January Special

マラソン研究東京 2020 対策からリカバリーはじめマラソンの科学を探る

設楽悠太、大迫傑、服部勇馬の 3選手の活躍ぶりが目立つ男子マラ
ソン界。世界に目を転じても 2 時
間 1 分台まで記録は伸び、2 時間を切るのも時間の問題と言われている。折しも、東京オリンピック・
パラリンピックまでもう 2 年もない。世界中が暑熱下早朝で行われるマラソン対策を進めている現在、その東京 2020 対策から、疲労（損傷）する筋肉の特定、その回復過程を研究するグループからの報告、また「体力」や長距離走能力を見る指標開発で知られる先生にも取材し、マラソンの科学を掘り下げた。

1 東京 2020 のマラソンの科学的対応について 杉田正明 P.2
2 マラソン前後の筋肉の硬さ変化とリカバリーの方策 稲見崇孝 P.8
3 フルマラソン前後で足部の形状はどう変化し、どう回復するか 深野真子 P.14
4 マラソンで生じる筋ダメージの評価 東原綾子 P.18―― 骨格筋画像研究の視点から

5 酸素摂取効率勾配（OUES：Oxygen uptake efﬁciency slope）という指標について 馬場礼三 P.29―― 生理学的基礎と臨床への応用

1

マラソン研究 ── 東京 2020 対策からリカバリーはじめマラソンの科学を探る

東京 2020 のマラソンの科学的対応について

杉田正明

学に対する研究の概要についてお話を伺いた
いと思います。先生は今、どういう立場でマ

日本体育大学教授
日本陸上競技連盟科学委員長

ラソンに関わっていらっしゃるのですか？
杉田：今は日本陸上競技連盟の科学委員長

日本陸上競技連盟の科学委員長でもある杉田という立場です。総勢 35 名の科学委員が先生に、世界と日本のマラソンの科学の最先いて、それぞれに種目の担当を決めていま端を聞いた。トップアスリートのみならず、
愛す。私は、長距離とマラソンの科学の責任

好家レベルでも参考になるところが多い内容

者をやっています。競歩担当者は別にいるである。東京 2020 は科学の戦いでもある。

のですが、暑さ対策とかコンディショニン
グという面を担当しています。

―― 東京オリンピックを目標としたときに、よく言われている暑熱の問題とか、早朝ス

暑さ対策

タートという時間のコントロールとか、高所

杉田：リオデジャネイロオリンピックの 2

トレーニングとか、いろいろな要素があると年前の 2014 年に、リオも東京も暑いという思います。暑熱対策は世界中で進んでいるよことで、当時、男子マラソン部長の宗猛さ

リンピック前で公開できないデータもありうですが、今の日本の位置はどの辺にあるのんと女子マラソン部長の天満屋の武富豊さますのでご了解ください。

か、日本として最も力を入れているのはここんの 2 人から暑さ対策をやっていこうと声最初に行ったのは、練習前後の体重、体であるとか、これからはここが欠けているのをかけていただき、北海道の合宿等で暑さ

温、汗の成分を調べることでした。その理でやらなければいけないとか、マラソンの科対策をやるようになりました。しかし、オ

由は、暑さ対策のポイントは、深部体温を杉田正明（すぎた・まさあき）先生

上げないこと、体内の水分が失われないこと、汗によるミネラル・電解質（ナトリウ
ム、カリウム等）の損失を補うこと、この3 つにしぼられるからです。
体温は耳で測れば、とりあえず深部体温を知ることができます。体内の脱水の程度
G選手

F選手

E選手

D選手

C選手

B選手

A選手

G選手

F選手

E選手

D選手

C選手

B選手

A選手

も練習前後に体重を測ればわかります。途中で給水した場合は、給水のボトルをその都度測って、それも合わせてどれくらい減ったかがわかります。でも汗の成分は、全然調べられていませんでした。
―― ナトリウムやカリウムなどの損失を補うことと言われてはいるが、誰もそれはちゃん

G選手

F選手

E選手

D選手

C選手

B選手

A選手

（分析できず）

図 1 マラソンナショナルチーム士別合宿 40km 走（2014.9.9,11 時 START）での汗中の成分分析結果（P.25 にカラー図掲載）

2と知らなかったということですか？
杉田：そうです。アスリートを対象とした

データはなかったですね。
―― 調べるのもそんなに簡単ではないですか
らね、体温や体重に比べると。

Sportsmedicine 2019 NO.207

汗

表皮

エクリン腺

導管

分泌管
汗の原液

Na

血漿

水

再吸収

汗は血液から作ら
れ、体温の上昇を脳が感知すると血液中の水分を汗腺に取り込み、汗を皮膚表面
に出す。

図2

図3

杉田：そうなんです。図 1 は2014年に初めめ図にあるようなものを再吸収してもう 1

彼らも深部体温を測っていました。これはて、マラソンのナショナルチームの合宿で回身体に入れて、抜いたものが出ていくよ

飲み込んだピルにデータが保存され、あと行ったものです。先行研究で、全身の汗のうになっています。

で読み取るという方式です。

ナトリウムの濃度は、胸と太ももの汗の濃―― 大事なものは、出ようとするけどもう 1

度がかなり高く相関するというものです。

回吸収する。よくできた仕組み。

cap）と呼ばれているものがあります（図ですので、これは胸部の汗を収集しました。

杉田：結局、それが追いつかなくなるくら3）。これは競歩の話ではあるのですが、た―― 胸にガーゼを貼った。ガーゼも結構、厚い激しく発汗すると、再吸収せずにそのまぶん競歩以外でも用いられていると思いまい。

