平井達也：高齢者の膝伸展グレーディング能力

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研究報 告

高齢者の膝伸展グレーディング能力 *平井達也 1）・ 渡邊紀子 1）・ 星野雅代 1）・ 河合裕美 1）・ 上野愛彦 1）
井上大輔 1）・ 牧 公子 1）・ 原田隆之 1）・ 千鳥司浩 2）・ 下野俊哉 3）【要旨】

日常生活活動では， 複雑で合目的的な運動調節が求められる． 加齢に伴い， その調節機能は低下すると考えられる． 今回， 我々は高齢者における等尺性膝伸展運動の調整能力－グレーディング能力－を若年者と比較 ・ 検討した． 健常な若年者 15 名， 高齢者 15 名に対し， 坐位にて膝伸展最大筋出力の 20％， 40％，60％， 80％の各目標値に対する主観的出力を測定した． 各主観的出力の最大筋出力に対する割合をグレーディング値とし， ICC， 95％ CI にて測定値の信頼性を確認した後， 1） グレーディング値， 2） 各目標値に対する絶対誤差， 3） 各目標値間のグレーディング値の差， 4） 変動係数 （CV） について検討した． グレーディング値， 絶対誤差ともに全ての段階で高齢群と若年群に有意差を認めなかった． 各目標値間のグレーディング値の差は， 60％と 80％の間において高齢群の方が少ない傾向にあり， 若年群の方が理想値である 20％により近い値であった． CV は， 80％において高齢群の方が有意に高い値であった． 以上のことから， 若年者に比べ高齢者ではグレーディング能力が低下する傾向にあることが示唆された．

キーワード ： 高齢者 ・ 膝伸展運動 ・ グレーディング能力

はじめにない 4）． 「適切な量」 を調整する能力はグレーディン

日常生活活動は非常に複雑な運動であり， 合目的グ能力と呼ばれ， 「つもりと実際の対応関係」， つ的な制御が要求される． 制御が適切に行えなかった

まり， 自分が主観的に出力した量を客観的な量と場合， 転倒などにつながる可能性がある． 特に高齢一致させることができる能力と定義されている 5）．

者では転倒が増加し， さまざまな身体機能， 運動機

グレーディング能力に関する先行研究 6-8） において能との関連性 1-3） について検討されているが， 高齢は若年成人およびアスリートに対し， 走る， 跳ぶ，者の運動調節機能についての報告は少ない．

投げるなどダイナミックな運動を用いたグレーデ

身体運動が合理的に調整されるためには， 「適切ィング能力を検討しているが， 理学療法分野におな骨格筋」 に， 「適切な量」 のインパルスが， 「適切ける主な対象者である高齢者や， より低いレベルな時刻」 に， 神経系によって供給されなければならでの運動についての検討は見られない．

＊ Grading Ability of Force in Isometric Knee Extension on
the Elderly

グレーディング能力について健常若年者と比較 ・本研究の目的は， 高齢者の膝伸展運動における

1） 医療法人田中会西尾病院リハビリテーション科
Department of Rehabilitation, Nishio Hospital
Tatsuya HIRAI, RPT， Noriko WATANABE, RPTMasayo HOSHINO, RPT， Hiromi KAWAI, RPT
Naruhiko UENO, RPT， Daisuke INOUE, RPT
Kimiko MAKI, RPT， Takayuki HARADA, RPT2） 中部学院大学リハビリテーション学部
Chubu Gakuin University
Kazuhiro CHIDORI， RPT3） 星城大学リハビリテーション学部
Seijoh University
Toshiya SHIMONO， RPT検討することである．

対象と方法
対象は， 全て健常女性で若年群 15 名 （平均年齢24.7 ± 4.4 歳）， 高齢群 15 名 （平均年齢 71.0±5.1 歳）とし， 神経学的疾患， 運動器の著明な変形 ・ 疼痛および心疾患を有さず， また， それらの既往が無い者とした． 高齢者に関しては， HDS-R が 25 点以上で， 日常生活が自立している者とした． 尚， 対象者には， 本研究の概要を説明し， 同意を得た．

130

愛知県理学療法士会誌

実験手続きとして， プレテスト 1， 2 を行った後，本実験を行った．

第19 巻

第 3号

2007 年10 月

視覚提示20０406080100

プレテスト 1：グレーディングの概念の確認
グレーディングとは段階付けであり， この概念に問題がないことを確認するため， 目盛の付いてO G技研社製
アイソフォース
G T-300

