238 吉岡ほか 緒言 長距離走パフォーマンスは最大酸素摂取量 ( _VO 2max ), ランニングエコノミー (Running Economy: RE) および乳酸性代謝閾値 (Lactate threshold: LT) によってその大半が説明され, これらの指標とパフォーマンスの関係について

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1 体育学研究 , 事例報告 世界トップレベルで活躍するケニア人長距離ランナーの体力 形態特性 吉岡 利貢 1) 中垣 浩平 2) 中村 和照 3) 向井 直樹 4) 鍋倉 賢治 4) Toshitsugu Yoshioka 1, Kohei Nakagaki 2, Kazuteru Nakamura 3, Naoki Mukai 4 and Yoshiharu Nabekura 4 : Physiological and morphological characteristics of a Kenyan world-class long-distance runner: a case study. Japan J. Phys. Educ. Hlth. Sport Sci. 57: , June, 2012 Abstract The purpose of this study was to compare the physiological and morphological characteristics of J. Ndambiri, a Kenyan world-class long-distance runner (10,000 m personal best: 27:04.79), with runners belonging to the national corporate team (29:32.18±0:30.35). Oxygen uptake ( _VO 2 ),heart rate, blood lactate concentration and stride frequency were measured during submaximal exercise on a treadmill (270, 290, 310, 330, 350 and 370 m/min velocities with 1 inclination). Peak oxygen uptake ( _VO 2peak ) was determined during the maximal exercise test. In addition, morphological parameters (length of thigh and shank, maximum circumference of thigh and shank, and cross-sectional area of the trunk, thigh and shank muscles) were determined using a tape measure and magnetic resonance imaging (MRI). Ndambiri was superior to Japanese runners in terms of not only running economy (65.0 vs 69.8 ±1.9 ml/kg/min at 330 m/min), but also blood lactate concentration (1.50 vs 2.59±0.74 mmol/l at330 m/min), heart rate (159.8 vs 170.8±4.0 bpm at 330 m/min) during the submaximal running test and _VO 2peak (80.8 vs 76.3±2.4 ml/kg/min). In addition, the morphological characteristics of Ndambiri were also quite dišerent from those of Japanese runners. In particular, Ndambiri's maximum shank circumference was much smaller than that of Japanese runners (32.0 vs 35.8±1.8 cm). Furthermore,thecrosssectional area of the gastrocnemius muscle, which composes the shank, was signiˆcantly correlated with the oxygen cost of running at 330 m/min (r=0.700). These ˆndings indicate that the superior performance of Ndambiri is attributable to various factors such as a higher _VO 2peak, lower blood lactate concentration and heart rate, as well as running economy. In the future, it will be necessary to clarify the factors supporting these relationships between physiological variables and morphological characteristics. Key words running performance, maximal oxygen uptake, running economy, MRI, muscle-cross sectional area キーワード 長距離走パフォーマンス, 最大酸素摂取量, ランニングエコノミー, 磁気共鳴画像法, 筋横断面積 1) 環太平洋大学体育学部 岡山市東区瀬戸町観音寺 721 番地 2) 国立スポーツ科学センタースポーツ科学研究部 東京都北区西が丘 ) 茨城キリスト教大学生活科学部 茨城県日立市大みか町 ) 筑波大学体育系 茨城県つくば市天王台 連絡先吉岡利貢 1. Department of Physical Education, International Paciˆc University 721 Kannonji Seto-cho, Higashi-ku, Okayama Department of Sports Sciences, Japan Institute of Sports Sciences Nishigaoka, Kita-ku, Tokyo College of Life Sciences, Ibaraki Christian University Omika, Hitachi, Ibaraki Institute of Health, Physical Education and Sport Sciences, University of Tsukuba Tennodai, Tsukuba, Ibaraki Corresponding author t.yoshioka@ipu-japan.ac.jp

