実験力学　Vol.18 No.3

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1 184 実験力学 Vol. 18, No. 3 pp (2018 年 9 月 ) 体幹トレーニングおよび各種運動時の腹腔内圧の変化動態と体幹筋群の筋活動の関係下代昇平 * **, 谷本道哉 Changes in Intra-abdominal Pressure during Trunk Stability Training and Other Sports Movements and Relation with Trunk Muscles Electromyography Shohei GESHIRO, Michiya TANIMOTO Recently, athletes tend to focus on trunk stability during sports movements. Trunk stability is thought to play the role of an upper and lower limbs foundation and to improve transfer capacity of power from the lower limbs to the upper limbs. Intra-abdominal pressure (IAP) development is considered to be important for trunk stability training exercises such as planks. The purpose of this study was to examine how IAP changed in sports movements and to compare IAP during various types of movements. Ten healthy men with resistance training experience of more than 1 year performed movements. Maximal IAP during the valsalva maneuver (maxiap) was measured. The subjects performed trunk stability training (TST), trunk muscles resistance training (TRT), upper and lower limbs movement muscles resistance training (LRT) and dynamic sports movement (DSM). IAP value during TST (8~19%maxIAP) was significantly lower than that during DSM and LRT and was almost the same as that during TRT. IAP value during DSM was the highest (37~62%maxIAP) in all movement groups. IAP value correlated at erector spinae muscles electromyography (EMG) during TRT, LRT and DSM (P<0.05). These results suggest that IAP development did not appear during TST. IAP development may be related to trunk extension moment. Keywords: Intra-abdominal pressure, trunk stability training, electromyography, trunk extension moment, dynamic sports movement 1. 緒論近年, スポーツ現場においてパフォーマンス向上の方法として, 体幹の剛体化が注目されている. 運動時に体幹は四肢の土台の役割を果たしているとの考えからである. その土台とみなされる体幹が剛体化することにより四肢の動作能力や下肢から上肢への力の伝達効率が向上すると認識されている. 体幹の剛体化には腹筋群, 背筋群などの体幹動作筋 1) 2) 3) 4) の他に腹腔内圧 ( 以下 IAP と略す :Intra-Abdominal Pressure) 5) が関与している.IAP と大気との差圧は腹腔の剛体化に関与する. これにより体幹の安定に寄与していると考えられている. Hodges らの研究によると, 立位における股関節及び肩関節の動作課題時に四肢動作筋に先行して体幹支持筋の腹筋群背筋群の筋活動が生じること, また四肢動作中にそれらの筋活動が起こる様子が観察される 6) 7). ヒトは体幹支持筋の活動により体幹を剛体化させた後, また安定させながら四肢動作を行うものと解釈できる. また, ドロップジャンプにおいて着地と同時に IAP が急激に上昇したという報告が原稿受付 2017 年 12 月 14 日 * 学生会員近畿大学大学院生物理工学研究科 ( 和歌山県紀の川市西三谷 930) ** 近畿大学生物理工学部 ( 和歌山県紀の川市西三谷 930) ある 8) 9). これは着地時に IAP を上げ, 体幹の安定に作用させていると考えられる. 運動時における体幹の剛体化の重要性と体幹剛体化のための IAP の貢献がうかがえる. 体幹を板状の姿勢で固定するプランクなどの体幹トレーニング ( 以下トレーニングは TR と略す ) がスポーツの現場ではよくおこなわれている. 体幹を固めて剛体化させる練習を行いながら体幹筋群の筋力増強も図れる TR 法といえるだろう. 若年層男女を対象とした質問紙調査を行った結果, 運動習慣があると答えた 106 人のうち, 体幹 TR を頻繁に行っている者は 85 人であるという報告がある 10). 言い換えれば, 運動習慣がある者の約 8 割が体幹 TR を行っていたことになる. 体幹 TR を実施する際に IAP を高めることの重要性を説かれることが多い. また,IAP には脊椎伸展作用があるとされる 11). 腹腔は肋骨の下縁付近にある横隔膜の下部から骨盤上部までの内腔のことである. 横隔膜と骨盤は脊椎と連結しており, 横隔膜と骨盤はそれぞれ腹腔の上下の蓋のように位置している.IAP の上昇はその上下の蓋を上下に押すため体幹伸展モーメントが生じることになる. 河端らの研究では, 体幹伸展モーメントを伴う上体を前傾した姿勢でのリフト動作時 ( 肘と膝を伸ばして膝上 2.5cm の位置のグリップを鉛直に引き上げる ) に発揮筋力の増大に比例して IAP が上昇している様子が観察されている 12) 13). 体幹伸展モーメントの発揮に IAP の上昇が貢献しているためかもしれない.

