2020 年度研究助成報告書

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高齢者の筋機能および姿勢制御能力に対する低強度爆発的筋力発揮トレーニング
効果検証研究１）加齢に伴う最大筋力および爆発的筋力の変化

加藤丈博（PT）1），池添冬芽（PT）2），市橋則明（PT）1）歳台（20 ‒ 30s：25 名，29.3 ± 6.4 歳），40 歳台（40s：22方法
1．対象
健常女性 85 名（年齢：21 ‒ 69 歳）を対象とし，20 ‒ 30名，45.4 ± 2.6 歳），50 歳台（50s：17 名，54.0 ± 2.8 歳），

1）

京都大学大学院医学研究科人間健康科学系専攻

60 歳以上（over 60s：21 名，64.9 ± 5.7 歳）の 4 群に分

2）

関西医科大学リハビリテーション学科類した。なお，本研究は本大学の倫理委員会の承認を得て実施した。

キーワード：爆発的筋力，足関節底屈筋，姿勢制御能力

2．筋力測定測定は利き足で行った。股関節屈曲 95 度位，膝関節はじめに伸展 0 度位，足関節底背屈 0 度位の長座位で足関節底屈Rate of Force Development（以下，RFD）は爆発的筋力発揮能力の指標1）であり，なかでも力発揮開始かの最大等尺性筋力（MVIC）および RFD 測定を行った（サンプリング周波数 1,500 Hz）。

らおよそ 100 ms までのより早期の時点での RFD（以MVIC 測定では合図開始から 3 秒間，足関節底屈方向下，early-RFD）は力発揮における神経的要因をより反に最大筋力を発揮させたときの最大値を求めた。

2）。若年者におけるスプリンRFD の測定時には「合図の後にできるだけ早く，強トやジャンプ能力には脚伸展や膝関節伸展の early-RFDく力を発揮するように」と指示し，測定者の合図開始直が関連するという報告があり，競技パフォーマンスの向後から足関節底屈方向へ瞬間的に最大限の筋力発揮をさ映する筋機能指標である

3）。また，股関節外せた。RFD は力発揮開始時点（onset）からある時点に転や足関節底屈の early-RFD は姿勢制御能力や高齢者おけるトルク値までの力−時間曲線の傾きを算出したも上に寄与することが示唆されている

4‒7），爆発的筋のである。本研究では，RFD 測定時の最大値の 2.5% と力発揮は高齢者の転倒予防においても重要な筋機能であなる時点を力発揮開始時点（onset）とし，50 ms 時点ることが示唆されている。特に矢状面での姿勢制御にはのトルク値から onset 時点のトルク値を引いた値を時間の転倒リスクとの関連が報告されており足関節周囲筋が重要な役割を果たすとされている
Behan ら

7）

8‒10）

。

で除したものを early-RFD として算出した。

は，立位保持中の急速動揺後のバランス応MVIC，early-RFD とも 2 回ずつ測定を行い，2 回測答には足関節底屈の最大筋力ではなく足底屈 early-RFD定の最大値を統計解析に用いた。

が関連することを報告しており，矢状面における動的な3．統計解析

立位姿勢制御においては足関節底屈 early-RFD が重要

統計解析には SPSS ver.22（IBM 社製）を使用した。

であることが示唆されている。

反復測定分散分析および Tukey の多重比較法を用いてRFD を効率よく増大させる方法として，できるだけMVIC および early-RFD を 4 群間で比較した。有意水

素早く筋収縮させる高速度レジスタンストレーニングが推奨されている

準は 5% とした。

11）

。実際に，高速度トレーニングの即時効果について，低強度・高速度レジスタンストレーニ

結果ングが脚伸展や股関節外転の RFD やパフォーマンスを反復測定分散分析の結果，MVIC に群間の有意差はみられなかった。一方，early-RFD では 20 ‒ 30s に対して，即時的に増大させることが報告されている