2 238 吉岡ほか 緒言 長距離走パフォーマンスは最大酸素摂取量 ( _VO 2max ), ランニングエコノミー (Running Economy: RE) および乳酸性代謝閾値 (Lactate threshold: LT) によってその大半が説明され, これらの指標とパフォーマンスの関係についても数多く報告されている (Conley and Krahenbuhl, 1980; Costill et al., 1973; Farrell et al., 1979). 現在, 世界の陸上競技長距離界は, エチオピアやケニアといった東アフリカ諸国のランナーによって上位が独占されており (Larsen, 2003), そのパフォーマンスの高さを説明する要因についての研究もおこなわれている ( 榎本,2005; Hamilton, 2000; Larsen, 2003; Larsen et al., 2004; Larsen et al., 2005; Lucia et al., 2006; Pitsiladis et al., 2004; Saltin et al., 1995). これらの研究を概観すると, 東アフリカ諸国のランナーとその他の国のランナーのパフォーマンスの差を生む最大の要因は RE といえそうである. たとえば Saltin et al. (1995) は, ケニアの長距離ランナーは欧州スカンジナビア諸国の長距離ランナーと比較して RE が優れていることを報告している. 同様に Lucia et al. (2006) は, エチオピアからの独立国で, 近年世界トップレベルで活躍するエリトリア人ランナーとアフリカ以外の国にあって, 当時, 世界トップレベルの活躍をしていたスペイン人ランナーの形態および体力を比較し, エリトリア人ランナーはスペイン人ランナーより RE が高いこと, そして RE の高さが下腿部の質量に起因する可能性を報告している. さらに Larsen et al. (2003) は, 専門的トレーニングの影響が小さい少年期の体力をケニア人とデンマーク人で比較することによって, ケニア人の RE の高さが専門的トレーニングによって獲得したものではないことを明らかにしている. また, 体力的要因のみならず, 技術的要因からのアプローチも進められている. 榎本 (2005) は, ケニア人ランナーと日本人ランナーの走動作を比較し, ケニア人ランナーは接地時に体幹が前傾していること, 離地時の底屈動作が小 さいこと, そして回復脚を大きく, かつ速く前方に引き出していることなどを報告している. これらの東アフリカ諸国のランナーの中には, 我が国を拠点にトレーニングする者も多く, 現在, その数は約 100 名にものぼる. また, それらの選手の中には世界のトップレベルで活躍する選手も少なくない. その一人である J. Ndambiri 選手は, 高校生時に来日し,2007 年ケニア選手権 m 優勝, 同世界選手権大阪大会 5 位入賞など, 輝かしい成績を収めている. また,5000 m で13 分 05 秒 33,10000 m で26 分 57 秒 36(2009 年世界ランキング 3 位 ) と世界トップレベルの記録も有している. 我々は,Ndambiri 選手の所属チームの科学サポートを2005 年よりおこなってきた. そして今回, 本人および関係各位から,Ndambiri 選手の形態 体力測定値を公表することの了承を得た. 世界トップレベルのランナーの体力や形態の測定値は, これまでにもしばしば公表され, その時々で競技力向上のための指針として参考にされてきた. たとえば,1970 年代当時, 国際競技力の高かったアメリカ合衆国では,S. Prefontaine (5000 m 13 分 21 秒 87, ミュンヘン五輪 4 位 ) や F. Shorter( マラソン 2 時間 10 分 30 秒, ミュンヘン五輪金メダル モントリオール五輪銀メダル ) らの体力 形態測定値を広く公表している (Pollock, 1977). また,Saltin et al. (1995) は, m の元世界記録保持者であるH. Rono (27 分 22 秒 47) ほか世界トップレベルのケニア人ランナーの体力測定値を公表している. さらに, 女子マラソンの世界最高記録保持者である P. RadcliŠe( マラソン 2 時間 15 分 25 秒 ) においては, 体力測定値およびパフォーマンスの 5 年間に渡る縦断的変化も報告されている (Jones, 1998). しかし, 長距離走の記録が飛躍的に向上し始めた1990 年代後半以降 (Bulter, 2011) に活躍した選手を対象とした報告はほとんどない. そこで本研究では,Ndambiri 選手の形態および体力を同時期 (2008 年 3 月 ) に測定した日本人実業団選手と比較することによって, その高いパフォーマンスを説明する要因を明らかにするこ

