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愛知県理学療法士会誌

第18 巻

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2006 年12 月

研究報 告

糖尿病患者に対する骨格筋電気刺激療法の試み *桑原道生 1）・上田周平 1）・片上智江 1）・林 琢磨 1）
小竹伴照 2）・有馬征宏 3）・鈴木重行 4）【要旨】

本実験は，糖尿病患者に対し 8 週間の骨格筋電気刺激（electrical muscle stimulation：EMS）を施行し，インスリン抵抗性に対する長期効果について検討した．
対象はインスリン及び抵抗性改善薬を使用していない糖尿病患者 2 例とした．電気刺激部位は腹部，大腿部に 20 分間通電した．実施期間中の運動量と食事量の測定は，生活習慣記録器及び食事調査票で行なった．
また効果判定は血液検査，腹部 C T，身体計測を指標とした．2 症例とも実施前と実施期間中の食事量と運動量に有意な差は認めなかった．さらに EMS 実施後に空腹時血糖，血中インスリン濃度，脂肪断面積が減少し，インスリン抵抗性の改善が認められた．
E M S による他動的な筋収縮でも，長期的な運動療法と同様にインスリン抵抗性改善作用があることが推察され，今後の糖尿病治療手段の 1 つとして臨床応用が期待できると考えられた．

キーワード：糖尿病・骨格筋電気刺激・長期効果

はじめにに基づき，食事療法，薬物療法と共に D M の運動療

糖尿病（以下，D M）における運動療法の効果は，法が強く勧められている 4）．DM 運動療法に対する理

骨格筋内の糖輸送担体であるグルコーストランス学療法士（以下，P T）の役割は，医師とともにメデポーター 4 型（以下，G L U T4）総量増加，インスリンィカルチェックおよび運動処方や D M についての知に反応しトランスロケーションする G L U T4 増加，識向上，運動の動機付けを目的とした患者教育な3）

どであり，PT の専門性を生かすべき分野の 1 つであなどがあり，その結果，インスリン抵抗性が改善る．当院においても，外来 D M 教室や教育入院でのすることが報告されている．これらの科学的根拠

個別指導を行っているが，退院後に運動継続が困1,2）

ミトコンドリア数増加による中性脂肪含量の減少

難となる症例や運動療法が必要であるが D M 合併症* Clinical trial of Electrical Muscle Stimulationin Patients with Diabetes Mellitus1）医 療法人愛生会総合上飯田第一病院リハビリテーション科（〒 462-0802 愛知県名古屋市北区上飯田北町 2-70）
Michio KUWABARA, RPT
Shuhei UEDA, RPT
Tomoe KATAKAMI, RPT
Takuma HAYASHI, RPT2）上飯田リハビリテーション病院
Tomomitsu KOTAKE, MD
3）医療法人愛生館小林記念病院リハビリテーション科
Masahiro ARIMA, RPT4）名古屋大学医学部保健学科
Shigeyuki SUZUKI, RPT, PhD

や身体的障害により施行困難な症例が見受けられる．これらの症例に対していかにアプローチを行うか，いかにして運動を継続するかという問題がDM 運動療法の 1 つの大きな課題である 5）．
近年，D M の新たな治療法として骨格筋電気刺激療法（electrical muscle stimulation：以下，EMS）の報告が散見 6,7）されており，我々は糖代謝に対する運動による随意的な筋収縮効果と同様の効果がE M S でも得られるのかを検証するため，先行研究において健常成人に対して EMS を施行し，糖負荷後の血糖上昇に対する急性抑制効果を報告した 8）．そこで今回 2 症例ではあるが，DM 患者に対し長期間にわたり EMS を試み，インスリン抵抗性に対する長期効果について検討したので報告する．