いない 20cm の線分を用い， 左端を 0％， 右端を 100％として， 20％， 40％， 60％， 80％と思う位置に固定ベルト

ペンにて目盛付けを行った． 目盛付けの順番は，検者の指示によりランダムに行った．t検定の結果，伸展
図1

測定条件絶対誤差において群間に有意差は認められなかった． また， 順序の誤りはみられなかった （表 1）．
験者に合図するよう求め， 約 5 秒間保持するよう
表1

線分グレーディングの絶対誤差指示した． 被験者が失敗したことを申告した場合，20%40%

60%

80%

若年群

3.9 ± 3.5

5.8 ± 4.1

4.9 ± 2.2

4.3 ± 4.3

高齢群

8.3 ± 5.0

5.8 ± 5.6

5.4 ± 4.4

6.9 ± 6.3

単位 ： mmもしくは明らかに 5 秒間保持できなかった場合は再度測定し， 3 回の測定値が得られた時点で終了とした． データは PC に取り込み， 5 秒間安定しているのを確認した後， 合図した時点のデータを用いて最大筋出力に対する割合を算出し， グレーディング値 （％） とした．

プレテスト 2：最大筋出力の安定性の確認
日常では行わない運動である等尺性膝伸展運動への慣れとパフォーマンスの安定性を確認するた＜信頼性の確認＞
データの解析を行う前に， グレーディング値をめ 1 日 3 回， 3 日間， 最大筋出力を測定した． 測定

用 い て， 級 内 相 関 係 数 ICC （1， 1） と 95 ％ 信 頼 区

下肢は被験者毎にランダムに決定した． 1 日目～ 3間にて信頼性を確認した． 結果， 若年群は 0.85 ～日目までの変動係数 （CV） の平均± SD は， 若年群0.92， 高齢群は 0.91 ～ 0.94 であり， 高い信頼性が10.3 ± 5.8， 高齢群 7.8 ± 4.6 であり， t 検定による群得られた． また， グレーディング値の平均値は全間比較において有意差は認められなかった．ての目標値で 95％信頼区間内であった （表 2）．

以上のプレテストの結果， 参加者全員においてグレーディングの概念に問題は無く， 安定したパ

表2フォーマンスが可能であることが確認され， 本実

信頼性

目標値

平均値

験を行った．

若年群

20%

23.1

12.5

0.89

16.2-30.1

40%

33.2

13.4

0.85

25.8-40.6

60%

39.7

14.90.92

31.1-47.6

80%

53.4

16.2

0.90

44.4-62.3

100%

44.9

11.0

0.90

38.9-51.0

20%

28.5

15.4

0.91

19.3-37.8

ルトにてベッド脚に固定し， 等尺性膝伸展筋力を40%

34.9

14.5

0.94

24.0-45.7測定した （図 1）． 測定下肢はプレテスト 2 で出力を60%

47.8

18.5

0.92

34.9-58.0

80%

49.5

20.2

0.91

37.8-61.3

100%

33.8

9.4

0.94

29.1-39.5

測定データと信頼性

本実験：筋力グレーディング＜測定条件＞
背もたれなし， 足底非接地の端座位膝 90°屈曲＊位でハンドヘルドダイナモメーター （OG 技研社製
アイソフォース GT-300） を下腿遠位部にあて， ベ高齢群行った下肢とし， 最大筋出力を 3 回測定した． 最大筋出力を 100％と規定し， 目標値のスケールを視＊覚提示しながら， 隣り合う目標値が連続しないよ

平均値 ： ％

標準偏差 ICC(1, 1)

95％ CI ： 95％信頼区間

95％ＣＩ＊ 100％のみ kgf

う考慮した A （40％→ 80％→ 20％→ 60％） もしくは者毎にランダムに適応し， 各目標値に対する主観＜データ分析＞
得られたデータから， 1） グレーディング値， 2）的出力を測定した． 検者の合図により出力を開始

目標値とグレーディング値の絶対誤差 （以下， 絶対し， 指示された目標値になったと思うところで被誤差）， 3） 各目標値間のグレーディング値の差 （例．

B （60％→ 20％→ 80％→ 40％） の 2 パターンを被験131平井達也：高齢者の膝伸展グレーディング能力グ値を引いた値）， 4） 個人内における変動係数 （以3）各目標値間のグレーディング値の差
若年群 / 高齢群の順に， 20％と 40％の差 （単位下， CV） を算出し， Mann-Whitney U test にて群間は ％） は 10.1/6.3 （P ＝ 0.27）， 40 ％ と 60 ％ の 差 は比較を行った． いずれも， 有意水準を 5％未満とし6.1/11.6 （P ＝ 0.30）， 60％と 80％の差は 14.0/4.4 （Pた．

