加藤好信

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吉備国際大学研究紀要（医療・自然科学系）
第24号，65−72，2014

7 日間の車いすによる不活動が身体機能に及ぼす影響加藤 好信
The effect of physical function on non-activity by taking wheelchair during 7 days
Yoshinobu KatoAbstract
Lower limb muscles caused the muscle atrophy and muscle strength decreased significantly in inactivity
and the zero-gravity environment in space. Inactivity for long periods many influences to bring physicalfeatures reports, But we cannot see report on the impact on short term inactivity of physical functions.
Therefore, the purpose of this study is the short period of 7 days inactivity to investigate the effect on
physical functions. Results were the time of knee reflex time delay happened, and place decrease in muscle
strength and decrease in function of the cardiovascular system. Muscle weakness was men more than women.
Reflection time delay will be caused by degreasing tension of muscle and tendon by inactivity. This study
showed that following a short period of time in that environment still happens in loss of muscle function andrespiratory and circulatory functions.
This study showed that muscle and cardiovascular system decreased significantly in short term inactivity.
Key words ：short term inactivity, muscle strength, cardiovascular system
キーワード ：短期不活動、筋力、呼吸循環機能

１ 緒言が引き起こされる。Akima et al.1）らは8日から16日間の宇宙滞在で大腿伸筋群が約5％、16日間の滞在で約大腿および下腿のような下肢に存在する筋群は、不15％萎縮したと報告している。また、Fukunaga et al.1）

活動または無重力環境下では顕著な萎縮や筋力の低下

は20日間などの長期のベットレストや不活動などにお吉備国際大学社会科学部スポーツ社会学科〒716-8508 岡山県高梁市伊賀町8

Kibi International University, Department of Social Science8, Iga-machi Takahashi, Okayama, Japan(716-8508)

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7 日間の車いすによる不活動が身体機能に及ぼす影響

いて筋力の低下や循環器機能の低下など身体的な変化測定した。測定は15～20回とし、試技間の休息は約30が起こると報告している。しかし、1週間程度の短期間秒とした。被験者には、測定部位を意識したり、凝視2）の不活動については報告がみられない。郡司ら は高したりしないように、アイマスクを着用するよう指示

齢者ではわずか3日から7日間の検査入院においても、した。また被験者に反応を◎、○、△、×と評価して身体的機能の低下が起こると報告している。また、現もらった。さらに表面電極法（小型生体電極）を用い、在では生活習慣病やメタボリックシンドロームなどが双極誘導にて右脚の内側広筋の筋電位を2ch生体電気注目されており、運動を継続することの必要性が重視用前置増幅器（日本光電）によって誘導し、膝蓋腱にされてきている。短期間の不活動でも身体的な負の変衝撃をあたえてから内側広筋が収縮するまでの時間の化がおきることが明らかとなれば運動習慣の必要性に測定を行った。電極間距離は20mmとし、電極間抵抗はついて言及できるのではないだろうか。そこで、本研

10kΩ以下であった。

究では健康な大学生を被験者とし、7日間にわたって車

２）最大筋力測定

いすを用いた下肢の活動制限（不活動）の環境下を課

最大筋力と筋パワーについては、多用途関節パワーすことで身体的機能にどのような変化が起こるかを明測定機を使用し、左右の下肢について膝関節伸展運動らかにすることを研究の目的とした。

により最大筋パワー、最大筋力、最大速度の項目を測定した。測定は測定装置の負荷設定はコントロール装

２ 研究方法置の目盛で3Wと5Wとし、各負荷を1人3回ずつ行った。
被験者は固定の筋力測定用の椅子に座り、シートベル被験者は健常な大学生5名とした（表1）。被験者にトで上半身を固定し、足首にベルトを固定して、測定は7日間にわたって下肢の活動を、次のように制限した。