桑原道生：糖尿病患者に対する骨格筋電気刺激療法の試み

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対象
運動習慣のない 2 型 D M 患者で継続的な外来通院が可能で，かつインスリン及び抵抗性改善薬を使用していない 2 例とした．
症例 1：57 歳，女性．身長 155 cm，体重 82.5 kg（BMI 34.3）で罹病期間は 9 年であった．ヘモグロビン A1c（以下，H b A1c）は上昇し続けており，グリベンクラミドを内服中で HbA1c は 8.2% であった．
症例 2：57 歳，
男性．身長 159 cm，体重 86.5 kg（BMI34.2）で罹病期間 2 年であった．H b A1c は徐々に上昇傾向にあり，グリメピリドを内服中で，H b A1c は6.6% であった．
2 症例とも運動習慣がなく，血糖コントロール状

図 2 電気刺激部位
電極は腹部に 2 極，大腿部に左右 1 極ずつとした．

態が不良であった（図 1）
．
AA

B
B

図 1 HbA1c の推移と使用薬剤状況
A ： 症例 1
H b A1c は上昇し続けており，グリベンクラミドを内服中
で HbA1c は 8.2% であった .
B ： 症例 2
H b A1c の変動はあるものの徐々に上昇傾向にあり . グリ
メピリドを内服中で，HbA1c は 6.6% であった．
内服①：グリベンクラミド 2.5 mg × 1
内服②：グリメピリド 1 mg × 1
内服③：グリメピリド 1 mg × 2

図 3 摂取エネルギー量及び総消費量の変化
A ： 症例 1 B ： 症例 2
2 症例とも摂取エネルギー量は実施期間中有意な変化を示さなかった．また総消費量も同様であった．

方法
本実験は，当院に設置された倫理委員会に実験計画書を提出し承諾を得た．対象者には本実験の目的，実施方法を十分説明し同意を得た上で行っ104

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た．E M S は日頃から臨床的によく用いている装置差は認めなかった．症例 2 では実施前 1 週間と実施

で，より多くの筋を収縮させ深部到達度が高いと期間中の平均摂取エネルギー量はそれぞれ 2201 ±される電気刺激装置（テクノリンク社製，テクト384kcal，2601 ± 633kcal であった．総消費量につロン E D P）を用い，週 5 ～ 6 回を 8 週間実施した．波

いては実施前 1 週間の平均と実施期間中の平均はそ

形はパルス幅変調方式によるエムキューブ波を採A用しており，周波数は 2.7K H z で，最小パルス幅は4μsecであった．刺激部位は背臥位にて腹部に2極，大腿部に左右 1 極ずつを，痛みを感じない範囲での最大強度で 20 分間通電した（図 2）．通電量は腹部21.4 ～ 38.4mA，大腿部 18.8 ～ 38.6mA であった．
実験結果に大きく影響を及ぼす運動量と食事量が実施期間中に変動していないことを確認するた
め，実施前と実施期間中の比較を以下のように行った．運動量の測定には生活習慣記録機（スズケン社製，ライフコーダ E X）を用い，実施前 1 週間の総消費量と実施期間中各週の総消費量を比較した．
食事量については，食事調査票を配布し，実施前 1B週間の摂取エネルギー量と実施期間中 2，5，8 週目の摂取エネルギー量を算出し比較した．実験期間中の運動および食事量の変化は一元配置分散分析
および S c h e f f e 多重比較を用い，有意水準を 5% 未満として検定した．なお期間中の薬剤変更は行わなかった．
効果判定は実施前と実施後に血液検査として空腹時血糖（以下，F B S）
，H b A1c，血中インスリン濃度（以下，I R I）を，腹部 C T による内臓脂肪と皮下脂肪断面積，また身体計測として体重，ウエストとヒップ周径を指標として比較した（表 1）．

表1

各測定項目と測定スケジュール
実施前 １W

2W

3W

4W

5W

6W

7W

8W 実施後

血液検査

○○

腹部 CT

○

○

身体計測

○

○

食事調査

○

ライフコーダ○○○

図 4 平均摂取エネルギー量と平均総消費量との比較
A ： 症例 1 B ： 症例 2
症例 1 は期間中の平均摂取エネルギー量と平均総消費量の差は認めなかったが，症例 2 では期間中の平均摂取エネルギー量が有意に高値を示した（ p ＜ 0.01）．