ま出るということで、教科書的には、発汗す。
今、カナダの取り組んでいる暑さ対策の杉田：そうですね、気密性が保たれるよう量の多い人の汗は、こういったものが再吸なかで、汗については、ナトリウム、グルにシールが貼ってあります。

収されにくいので、排出される成分の濃度

コース、タンパク質を測定する着用可能な―― 7.5cm 四方。

が高いと書いてあるのですが、そんなこと

パッチを使用して計測しているそうです。

杉田：はい。それを注射器で抽出して調べはないのです。

我々の取り組みのほうが先行していると思てみました。するとずいぶん個人差がある―― 経験的には逆かなという感じはしますっていましたが、同じようなことを最新のということがわかりました。さらにナトリね。汗をいっぱいかくとサラサラしてきて、

テクノロジーを使って諸外国もさまざまなウムだけでなくいろいろなものが体内からほとんど水分だなという感じになる。

取り組みを行ってきていることが推測され排出されていることがわかりました。そこ

杉田：そうですね。でも教科書的にはそうます。

で、この汗で失われる成分が多いとどうな

書いてある。
確かに、暑熱に慣れていない状―― これは汗の成分と深部体温との関係を見るのかについても、選手の聞き取りから調態のときは、そういう感じです。でも身体ようとしている？

べました。そして、ある成分がたくさん排が慣れてくると、汗はサラサラになる。そ杉田：どちらかというと暑熱環境下で試合出される人は要注意だということもわかっ

れでも個人差があります。アスリートを対をしたりしたときに、体温がどれくらい上てきました。普段の練習とか体調をいい状

象にこうしたことに取り組んだのは、わががるのかということと汗中にどんなものが態に維持するために、選手ごとに、たとえ国ではこれが初めてではないでしょうか。

失われるのかということをそれぞれ見ていば栄養をどうするかとか、飲むものをどう多くを述べることはできないのですが、深ると思われます。

するかとか、いろいろな戦略が考えられる部体温を特殊な装置を用いて測定をしたこ―― 暑熱対策としてさまざまやっていますのではないかと思っています。

とがあります。初めて測ることができましね。

―― 体外に出ていくわけですから、当然、そた。

杉田：そうですね。競歩は皆で集まって合フランス製で、ボディキャップ（Body­

ういう栄養素が失われているということ。

リオデジャネイロオリンピックのときに宿することが多いのでサポートがやりやす

杉田：図 2 に示すように、本来、エクリン

50km 競歩で、荒井選手とカナダの選手が 3いのですが、マラソンはそれぞれに分かれ腺から導管を通って汗が出ますが、教科書位と 4 位をめぐってクレーム合戦のようなてチーム単位で合宿することが多いので、的には、排出される栄養素は身体にとって形になりました。そのときに 4 位になった

我々もすべてうまく対応できないのですがなくてはならないものなので、ここで 1 回

カナダのダンフィー選手がカナダのテレビ…。

出ようとするのに、さらにナトリウムはじのニュースにネットで出ているのですが、Sportsmedicine 2019 NO.207

図 4 は 40℃の暑熱環境下で、3 つの条件

3

Gonzalez et al., Influenceof body temperature on
the development of fatigue
during prolonged exercise
in the heat. JAP, Vol. 86 (3):1032-1039, 1999.

図5

図4

北京世界陸上（2015.8）でのアップ会場での様子

で 7 人が自転車をオールアウトまで漕ぐとのですか？

いう実験データです。3 条件の 1 つは、運杉 田： 売っていま動する直前に身体を冷やす、たとえば水風す。
普通に買えます。

呂に入るとかで深部体温を 35℃にする。コ

こういうのを着て、ントロールは何もしない。もう 1 つは、直やっているのです。

前に簡単に言うとウォーミングアップをす

メタ解析の論文による、つまり身体を温めます。そのうち一番って暑熱環境下で運長く漕げたのが、pre-cooling。暑熱環境の動前と運動中に身体なかでは、直前に身体を冷やすことの重要を冷やすことによっ性を示唆しています。その次がコントローてパフォーマンスがルで、一番短かったのが pre-heating です。

上がることが結論づでも、オールアウトになるときというのはけられています。し3 条件いずれも深部体温が約 40℃で同じ水

たがって、試合の直準です。ということは暑熱環境下での運動

前、試合の最中にど能力を考えるなら、運動開始時の深部体温

ういうことをやるかと 40℃までのこの幅がポテンシャルを表は、いろいろなやり

すと言えそうです。

方が浸透してきてい―― すると、アップだけやってレースに出るます。たとえばアイのが一番よくないということですね。

ススラリーという氷を砕いたものを飲む―― 併用したほうがいい？

杉田：そうです。

という方法があります。体重 1 kg 当たり

杉田：いいですね。

―― アップはしないほうがいい？

7.5g、60kg の人だと 450g を 6 回に分けて―― それを胃に入れて、お腹は冷えないので

杉田：ウォーミングアップしてもいいので飲むのですが、結構な量を飲まなければな

すか？

すが、暑熱環境では運動前には体温を下げりません。それを飲んで暑熱環境下で運動

杉田：重要なポイントです。人によってはるということが重要であるということと、をしたときの直腸温は冷水を飲むよりも低下痢を生じることがあります。冷たいもの

運動中も当然身体の熱を下げるようにする。

く推移し、運動継続時間は飲むよりも 2 割を急激に摂るので、身体が逆の反応をするということで、世界では図 5 のようなことくらい長く見られたことが報告されていま場合があり、私が聞いた話では、たとえばを行っています。これは北京での世界陸上