3 ケニア人長距離ランナーの体力 形態特性 239 とを目的とした. 方法. 測定時期測定は2008 年 3 月, 春季シーズンを直前に控えた専門的準備期にあたる時期に実施した.. 対象者対象は,Ndambiri 選手および国内の実業団チームに所属する日本人ランナー 10 名 ( 以下, JPN 群 ) とした. 対象者の年齢, 身長, 体重および10000 m 走パフォーマンスを Table 1 に示した m 走パフォーマンスは, 自己最高記録 (Personal Best: PB ) と2007 年度最高記録 ( Season Best: SB ) に分けて示した. なお, Ndambiri 選手は,2008 年の測定直後の春季シーズンには,10000 m で2007 年度最高記録を上回る27 分 14 秒 03を記録している. また,2009 年にはその年の世界ランキング 3 位となる26 分 57 秒 36を記録している. すべての対象者には, 事前に測定にあたっての危険性について十分に説明し, 同意を得た上で測定を実施した. また, 本報告を作成するにあたっては,Ndambiri 選手については個人名を公表した上で測定データを使用すること, それ以外の選手については個人名は公表しないが, 測定データを使用することを説明した上で, 選手本人および指導者の同意を得た.. RE および _VO 2peak の決定各対象者に対しランニングによる最大下および最大運動負荷テストをおこない,RE および最高酸素摂取量 ( _VO 2peak ) を決定した. 負荷テストには, トレッドミル ( 西川鉄工製, 京都 ) を用いた. 運動中の呼気ガス指標は, 呼気ガス分析器 ( Mijnhardt 社,Oxycon Alpha ) を用いて, breath-by-breath 法により分析した. この方法では, フェイスマスクから採取したガスサンプルは, ツインチューブサンプルラインを通してガス分析器に送られる. ガス分析器の較正は, テストの開始前にO 2 CO 2 N 2 混合標準ガス (O ,CO ,N 2 バランス ) を用いておこなった. また, ツインチューブを通過するガスの移動時間の補正および定量シリンジによる流量計の較正もおこなった. この方法を用いて, 一回換気量, 呼吸数, 呼気酸素濃度, 呼気二酸化炭素濃度を測定し, 酸素摂取量 ( _VO 2 ) および二酸化炭素排出量 ( _VCO 2 ) を, この両者を用いて呼吸交換比 (RER) を算出し,30 秒毎の平均値に換算して出力した. また, 運動中,HR モニタ Table 1 Physical characteristics and performance of subjects Height Body mass BMI _VO 2peak m PB m SB m kg kg/m 2 ml/kg/min mm:ss.00 mm:ss.00 Ndambiri : :28.38 JPN : :46.07 JPN : :58.65 JPN : :10.12 JPN : :12.61 JPN : :36.12 JPN : :39.32 JPN : :45.37 JPN : :50.63 JPN : :55.69 JPN : :27.26 Mean JPN : :32.18 SD JPN : :30.35

4 240 吉岡ほか (Polar 社,RS800sd) を用いて, 心拍数 (HR) を観察および記録した. さらに HR モニタに付属している加速度センサ (Hausswirth et al., 2009) を用いて, 走行中のストライド頻度を記録し, 走速度をストライド頻度で除した値をストライド長とした. なお, ストライド長は身長で除した相対値 ( ) を分析に用いた. 測定は, 任意のランニングおよびストレッチング等の準備運動をおこなわせた後, 開始した. まず, 最大下強度での 4 分間の固定負荷テストを 1 分間の休息を挟んで 5 ステージおこない, その後,2 分間の休息を挟んだ後, 最大漸増負荷テストをおこなった. 固定負荷テストは,290 m/min (Ndambiri 選手 ) あるいは270 m/min(jpn 群 ) から 1 ステージ毎に20 m/min ずつ速度を漸増させた. 最大漸増負荷テストは,330 m / min (Ndambiri 選手 ) あるいは310 m/min(jpn 群 ) から開始し,1 分毎に10 m/min ずつ速度を漸増させ, 設定速度での走行が不可能になった時点で運動を終了させた. 各試技間の休息中, 運動終了 1 分後,3 分後および 5 分後に指尖より採血をおこない, 自動乳酸分析器 (YSI 社製, 1500SPORT) を用いて血中乳酸濃度 (La) を測定した. すべての測定は斜度 1 の条件でおこなった. なお,Ndambiri 選手の290 m/min における La のみ, 測定時の不手際により, データが欠損している. 最大下固定負荷テストの _VO 2 は, 各ステージにおける 3~4 分の 1 分間の平均値を用いた. なお,Ndambiri 選手の290 m/min および JPN 群のうち 1 名の350 m/min において, 最後の 1 分間に100 ml 以上の _VO 2 の上昇が確認された. すなわち, 両試技においては定常状態が得られなかった. 一方, その他の対象者においては, すべての試技において同様の現象は確認されなかった. また,JPN 群の各対象者においては270 m/min あるいは350 m/min のいずれかを,Ndambiri 選手においては290 m/min および370 m/min を除くことによって, すべての対象者で速度と _VO 2 の間に r=0.995 以上 (Medbø, 1988) の極めて強い相関関係が認められた.HR およびストライド 頻度は 5 秒毎に記録し,3~4 分にかけての 1 分間の平均値を分析に用いた. 最大漸増負荷テストにおける最高走速度を V max ( 最大漸増負荷テスト中, 速度の上昇後 1 分以内に運動を終了した際には, 下記の ( 式 ) を用いて V max を算出 ), _VO 2 の最高値 (30 秒間 ) を _VO 2peak, 運動後の La の最高値を La peak とした. また, 各ステージにおける速度と _VO 2 の回帰式から最高有酸素的ランニング速度 (v _VO 2max ) ( 山地,1998) を求めた. V max =1 分間完遂した最高速度 +10 m/min ( 最高速度での運動時間 ( 秒 )/60) ( 式 ). 下肢の形態および筋横断面積大腿長, 下腿長, 大腿最大囲および下腿最大囲を巻尺を用いて計測した. なお, 大腿長は転子点 ( 大転子の最上縁の点 ) から大腿骨外側上顆点まで, 下腿長は内果端点から脛骨点 ( 内側顆の上縁で最も近位端の点 ) までの直線距離, 大腿最大囲および下腿最大囲は, ともに正面からみて最も太い位置とした. 右脚の大腿部近位 30 部, 下腿部近位 30 部 ( 狩野ほか,1997) および第 4 5 腰椎位での腹部を磁気共鳴画像装置 ( 日立メディコ社 Airis Mate, 0.3-T) を用いて撮影し, 筋横断面積を算出した. 撮影時, 対象者は10 分間の椅坐位での安静後, ベッドに仰臥位となり膝関節がベッドと水平になるように足関節を固定した. 大腿部および下腿部は, 事前にメジャーによる測定部位の同定後に撮影をおこなった (TR: 350 ms, TE: 30 ms, FOV: 320 mm, matrix: , NSA: 4 回, 撮像時間 各 7 分 57 秒 ). すなわち, 大腿部は転子点から大腿骨外側上顆点までの直線距離から, 下腿部は内果端点から脛骨点までの直線距離から, それぞれ近位 30 部を同定し,MRI 装置から出されるレーザーにインクで記したマーカーを合わせて撮影した. 腹部は, 矢状面での縦断像を撮影後, 第 4 5 腰椎間の横断像を撮影した. 横断像はパーソナルコンピュータ (imac; Ap-