装置のワイヤーを引くことによりその時の力、速度、移動は車椅子を使用する。車椅子を使用しないときはパワー祖測定した。

ベッド上で安静を保つ。万歩計による歩数制限（1日：３）呼吸循環機能測定500歩以内）。入浴時は座位姿勢を保つ。

自転車エルゴメーター、自動血圧計、心電図テレメ

表1 被験者とその特性ーター、自動呼気ガス分析装置を用いて測定を行った。

被験者
ABCDE

年齢（歳）
2120222120

性別
男女
男
女
女

利き足
右右右右右

運動習慣なしありなし
なし
あり

自転車エルゴメーター（エアロバイク75ⅩLⅡ/75ⅩLⅡME）では、被験者の全身持久力をPWC170HRmaxの手法を用いてその仕事率、およびその時の酸素摂取量と心拍数を記録した。また、自動血圧計では、2分ごとの血実験の前後に以下の3測定を行った。また被験者すべ圧、心拍数を測定した。心電図テレメーターでは、胸ての対象者には実施前に研究内容を説明し、同意を得

部双極誘導により得られた心電図を心拍モニター（日た。

本光電：ベッドサイドモニター）で測定し運動中の循１）神経伝達スピード測定

環機能のモニターリングを行った。酸素摂取量は自動神経伝達スピードについては、浦本式膝蓋腱反射閥

呼気ガス分析装置で、Breath－by-Breath法によって酸測定器（高橋精機工業）に加速度トランスデューサを素摂取量を測定し、30秒毎に単純平均した値を記録し付け使用し、座位法で膝蓋腱反射によって測定した。

た。

測定器を机に固定し膝蓋腱と打腱部が合致する部位を探し、刺激に対して最も反応の高かった膝蓋腱部分を加藤好信

67

３ 結果
神経伝達速度の被験者全員の平均値と標準偏差を図○神経伝達速度

1 に示した。不活動前 0.015±0.00378sec、不活動後

本研究での神経伝達速度とは膝蓋鍵に刺激を与えてか膝蓋腱反射による筋収縮がおこるまでの時間とした。
7 日間にわたる下肢の不活動前後の膝蓋鍵反射の神経伝達速度の結果は表 2 に示した。

0.0166±0.006sec であり、0.0016sec 遅くなる結果であった。
膝蓋腱反射によって起こる関節角度の結果では被験者 A に 1.2071 度の増加という結果が得られた。その他

表 2 神経伝達速度の結果（sec）の被験者では角度が減少する傾向があり、その中でも被験者 E には 9.4860 度と大きな減少がみられた。関節

被験者

実験前

実験後

A

0.01480.0159B0.01190.0139

C0.02110.027210.9334±3.3709 度、不活動後 8.0855±5.4618 度であD

0.01250.0132

E0.0146

0.013

り、2.8480 度の減少がみられた。7 日間の不活動前後

平均

0.015

0.0166でも神経伝達速度、膝蓋腱反射によって起こる関節角標準偏差

0.00370.006

度の両方が低下する傾向となった(表 3)。

角度の反応を全員の平均値でみると不活動前

表 3 関節角度の結果（度）

神経伝達速度は加速度計が膝にあたり反応したときの時間から、筋電図が発現した時間の差を示す。また

被験者実験前

実験後

A10.611.8

ANGLE MEAN は反応が起こるまでの角度錘を落とす角度

B13.211.1の平均である。ANGLE は角度計で角度が一番大きく示

C13.413.2

D5.251.7

され値であり、ANGLE と ANGLE MEAN をから膝蓋腱反射によって起こる膝関節角度の変化を算出した。また個人感覚を確認し、「あまり良くない」と「良くない」を除いた平均値を記録した。
神経伝達速度の結果では被験者 E が 0.00168sec 速くなったが、その他の被験者では遅くなる傾向がみられた。その中でも C には 0.0061sec と最も遅くなる結果が得られた。

E12.12.62

平均1098.01

標準偏差3.35.5○最大筋測定最大筋力は 3 回の測定の平均を個人の値としたが、最大筋力の全ての実験前後における結果において統計的に有意差は得られなかった。被験者毎の右脚の結果を表 4 から表 9 に示した。
7 日間にわたる下肢の不活動前後の右脚の最大筋力パワー（以下 P-max とする）
、最大筋力（以下 F-max とする）
、最大速度（以下 V-max とする）の結果の比較は
表 3 から表 7 に示した。3W の軽負荷における P-max の
結果は、被験者 A、E に低下がみられたが被験者 B、C、D では上昇がみられた。また全被験者の平均値でみると 不 活 動 前 340.36±216.94W 不 活 動 後 の