す（図 6）。外から冷やすやり方と、水風呂

胃がものすごく熱くなって困ったという選のウォーミングアップエリアの様子です。

に入ったり、アイスジャケットを着たり、手もいるそうです。ですからこれは相当、―― アイスベストですね。日本で売っている

中から冷やしたりといろいろあります。

入念に試す必要があると思います。

4↑は飲料摂取。＊は条件間の有意差（p<0.05）を表す。アイスラリーの摂取によって−15 分から 30 分まで直腸温が有意に低下し、運動継続時間も延長している。
（Siegel R ら : Ice slurry ingestion increases core temperature capacity andrunning time in the heat. Med Sci Sports Exerc. 42(4):717-725. 2010. ）図6ランニング中の直腸温の経時的変化（Siegel ら（2010）を改変）

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マラソン研究 ── 東京 2020 対策からリカバリーはじめマラソンの科学を探る

マラソン前後の筋肉の硬さ変化とリカバリーの方策

稲見崇孝
慶應義塾大学体育研究所

稲見：そうです。主として筋肉をターゲッ

トとしてきたのですが、これまでのマラソ
ン、さらにはウルトラマラソンなど、長距離系のものは生理学的指標がメインアウト

2 時間少しで 42.195km を駆け抜けるハードカムとなることが多く、たとえば血液を採な競技、マラソンを走る前後で大腿部や下腿って分析するという方法が行われてきましの筋肉はどのように変化するか。またその変た。局所ではなく、全身の指標としては、化は、筋肉内部の遠位と中間、近位ではどう

疲労度、つまりどれくらい疲れているかを違うか。回復にはどの程度の時間が必要か。そ見ようとされてきたのですが、マラソン後うした実践的問題について研究を進める稲見

どこに部位特異的な損傷があるのかとなる先生に新しい知見を紹介していただいた。

とやはり筋力や柔軟性（関節可動域）、筋痛などで見るしかない現状がありました。と大腿部と下腿部でどの筋肉が硬くなるか

くに柔軟性に関して、たとえば足首を背屈―― 今研究されていることのはじまりは？

い硬くなっているかが指標の 1 つになってとで、筋肉を特定して観察できるようにな

稲見：まず、どこを最も回復（リカバリー）きたのですが、ふくらはぎでも腓腹筋なのってきました。

したらいいのかがこれまで明確ではなかっかヒラメ筋なのか、特定ができなかった現

図 1 はとくに下肢筋肉がどれだけ硬くなたというところから入りました。

状があります。一方で最近、硬さの変化をったかを示したものです。縦軸は上にいけ―― どこというのは筋肉の話ですね。

定量化する際にエラストグラフィを使うこ

ばいくほど柔らかくて、下にいけばいくほ

稲見崇孝（いなみ・たかゆき）先生

したときに、ふくらはぎの筋肉がどれくら

ど硬くなることを示しています。山梨県の河口湖をスタート
地点に行われているフルマラソ
ンの大会、富士山マラソンで、
過去、何件かやって得た知見です1）。マラソンを走る前と、走った直後に測定しています。直後（POST）というのは、ゴールして 1、2 分で測定がはじまるほど、ゴール付近にブースを構えさせてもらっています。それから 1 日後、3 日後、8 日後と追跡して測定しています。これまで取っている指標としては、最大筋力や関節可動域など、これまでに報告されてきた指標もありますが、この研究では筋肉の図18

下肢筋群の硬さ変化

硬さに着目し、どの筋肉が硬くSportsmedicine 2019 NO.207

図 2 下腿部の硬さの変化率
8 日経ってもなお腓腹筋は回復してない

図 3 大腿部の硬さの変化率
8 日経ってもなお大腿直筋の硬さは回復してないなっているのかを見て筋損傷の 1 つの指標

回復の時間的目安にしていこうという取り組みです。

―― 要するに、この 6 筋については、次の日

よっては 8 日経ってもなお回復していなに最も硬くなって徐々に回復していく。

い、元の水準に戻っていないというのが気の下腿（前脛骨筋、腓腹筋内側頭、ヒラメ

稲見： とある Web のデータによると、マがかりです。回復している筋肉も当然あり筋）は直後（POST）も見ていますが、実ラソンに出場する市民ランナーはどんどんますし、1 日後にピークを迎え、そのとき際に硬くなるのはその日ではなくて 1 日後増えていて、なかには練習をしっかりしての損傷の程度は同じなんですが、回復にはがピークを示しています。
上段の大腿直筋、いない人も多いので、大会が終わった次の差がある筋肉もありました。マラソン大会

外側広筋、大腿二頭筋のデータには直後は

日は、仕事の能率が 3 割くらい低下するよ

が終わった後には、活動量計をつけていた

図 1 を見ると、下肢筋群でもとくに下段

2）

リカバリーという視点でみると、筋肉にないのですが、これを見ると 1 日後がピーうです 。そういう日常生活に支障をきた

だいて、日常の活動量やトレーニングをはクというのはどの筋肉も同じでした。ただすような運動は、本当によいのだろうかとじめていないかどうかなども調査をしてい全部の筋肉で一様に同様の変化が起こるということもあります。やはりリカバリーはます。特別なことをせず、一般的な生活をいうことではなく、その程度はかなり違っ

早いほうがいいので、それを前提として研送るとこういう状況になるということでているという印象です。ふくらはぎが硬く

究をはじめました。先にも述べたように、す。1 日後に硬くなって、3 日、8 日と回復

なった、損傷したといっても、それは筋肉

当初はどこの筋肉がリカバリーを必要とし傾向にはあるのですが、8 日経っても元のによって異なりそうだということがわかっているか、どういう時系列で変化するかが基準には統計的に戻っていない筋肉もあてきました。