12）13）。しかしながら，足関節底屈 early-RFD の加齢変化や，低強度50s，over 60s で有意に低下していた（表 1，図 1）。

高速度トレーニングが足関節底屈 early-RFD や姿勢制御能力に与える影響については明らかにされていない。

考察

本研究の目的は，1）加齢に伴う最大筋力および爆発

20 〜 60 歳台以上までの健常女性を対象として，足関的筋力の変化を明らかにすること，2）筋機能および姿節底屈筋の最大筋力および爆発的筋力（RFD）の加齢勢制御能力に対する低強度高速度トレーニングの即時効変化について検討した。男性を対象とした先行研究にお果を検証することである。

いて，足関節底屈 early-RFD は中年期と若年期で差が表1

年代別の MVIC および early-RFD

20 ‒ 30sn=2540sn=2250sn=17over 60s
n=21MVIC (Nm)

101.1 ± 37.5

91.9 ± 32.3

77.7 ± 21.7

93.5 ± 29.1

early-RFD (Nm/s)

242.9 ± 132.0

209.7 ± 107.2

143.0 ± 71.4

146.2 ± 89.0

22020 年度研究助成報告書

図1

MVIC および early-RFD の加齢変化ないことを報告している 14）。一方，女性の膝伸展筋力勢を保持するように指示した。支持面は秒速 15 cm でを対象とした先行研究においては，最大 RFD が 55 歳3 cm 移動し，急速移動の方向はランダムで行った。

を境に低下すると報告されている15）。健常女性の足関

COP データはサンプリング周波数 1,000 Hz にて記録

節底屈筋を対象とした本研究の結果，最大筋力には加齢した。支持面が動き始めた時点を開始時点とし，開始時変化を認めなかったのに対して，early-RFD は 50 歳台

点から 500 ms 以内に COP が前後にもっとも移動したから有意に低下していた。本研究の結果，健常女性にお位置までの距離を COP 移動距離として算出した。2 回ける足関節底屈筋の筋機能の加齢変化について，最大筋測定を実施し，その平均値を統計解析に用いた。

力の低下よりも，爆発的筋力の低下の方が加齢早期の段

5．等速性収縮運動介入階から生じることが明らかになった。

運動介入群には，多用途筋機能評価運動装置（BDX4X，BIODEX 社製）を用いて足関節底屈の等速性収縮運研究 2）筋機能および姿勢制御能力に対する低強度高速動を実施した。アームの角速度を毎秒 120 度に設定し，度トレーニングの即時効果

足関節背屈 10 度位から底屈 20 度まで足関節底屈の求心方法性収縮のみを行った。メトロノーム音（60 bpm）に合1．対象

わせて，1 秒間の求心性収縮と直後の 3 秒間の休息を 1

対象は健常成人 24 名（男性 12 名；24.4 ± 3.2 歳，女回として数え，10 回 3 セット実施した。セット間は 60

性 12 名；24.4 ± 3.5 歳 ） と し， 利 き 足 を 対 象 と し た。

秒間の休息とした。対象者にはアームが動き始めるのに週 2 回以上日常的に下肢のレジスタンストレーニングを合わせて「できるだけ素速く・強く」筋収縮させるよう行っている者は対象から除外した。に指示した。

2．実験プロトコル

6．統計解析

対象者を運動介入群と対照群に分類し，運動介入群に運動介入の有無が筋機能および立位姿勢制御能力にはエアロバイクを用いて 5 分間のウォームアップをした

及ぼす影響を検討するため，MVIC，early-RFD および後，足関節底屈の等速性収縮運動を実施した。対照群はCOP 移動距離それぞれに対して分割プロット分散分析

5 分間のウォームアップのみを実施した。介入前後で筋を行った［群（運動介入群×対照群）および時期（pre力および立位姿勢制御能力を測定した。

測定× post 測定）］。有意な交互作用がみられた場合に3．筋力測定は，群ごとに対応のある t 検定を行った。有意水準は研究 1）と同様の方法で足関節底屈の MVIC および5% とした。

RFD 測 定 を 行 っ た。MVIC，early-RFD と も 2 回 の 測定の平均値を統計解析に用いた。
4．姿勢制御能力測定結果
分割プロット分散分析の結果，early-RFD は時期の主床支持面が移動する機能を持つ重心動揺計（BASYS,効果および交互作用を認め（F=6.8，p<0.05），事後検定

