回出現した際の荷重量を測定することで評価した．

（20分/日）の頻度で28日間継続して負荷した．な

データは1個体につき5回測定し，最大値と最小

お，本研究において採用した膝OAモデルは先値を除外した3回分の値の平均値を採用した．

行研究11)に準じており，MIA投与後5日目には組
織学的には早期膝OAに該当するとされており，

3）膝関節の圧痛覚閾値および足底の機械刺激

また，MIA投与後28日目には末期膝OAに該当に対する痛覚閾値の改善率するとされている．そこで，早期運動群に対する

早期膝OAおよび末期膝OAに対する筋収縮

大腿四頭筋の筋収縮運動はMIA投与後5日目

運動の疼痛軽減効果について，早期運動群と末から28日間，末期運動群に対する大腿四頭筋の期運動群の膝関節の圧痛覚閾値および足底の筋収縮運動はMIA投与後29日目から28日間とし機械刺激に対する痛覚閾値の改善率を算出し，た．

比較・検討した．なお，改善率は，「（運動介入後
28日目の閾値－運動介入直前の閾値／実験開

4．行動学的評価

始時の閾値－運動介入直前の閾値）×100」によ

実験期間中は，以下の方法にて注射側であるり算出した．

右側膝関節の圧痛覚閾値を測定した．また，右側足底への機械刺激に対する痛覚閾値を測定

6．統計処理し，遠隔部における痛みの発生状況を評価した．

すべてのデータは平均値±標準偏差で示した．

なお，各評価は MIA または生理食塩水投与前

膝関節の圧痛覚閾値および足底の痛覚閾値のおよび MIA 投与後 4, 7 日目，その後は 7 日毎

比較には，二元配置分散分析を適用した．検定に 32 日目または 56 日目まで行った．

において有意差を認めた場合は，事後検定としてBonferroni法を適用した．また，膝関節の圧痛

1）膝関節の圧痛覚閾値の評価

覚閾値および足底の機械刺激に対する痛覚閾

膝関節の圧痛覚閾値は，ランダルセリット式鎮値の改善率の比較にはt検定を適用した．なお，

痛効果測定装置（Ugo Basile 製）を用いて評価

すべての統計手法とも有意水準は5%未満とした．

－64ー

結果

3）膝関節の圧痛覚閾値および足底の機械刺激に対する痛覚閾値の改善率

行動学的評価運動介入後28日目における膝関節の圧痛覚
閾値ならびに足底の機械刺激に対する痛覚閾

1）膝関節の圧痛覚閾値の変化
OA群および早期運動群は，MIA投与後4日
目に擬似処置群と比べて有意に低値を示し，こ値の改善率は，いずれも末期運動群は早期運動群と比べて有意に低値を示した（図3）．

の2群間に有意差は認められなかった．その後の推移をみると，OA群はMIA投与後32日目まで擬考察

似処置群と比べて有意に低値を示した．一方，早期運動群はMIA投与後14日目よりOA群と比本研究では，ラット膝 OA モデルを用いて，早べて有意に高値を示し，MIA投与後28日目以降

期膝 OA および末期膝 OA の痛みに対する大腿では擬似処置群との有意差を認めなかった（図四頭筋の筋収縮運動の効果について検討した．

1）．

まず，早期膝 OA に対する筋収縮運動が痛み

次に，OA群と末期運動群は，MIA投与後4日におよぼす影響について検討したところ，MIA

目からMIA投与後56日目まで擬似処置群と比べ投与後 4 日目の膝関節の圧痛覚閾値および足て有意に低値を示した．そして，この2群を比較

底の機械刺激に対する痛覚閾値は，OA 群と早すると，MIA投与後4日目から35日目までは21日

期運動群は擬似処置群と比べて有意に低値を目を除き有意差を認めなかったが，MIA投与後示し，この 2 群間に有意差を認めなかった．この42日目以降において末期運動群はOA群と比べことから，OA 群と早期運動群では同程度の膝て有意に高値を示した（図2）．