わかっていませんでした。1 日後が概ねどる。

―― これは複数の選手？

の筋肉もピークなのですが、それは少しず―― 図 2 の腓腹筋は戻っていない。

稲見：そうです。人数は 21 人です。

つ違いそうだという点が面白そうな結果で

稲見：そうですね。グラフ縦軸が下にいけ―― 21 人の平均値？

した。

ばいくほど硬くなっているということにな

変化の程度がどれくらい違うかというのりますので 100% に戻っていないというこ―― みなそれぞれ経験のあるマラソンランナを示したのが、図 2 の下腿と図 3 の大腿部とは回復はしていないことを示します。

ーですか？

です。図 1 の硬さを変化率、PRE（マラソPRE に比べて POST は有意差がついてい稲見：そうです。このマラソン大会で 3 位ン前）を基準にして示したものです。たとて、1 日後、3 日後、8 日後とまだ有意差がに入る、国際大会に出ていくようなレベル

えば図 2 は PRE を基準に POST から 8 日

残っています。8 日後のグラフを見ると、ヒの人たちも入っています。ただ一般の、趣目まで 4 回測定した結果を示しています。

ラメ筋と前脛骨筋はもう有意差がなくなっ味にしているようなレベルの人もいるの

下腿のなかでは腓腹筋が一番硬くなっていているので、ほぼほぼ最初に戻りはじめて

で、対象としたアスリートのレベルには幅ました（グラフのバーが低いほど硬いこといると言えると思います。したがって、下があります。多くは大学の陸上同好会の学を示す）。
大腿部の場合は大腿直筋とハムス

腿であれば腓腹筋の回復が遅いということ生です。陸上同好会のトップランナーは競トリングス（大腿二頭筋）に比較的大きなになります。同じように図 3 の大腿部の筋走部よりも成績がいい学生もいて、そうい

硬さの変化が起こっているかなという感じ

肉を見ると、8 日後までにまだ有意差が残う学生たちにお願いして、実験の全日程にです。測定肢位の問題もあるかもしれませっているのは、大腿直筋。PRE に比べて、参加してもらいました。男女で比較してもんが、前脛骨筋などは POST のときもあまマラソン前に比べて硬いということになる

結果は変わりませんでした。

り変わりがありませんでした。

ので、同じ大腿部でも筋肉によってもだい

稲見：そうです。

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マラソン研究 ── 東京 2020 対策からリカバリーはじめマラソンの科学を探る

フルマラソン前後で足部の形状はどう変化し、どう回復するか

深野真子
芝浦工業大学工学部

深野：走るとアーチなどがつぶれるのですが、その後、どう回復していくのか。そもそも戻るのかどうかをこの研究では調べています。足部の三次元的な形状（形態）情42.195km という長い距離を走ると足部の報は、足と適合性の高いシューズを設計す

形状はどう変化するか。それはどのようにしるうえで重要になりますし、靴ずれは長距てもとに戻るのか。形状の変化はシューズと離ランナーにとって頻度の高い問題のひとの関係で靴ずれの発生にも影響する。何がど

つで、マラソンレース中あるいはレース後う変化するか、直後はもとより 8 日後までにメディカルテントを訪れたランナーのう追いかけて変化を見た研究内容を紹介してち、0.2 ～ 39％は靴ずれ（水ぶくれ、マメ）いただく。

が原因という報告もあります（MaillerSavage et al., 2006）。また靴ずれは、骨格

マラソン前後での足部の形状変化を見る

筋の外傷・障害として比較的軽視されます―― バイオメカニクスと障害の関係などを研

バーユース障害を起こす可能性が高いとさ究されている？

れています（Van Tiqqelen et al., 2009）。

深野：そうですね。私は足部をずっと見て―― 観点としては、ゆくゆくは障害予防につ変わるというようなことを活かした靴の設きたのですが、足部はまだ障害にたどり着

なげたい？

計にも、データを使ってもらえないかと考く前の段階で、あまり研究がされていない

深野：そうですね。こういった足の形状がえています。この研究を始めた頃は、フルが、靴ずれがあるランナーは膝関節のオー
深野真子（ふかの・まこ）先生ということもあり、まずは基本的な歩きとか、健常者のデータからとっていこうかなというところです。まだまだ障害までたどり着いていないという感じです。
「足部の三次元的な形状変化と―― 今回は、フィッティングを考える」という研究内容を紹介していただく。
深野：はい、これは今年、日本靴医学会で発表した内容で、今年 2018 年の Europian
Journal of Sports Science にも掲載されました。フルマラソンでの足部の形状変化を見たものです。
―― 足部の形状変化。
深野：もう少し具体的に言うと、サブタイ

トルに記したように「フルマラソン走破前
後での足部の形状変化とその回復について」という内容になります。
―― 形状の回復。

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図1（P.25 にカラー図掲載）

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る、3D foot scanner という測定装置を現地に持っていったりしています（図 2）。裸足になって立ってもらって測定すると、片脚で１分も立たな
いで 3 次元的なデータが出てくるので、それを取り出してアーチの高さを測ったり、横幅を測った
り、足のプロネーション
がどうなっているかなどを測っています（図 3）。
study design はシンプルで、これらの変数が、プレ（マラソンを走る
前）、（マラソン走破）直後、1、3、8 日後にどう
図2（P.25 にカラー図掲載）

いうふうに変化するかというのを調べているというのがこの研究です。
―― この富士山マラソンに参加する人というのは、レベルの高い人？
深野：レベルが高い方からファンランナー