5 ケニア人長距離ランナーの体力 形態特性 241 傑出して高い( あるいは低い ) と評価した. 項目間の相関関係は,Pearson の積率相関係数を求め, その有意性について検討した. 統計処理の有意性は危険率 5 未満で判定した. 結果 Fig. 1 Cross-sectional images from a subject at thigh (A) and shank (B) of the right leg and lumber region (C). (QF m. quadriceps femoris, RF m. rectus femoris, Vas m. vastus group, Ham m. hamstring, AM m. adductor magnus, AL m. adductor longus, Sar m. sartorius, Gra m. gracilis, TS m. triceps surae, Sol m. soleus, Gas m. gastrocnemius, PM m. psoas major) ple, Japan) に取り込み, 画像処理ソフトウェア (Osirix: により大腿部は大腿四頭筋 ( および大腿四頭筋を構成する大腿直筋および広筋群 ), ハムストリング, 縫工筋, 大内転筋, 長内転筋および薄筋, 下腿部は下腿三頭筋 ( および下腿三頭筋を構成するヒラメ筋および腓腹筋 ), 腹部は大腰筋の横断面積を算出した (Fig. 1). また, 筋横断面積は, 体重の 2 /3 乗で除して評価した. 本研究のように, 体脂肪量が極めて少ない対象者の場合, 体重は全身の筋量を反映する簡便な指標であるといえる. そこで, 筋の横断面積を体重あたりの相対値で評価することによって, 各筋あるいは筋群の全身の筋量に対する相対的筋量を示す指標とした. なお, 体重 ( 体積 ) が 3 乗の指標, 横断面積は 2 乗の指標であるため, 相対的筋量は 2/3 乗で示した. 以上の計測, 撮影および分析は, すべて 1 名の熟練した検者がおこなった.. 統計解析および評価統計量はすべて平均値 ± 標準偏差 (SD) で示した. なお,Ndambiri 選手の値が JPN 群の平均値 ±1SD の範囲を超えた場合に 顕著に高い ( あるいは低い ), 平均値 ±2SD を超えた場合に. トレッドミル最大下固定負荷テスト (Table 2) Ndambiri 選手の最大下走速度における _VO 2 は 290 m/min のみ JPN 群と同等であったが,310 m/min では顕著に低く,330 m/min および350 m/min においては傑出して低かった. そして, 330 m/min における _VO 2 (RE) が低い (RE が優れている ) 者ほど10000 m 走パフォーマンスが高く, 両者の間に有意な相関関係 (r=0.700) が認められた (Fig. 2A). なお,330 m/min は, すべての選手で La が 4 mmol/l(obla) 未満となる速度である. また, 各速度での _VO 2 のみならず, 速度と _VO 2 の関係性にも両者の間に違いが認められた. すなわち,JPN 群の速度と _VO 2 の関係性 (Y = X , 但し,Y は _VO 2,X は速度 ( 先行研究との比較を念頭に km /h) とする. 以下, 同様.) と Ndambiri 選手の関係性 (Y=3.2901X , 但し290 m/min は除く ) には違いが見られた. HR も,Ndambiri 選手はすべての速度で JPN 群より低く,330 m/min(159.8 vs bpm) および350 m/min(167.8 vs bpm) において, 傑出して低かった. そして, そのうち350 m /min において,HR と10000 m 走パフォーマンスの間に有意な正の相関関係 (r=0.662) が認められた.330 m/min においても同様の傾向 (r= 0.517, p=0.085) はみられたが, 有意ではなく, それ以下の速度では相関関係は認められなかった. La も,290 m/min を除くすべての速度において Ndambiri 選手は JPN 群より低く, 特に330 m /min では顕著に,350 m/min では傑出して低い値であった. なお,350 m/min における La が低い者ほど10000 m 走パフォーマンスが高く, 両者の間に有意な相関関係 (r=0.661) が認められ

6 242 吉岡ほか Fig. 2 Relationships between (A) running economy ( _VO 2 at 330 m/min) and m time, (B) _VO 2peak and m time Table 2 Comparison of the physiological and biomechanical data between Ndambiri and Japanese runners 1 deg Ndambiri Japanese (a) Constant test at 270 m/min Heart rate (bpm) 142.3±6.7 Lactate (mm) 1.26±0.60 _VO 2 (ml/kg/min) 55.1±3.0 RER 0.88±0.05 Stride frequency (steps/sec) 3.16±0.14 Stride length (distance/ht) 83.1 ±3.8 (b) Constant test at 290 