図 1 神経伝達速度の平均値と標準偏差（sec）

294.12±182.65W であり、46.15W 低下した。

68

7 日間の車いすによる不活動が身体機能に及ぼす影響

表 4 負荷 3W における P-max の結果（Watt）
被験者ABCDE
平均標準偏差実験前607.83
191.89529.93111.75259.91340.26216.94

実験後
361.8
202.37585.15168.15153.12294.12
182.65表 5 負荷 5W における P-max の結果（Watt）
被験者
A
BCDE
平均
標準偏差

実験前
584.43
170.11111.13571.76218.27331.14228.65

実験後
571.09178.0499.69
515.49171.71
307.2
218.58表 9 負荷 5W における V-max の結果(sec)
Vmax5
被験者
A
B
C
DE
平均
標準偏差

実験前
2.62
0.92
2.48
0.64
1.09
1.55
0.93

実験後
2.35
0.82
2.28
0.42
0.82
134
0.91

5W の重い負荷における P-max の結果では被験者 A、C、E、に低下がみられ被験者の男性 2 人ともに低下がみられた。被験者 B、D では 3W の軽負荷と同様の結果であった。5W の重負荷を被験者全員の平均値でみると不活動前 331.14±228.65、不活動後 307.20±218.58W であり、23.94W 低下した。その結果 3W の軽負荷、5W の重負荷の両方で低下がみられた。男女で P-max の低下を

表 6 負荷 3W における F-max の結果（N）
被験者
A
B
C
DE
平均
標準偏差

実験前
268.67164252.67
140.67
19420455.37

実験後
571.09178.0499.69
515.49171.71
307.2
55.18

比較した結果では 3W の軽負荷ではでは男性 95.41W の低下に対して女性では 13.30W の低下であり、男性の低下が大きかった。また 5W の重負荷では男性 12.39W の低下に対して女性では 31.63W 低下のであり、女性の低下が大きかった。
3W の軽負荷における F-max の結果は、被験者 A、C、E には低下がみられたが、被験者 B、D には上昇がみら

表 7 負荷 5W における F-max の結果（N）
被験者ABCDE
平均標準偏差実験前296.67206.67277.33182215.33
235.6
48.97

実験後
298225.33
281.33
206211.33244.4
42.33

れた。5W の重負荷における F-max の結果では被験着 E以外で上昇がみられた。
3W と 5W を全被験者の P-max、F-max、V-max の平均値を図 2、3、4 に示した。平均値でみると 3W の軽負荷
で は 不 括 動 前 240.00±55.37N 、 不 活 動 後190.91±55.18N であり、18.09N の低下がみられたが5W の重負荷では不括勒前 235.60±48.97N、不活動後表 8 負荷 3W における V-max の結果（sec）

244.40±42.83N であり、8.80N の上昇がみられた。3Wの軽負荷における V-max の結果では、被験者 A、B、E

被験者
A
B
C
DE
平均標準偏差

実験前
3.32
1.33
2.93
0.89
1.6
2.01
1.06

実験後
2.65
1.29
2.96
1.19
1.36
1.89
0.84に低下がみられたが、被験者 C、D には上昇がみられた。
全員の平均値でみると不活動前 2.01±1.06m/sec、不活動後 1.89±0.84m/sec であり 0.12m/sec 低下した。

加藤

好信

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平均値でみると 5W の重負荷の P-max は、不活動前
286.62±197.21W、不活動後 264.48±170.76W であり、22.15W 低下した。結果 3W の軽負荷と 5W の重負荷の双方で低下がみられた。また 3W、5W において被験者の男性 2 人ともに低下がみられた。男女で P-max の低下を比較した結果 3W の軽負荷では男性の低下に対して女性では 0.34W の上昇であり、男性の低下が大きかった。
図 2 P-max の負荷 3w と 5w での平均値と標準偏差(W)