までいろいろいらっしゃいます。今回の対象は大学の陸上サークルに所属している方で、富士山マラソンを走るという方に「実験に協力していただけませんか？」と依頼し了解を得た人で、実験のためにあえて走っていただいたわけではありません。
―― 大学というのは複数の大学？
深野：はい。研究はチームを組んでやっていますが、それぞれにいる大学の学生をリクルートしてという感じです。実際のマラ
ソン直後の計測は図 2 に示したようにブースを設置し、ゴールしたらすぐに測定しました。

図3

マラソンを走った後には「アーチが落ちる」には富士山マラソンに一緒に行って、デーマラソン直後は足部の体積が減るなどと、まことしやかに言われていたのでタをとってきました。この研究の場合は、

深野：被験者は図 1 にも示しましたが、健すが、本当に落ちるのかどうかということ

フルマラソンを走る前と走った直後、それ康な大学陸上サークル所属選手 11 名（男と、アーチが落ちた後、それが回復するのと１日後、3 日後、8 日後という時間軸で 3性 6 名、女性 5 名です。日頃から走っていかどうかを調べたいということで、稲見崇

次元的な足部形状を記録しています（図 1る方です。図 4 は結果です。マラソン走破

孝先生と一緒に研究をはじめました。実際

参照）。今は簡単に 3 次元形状で計測でき後、足部はむくむかなと思ったのですが、Sportsmedicine 2019 NO.207

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マラソン研究 ── 東京 2020 対策からリカバリーはじめマラソンの科学を探る

マラソンで生じる筋ダメージの評価―― 骨格筋画像研究の視点から

東原綾子
早稲田大学スポーツ科学学術院

いただければと思います。
―― 画像というのは？
東原： 主に超音波画像と、磁気共鳴画像（Magnetic Resonance Imaging：MRI）
マラソンで筋がどれくらいダメージを受けてです。

いるかについて、骨格筋の変化を画像で検証―― 超音波がずいぶん進歩してきています

していく研究に携わっておられるのが東原先ね。

生。画像とは、超音波画像と磁気共鳴画像

東原：そうですね。筋の形状を捉えるだけ（MRI）である。まだ新しい研究分野だが何でなく、筋の硬さを評価できる技術が飛躍をどうみて何がわかってきているかを語って的に伸びています。

いただく。障害予防に直結した話であり、さ―― エラストグラフィですね。

らなる今後の成果が楽しみな研究である。

東原：そうです。マラソンレース後に下肢の筋は全体的にダメージを受けるのです東原綾子（ひがしはら・あやこ）先生

骨格筋の画像研究が、回復に要する時間が筋によって違うこ―― 先生は、筋ダメージの骨格筋画像研究をとが明らかになっています。

筋に微細な損傷が生じてきます。筋損傷はされている。

―― そういうことに関する画像的データは出走りの経済性、つまりいかに低燃費で走る

東原：はい。マラソンによって筋がダメーてきていない。

かというところの代謝的能力の低下や最高ジを受けますが、そのダメージの程度を評

東原： マラソン前後の筋に対する評価は、

走速度の低下に大きく影響します。また、価する研究がこれまでも多く行われていまあまりされていないのが現状です。

ランニングパフォーマンスが下がるだけですが、それは身体全体で評価するというも―― 先生はこの 2 種類の画像や他の手法を使はなく、運動器のダメージや疲労が残存しのでした。たとえば、下肢筋力測定や筋損って、マラソンにおける筋ダメージをどう評ていくことでさまざまな障害が引き起こさ傷の有無を判断する指標となる血中のクレ価するか研究されている。

れます（図 1）。

アチンキナーゼ活性値を測る、あとは主観

東原：はい。
そこで現時点での研究動向と、ランニングで多い障害は、一般的に「ラ的な筋痛を評価することで、筋がどれほどそれを踏まえて画像研究を取り入れていく

ンナー膝（腸脛靭帯炎）」「シンスプリント」

ダメージを受けているのかをマラソンレーとどういったことがわかるのかについて述「疲労骨折（脛骨・中足骨）」「アキレス腱症

ス前後で評価するといったアプローチで研べさせていただきます。

（炎）」「測定筋膜症（炎）」が挙げられ、これらの下肢にみられる慢性的な障害：ラン

究報告が多くなされてきました。近年、画像評価技術の発達に伴って多く行われていランニング障害について

ニング障害につながっていくということにる画像研究によって、筋個別のダメージの東原：近年の健康志向の高まりにより、マなります。ランニング愛好家が増えている程度であったり、同じ筋のなかでも場所のラソン愛好家の数は年齢を問わず増えてきのと同時にこういった怪我の数というのも違いによって損傷度を比較することが可能ています。しかし、長距離ランニングを続増えているのが現状で、ランニング障害のになりました。しかし、マラソンに対するけることによって、身体に対するダメージ予防のためにはコンディショニングを適切

そういう研究の報告はいまだなく、今回はは大きく残ります。接地を繰り返し行うこに行うということが必要になってきます。

マラソンの筋ダメージを評価するにあたっとで、とくに下肢の筋肉、骨、軟骨、腱、そのコンディショニング戦略を立てるためての骨格筋画像研究の可能性と、今、稲見

靭帯、あるいは神経などの運動器へ負荷がには、長時間のランニング、とくにフルマ

崇孝先生はじめ私たちの研究グループで取加わります。またランニング動作によってラソンを走ることによってレース後に運動り組んでいる研究内容に関して紹介させて筋が伸張－短縮サイクルを繰り返すことで器がどのような状態になるのかを明らかに