＝ 0.05） であった． 60％と 80％の差においてのみ高40％のグレーディング値から 20％のグレーディン

齢群の方が少ない傾向にあった （図 4）．

結果1）グレーディング値（％）
若年群 / 高齢群の順に， 20％は 23.1 ± 12.5/28.5(%)

若年群
高齢群

30± 15.4 （P ＝ 0.35）， 40％は 33.2±13.4/34.9±14.5 （P＝ 0.76）， 60％は 39.3 ± 14.9/44.2±18.5 （P ＝ 0.72），
80％は 53.4 ± 16.2/49.5 ± 20.2 （P ＝ 0.66） であり，全ての目標において群間における有意差はみられな
かった （図 2）．

20100

目標
若年群
高齢群

8060

理想値

Ｐ =0.27100(%)

Ｐ =0.05

Ｐ =0.30

図420-40%

40-60%

60-80%

各目標値間のグレーディング値の差

4）変動係数（CV）
若 年 群 / 高 齢 群 の 順 に， 20 ％ は 15.2/13.3 （P ＝400.47），40％は15.2/11.9（P ＝0.10），60％は9.5/13.1（P20＝ 0.19）， 80 ％ は 9.3/12.4 （P ＝ 0.03） で あ り， 80 ％で高齢群の方が有意に高い値を示した （図 5）．

0
図220%

40%

60%80%(%)
20

グレーディング値

Ｐ =0.472）絶対誤差（％）
若年群 / 高齢群の順に， 20％は 10.6 ± 7.0/13.5±12.6 （P ＝ 0.85）， 40 ％ は 12.9 ± 7.1/15.4±12.7 （P ＝0.95）， 60 ％ は 21.9 ± 12.9/20.1±15.4 （P ＝ 0.72），
80％は 27.6 ± 14.4/31.4 ± 19.7 （P ＝ 0.72） であり，全ての段階において群間による有意差はみられなかった （図 3）．

Ｐ =0.1015

若年群
高齢群
Ｐ =0.19

Ｐ =0.03

1050
図520%

40%

60%

80%

各目標値における変動係数（CV）(%)

6040Ｐ =0.72

若年群
高齢群

Ｐ =0.85

Ｐ =0.95考察

グレーディング測定の信頼性について
グレーディング測定の信頼性については， 先行Ｐ =0.72

研究で詳細に述べられているものはない． また， 今回行った膝伸展運動のグレーディング測定は独自20で考案したため， 信頼性の確認が必要であった． ハ
ンドヘルドダイナモメーターを使用した等尺性膝020%

40%60%

80%

伸展筋力測定の信頼性については， 諸家の報告 9， 10）がみられ， 固定ベルトを使用し， 2 回の測定で高い

図3グレーディング値の絶対誤差信頼性が得られるとされている． これらは， 最大筋

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愛知県理学療法士会誌

出力の測定について考慮した方法ではあるが， 本研

第19 巻

第 3号

2007 年10 月を示したものと考えられた．

究では， これらの方法に準じ， 固定ベルトを用い，以上のことから， 高齢者の膝伸展運動における3 回測定した． 結果， 高い級内相関係数を示し， まグレーディング能力は若年者に比べ若干低下してた，平均値は 95％信頼区間内にあり，個人の平均値，いることが示唆された．

および， 群間比較の際に平均値を用いるのは妥当性があると考えられた．

グレーディングに必要な身体機能についてグレーディング能力とは， 最大出力に対する割高齢者のグレーディング能力について
本研究の結果， グレーディング値は， 両群とも合を段階付けて出力する能力である． 一般に運動制御とは， 脳内の多数の部位が有機的に連絡しつ目標値が高くなる， つまり要求される出力が高くつ， 運動の企画から構成， 組み立て， その遂行のなるに従い， 実際の出力は目標値より大きく下回ための出力段階へと進行する過程であるとされてる傾向にあった （図 2）． 若年成人やアスリートにいる 12）． この実際の運動出力の前段階で行われるついて調査した先行研究の結果 6-8） は， 低い目標値運動の構成や組み立て （運動プログラム， 運動イメ