2 185 実験力学 Vol. 18, No 年 9 月

3 186 下代, 谷本 : 体幹トレーニングおよび各種運動時の腹腔内圧の変化動態と体幹筋群の筋活動の関係 LRT は全身を鍛えるメジャーな RT 種目として以下の 4 つを採用した. ベンチプレス ( 以下 BP と略す :bench press), 立位前傾姿勢にて腕を伸ばした位置からバーベルを上方に引き上げるベントオーバーローイング ( 以下 BL と略す : bent over lowing), 両肘を台にのせ肘屈曲動作を行うプリーチャーカール ( 以下 PC と略す :preacher curl), スクワット ( 以下 SQ と略す :squat) を行った. 使用負荷とレップ数は, 一般的な重りを用いた RT でよく行われる条件として 15),8 レップスの反復が限界となる程度の負荷を用いて反復不可能になるまでのレップ数を行った ( 8RM : repetition maximum).8 RM 負荷条件は, 事前に何度かのトライエラーを行って決定した. DSM は重さ 5 kg, 直径 36cm のメディシンボール ( ウォールボール, BODY MAKER 社製 ) 前方投げ後方投げ ( 以下 MF,MB と略す :medicine ball overhead forward throw,medicine ball overhead backward throw), 垂直跳び ( 以下 VJ と略す : vertical jump), バットスイング ( 以下 BS と略す :bat swing), ピッチング ( 以下 BT と略す :baseball throw), プレースキック ( 以下 PK と略す :placekick) の 6 つを行った.DSM は最大努力でおこなった.BT の投球する腕,PK の蹴り脚は任意とした.MF はメディシンボールを両手で頭上に持ち, 一歩踏み込んで前方に投擲した.MB は後方 45 を標的として踏込みなしで, 両手で投擲した. 16) TRT,LRT の動作速度は, 実際の RT の実施に近い方法としてコンセントリックエキセントリック両筋活動局面ともに 2 秒 / レップとし,60rpm のメトロノームのリズムに合わせて動作を行った. 4. 測定項目 4.1 IAP IAP の測定には直径 0.2mm のカテーテル型圧力センサー (PCU-2000,Millar 社製 ) を用いた. センサーは肛門から挿入し, 肛門から 10cm 以上の直腸部では直接測定法とほぼ同値であるという報告 17) から, 肛門より 15cm の位置で直腸圧を測定した. 圧力センサーは汚染防止のためゴム製プローブカバー ( サーミスタ温度ブローフ, 日機装サーモ株式会社製 ) を装着し, 潤滑剤 ( 白色ワセリン, 大洋製薬株式会社製 ) を塗って円滑性を確保した. カバーに数か所の小穴を開けることで, カバーが圧力を緩衝しないようにした. 息みやジャンプ動作で顕著に IAP が上昇することを確認した.IAP のデータはデータ記録システム (PowerLab, ADInstruments 社 ) により 1kHz で A/D 変換し, パーソナルコンピューターに取り込み, 分析ソフト (Labchart7,ADInstruments 社製 ) を用いて各試技の値を算出した. 随意的なバルサルバ手技で得られた IAP を 100% とし, 各運動の試技の評価値を算出した ( 以下 %maxiap と略す ) 18) 19). バルサルバ手技とは息ごらえをして力むことであり, 本実験では息を大きく吸い込んだ後に, 息ごらえをして最大努力での怒責を 5 秒間行わせた.IAP は 223±35mmHg( 平均値 ± 標準偏差 ) であった. TST では, 開始合図の 5 秒後と終了合図の 5 秒前までの 50 秒間の平均値, 最大値を算出した.TRT および LRT では, 全レップスの平均値,1 レップ毎のピーク時の平均を最大値として算出した.DSM では, 動作開始から終了までの判断が困難であるため最大値のみを評価の対象とした. 4.2 筋活動被験筋は左右 ES, 左右腹横筋内腹斜筋 ( 以下 TA IO と略す :Transverses abdominis Internal oblique), 腹直筋 ( 以下 RA と略す :rectus abdominis muscle), 左右外腹斜筋 ( 以下 EO と略す :external oblique) の 7 か所とした.ES は主に体幹伸展作用,RA は主に体幹屈曲作用,EO は主に体幹側屈および屈曲作用, 腹横筋は主に腹壁の収縮による IAP 上昇作用を有する筋である 20). 双極差導出法により各被験筋から表面筋電図 (EMG : electromyogram) を導出した. 電極間距離は 30 mm の位置に直径 12 mm の小型生体電極 (Vitrode F, 日本光電工業社 ) を貼付した. 電極貼付に先立ち, 電極と皮膚との粘着性を高め, 接触抵抗を下げるために, 除毛処理と貼付部のエタノールによる脱脂を施した 21). 