また 5W の重負荷でも同様に男性 61.20W の低下に対して女性 8.89W 上昇し、男性の低下が大きかった。
結果 P-max において女性に比べて男性が低下を示す傾向がみられた。3W の軽負荷、5W の重負荷での F-max
では全員の平均値でみると双方に上昇がみられた。
3W の軽負荷での V-max の結果では、被験者 C、D、Eに低下がみられたが被験者 A、B では上昇がみられた。
全員の平均値でみると、不活動前 1.66±0.67m/sec、

図 3 F-max の負荷 3w と 5w での平均値と標準偏差(W)

不活動後 1.74±0.69m/sec であり、0.08m/sec 上昇がみられた。5W の重負荷では被験者 B 以外で低下がみられた。
全員の平均値でみると不活動前 1.43±0.79m/sec、不活動後 1.31±0.66m/sec であり、0.21m/sec 低下がみられた。鮨果、右脚と同様に軽負荷に比べ垂負荷での低下が大きかった。また 5W の垂負荷では被験者 A、C の両方の男性に低下がみられ被験者 B、D、E の女性に比べ低下することが多くみられた。

図 4 V-max の負荷 3w と 5w での平均値と標準偏差(W)5W の重負荷における V-max の結果では全点に低下がみられた。また全員の平均値でみると不活動前・1.55±0.93m/see、不活動後 1.34±0.91m/sec であり、0.21m/sec 低下し、3W の軽負荷に比べ 5W の重負荷での低下が大きかった。左脚の P-max、F-max、V-max の結果は以下のとおりであった。3W の軽負荷の P-max の結果は、被験者 A、C、E に低下がみられたが被験者 B、Dは上昇がみられた。
平均値でみると不活動前 302.08±179.31W、不活動
後 284.20±146.6W であり、17.83W 低下がみられた。

○循環器系機能測定
7 日間にわたる下肢の活動制限前後での、最大酸素摂取量の値を表 10 に、被験者全員の平均値を図 5 示した。
表 10 実験前後の最大酸素摂取量（ml/min/kg）
被験者AB
C
DE
平均
標準偏差

実験前35.3
35.7
27.9
27.3
29.4
31.16
4.13

実験後
32.9
32.2
24.1
24.9
28.5
28.5
4.0470

7 日間の車いすによる不活動が身体機能に及ぼす影響

最大酸素摂取量に関しては全体で、不活動前がドレストのような不活動状態は、腱組織を伸びやすい

31.16±4.13ml/min/kg 、 不 活 動 後 が 28.52 ±ものへと変え、すばやい力の伝達能力の低下に結びつ4.04ml/min/kg であり、低下する傾向にあった。また、くと報告しており、本研究においても、神経伝達速度男性の平均では不活動前が 31.7±5.37ml/min/kg、不の低下は鍵の弾性の変化に依存するものと考えらえる。

活動後が 28.5±6.22ml/min/kg、女性の平均では不活本研究において下肢の不活動前後での膝蓋鍵反射に

動 前 が 30.80 ± 4.37ml/min/kg 、 不 活 動 後 がよる神経伝達スピード、膝の関節角度の変化を全点の28.53±3.65ml/min/kg であり、男性の方が大きく低下

平均で比較した結果、神経伝達スピードではする結果が得られた。

0.00168sec 遅くなった。また膝角度の変化では 2.8480度の減少がみられ、不活動後で神経伝達速度と共に低下がみられた。本研究は 7 日間の不活動であったが膝蓋鍵反射による膝の関節角度の低下から腱組織の緊張状態が変化したと考えられ、そして健の緊張が緩んだ状態に変化することで不活動前より腱組絨の張力が低下し、筋収縮により動作開始までの時間に遅延が起こったことが神経伝達速度の低下に結びついたと考えられる。