OA が惹起されていたと推察できる．そして，運動介入後の膝関節の圧痛覚閾値の推移をみると，

2）足底の機械刺激に対する痛覚閾値の変化

MIA 投与後 14 日目以降，早期運動群は OA 群

OA群および早期運動群は， MIA投与後4日と比べて有意に高値を示し，MIA 投与後 28 日

目に擬似処置群より有意に低値を示し，この2群目以降は擬似処置群との間に有意差を認めな間に有意差は認められなかった．その後の推移

かった．また，運動介入後の足底の機械刺激にをみると，早期運動群はMIA投与後14日目より

対する痛覚閾値の推移をみると，MIA 投与後 14

OA群と比べて有意に高値を示した（図1）．

日目以降，早期運動群は OA 群と比べて有意に

次に，OA群と末期運動群は，MIA投与後4日

高値を示したが，擬似処置群と比べて有意に低目からMIA投与後56日目まで擬似処置群と比べ値を示した．これらの結果から，早期膝 OA に筋て有意に低値を示した．そして，この2群を比較

収縮運動を負荷すると患部の痛みのみならず遠すると，MIA投与後4日目から35日目までは有意隔部の二次性痛覚過敏も早期に改善できる可能

差を認めなかったが，MIA投与後42日目以降に性が示唆された．
次に，末期膝 OA に対する筋収縮運動が痛み

おいて末期運動群はOA群と比べて有意に高値を示した（図2）．

におよぼす影響について検討したところ，MIA－65ーa）膝関節の圧痛覚閾値

b）足底の機械刺激に対する痛覚閾値

(g)
230

(g)
70

210

#

190
170

60

#

*#

*#

50

*
*

110

*
*

*

*

70
0

介入期間

B.L.

4

7

14

21

：擬似処置群， ：OA 群，

32 (days)28：早期運動群

10
0

B.L.

*

*
*

**

20

90

*#

*

*

30

*

*

*#
*#

*#

40

150
130

*

4

*
介入期間

7

14

21

32 (days)28*：擬似処置群との有意差，#：OA 群との有意差. p < 0.05

図 １ 膝関節の圧痛覚閾値および足底の機械刺激に対する痛覚閾値の変化（早期膝 OA に対する介入）
a）膝関節の圧痛覚閾値

b）足底の機械刺激に対する痛覚閾値

(g)
230

(g)
70

210

60

190
50

170
150

130
110

*
*

* *
* *

*#

*
*

*

*
*

*#
*

40
30

*

*

20

90
70
0

*#

*#

介入期間

B.L. 4

7

14

21

28

35

：擬似処置群， ：OA 群，

42

56 (days)49：末期運動群

10
0

* *
* *
B.L. 4

7

*
*

*
*

*
*

*
*

14

21

28

35

*#

*

*

*

49

56 (days)

介入期間

42

*：擬似処置群との有意差，#：OA 群との有意差. p < 0.05

図 2 膝関節の圧痛覚閾値および足底の機械刺激に対する痛覚閾値の変化（末期膝 OA に対する介入）
a）膝関節の圧痛覚閾値

b）足底の機械刺激に対する痛覚閾値

(%)
100
90

(%)
100
90

80

80

70
60

70
60

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*#

*#

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*

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0

*

10
0

早期運動群 末期運動群

早期運動群 末期運動群*：早期運動群との有意差． p < 0.05

図 3 膝関節の圧痛覚閾値および足底の機械刺激に対する痛覚閾値の改善率－66ー

投与後 4 日目から 28 日目までの膝関節の圧痛

加えて，軟骨下骨の変性が進むと軟骨下骨を支覚閾値および足底の機械刺激に対する痛覚閾

配する一次感覚ニューロンでは，小型細胞だけ

値は，OA 群と末期運動群は擬似処置群と比べでなく大型細胞においてもカルシトニン遺伝子関て有意に低値を示し，この 2 群間に有意差を認連ペプチド（Calcitonin gene related peptide，以下，

めなかった．つまり，この実験においても OA 群とCGRP）や神経成長因子の受容体である TRPV1

末期運動群では同程度の膝 OA が惹起されていといった疼痛関連分子の発現が増加することがたと推察できる．そして，運動介入後の推移をみ報告されており，このような末梢神経の形質変化

ると，MIA 投与後 42 日目以降，膝関節の圧痛覚（フェノタイプスイッチ）が痛みの重篤化に関与す閾値ならび足底の機械刺激に対する痛覚閾値

ると考えられている 15)．そして，このような変化がのいずれも，末期運動群は OA 群と比べて有意

長期間におよぶと，末梢からの侵害刺激の入力に高値を示し，擬似処置群と比べて有意に低値が持続することで，脊髄や脳では中枢感作が生を示した．つまり，末期膝 OA であっても筋収縮