m/min Heart rate (bpm) ±7.2 Lactate (mm) 1.13±0.51 _VO 2 (ml/kg/min) ±2.9 RER ±0.04 Stride frequency (steps/sec) ±0.13 Stride length (distance/ht) ±3.7 (c) Constant test at 310 m/min Heart rate (bpm) ±5.9 Lactate (mm) ±0.54 _VO 2 (ml/kg/min) ±2.7 RER ±0.04 Stride frequency (steps/sec) ±0.12 Stride length (distance/ht) ±3.8 (d) Constant test at 330 m/min Heart rate (bpm) ±4.0 Lactate (mm) ±0.74 _VO 2 (ml/kg/min) ±1.9 RER ±0.05 Stride frequency (steps/sec) ±0.13 Stride length (distance/ht) ±4.2 1 deg Ndambiri Japanese (e) Constant test at 350 m/min Heart rate (bpm) ±2.8 Lactate (mm) ±0.91 _VO 2 (ml/kg/min) ±2.1 RER ±0.05 Stride frequency (steps/sec) ±0.14 Stride length (distance/ht) ±4.8 (f) Constant test at 370 m/min Heart rate (bpm) Lactate (mm) 3.98 _VO 2 (ml/kg/min) 78.2 RER 1.05 Stride frequency (steps/sec) 3.30 Stride length (distance/ht) (g) Graded test Maximal value Heart rate (bpm) ±3.7 Lactate (mm) ±1.35 _VO 2peak (ml/kg/min) ±2.4 v_vo 2peak (m/min) ±10.4 Velocity (m/min) ±8.7 RER ±0.02 Larger or smaller than Japanese's mean±1 SD Larger or smaller than Japanese's mean±2 SD

7 ケニア人長距離ランナーの体力 形態特性 243 た. ストライド長およびストライド頻度は, すべての速度において Ndambiri 選手と JPN 群の間に顕著な差が認められなかった.. トレッドミル最大漸増負荷テスト (Table 2) Ndambiri 選手の _VO 2peak は,80.8 ml/kg/min であり,JPN 群の _VO 2peak ( 76.3 ± 2.4 ml / kg / min) より顕著に高かった. _VO 2peak と10000 m 走パフォーマンスの間に有意な相関関係は認められなかった (r=-0.493, p=0.124)(fig. 2B). また,Ndambiri 選手の v_vo 2peak (408 m/min) は JPN 群 (357.1±10.4 m/min) より傑出して高かった.HR peak は,Ndambiri 選手で181 bpm と,JPN 群 (185.5±3.7 bpm) と比較して顕著に低い値を示した.La peak も,Ndambiri 選手で 4.31 mmol/l と,JPN 群 (6.47±1.35 mmol/l) と比較して顕著に低い値を示した.. 形態および筋横断面積身長は,JPN 群と同等 (1.71 vs 1.72±0.03 m) であったが, 体重は顕著に軽く (53.0 vs 57.9± 2.7 kg),bmi(18.13 vs 19.60±1.09) も低値を示した. 大腿長 (42.0 vs 40.4±1.0 cm) および下腿長 (41.5 vs 37.2±1.6 cm) はともに Ndambiri 選手が顕著に長かった. 一方, 大腿最大囲 (48.8 vs 50.4±1.1 cm) および下腿最大囲 (32.0 vs 35.8±1.8 cm) は JPN 群で顕著に大きかった. 体幹部, 大腿部および下腿部の筋横断面積を絶対値および相対値で, それぞれ Table 3,4 に示した. 絶対値では, 大腰筋およびハムストリングの横断面積が JPN 群と比較して顕著に大きく, 下腿部あるいはそれを構成する下腿三頭筋は顕著に小さかった. さらに, 相対値で比較すると, 大腿部およびそれを構成する縫工筋も Ndambiri 選手で顕著に大きかった. 各筋の相対的な横断面積とパフォーマンスの関係について検討すると, ハムストリングの横断面積が大きい者ほど10000 m 走パフォーマンスが高く, 両者の間に有意な相関関係が認められた Table 3 Comparison of the muscle cross sectional area (absolute value) between Ndambiri and Japanese runners Ndambiri Japanese Trunk Psoas major ±2.8 Thigh ±10.2 Quadriceps femoris ±6.0 Rectus femoris ±3.2 Vasti ±4.5 Sartorius ±0.5 Hamstring ±1.7 Adductor ±3.6 Adductor magnus ±2.4 Adductor longus ±2.5 Gracilis ±1.0 Shank ±6.7 Triceps surae ±4.3 Gastrocnemius ±3.1 Soleus ±2.6 Larger or smaller than Japanese mean±1 SD Table 4 Comparison of the muscle cross sectional area (relative value) between Ndambiri and Japanese runners Ndambiri Japanese Trunk Psoas major ±0.19 Thigh ±0.51 Quadriceps femoris ±0.34 Rectus femoris ±0.21 Vasti ±0.25 Sartorius ±0.03 Hamstring ±0.12 Adductor ±0.20 Adductor magnus ±0.14 Adductor longus ±0.17 Gracilis ±0.08 Shank ±0.35 Triceps surae ±0.24 Gastrocnemius ±0.18 Soleus ±0.17 Larger or smaller than Japanese mean±1 SD (r=0.638)(fig. 3). また, 腓腹筋の横断面積と RE の間に有意な相関関係 (r=0.729) が認め