貼付部位は,ES は第 3 腰椎棘突起より約 3cm 外側,TA IO は上前腸骨棘から約 2cm 内下方 22),RA は臍より約 3cm 外側とした.TA IO の貼付部位は, 解剖学的に腹横筋と内腹斜筋が融合しており,EO に覆われず皮下に露出している部位のため表面筋電図から導出可能とされている 9) 23) 24). 導出された EMG を高感度増幅器 (DL140, エスアンドエムイー社 ) により増幅し, データ記録システム (PowerLab, ADInstruments 社 ) により 1kHz で A/D 変換し, パーソナルコンピューターに取り込んだ. バンドパスフィルターは Hz でかけ, 分析ソフト (Labchart7,ADInstruments 社製 ) を用いて各試技の値を算出した. 各試技における被験筋の筋活動の評価には EMG の全波整流の平均値を用いた. また, 低域通過フィルタ 10Hz で平滑化した全波整流の最大値を用いた (ARV: average rectified value). 各値は被験筋の等尺性随意最大筋力発揮 (MVC:maximum voluntary contraction) 時の 3 秒間の 10Hz 平滑化した全波整流で正規化した. TST では, 開始合図の 5 秒後と終了合図の 5 秒前までの 50 秒間の平均値, 最大値を算出した.TRT および LRT では, 全レップスの平均値,1 レップ毎のピーク時の平均を最大値として算出した.DSM では, 動作開始から終了までの判断が困難であるため最大値のみを評価の対象とした. ES,TA IO,EO の値は左右の平均値を評価した. ただし, SB,BS,BT,PK において, それぞれの動作における動作肢側を利き側とし, 利き側を評価した. 4.3 MVC 測定 MVC 時の各被験筋の筋活動の導出方法は以下の動作において行った.ES の MVC はフラットベンチに腹臥位になって腹部を載せ, 股関節屈曲角度 90, 膝関節屈曲角度 90, 体幹伸展角度 0 の姿勢にて最大努力で体幹伸展筋力を発揮した.TA IO の MVC は, 最大努力のバルサルバ手技により導出した.RA の MVC はマット上に仰臥位になり両膝屈

4 実験力学 Vol. 18, No. 3(2018 年 9 月 ) 187 曲関節角度 90, 膝関節屈曲角度 45, 体幹伸展角度 0 の姿勢にて最大努力で体幹屈曲筋力発揮を行った.EO の MVC はマット上に側臥位になり, 最大努力で体幹側屈筋力発揮を行った.TA IO 以外の各 MVC 発揮動作では験者 2 名が動作部位を筋力発揮中に徒手にて動かないように固定した. 4.4 ゴニオメーターフレキシブルゴニオメーター (SG110, バイオメトリクス社 ) のデータを同期させ, データ記録システム (PowerLab, ADInstruments 社 ) により 1kHz で A/D 変換し, パーソナルコンピューターに取り込み, 分析ソフト (Labchart7, ADInstruments 社製 ) を用いて各試技の値を算出した. また, 低域通過フィルタ 50Hz で平滑化した. TRT では体幹側面,LRT の BP,BL,PC では右肘関節, SQ では右膝関節にゴニオメーターを取り付け, 関節角度を評価した. ゴニオメーターより得られた値をもとに, 試技中の各レップの時間区切りを判断した. 4.5 統計処理各測定から得られた IAP および筋活動のデータは平均値 ± 標準偏差で表した. 統計処理には統計処理ソフト ( エクセル統計 2015 version 2.14, 社会情報サービス社 ) を用いた.IAP の統計処理は運動群でまとめた平均値の差の比較と運動群内の試技ごとの差の比較を行った. 運動群ごとの比較による全体概要と運動群内の各試技の詳細比較を分けて行うことで, 適正な範囲での比較群数となるようにした. 各運動群および各試技群間の平均値の差の検定には一元配置分散分析を行い, 有意差が認められた場合は Tukey- Kraemer 法による多重比較を行った. 有意水準は 5% とした. なお, 筋活動は IAP との関連の検証のため計測したものであることから, 試技ごとの平均値および最大値の違いの有意差検定は行わないものとした. 運動群内の IAP と各筋活動の平均値および最大値との関連をピアソンの相関係数により検討した. 有意水準は 5% とした. った.LRT において,PC は BP より有意に高かった.SQ は LRT 群内の他の 3 試技より有意に高かった.DSM において,MB は BT より有意に高かった.VJ は BT および PK より有意に高かった. Fig. 2 Changes in IAP during some movements (means). Means±SD (n=10 for each group).