図 5 実験前後の最大酸素摂(ml/kg/min)
HR（心拍数）に関しては、安静状態から運動終了ま○最大筋力で 2 分ごとに計測した。不括動前の安静時では

本研究では両足の膝伸展運動時における最大努力で66.2±6.30bpm、運動後 2 分では 69.25±5.91bpm、4 分の F-max、V-max、P-max の 3 項目において測定した。7では 82.4±6.68bpm、6 分ではでは 94.6±7.02bpm、8日間の不活動前と不活動後の測定の結果 3W の軽負荷分では 108.2±7.16bpm、10 分では 125.6±6.66、12 分と 5W の重負荷の P-max において、左右両脚に低下がみでは 130.6±18.42 であり、不活動後の安静時ではられた。
（表 1・2、図 1）77.6±9.81、運動後 2 分では 81.6±7.23bpm、4 分では郡司ら 1）は、10 日間のベットレストを行った研究に93.4±5.68bpm、6 分では 101.8±5.63bpm、8 分ではおいて男性：15.6％、女性：17.1％と有意に低下した

119.2±7.26bpm、10 分では 136.2±6.30bpm となった。

が、男性と女性の低下率の間には差はなかったと報告

すべての計測時間において不活動後が不活動前を上回している。一方、福永ら 2）は 20 日間のベットレストをっていた。また、不活動後の自転車エルゴメーターを行った研究でみられた男性における筋力低下は、ほと用いての測定では EXERCISE－TIME が平均で 66 秒短縮

んどの場合が 1 過日から 2 過日にかけて生じるが、女していた。心臓 1 回の収縮での VO2 を表す VO2/HR に関性では 2 過日から 3 過日にかけて著しく低下すると報しては、被験者 5 名の個別の結果を出した後、男女で告している。低下率では男性より女性の方が高かった。の比較をした。

本研究における P-max を男女で比較した場合、右脚では 3W の軽負荷において男性は 95.41W 低下し、女性で４ 考察は 13.30W の低下であった。また左脚 3W の軽負荷では男性は 45.0W 低下し、女性では 0.34W 上昇した。左脚福永ら 3）は 20 日間のベッドレストによる研究でベッ5W の重負荷でも男性は 61.20W 低下し、女性では 3.89W

加藤好信

71

上昇の結果となり女性に比べ男性に低下がみられたこ

不活動の期間によって性差が生じることが考えられた。とは福永ら 2）の報告と一致した。しかし男性で 1 過日Taylor ら 6）による 28 日間のベッドレストによるから 2 過日にかけて筋力低下がおこり、女性の方が 2研究では、長期のベッドレストが最大酸素摂取量を過日から 3 過日にかけて著しく筋力低下がおこるメカ著しく低下させることが報告されている。また、若ニズムの研究が未だに解明されていない。本研究で男

年成人を被験者とした 20 日間のベッドレスト研究

性の筋力低下が大きかった理由として考えられること

では女性のほうが高い減少率を示したと報告されは、筋力の増加のメカニズムと反対の環象が起こったている。本研究の 7 日間にわたる不活動前後の最大のではないだろうかと考えられる。筋力の増加のメカ

酸素摂取量の測定結果を全員の平均値で比較したニズムとして最初に神経・筋系協調の改善が起こり、結果、不活動前 31.16±4.13(ml/min/kg)、不活動後その後筋断面積が増加することが知られている。また

28.62±4.048(ml/min/kg）で最大酸素摂取量が 2.04

男性の方の筋力が大きいことから不活動による影響が（ml/min/kg）減少した。しかし、男女の比較をした場大きくなると考えられ、本研究でも 7 日間の短期間で合、男性では 3.2（ml/min/kg）減少し、女性では 2.27

神経・筋系協調に影響を及ぼしたことが男性筋力の低（ml/min/kg）減少した。この結果からは、最大酸素摂下が大きかったのではないかと考える。

取量は女性に比べ男性のほうが大きな減少傾向にあっ福永ら 2）の 20 日間のベットレストの研究の結果ではた。

重負荷での速度の低下が軽負何での速度の低下に比べ郡司ら 1）による長期ベッドレスト研究では抗重力筋大きいとしている。本研究の結果でも 3W の軽負荷との遅筋繊維が減少し、酸化能を低下させることが最大