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マラソンで生じる筋ダメージの評価

図2

図1

ナルレベルあるいはして、筋が短縮しながら行う筋力発揮（短エリートレベルのラ縮性収縮）では、フルマラソン後１週間経ンナーに対してマラっても筋力低下が残ったままであると報告

ソン前と後 1 日からされています 6）。また、等尺性収縮や短縮

7 日後までの範囲で性収縮時に比べて、筋が伸張しながら筋力

膝関節伸展筋力や足発揮する伸張性収縮のほうがランニング後関節底屈筋力が計測に著しく筋力が低下するという報告 7）もあされています。膝伸るので、筋収縮様式によってもダメージの展筋力に関しては、残り方が異なることがこれまでの研究からランナーのレベルに見ることができます。

しなければならないということになりま関わらず 1 週間以内に回復すると報告され―― 言われてみると、そうだろうなという感す。そこで、マラソン後の筋ダメージ評価ています。足関節底屈筋力に関する報告をじですね。

における研究の現状と、とくに筋損傷に焦見てみると、エリートランナーではレクリ

東原：伸張性収縮では筋肉に対する負荷が点を当てた骨格筋の画像研究の可能性につエーションレベルのランナーに比べて、筋高いので、不思議な感じはしませんね。

いてお話しさせていただきたいと思いま

力低下が著しいようです。その原因としてまとめると、マラソンレース後に、ランす。

は、同じマラソンを走るのにも、エリート

ナーのパフォーマンスレベルに関係なく筋ランナーのほうが走速度が速く、それに伴

力は１週間以内に回復するということと、マラソンにおける
筋損傷評価研究の現状

いステップ長も長くなるので絶対的な強度

エリートランナーに関してはとくに足関節が高くなり足関節底屈筋群への負荷が大きの底屈筋力の低下が大きいということ、筋

東原：まずマラソンにおける筋損傷評価にくなると考えられます。また、接地のパタの収縮様式によって筋力の回復に要する時関する研究の現状ですが、おもに 3 つのアーンがレクリエーションレベルだと踵接地間が異なるというところがわかっていまプローチによる調査結果が報告されていまが多いのですが、エリートレベルになってす。

す（図 2）。１つ目は、マラソン前後で最大いくほど中足部で着地する選手の割合が増―― 性差については？ 一般的に女性のほう筋力を測る手法です。マラソン後はとくにえると言われていて、そうなると中足部でがマラソン回数が多いように思えるので。

下肢の筋力が低下するのですが、そこを評の着地のほうが足関節の底屈筋に大きく負

東原：先行研究では性差を検討しているも価するというものです。

荷がかかるので、その分ダメージも大きくのはありません。ただ、私はスポーツ活動―― 最大随意収縮時のトルクとありますが、筋力低下につながるのではないかと推測で中に起こる「肉離れ」に関する研究を行っ

これは何の機械で測っているのですか？

きます。

ているのですが、男性スポーツ選手に比べ東原：ポータブル徒手筋力計による計測がもう一点、先行研究からわかることは、て女性選手では「肉離れ」の受傷率は非常多いですが、バイオデックスのような筋力

長時間のランニング後の筋力低下の程度はに少ないのです。それは男性に対して女性測定装置で測っている研究もあります。

筋の収縮様式の違いによっても異なるといは身体レベルでも筋レベルでも柔軟性が高マラソンレース前後で筋力を測った研究うことです。関節運動を伴わず筋の長さをいことなどさまざまな推測がなされている

報告 1-5 を調べてみると、レクリエーショ

変えずに行う筋力発揮（等尺性収縮）に対のですが、伸張性収縮による負荷を同程度Sportsmedicine 2019 NO.207

19

図3

骨格筋画像研究（P.25 にカラー図掲載）

与えたときも、筋のミクロなレベルで伸張てはいますが、筋損傷の有無を判断する指像診断では筋の厚みや筋線維の走行方向

負荷に対する耐性に性差があるのかもしれ

標として多くの研究で用いられています。

（羽状角）や長さ（筋束長）というような形ません。これからきっと明らかになってく

多くの研究が、血中クレアチンキナーゼ活態的特徴を非侵襲的に捉えることができまる範囲だと思います。

性値はマラソンレース後 2 日後にピークとす。また、いくつか手技手法はありますが、―― なるほど。ありがとうございます。

なり、その後１週間以内に回復するという

超音波エラストグラフィではプローブの圧

1-4, 8-10）

迫によって生じる組織のひずみを画像化す

ゼ活性値を測る方法です。クレアチンキナ

最後は、ランナーの主観的な筋痛を評価ることで筋の硬さを評価します。一方 MRIーゼは本来、骨格筋や心筋に多く存在し、することでダメージを相対的に評価するとに関しては、超音波画像診断では見ること

筋収縮時のエネルギーの産生に関与する酵いうものです。マラソン後の筋痛に関してができない深部にある筋も含めてさまざま

素ですが、筋細胞が破壊されることによっ調査した先行研究を調べてみると、研究にな筋の筋量や脂肪量の計測や運動中の筋のて血中に出てきて、その濃度を測ることでよって多少違いはありますが、主観的な痛活動や反応の相対量の評価を行うことがでどれくらい筋が損傷しているかを測る指標

みは１週間以内に回復することが報告されきます。

東原： 2 つ目は、血中のクレアチンキナー

ことを示しています。

3,4,6,9,10）になります。ただ、血中クレアチンキナーています。現時点で報告されている

ゼ値は強い筋収縮を伴う運動により著しい

マラソンによる筋損傷の評価に関しては、

超音波画像からわかること

上昇を示しますが、マラソンのような長時以上の 3 つの指標による報告がなされてい東原：ヒトの筋の形状にはいくつかの種類間にわたる運動（有酸素運動）では細胞膜ます。