*: significant difference between movement groups (p<0.05). **: significant difference between movement groups (p<0.01). IAP: intra abdominal pressure. TST: trunk stability training. TRT: trunk resistance training. LRT: upper and lower limbs movement muscles resistance training. 5. 結果 5.1 IAP Fig. 2, Fig.3 に運動群ごとにまとめた IAP の平均値および最大値を示す.IAP の平均値は, TST において, TRT および LRT より有意に低かった.TRT と LRT 間にも有意差があり, LRT の方が高かった.IAP の最大値は, TST において, LRT および DSM より有意に低かった.TRT において, LRT より有意に低かった.DSM において, 他の 3 群より有意に高値であった. Fig.4,Fig.5 に試技ごとの IAP の平均値および最大値を示す.IAP の平均値は,TST において,BBN は SB および BBE より有意に低かった.TRT において,BE は AC より有意に高かった.LRT において,BL および SQ は BP より有意に高かった.IAP の最大値は,TST において,BBN は BBE より有意に低かった.TRT において,SU および BE は AC より有意に高か Fig. 3 Changes in IAP during some movements (Maximum). Means± SD(n=10 for each group).*: significant difference between movement groups (p<0.05). **: significant difference between movement groups (p<0.01). IAP: intra abdominal pressure. TST: trunk stability training. TRT: trunk resistance training. LRT: upper and lower limbs movement muscles resistance training. DSM: dynamic sports movements

5 188 下代, 谷本 : 体幹トレーニングおよび各種運動時の腹腔内圧の変化動態と体幹筋群の筋活動の関係はすべての試技において, あまり上がらなかった. Fig. 4 Changes in IAP during some movement events (means). Means ±SD (n=10 for each group).*: significant difference between movement events (p<0.05). **: significant difference between movement events (p<0.01). IAP: intra abdominal pressure. TST: trunk stability training. TRT: trunk resistance training. LRT: upper and lower limbs movement muscles resistance training. FB: front bridge. SB: side bridge. BBN: back bridge supported with neck. BBE: back bridge supported with elbow. AC: abdominal crunch. SU: sit up. BE: back extension. BP: bench press. BL: bent over lowing. PC: preacher curl. SQ: squat. Fig. 5 Changes in IAP during some movement events (Maximum). Means ± SD(n=10 for each group).*: significant difference between movement events (p<0.05). **: significant difference between movement events (p<0.01). IAP: intra abdominal pressure. TST: trunk stability training. TRT: trunk resistance training. LRT: upper and lower limbs movement muscles resistance training. DSM: dynamic sports movements. FB: front bridge. SB: side bridge. BBN: back bridge supported with neck. BBE: back bridge supported with elbow. AC: abdominal crunch. SU: sit up. BE: back extension. BP: bench press. BL: bent over lowing. PC: preacher curl. SQ: squat. MF: medicine balls forward throw. MB: medicine ball behind throw. VJ: vertical jump. BS: bat swing. BT: baseball throw. PK: placekick. 