8 244 吉岡ほか られたが, 同じく下腿三頭筋を構成するヒラメ筋と RE の間には相関関係は認められなかった (r =-0.124)(Fig. 4). Fig. 3 考察 本研究の目的は, 世界トップレベルで活躍する Ndambiri 選手の体力 形態測定値をパフォーマンスの劣る日本人ランナーと比較することによって, その競技力の高さを説明する要因を明らかにすることであった. 本研究の結果,Ndambiri 選手は, 日本人選手と比較して,RE のみならず, Relationships between relative value of muscle cross sectional area of hamstring and m time _VO 2peak や最大下強度における HR や La も優れていることが明らかとなった. また,Ndambiri 選手の形態的特徴として, 主に大腰筋やハムストリングが JPN 群と比較して大きいこと, 下腿部, 中でも下腿三頭筋およびそれを構成する腓腹筋の横断面積が,JPN 群と比較して小さいことが明らかとなった.. トレッドミルテスト Ndambiri 選手の _VO 2peak は,JPN 群の平均値より顕著に高い値を示した. 本研究においては _VO 2peak とパフォーマンスの間に有意な相関関係は認められなかった (Fig. 2B) ものの, 先行研究 (Farrell et al., 1979) における両者の関係性を考慮すると,Ndambiri 選手の _VO 2peak の高さは JPN 群のパフォーマンスとの差を説明する要因の一つであったと考えられる. なお,Ndambiri 選手の _VO 2peak は,80.8 ml/kg/min であり, 世界トップレベルのランナーとしては特筆すべき値ではなかった. たとえば,5000 m および m で2008 年現在での Ndambiri 選手と同等の記録を有していた J. Ngugi(27 分 11 秒 6) は 85.0 ml/kg/min,h. Rono(27 分 22 秒 50) は84.3 ml/kg/min と, ともに Ndambiri 選手より 5 程度高い値が報告されている (Saltin et al., 1995). しかし, 本測定において,Ndambiri 選手は, や Fig. 4 Relationships between relative value of muscle cross sectional area of (A) gastrocnemius and running economy ( _VO 2 at 330 m/min), (B) soleus and running economy ( _VO 2 at 330 m/min)

9 ケニア人長距離ランナーの体力 形態特性 245 や余力を残した状態でテストを終了した ( 本人の意思による ). 実際, _VO 2 もプラトーには達しておらず,RER も1.03と低かったことから, 今回の測定結果が Ndambiri 選手の能力を過小評価している可能性は残されている. 310 m/min 以上の速度における _VO 2 は,JPN 群と比較して顕著に低かった. また, 一流長距離ランナーを用いた先行研究の _VO 2 値と比較すると, 国際レベルで活躍するケニア人ランナーの約 40 を占める (Onywera et al., 2006)Nandi 族のランナー (Saltin et al., 1995) やエリトリア人ランナー (Lucia et al., 2006) よりはやや高かかったものの, スペイン人ランナー (Lucia et al., 2006) の値よりは顕著に低かった. このように, Ndambiri 選手を含むアフリカ人ランナーは, アフリカ以外の国のランナーと比較して優れた RE を有しており, 彼らの高いパフォーマンスを説明する主な要因と考えられている. また, この RE の高さは, アフリカ人ランナーがトレーニングによって獲得したものではなく, その他の要因によるか, あるいは先天的に持ち合わせた能力である可能性が示唆されている. すなわち,Nandi 族を対象として, 日常生活での身体活動量が異なる都市部に住む少年と郊外の村に住む少年の _VO 2max および RE を比較した研究によって, _VO 2max は身体活動量の影響を受けるものの,RE はその影響を受けないことが報告されている (Larsen et al., 2004). また, ケニア人の少年とデンマーク人の少年を対象として RE およびトレーニングによる RE の変化を比較したところ, ケニア人の少年の方が RE は優れていたものの, トレーニングによる RE の変化は, 両者で同等かつ非常に小さかったことも報告されている (Larsen et al., 2003). 加えて, 各速度での _VO 2 のみならず, 速度と _VO 2 の関係性にも人種間で差があることが Wilkinson(1999) によって指摘されており, Ndambiri 選手と JPN 群の間にも同様の差が認められた. そして,Ndambiri 選手の速度と _VO 2 関係は, 先行研究 (Saltin et al., 1995) におけるケニア人長距離ランナーのものに近似した. 一方 JPN 群は, スウェーデンやアメリカといったそ の他の国の長距離ランナーのものに近似していた. 通常,RE は無酸素性代謝の貢献が極めて少ない LT 以下の強度で評価される. 