がありますが、羽状筋は筋全体の力発揮の方向に対して筋線維がある角度をもって走の透過性亢進によっても血中に出てくるので、マラソンの場合だと、この 2 つの異な筋損傷の評価と骨格筋画像研究

行しています。超音波画像によって計測でるメカニズムで血中のクレアチンキナーゼ

東原：冒頭でお話したように、下肢筋に対きる羽状角や筋束長は、骨格筋の機能を左

活性値が上がると考えられています。したする慢性障害を予防していくにあたって

右する重要な因子となります。運動後の疲がって、マラソン後に血中クレアチンキナ

は、どの筋がどれだけダメージを受けてい労状態にある筋の形状は変化し、羽状角がーゼ活性が高いからといって、一概にそれるのかを知ることが重要になってくると思大きく、筋束長は短くなることが示されてが筋の損傷度を直接的に反映しているわけ

います。そこで有用なのが骨格筋画像研究

います11）。この運動後の筋形状の変化は、ではないので、マラソンによる筋損傷の程（図 3）です。おもに超音波画像と MRI を腱や腱膜が一定の応力のもとで時間に伴い度を反映する指標としては限界が指摘され用いた研究が主流になりますが、超音波画変形が増加する現象（クリープ現象）によ

20Sportsmedicine 2019 NO.207

特集のカラー図掲載（詳細は本文参照）
特集 1
図 1 マラソンナショナルチーム士別合
宿 40km 走（2014.9.9,11 時 START） での汗中の成分分析結果

C選手

D選手

E選手

F選手

B選手

C選手

D選手

E選手

F選手

G選手

B選手

A選手

G選手

A選手

G選手

F選手

E選手

D選手

C選手

B選手

A選手

（分析できず）

特集 3

図1

図2

特集 4

図3

骨格筋画像研究Sportsmedicine 2019 NO.207

図5

25

5

（→特集の P.22 からつづき）

マラソン研究 ── 東京 2020 対策からリカバリーはじめマラソンの科学を探る

酸素摂取効率勾配（OUES：Oxygen uptake
efﬁciency slope）という指標について―― 生理学的基礎と臨床への応用

馬場礼三
中部大学生命健康科学部スポーツ保健医療学科教授、小児科医―― 名古屋大学のときですね。今でも走っていらっしゃる？
馬場：はい。走っています。

―― 先生は長距離選手の研究をされているというのはどういう経緯ですか？
OUES という指標を開発した馬場先生。これ

馬場：現在の大学では対象がないのでやっを求めるには最大負荷を必要としないため、ていませんが、以前東海大学にいたときに心疾患患者などにも用いることができ、さら駅伝選手たちの運動耐容能を測っていましにはトップアスリートにも活用できる。馬場た。マラソン選手の呼吸循環応答を研究し先生らは実際に東海大学のランナーを対象にました。現在はマラソン選手ではなく、お研究されたことがある。少し難解な部分があもに糖尿病の患者さんの呼吸、運動時の換るが、できるだけわかりやすく解説していた

気応答を研究しています。今行っているのだいた。

は腕のエルゴメータです。全身の運動対応

馬場礼三（ばば・れいぞう）先生

能がどのくらい測定できるか。たとえば足4―― 今年 9 月のベルリンマラソンではケニアのちゃんと使えない患者さんで体力がきちの分時換気量（VE）、つまり 1 分間に何リのエリウド・キプショゲ選手が 2 時間 1 分 39

んと評価できる方法はないかということ

ットル、ハーハーしたか。換気、つまり入れ秒という世界新記録を樹立。いずれは 2 時間

で、腕のエルゴメータで全身の心肺運動対替えの空気の量です。横軸にハーハーしたを切るのだろうと思われますが、そういうス

応能がどれくらい評価できるかということ

分時換気量（VE l/min、カコミ欄図 1a）、

ピードで走っているマラソン選手の生体内でを測っています。

縦軸に酸素摂取量（VO2（ml/min）
）をとり

4

4

ます。両者の関係は対数関数で表せます。

何が起きているのか。これからのマラソンは

これは VO2 は生体のエンジンの出力です。

カゴ・マラソンで 2 時間 5 分 50 秒で日本記

世界中で用いられている
OUES という指標

録を出しました。設楽悠太選手、服部勇馬選

馬場： アスリートの話ではないのですが、おられますが、VO2 は生体のエンジンの出手の活躍もあり、日本記録と世界記録にはま私の研究でもっとも広く認められているの力で、なぜわれわれは酸素摂取量を測るかだ若干差はあるものの、日本選手にも期待では、酸素摂取効率勾配（OUES：Oxygenというと、自分たちのもっているエンジン