テック技販社製）を用いて片脚立位を保持する課題を実の結果，運動介入群でのみ Pre 測定より Post 測定で有施し，片脚立位中の足圧中心（Center of Pressure：以意に増大していた（p<0.05）（表 2）。一方，MVIC には下，COP）を計測した。

時期の主効果（F=2.4，p=0.132）および交互作用を認め対象者は上肢を胸の前で組み，利き足を支持側としてなかった（F=1.8，p=0.188）。

片脚立位保持を開始し，開始後 10 秒以内に支持面を前姿勢制御能力に関して，分割プロット分散分析の結方または後方へ急速移動させた。対象者には支持面の急果，COP 移動距離は時期の主効果および交互作用を認

速移動によって身体が動揺してもできるだけ直立に姿め（F=21.3，p<0.05）， 事 後 検 定 の 結 果， 運 動 介 入 群2020 年度研究助成報告書

表2

筋機能および姿勢制御能力に対する低強度高速度トレーニングの即時効果
運動介入群（n=12）

対照群（n=12）

時期の主効果交互作用（時期×群）

Pre

Post

Pre

Post

p値

p値

MVIC (Nm)

112.1 ± 31.2

159.9 ± 65.4

122.9 ± 36.0

159.9 ± 57.5

0.132

0.188

early-RFD (Nm/s)

230.9 ± 138.1

383.6 ± 185.4

326.4 ± 187.9

387.2 ± 207.1

0.010

0.016

COP 最大移動距離 (mm)62.4 ± 8.5

54.2 ± 7.7

57.7 ± 10.6

55.1 ± 8.20.0000.025でのみ Pre 測定より Post 測定で有意に減少していた（p<0.05）。
考察
健常若年者を対象として低強度高速度トレーニングが足関節底屈筋の筋機能および立位姿勢制御能力に与える即時効果について検討した。本研究の結果，高速度等速性収縮運動を行った運動介入群では，運動直後に足関節底屈 early-RFD に有意な増加が認められた。一方，足関節底屈最大筋力には変化がみられなかった。また，COP 最大移動距離に関しては，運動介入群でのみ運動直後に COP 最大移動距離の減少がみられた。このことから，運動介入による足底屈 early-RFD の即時的な増大が後方への急速動揺時の立位姿勢制御能力改善に寄与していることが示唆された。先行研究では，前方への不意な動揺時の身体重心移動距離と筋力発揮 100 m
秒時点での足関節底屈トルクとの間に負の相関があることを報告している

7）。また，Inacio ら 16）は股関節外転筋に対する 8 週間のトレーニング介入後に股関節外転のearly-RFD と側方のバランス応答能力が向上したことを報告しており，側方の姿勢制御能力向上には股関節外転 early-RFD の増大が寄与することが示唆されている。
一方，後方の急速動揺に対しては腓腹筋やヒラメ筋といった足関節底屈筋の関与が大きく，急速動揺直後には大きな筋活動が生じるとされている 17）。本研究において，高速度トレーニング介入による即時的な足関節底屈early-RFD の増大が，後方への急速動揺時の足関節底屈トルク発揮に影響した可能性が考えられる。
本研究の限界は，運動直後の即時的効果のみを示しているが，高速度等速性収縮運動による early-RFD 増大の持続効果を保障できていないこと。運動を実施しない対照群との比較を実施できていないため，高速度等速性収縮運動が本当に early-RFD 増大に貢献したかを明らかにできていないことである。
本研究の結果，低強度高速度トレーニング直後に爆発的筋力および動的姿勢制御能力は改善することが明らかになった。
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発表実績
学会発表
1）加藤丈博，池添冬芽，八木優英，市橋則明：足関節底屈Rate of Force Development の増大は立位姿勢制御能力を向上させる．第 26 回日本基礎理学療法学術大会（北海道・WEB 開催）．2021 年 10 月 23 日・24 日