一方, レースはそれ以上の強度で展開されることから, 本来はレース速度で評価する必要がある. レース速度での _VO 2 を推定する際に参考になる方法として, Medbø(1988) が提唱する最大酸素借を求める方法が挙げられる. この方法では, 最大下強度における速度と _VO 2 の関係性 ( 回帰式 ) にレース速度を代入することによって, レース速度における _VO 2 を推定する. この方法を採用する場合, 回帰式の傾きが大きく異なる Ndambiri 選手と JPN 群のレース速度における RE にはさらに顕著な差がみられることとなる. なお本研究では, 定常状態が得られていたか否か ( 各ステージの最後の 1 分間に _VO 2 が100 ml 以上増大していたか否か ) を確認した上で, できる限りレース速度に近い速度での _VO 2 を RE として評価したいと考えた. そこで, すべての対象者で速度と _VO 2 の間の相関関係が r=0.995 以上 (Medbø, 1988) になる速度域で, かつ La が 4 mmol/l(obla) 未満となる最高速度 (330 m/ min) での _VO 2 を RE の代表値とし, パフォーマンスの関係について検討した. その結果,RE の優れている者ほどパフォーマンスは高く, 両者の間に有意な相関関係が認められた (Fig. 2A). 以上のように,Ndambiri 選手の高いパフォーマンスは, _VO 2peak の高さと優れた RE によって説明できた. ただし,JPN 群に Ndambiri 選手と同等の _VO 2peak を有する選手が 2 名 (JPN 1 および JPN 6 ) いたことも見逃せない. 彼らの RE に着目すると,Ndambiri 選手のパフォーマンスとの差が大きい JPN 6 は REが JPN 群の平均値より劣っていたが,JPN 1 は JPN 群で最も優れていた. このように, パフォーマンスは, _VO 2peak および RE の両者と, 乳酸性代謝閾値の相対的運動強度で大部分が説明される. したがって, 長距離走パフォーマンスを高めるためには, _VO 2peak を高め, かつ RE を改善する必要がある. 本研究の対象者の範囲内において,Ndambiri 選手はこの両指標がともに優れており, 結果として高いパフ

10 246 吉岡ほか ォーマンスを発揮できていた. 一方, _VO 2peak と RE はそれぞれ独立した指標ではなく, 相互に影響し合う可能性も指摘されている. すなわち, RE が劣る選手ほど _VO 2peak が高いとする報告がいくつかあり, その要因として,RE を評価する強度が対象者間で相対的に異なることや, 四肢および体幹の質量分布が _VO 2max と RE の両者に影響することなどが指摘されている (Pate et al., 1992; Morgan and Daniels, 1994). この現象は, RE を高めることによって _VO 2peak が低下する可能性があることを示唆している. その他,La や HR も,JPN 群の平均値より顕著に低かった. 一般に, 最大下強度におけるこれらの値はパフォーマンスとの関係が強く, 本研究でもレースペースに近い速度 (330 m/min) ではパフォーマンスとの間に有意な相関関係が認められた.. 筋横断面積体幹部の深層に位置する大腰筋は,Ndambiri 選手において JPN 群の平均値より顕著に大きく, 体重あたりの相対値で評価すると, その差はさらに広がった. この結果から, 大腰筋の横断面積の大きさがパフォーマンスに関与している可能性が示唆された. 大腰筋は脊柱と大腿骨をつなぐ唯一の筋であり, 主に股関節の屈曲に貢献する. したがって, 歩行や走行に強く関与することが予想され, いくつかの先行研究において, 大腰筋の横断面積が大きい者ほど100 m 走パフォーマンスが高いことが報告されている (Hoshikawa et al., 2006 久野ほか,1998). ただし, これらの研究は, ともに日本人スプリンターのみを対象としており, 本研究のように異なる人種間でパフォーマンスの差に関わる要因について検討する際には, 注意が必要である. 実際, 黒人と白人 ( ともに一般健常男性 ) の大腰筋横断面積を比較した Hanson et al. (1999) は, 両者の間に有意かつきわめて大きな差があることを報告している. 大腿部の筋横断面積は絶対値で比較すると同等であったが, 体重あたりの相対値では JPN 群より顕著に大きかった. 一方, 大腿部を構成するハ ムストリングの筋横断面積は絶対値でも JPN 群より顕著に大きく, 相対値においてその差はさらに広がった. ハムストリングの横断面積とパフォーマンスの関係については, 短距離選手 (Ae et al., 1992 伊藤ほか,1992 狩野ほか, 1997 山本ほか,1992) のみならず長距離選手を対象とした著者ほか (2009) の研究でも明らかになっている. すなわち, 著者ほか (2009) は, ハムストリングの筋横断面積が大きい者ほど m 走パフォーマンスが高いことを報告している. ランニング中, ハムストリングは遊脚相後半で膝関節伸展のブレーキとして働き, 接地時に大腿四頭筋とともに膝関節の固定をおこなった後, 立脚相で股関節伸展および膝関節屈曲に貢献する. すなわち, ハムストリングは立脚相における前方へのドライブの中心的役割を担う筋であり, 長距離走においても短距離走と同様, 走速度に直接関与する. しかしながら, ハムストリングの横断面積と10000 m 走パフォーマンスの関係を示した Fig. 3 において,Ndambiri 選手のハムストリングの横断面積は, 全体の傾向からはやや外れた位置にプロットされた ( ハムストリングの横断面積から推定される10000 m パフォーマンスを実際のパフォーマンスが上回っていた ). また, 日本人ランナーとケニア人ランナーの走動作を比較した榎本 (2005) は, 下肢重心の後方への移動速度は, 両者の間に差がなかったものの, 後方から前方への移動速度, すなわち股関節屈曲速度はケニア人ランナーで有意に高かったと報告している. この報告で対象としているケニア人ランナーの走動作の特徴を, 直接 Ndambiri 選手に当てはめることはできないが,Ndambiri 選手の大腰筋が JPN 群と比較して顕著に大きく, かつハムストリングがパフォーマンスから推定される断面積と比較して小さいことは,Ndambiri 選手と JPN 群の走技術に差があった可能性を示唆している. 今後, 股関節屈曲速度と大腰筋の断面積の関係やハムストリングの筋活動をケニア人ランナーと日本人ランナーで比較することで, 両者の走技術, 筋活動およびそれらと形態の関係性を明らかにできるだろう.