5.2 筋活動 Table.1 に各試技における各筋活動の平均値および最大値を示す. ES の筋活動は TST では BBN および BBE,TRT では BE,LRT では BL および SQ,DSM では MB および VJ が高かった. TA-IO の筋活動は DSM が他の 3 群より高かった. TA-IO の筋活動は DSM において高い傾向にあった.EO の筋活動 Table 1 EMG during some movements (means and maximum). Means± SD(n=10 for each group). EMG: electromyography. TST: trunk stability training. TRT: trunk resistance training. LRT: upper and lower limbs movement muscles resistance training. FB: front bridge. SB: side bridge. BBN: back bridge supported with neck. BBE: back bridge supported with elbow. AC: abdominal crunch. SU: sit up. BE: back extension. BP: bench press. BL: bent over lowing. PC: preacher curl. SQ: squat. MF: medicine balls forward throw. MB: medicine ball behind throw. VJ: vertical jump. BS: bat swing. BT: baseball throw. PK: placekick. ES: erector spinae muscles. TA-IO: transversus abdominis and internal oblique. RA: rectus abdominis muscles. EO: external oblique. movement groups mean TST TRT LRT maximum TST TRT LRT DSM movement events ES (%MVC) TA IO (%MVC) RA (%MVC) EO (%MVC) FB 4±3 17±13 28±17 10±5 SB 26±19 25±16 14±9 21±14 BBN 24±16 6±3 3±1 2±1 BBE 59±54 12±7 8±6 5±3 AC 5±4 30±13 34±16 10±4 SU 6±4 25±12 28±8 11±5 BE 31±17 11±5 7±2 4±1 BP 17±22 12±7 9±3 4±2 BL 47±15 13±10 5±2 5±2 PC 17±14 12±9 5±2 7±4 SQ 62±63 13±6 6±2 6±4 FT 7±5 48±43 63±28 24±14 SB 65±55 65±35 44±24 66±47 BBN 70±37 17±7 10±5 5±3 BBE 139±145 39±21 34±23 9±6 AC 11±7 93±40 84±19 32±15 SU 14±8 80±37 87±10 39±18 BE 76±44 30±19 18±7 8±3 BP 42±58 29±16 34±16 7±4 BL 89±33 33±25 14±5 13±9 PC 42±33 28±19 17±8 20±14 SQ 203±147 41±14 17±7 13±8 MF 63±45 122±28 90±15 62±26 MB 198± ±38 71±16 33±13 VJ 228± ±43 63±13 34±19 BS 86±37 141±58 56±18 39±16 BT 80±57 108±29 46±19 45±27 PK 77±47 131±47 80±17 51± IAP と筋活動の相関関係 Table.2 に各運動群における IAP と各筋の筋活動平均値および最大値の相関係数を示す.IAP と ES の筋活動において, 平均値および最大値ともに TST 以外では正の相関がみられた.IAP と TA IO の筋活動の間にはいずれの運動群においても平均値および最大値ともに相関関係がみられなかった.IAP と RA の筋活動の平均値および最大値において,TST に正の相関を示した.IAP と EO の筋活動の平均値に正の相関があった. 高い相関の見られた TRT,LRT の個人と試技毎の関係を Fig.6 に示す.SU と PC で低い筋活動および高い IAP に値が分布している様子がみられ, 近似線から外れていた