表2

各測定項目結果
症例 １○

症例 ２

実施前

実施後

実施前

実施後

○

FBS （mg/dl）

187

125 ↓

152

133 ↓

○

HbA1c （％）

8.2

6.9 ↓

6.6

6.6 →

IRI （μ U/ml）

17.8

10.3 ↓

18.0

12.1 ↓

内臓脂肪 （㎠）122.8

112.0 ↓

210.8

204.0 ↓

皮下脂肪 （㎠）393.0

360.4 ↓

191.3

189.0 ↓

体重 （kg）

82.5

80.8 ↓

86.5

86.9 →

症例 1 の実施前 1 週間と実施期間中の平均摂取ウエスト （cm）

113.5

108.5 ↓

106.0

106.0 →

エネルギー量はそれぞれ 1787 ± 357k c a l，1581 ±

ヒップ （cm）

115.0

110.0 ↓

107.5

107.0 →電気刺激○

結果

256k c a l であった．また実施前 1 週間と実施期間中の平均総消費量はそれぞれ 1703 ± 144k c a l，1632± 66 kcal であり摂取エネルギー量，総消費量ともに実施前 1 週間と実施期間中各週の平均に有意な症例 1 は全ての測定項目において改善を示した．症例 2は HbA1c，体重，周径にほとんど変化が見られなかったが，FBS，IRI，内臓脂肪断面積，皮下脂肪断面積の改善が認められた．

桑原道生：糖尿病患者に対する骨格筋電気刺激療法の試み

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れぞれ 1725 ± 82kcal，1703 ± 62kcal であり摂取エせず，極端な食事制限のみで減量しても体脂肪はネルギー量，総消費量ともに実施前 1 週間と実施期減少せずに除脂肪体重が減少し，インスリン感受間中各週の平均に有意な差は認めなかった（図 3）．

性は改善しないと報告している．これらのことか

また症例 1 は平均摂取エネルギー量と平均総消費量

ら，症例 1 は実験前より食事制限が行われた可能性の値が同程度であったのに対し，症例 2 では平均摂があるものの，食事制限と運動のみでは今回のよ取エネルギー量が有意に高値を示した（p ＜ 0.01，

うな著明なインスリン抵抗性の改善を認めるとは

図 4）．

考えにくく，インスリン抵抗性の改善が惹起され血液検査，腹部CT，身体計測の結果を表2に示す．

た要因として EMS の効果が示唆された．

症例1では実施前後でFBS， HbA1c，IRIがそれぞれまた，症例 2 では実施後に H b A1c，体重，周径に33.2%，15.9%，42.1%の改善を示した．内臓脂肪断変化が認められなかった．これは実施期間中の摂面積，皮下脂肪断面積は，それぞれ8.8%，8.3%の改取エネルギー量が総消費量より高値を示した（p ＜善を認め，さらに体重，周径全てにおいて改善を示0.01）ことが影響していると考えられるが，期間した．症例2ではHbA1c，体重，周径にほとんど変化中このような状態であったにも関わらず実施後のが見られなかったが，FBS，IRIが，それぞれ12.5%，H b A1c は実施前と同一レベルで維持された．運動に32.8%の改善を示し，内臓脂肪断面積，皮下脂肪断よる脂肪組織量の減少に伴い，脂肪組織より分泌面積はそれぞれ3.3%，1.3%の改善が認められた．

される T N F‐αの血中レベルが低下し，インスリン感受性が改善する可能性がある 13）ことや，食事と考察運動の両方を考慮した体重コントロールの重要性

今回インスリン抵抗性の改善を目的とし，運動からも，症例 2 では食事制限を行うことができれば，習慣のない肥満2型DM患者に長期間のEMSを行った．

さらなる EMS の効果が期待できたのではないかと推その結果 FBS，IRI，脂肪断面積が EMS 実施後に 2 症察された．

例ともに減少し，インスリン抵抗性の改善が認め

2 型 DM 患者において運動の継続は大きな課題となられた．運動（筋収縮）による骨格筋 G L U T4 の細胞っているが，E M S は運動療法と異なり比較的継続が内から形質膜への移動促進を介した糖取り込み促容易であり，身体的障害により運動が困難な症例