11 ケニア人長距離ランナーの体力 形態特性 247 下腿部は,JPN 群より顕著に細かった. 今回は下腿三頭筋とそれを構成する腓腹筋およびヒラメ筋のみ分析に用いたが,Ndambiri 選手と JPN 群の間に顕著な差がみられたのは腓腹筋のみであった. また, 腓腹筋と RE の間には相関関係が認められたものの, ヒラメ筋と RE の間には相関関係は認められなかった. ともに足関節底屈の主働筋である 2 つの筋にこのような違いがみられたことには, 両筋の機能的相違および Ndambiri 選手と日本人選手のランニングフォームの相違が関係していると考えられる. すなわち, 脛骨および腓骨に起始部を持つヒラメ筋が膝関節の動きや角度にかかわらず, 底屈動作中に常に働き続けるのに対して, 大腿骨に起始部を持つ二関節筋である腓腹筋は, 膝関節屈曲時にはその働きを弱める. したがって, 通常, 膝関節が屈曲しているランニング時の立脚相には腓腹筋の働きはヒラメ筋と比較して弱くなる. 一方, 接地時間が長い場合, あるいは立脚相における底屈作用が大きい場合には, 離地直前まで下腿三頭筋が動員され, かつ膝関節が伸展するため腓腹筋の活動が大きくなる. 前述の榎本 (2005) は, 日本人ランナーはケニア人ランナーと比較し, 離地時の底屈動作およびそれに起因する足関節の力学的仕事が大きいことを報告している. このことから, 大腰筋と同様に, 腓腹筋の断面積についても走動作の特徴との関係性を明らかにすることで, 異なる人種間の形態の違いが何に起因するのか, そしてその差を埋めることがパフォーマンスの差を埋めることにつながる可能性を有するのか否かを明らかにできるだろう. まとめ 本研究の目的は, 世界トップレベルの長距離ランナーである Ndambiri 選手の形態および体力をパフォーマンスの劣る日本人実業団選手と比較することによって, その高いパフォーマンスの要因を明らかにすることであった. 本研究の結果,Ndambiri 選手は, 日本人選手と比較して,RE のみならず _VO 2peak や最大下強 度における HR や La も優れていることが明らかとなった. また,Ndambiri 選手の形態的特徴として, 主に大腰筋やハムストリングが JPN 群と比較して大きいこと, 下腿部, 中でも下腿三頭筋およびそれを構成する腓腹筋の横断面積が,JPN 群と比較して小さいことが明らかとなった. 文献 Ae,M.,Ito,A.,andSuzuki,M.(1992) The men's 100 meters. New Study in Athletics, 7: Bulter, M. (2011) World All-Time Lists. In: 13 th World Championships in Athletics IAAF Statistics Handbook Daegu IAAF Communications Department, pp Conley, D.L. and Krahenbuhl, G.S. (1980) Running economy and distance running performance of highly trained athletes. Med. Sci. Sports Exerc., 12: Costill, D.L., Thomason, H., and Roberts, E. (1973) Fractional utilization of the aerobic capacity during distance running. Med. Sci. Sports, 5: 榎本靖士 (2005) ケニア人長距離選手の走動作の特徴. 月刊陸上競技,4: Farrell, P.A., Wilmore, J.H., Coyle, E.F., Billing, J.E., and Costill, D.L. (1979) Plasma lactate accumulation and distance running performance. Med. Sci. Sports, 11: Hamilton, B. (2000) East African running dominance: what is behind it? Br. J. Sports Med., 34: Hanson, P., Magnusson, S.P., Sorensen, H., and Simonsen, E.B. (1999) Anatomical dišerences in the psoas muscles in young black and white men. J. Anat., 194: Hausswirth, C., Le Meur, Y., Couturier, A., Bernard, T., and Brisswalter, A. (2009) Accuracy and repeatability of the Polar RS800sd to evaluate stride rate and running speed. Int. J. Sports Med., 30: Hoshikawa, Y., Muramatsu, M., Iida, T., Uchiyama, A., Nakajima, Y., Kanehisa, H., and Fukunaga, T. (2006) In uence of the psoas major and thigh muscularity on 100-m times in junior sprinters. Med. Sci. Sports Exerc., 38: 伊藤章 斉藤昌久 佐川和則 加藤謙一 (1992) ルイス, バレルと日本トップ選手のキック フォーム. Jpn. J. Sports Sci., 11: Jones A.M. (1998) A ˆve year physiological case study

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