5W の重負荷で V-max の比較を行った結果、3W の軽負荷酸素摂取量減少の要因のひとつとして、筋力の低下がに比べ 5W の重負荷での低下が大きかった。鍬塚ら 4）

最大酸素摂取量の低下の原因になると報告されている。の筋萎縮のメカニズムの研究では筋を構成する筋線維

本研究の最大筋力測定においても抗重力筋である大腿から筋力低下をみると遅筋線維であるタイプⅠ線維、四頭儀の筋力低下がみられることから、最大酸素摂取速筋線維であるタイプⅡ線維ともに筋委縮がみられる量の減少に関係するといえるのではないだろうか。とされている。このことから本研究では遅筋線維に比また、福永ら 8）の研究によると男性の筋力低下におべ速筋線維に不活動の影響が大きくそのことが P-max

いては、1 過日から 2 過日にかけて生じ、女性では 2において速度の低下が大きく影響したと考えられる。

過日から 3 過日にかけて著しく低下すると報告されてWunder et al 5）は、2 週間以上のベットレストで骨いることから、本研究の筋力測定で、女性に比べ男性格筋の筋力は漸減し、その中でも抗重力筋の筋力の減に筋力低下がみられたため最大酸素摂取量でも女性に少程度は、腕、腹部などの非抗重力筋より 2 倍も大き比べ男性に減少がみられたと考えられる。

く、筋量の減少を伴ったと報告している。本研究での

郡司ら 1）によると、心機能の低下が最大一回拍出量

最大筋力測定は膝関節伸展筋力において P-max の低下に影響し、最大酸素摂取量の減少の要因のひとつだとがみられた。膝関節進展筋力には抗重力筋である大腿予想されている。本研究では安静時の心拍数と運軌終四頭筋が大きく関係しており、7 日間という短期間の了時の心拍数を比較した。 安静時においては不活動不活動によっても抗重力筋が大きく影響しているので前が 66.2±8.0、不活動後が 77.6±9.81 であり、運動はないだろうか。

終了時においては不活動前が 130.6±18.42、不活動後7 日間という短期間の不活動でも有意な値とはならが 136.2±6.30 ですべての被験者で上昇傾向がみられなかったが、筋力低下がみられた。また筋力低下にはた。このことから、7 日間の不活動により心機能にお72

7 日間の車いすによる不活動が身体機能に及ぼす影響ける左心室の機能の低下が起こったと考えられる。

５ まとめ

また、EXERCIS-TIME に関して、自転車エルゴメータ
ーの体力テストでは心拍数が 75％HRmax に達すると自7 日間の車いすを用いた不活動という条件において、動的に終了する仕組みになっており、平均値では 66 秒

被験者 5 名であったことから、統計的に有意な結果はの短轄がみられたことからも、心機能が低下したこと得られなかったものの、腱組織の変化が膝蓋腱反射にで早く目標心拍数に達したと考えられる。

おける膝関節角度の減少や神経伝達スピードの遅延な心機能の低下は筋力の低下と関連性があるといわれており 1）、本研究の VO2/HR の結果では女性に比べ男性

どの結果から 7 日間という短期間においても腱組織の張力低下が起こったことが示唆された。に顕著に低下がみられた。この結果には筋力低下でみまた筋力や循環器機能においても性差はあるが男女られた性差が影響しているのではないかと考えられる。

共に低下がみられた。これらの結果から短期間であっ以上のことから短期間であっても、筋力が低下したても個人差はあるが筋や腱に機能低下がおこり、循環場合には最大酸素摂取量や心機能などの循環機能に影器機能においても低下が起こることが示唆された。1

響を及ぼすといえるのではないだろうか。

週間という短期であっても身体的な機能低下がおこることが示されたことから、筋力低下のメカニズムに違いのあるものの高齢者においては短期入院によってもより大きな身体的機能低下が起こると考えられる。

参考文献

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