進は，インスリンとは異なるシグナル伝達機構にに対しても施行が可能である．E M S の循環動態に与基づくことが判明している ．E M S の糖代謝に対すえる影響などの検証が必要であるが，EMS は DM 合併る作用機序は明確ではないものの，今回の結果か症の進行により運動が困難な症例に対する治療手

ら EMS による他動的な筋収縮でも，長期的な運動療段の 1 つとして臨床応用が期待できると考える．

9）法と同様にインスリン抵抗性の改善効果が起こったものと推察された．

まとめ

症例 1 の実施前の H b A1c は 8.2% であった．H b A1c

2 型 DM 患者に長期間 EMS を施行し FBS，IRI，脂肪は 1 ～ 2 ヵ月前の血糖値を反映することより，症断面積が E M S 実施後に減少し，2 症例ともにインス

例 1 の 1 ～ 2 ヵ月前の血糖コントロール状態は不良

リン抵抗性の改善が認められた．今回の結果からであったと推察された．期間中を通し摂取エネル

E M S による他動的な筋収縮でも，長期的な運動療法ギー量と総消費量はほぼ同様の値を示していたが，と同様にインスリン抵抗性改善作用があることが実施前の H b A1c の値を考えると実験開始 1 ～ 2 ヵ月推察され，今後の D M 治療手段の 1 つとして臨床応前は総消費量よりも摂取エネルギー量が高値であ用が期待できる．

ったことが予想された．このことから，症例 1 は実D M に対する運動療法は食事療法と共にエビデン施前の食事調査を開始した時点から食事制限を行スが示されており，今後，運動療法，食事療法にっていた可能性が窺われた．しかし，Yamanouchi

加え EMS を補助的に行った場合の効果についてさららに症例を増やし検討していきたい．

は食事群と食事・運動群との比較において，

10）

食事制限のみではインスリン抵抗性は改善しないと報告している．また，佐藤ら 11,12）は肥満 D M 患者が適度な食事制限と身体トレーニングを継続すれば，体重減少とともにインスリン感受性は著明に改善し，腹部内臓脂肪を中心とした体脂肪が選択的に減少し，筋肉などの除脂肪体重は変化しないと報告している．さらに，彼らは運動療法を実施

本研究の一部は，㈱ テクノリンクの研究助成を受けて行った．

106

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2006 年12 月【参考文献】

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Clinical trial of Electrical Muscle Stimulation in Patients with Diabetes Mellitus
Michio KUWABAR, Shuhei UEDA, Tomoe KATAKAMI, Takuma HAYASHI, Tomomitsu KOTAKE,
Masahiro ARIMA and Shigeyuki SUZUKI
The objective of this study was to implement 8 weeks of electrical muscle stimulation (EMS) inpatients with diabetes mellitus, to assess long-term effects on insulin resistance. Subjects were
2 diabetes mellitus patients who were not taking insulin or insulin sensitizers. EMS was appliedon the abdomen and thigh for 20 min. Exercise level and diet during the study were measured using
a physical activity recording device and a meal survey, respectively. In addition, effects of EMS
application were evaluated according to criteria of blood tests, abdominal computed tomography
and physical measurements. No significant differences in diet or exercise level were observed
between before and during the study in either patient. Furthermore, reductions in fasting blood
glucose level, insulin concentration in blood and fat area were detected after EMS application, inaddition to improvements in insulin resistance. Given these results, passive muscle contraction
induced by EMS appears to exert the same effect as long-term therapeutic exercise in improving
insulin resistance, and clinical application may thus hold promise as a treatment method fordiabetes mellitus in the future.