6 実験力学 Vol. 18, No. 3(2018 年 9 月 ) 189 Table 2 Correlation (R value) between IAP and EMG during some movements (means and maximum). *: significant difference between movement groups (p<0.05). IAP: intra abdominal pressure. EMG: electromyography. TST: trunk stability training. TRT: trunk resistance training. LRT: upper and lower limbs movement muscles resistance training. DSM: dynamic sports movements. ES: erector spinae muscles. TA-IO: transversus abdominis and internal oblique. RA: Rectus abdominis muscles. EO: External oblique. movement groups mean ES TA IO RA EO TST * 0.26 TRT 0.43* LRT 0.45* * maximum TST * 0.13 TRT 0.62* LRT 0.60* DSM 0.30* Fig. 6 Correlation (R value) between IAP and ES EMG during some movements of TRT and LRT (maximum). IAP: intra abdominal pressure. EMG: electromyography. ES: erector spinae muscles. TST: trunk stability training. TRT: trunk resistance training. LRT: upper and lower limbs movement muscles resistance training. AC: abdominal crunch. SU: sit up. BE: back extension. BP: bench press. BL: bent over lowing. PC: preacher curl. SQ: squat. 6. 考察 6.1 各種運動実施時の IAP の変化動態各運動群の IAP の平均値は LRT>TRT>TST,IAP の最大値は DSM>LRT>TRT TST という関係であった. これらの関係はおおむね先行研究と一致する 25).TST は TR の現場では IAP を高める運動であると解釈されていることが多いが, 実測値では他の運動と比べて最も低かった.IAP を上昇させるうえで声門を閉じることは重要な必要条件となるが 26),TST では 1 分程度運動が継続するため, 呼吸をしながら行う. 運動中に声門を閉じることは通常は行わない. そのため TST は IAP を上げる目的の TR としては適当とは考えにくい. RT 同士の比較として,LRT は TRT より平均値, 最大値共に有意に高い IAP を示した.TRT が自重負荷で行うのに対し,LRT はバーベル等で荷重した 8RM の高負荷条件で行っている. 負荷強度の違い,SQ,BL といった ES の筋活動が大きく体幹伸展モーメントが増大するであろう試技の影響などによるかもしれない.DSM では非常に高い IAP 最大値を観察したが,IAP の波形を見ると高い値の出現は瞬間的な様子であることが観察された ( 典型例 :Fig.7 上段 ). 河端らはドロップジャンプ動作では, 着地時の瞬間的な負荷に対し,IAP の上昇が体幹の安定に貢献することを示唆している 9). 瞬間的な IAP 上昇時に声門を閉じて対応していることが推察される. 6.2 IAP と各筋の筋活動の関係本研究の目的のひとつに,ES の筋活動から推察する体幹伸展モーメントの発揮と IAP の変化動態を評価することがある.IAP が上昇することで横隔膜と骨盤が上下に押され, 体幹伸展モーメントが生じる 11). 体幹伸展モーメントの発揮に IAP の上昇が貢献しているかもしれない. 本研究では, 体幹伸展モーメントは ES の筋活動レベルから評価した.TRT,LRT および DSM の 3 群において IAP と ES の筋活動レベルの間に正の相関がみられた. 腹腔容積の影響など他の因子の影響も考慮する必要があるが,IAP と ES の筋活動との間に関連があることが示唆されたといえる.TST においては,IAP と ES の筋活動の間に相関がみられなかったが, 体幹伸展モーメントを発揮する動作であるバックブリッジの 2 種で比較すると,ES の筋活動が BBN より高値となる BBE において IAP が有意に高値であった. 腹横筋は IAP を上昇させる役割があるとされる 20). しかしながら, すべての運動群において IAP と TA IO の筋活動レベルの間に関連がなかった.IAP 上昇に対する腹横筋の貢献度は, スポーツ動作や TR 動作において他の筋群と比べて高くないのかもしれない. 6.3 IAP と腹腔容積の関係たとえば, 風船に外部から力を加えると容積が減少し, 風船内の圧力が上昇する. このことから, 腹腔容積を減少させる外力が加わることで受動的に腹腔内の圧力は上昇する力を受けることになる. Fig.6 をみると,SU では ES の筋活動が低いが IAP が高い