では誤差が大きく， 目標値が高くなるに従い， 誤ージ） には個人差があり，その個人差が生じる原因，差が少なくなっており， 我々の結果と対照的であつまり随意運動の出力過程に含まれる一つ一つのった． この理由についての詳細は不明であるが，システムが， グレーディング能力に影響を与える先行研究のダイナミックで速い運動形態では， 運と考えられる． これらのことから， グレーディン

動中に生じた感覚情報に基づいて運動調節が出来グ能力の問題に対して， 1） 出力予測である運動イず，フィードフォワード制御が主に使われる．一方，メージ， 2） 身体に向ける注意， 3） 感覚運動記憶， 4）

今回用いた等尺性膝伸展運動は， 運動中に感覚情運動制御などの作業仮説が立てられる． これらの報を受け取り調節するフィードバック制御が可能

仮説に対しては， 今後さらに検証していく必要がであり， この違いが対照的な結果を生み出したとある．

考えられる． また， グレーディング値及び絶対誤に有意差はみられなかった． これは高齢群におい運動機能の加齢変化とその評価について
運動機能の加齢変化については， 一般的に最大歩て個人間のバラつきが大きいためであると考えら

行速度， 最大下肢筋力ともに低下すること 13） が知られた． 高齢者においては， 身体機能の個人差が大れており， 臨床や介護予防におけるアウトカムの重きくなるとの指摘は以前からされており， 高齢要なパラメータとして挙げられる． 日常生活活動に者のグレーディング能力について評価する際， 高おける筋活動について， 伊東ら 14） は， 高齢者にお差の若年群と高齢群の比較においては， 両群とも

11）

齢者を一集団として扱うことは， 個体差を相殺す

いて歩行に必要な筋出力は最大筋出力の 10 ～ 20％，ることになり， 問題があると考えられた． そこで，立ち上がりでも 30％程度であるとしており， 歩行視点を変えた見方が必要であると考え， 各目標値をはじめ日常生活動作における複雑な運動を考慮間のグレーディング値の差および CV について検討

すると，調整能力の評価も重要であると考えられる．

した． 各目標値間のグレーディング値の差につい渡邊ら 15） は， 健常若年群と高齢群における膝伸展て， 例えば 20％と 40％のグレーディング値の差は運動の最大筋出力とグレーディング能力の相関に20％であることが理想的であるが， 両群とも全てついて調査し， 若年群は中等度の相関が得られたののグレーディング値間で理想値 （20％） を下回ってに対し， 高齢群では相関は低かったとしている． こいた． 群間の比較では， 60％と 80％の差において，れらのことから， 高齢者では， 膝伸展運動において高齢群の方が少ない傾向にあり， 若年群の方が理調整能力は独立した因子である可能性があり， 最大想値である 20％に近い傾向であった． 高齢群は 60

筋出力とは別に評価されるべき項目であると考え％の値が 80％を上回る者が多くみられた． このこられる． 現在， 臨床現場で実施可能な調整能力の評とから， 高齢者では， 少なくとも出力の大小を段価のバリエーションは非常に少ないことから， 調整階付ける能力に問題を呈している者が多くなるこ能力に焦点を当て， 様々な運動課題について検討しとが示唆された． また， 個人内の測定値のバラつていく必要があると考えられる．

きを示す CV において， 若年群では主観的努力度が上がると低下し， 高齢群ではほぼ一定の値を示し，まとめ結果として 80％で有意差を認めた． 80％のみにお健常高齢者の膝伸展筋力のグレーディング能力いて， 若年群の方が一貫性が高いパフォーマンス

について健常若年成人と比較 ・ 検討した． 結果，

平井達也：高齢者の膝伸展グレーディング能力グレーディング値および絶対誤差に統計学的な有意差は見られなかったが， 高齢群では， 個人内で13314） 伊東元， 田中繁 ・ 他 ： 筋活動からみた膝関節機能評価． リハ医学 19 ： 159-164， 1982．のバラつきが大きくなり， 段階間の差が低下する

15） 渡邊紀子， 平井達也 ・ 他 ： 膝伸展運動における傾向にあった． このことから， 高齢者ではグレーグレーディング能力と最大筋出力との比較． 第ディング能力が若干低下することが示唆された．

22 回東海北陸理学療法学術大会誌 ： 135， 2006．

今後， 様々な運動形態におけるグレーディング能力を調査し， 高齢者の運動調節機能の特性を明らかにしていく必要性があると考えられた．
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