じ，慢性疼痛に発展するとされている．つまり，早運動を負荷すると患部の痛みならびに遠隔部の期膝 OA の痛みの病態の中心は滑膜炎であり，二次性痛覚過敏が改善される可能性が示唆され

膝 OA の進行に伴って，他の末梢組織の変化がた．

痛みに病態に加わり複雑になるといえる．

そして，早期膝 OA および末期膝 OA それぞ

今回の結果では，早期運動群および末期運れに対する筋収縮運動の疼痛軽減効果を比較・動群ともに疼痛軽減効果が認められた．

検討するために，運動介入後 28 日目における痛Ishikawa ら 16)によると，ラット急性膝関節炎モデ

覚閾値の改善率を算出し，比較した．その結果，

ルの発症後早期から低強度の筋収縮運動を負

膝関節の圧痛覚閾値および足底の機械刺激に荷すると，滑膜炎の軽減によって患部の痛みが対する痛覚閾値のいずれも，末期運動群は早期早期に改善し，末梢からの侵害刺激の入力が減運動群と比べて有意に低値を示した．つまり，膝少することで脊髄における中枢感作が抑制され，

OA に対する筋収縮運動の疼痛軽減効果は，早その結果，遠隔部の二次性痛覚過敏が軽減す

期膝 OA 患者と末期膝 OA 患者とで異なり，末期るという．つまり，早期運動群と末期運動群で認

膝 OA 患者では筋収縮運動の疼痛軽減効果はめられた疼痛軽減効果には，いずれにも共通し低い可能性が示唆された．

た痛みの病態である滑膜炎に対して筋収縮運動

最近の疼痛医学研究の発展により，膝 OA のが好影響をもたらしたことが関与しているのでは

痛みの病態が明らかにされつつある．膝 OA 早

ないかと推察される．一方，筋収縮運動による疼期では，関節軟骨の変性に力学的負荷の偏在

痛軽減効果は早期運動群と比べて末期運動群化が加わることで関節軟骨が摩耗・断片化し，こでは小さかった．前述したように，末期膝 OA のれが滑膜で貪食されることで生じる滑膜炎が痛

痛みの病態には滑膜炎以外の病態が複雑に関

みの主病態であるとされている

12, 13）．そして，関与している．そのため，末期から介入しても十分

節軟骨の変性が進行し，軟骨下骨において骨嚢な疼痛軽減効果が得られなかったのではないか

胞の形成や骨辺縁部における骨棘形成などがと推察される．

誘発されると，これらも痛みの病態に加わる 14)．

－67ー

臨床場面では，すべての膝 OA 患者に対して

大腿四頭筋訓練が広く実践されている．しかし，最後に，本研究の限界として，各群のサンプ

今回の結果を踏まえると，膝 OA 患者に対する運

ル数が小さいことが挙げられる．また，今回の研動療法では，痛みの病態を考慮したプログラムを

究では行動学的評価しか行えておらず，その結立案する必要があるといえる．具体的には，滑膜果を裏付けるための組織学的解析や生化学的炎が主な病態と考えられる早期から進行期の膝解析、分子生物学解析については実施できてい

OA 患者に対しては，大腿四頭筋訓練により患ない．運動療法の科学的エビデンスの確立につ部の痛みを改善し，慢性化の予防を図るとともに，ながるよう，今後は，前述の課題を解決し，本研

罹患関節の関節可動域制限や膝関節周囲筋の究を発展させたい．

筋力低下などの機能障害，歩行能力などの維持・向上を図るプログラムが必要といえる．一方，

謝辞

末期膝 OA 患者では，大腿四頭筋訓練による疼痛軽減効果が乏しいことから，痛みの無い部位

本研究を進めるにあたり，ご指導・ご協力いたでの全身的な運動をプログラムに加えて疼痛軽だきました長崎大学大学院医歯薬学総合研究減を図るとともに，各種外科術後までの身体機能科運動障害リハビリテーション学研究室の諸先の維持や不活動の回避・是正に努める必要があ

生方に厚く御礼申し上げます．

るといえる．

参考文献
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（指導教員：坂本淳哉）－69ー