きるようになってきました。2 時間 1 分台の

uptake efficiency slope）で、教科書やヨの出力、何馬力のエンジンを積んでいるか

記録が続出しているわけではないし。

ーロッパの心臓病学会のガイドラインなを直接測ることはできないけれども、酸素

馬場：しかし、2 時間を切るのは時間の問

ど、世界中で使用されているされている指摂取量を計ることによって、たとえば 1 分

題だと思います。今や 10000m を 26 分台

標です。

子のブドウ糖が分解していくとピルビン酸

で普通に走る世界です。30 分をちょっと切―― どういう指標でしょうか。

になっていってアセチル CoA になってクるペースで走れば 2 時間を切れるわけです

馬場：世界で現在標準的に使用されている

レブス回路でミトコンドリアの中に入っから。

指標で、詳細はわれわれが東海大学紀要でて、最終産物は 36 個の ATP（36ATP）。

―― 先生ご自身も長距離をやっていらっしゃ

発表した解説記事に記してありますので、その間に 6 個（6ATP）の酸素を消費する。

った？

それを参照していただきたいのですが（編ATP はすぐに分解できるから測ることも

馬場：私は中距離が専門で、全日本大学駅

集部注：以下はカコミ欄を参照しつつお目できない。ただ ATP とリン酸に分解した伝を 2 回走りました。

通しいただきたい）、
横軸に漸増運動負荷中ときには爆発的なエネルギーができます。

どのようになっていくのか。大迫傑選手もシSportsmedicine 2019 NO.207

4

そのことをあまりわかっておられない方が429

■ OUES：Oxygen uptake efﬁciency slope とは
以 下 は、 馬 場 ら, Oxygen uptake efficiency

OUES の生理学

4slope（OUES）：その生理学的基礎と臨床応

前述のとおり、漸増運動負荷中の VE と用 , Tokai J. Sports Med. Sci. No.11, 9-14,

VO2 の関係は対数関係で回帰することがで1999 より編集部で抜粋要約したもの。参考

き、対象（年齢、基礎疾患の有無や種類）、

文献リストは割愛。

OUES とは

44

有効に酸素を摂取できるかを表す指標であると言える。

4

図 1a は、ある被検者での漸増運動負荷中（冒頭の計算式は割愛）と表される（その前の式は割愛）。この式は、進展の時期と程度、すなわち作業筋への血

4

4

4

OUES は、（ i ）代謝性アシドーシスへの

4

4

4

OUES の決定因子

dVO2 / dVE = a × In10 / VE

量（VE［l/ml］）の関数を示したもの。このグラフからわかるように、VO2 の VE に対

44負荷プロトコールの種類にかかわらずその
444

回帰係数はいずれの報告でも平均で 0.96 の高値が得られている。VE と VO2 の関係は、の酸素摂取量（VO2［ml/min］）と分時換気VO2 の VE に対する増加率が係数 a （すなわち OUES）であり、ある相対運動強度（VE）
における VO2 の増加率を示す係数である、
言い換えれば、OUES は体ががどれくらいする増加率は負荷強度が増すにつれて次第に鈍り、最後には頭打ちになる。これらの（a）関係は対数関数を用いるとよく表すことが（b）

でき、図 1a を X 軸についての片対数表示
すると両者の関係は直線で表される。それが図 1b で、その傾きは生理学的に重要な意味をもつ。すなわち、大きい傾きは一定の換気量の増加に対して大きい酸素摂取量の増加が得られることを意味する。我々は、この傾きを酸素摂取効率勾配（Oxygen upt

ake efﬁciency slope［OUES］） と 名 付 け、
これが運動耐容能の指標として使用可能であることを示した。1996 年に登場して以来。
この指標に関していくつかの基礎的な研究や臨床応用が報告されてきている。

図 1 ある被検者における漸増運動負荷中の酸素摂取量（VO2）と換気量（VE）の関係。両者は対44

数関係でよく表すことができる（a）。これを x 軸についての片対数表示で表すと、直線関係となる（b）。この直線の傾きは換気の有効性を表す指標であり、これを OUES と呼ぶ。

何ジュールのエネルギーを生み出したかは

は最大酸素摂取量との間に相関係数は 0.95の心臓の専門家たちは知っています。心不測れないけれども、その間に取り込んだ酸くらいです。
ほとんど直線関係になります。

全患者の予後、この人が助かるかどうかを素の摂取量を測れば、つまり何ジュールの

この傾きを求めることが、最大酸素摂取量知る方法は実は最大酸素摂取量しかないのエネルギーを生み出したかを測ることと正を求めるのとほとんど同じということなのです。つまり、この人を心臓移植の待機リ

比例の関係だから等価になります。縦軸はです。しかも途中で運動が終わっても目一ストに載せないといけないのかどうかがわ

エンジンの出力。横軸はハーハーした量。

杯走らなくても、エンジンの効率、つまりかる。それには最大酸素摂取量しかないの

これが対数関数で近似できるので横軸を横エンジンの出力を求めることができる。

です。今は BNP（脳性ナトリウム利尿ペ

軸対数にするとカコミ欄の図 1 b のように―― すると当然、マラソン選手などは傾き a

プチド：Brain Natriuretic Peptide）といなります。この傾きに注目すると傾きa がが立ってくるということですね。

う指標が出てきて、多少は役に立つという立っていれば立っているほど、ハーハーさ

馬場：そうです。

ようになってきていますが。

せずにエンジンの出力を上げられる。効率―― 平たく言えば生命力の指標は最大酸素摂取量になると。

求めればエンジンの出力を測れる。効率が疾患を有する人への OUES の有用性測れる。もっと言うならば、最大酸素摂取―― 病気の人などは傾き a の角度が小さくな

待機リストに載せないといけないのだけれ量を測らなくても、途中で終わってもこのる。

ども、この心不全患者に目一杯走らせるわ

傾きは求められるから、全力で目一杯走ら馬場：最大酸素摂取量はだいたい体重 1 kg

けにはいかない。危険ですから。ですからせなくてもエンジンの効率は測れる。これ

あたり12 ml/minくらいを下回ってくると世界中のみんなが目一杯走らせなくても心は傾き a をOUESとしたのですが、OUES「この患者さんはもう危険な状態」と世界中

不全患者さんの体力を評価できる方法があのいいエンジンを積んでいる。この傾きを30

馬場： 12 ml/minを下回ったら心臓移植のSportsmedicine 2019 NO.207