7 190 下代, 谷本 : 体幹トレーニングおよび各種運動時の腹腔内圧の変化動態と体幹筋群の筋活動の関係値に分布している様子が見られる. また,SU の時系列波形を見ると, 体幹屈曲角度の最大時付近で IAP がピーク値に達しておりその時の腹直筋や腹横筋の活動は低下している様子が 10 人中 8 人の被験者において見られた ( 典型例 :Fig.7 中段 ). 腹筋群による能動的な IAP 増大作用よりも, 腹腔容積の減少による受動的な IAP 増大作用が強く貢献していたものと解釈できる.Fig.6 をみると,PC は ES の筋活動は低いが IAP が高い傾向にあった.PC は体幹を若干屈曲させる姿勢であるため, 腹腔容積が減少し,IAP が上昇した可能性がある. また, 体幹伸展モーメントの生じる姿勢をとらず ES の筋活動レベルの小さかった PC において, 体幹伸展モーメントが大きく生じる姿勢をとり ES の筋活動レベルの大きかった BL より高い値を示す傾向にあった.ES の筋活動による IAP 上昇量より腹腔容積減少による IAP 上昇量が大きいのかもしれない.Fig.7 下段に SQ 中の IAP および ES の筋活動の典型例を示す. 深くしゃがみこんだ状態である膝関節最大屈曲付近で IAP がピークとなった. 膝関節屈曲位は体幹が前傾姿勢となっており,ES の筋活動が高くなっている. 体幹前傾により体幹伸展モーメントが大きくなる局面といえる. また, 深くしゃがんだ姿勢は, 腹腔が大腿部に圧迫されることで腹腔容積が減少する局面である.SQ は体幹伸展モーメントの発揮が大きく, かつ腹腔容積が減少する姿勢にもなることが,IAP を増大させた理由と言えるかもしれない. なお, 本研究においては, 腹腔の容積変化の定量評価はできておらず, 試技中の姿勢から推察した定性評価に留まっている.IAP と定量化された腹腔容積の関係の調査は今後の課題といえる. 6.4 TST の意義体幹の剛体化は四肢動作の重要な一要素と考えられており 6) 7), 体幹剛体化の TR として TST がスポーツの現場で広く行われている 10).TST では体幹の姿勢保持に IAP が強く貢献しているとスポーツ TR やリハビリテーションの現場では信じられているが,TST では, 実際には IAP はほとんど上昇しないことが示された. なお,IAP を上昇させやすい声門を閉じる動作 26) は持続的に同一姿勢を維持する TST では行うとは考えにくいという点から,TST は IAP の上昇目的の TR としては適しているとは言い難い.TST の意義は IAP とは別にあるかもしれない. 腹筋群や背筋群などの体幹筋は神経支配比が低い 27) ため意識して動作しにくい筋といえる. 体幹筋の活動を維持する TST を行うことで, 体幹筋群の共縮による体幹剛体化の学習効果があるかもしれない. また, 体幹 TR は負荷に対して等尺性筋力を発揮する, アイソメトリック TR の要素を持つと言える.Hettinger らの報告によると, アイソメトリック TR は低負荷でも時間を延ばせば筋力が向上することが示されている. 1 分を超える長時間の TST で筋力が向上する可能性がある 28). しかし, 筋力増強の本質的な変化を生じる筋肥大という形態の変化において効果の高い方法とはいいがたい. コンセントリック収縮局面がないため力学的仕事が 0 であり, 筋内の代謝的環境負荷が小さく 29), エキセントリック収縮局面がないため筋の微細損傷を起こしづらい 30)) からである. この 2 つの要素は筋肥大誘発の重要な要素とされる. 筋力増強のみを目的とするならば 65%1RM 以上の負荷で AC や SU などの TR を行った方が好ましいといえる 31). Fig. 7 A typical example of changes in IAP and EMG during PK, SU,and SQ. PK: placekick. SU: sit up. SQ: squat. IAP: intra abdominal pressure. EMG: electromyography. TA-IO: transversus abdominis and internal oblique. RA: rectus abdominis muscles. ES: erector spinae muscles. TJA: trunk joint angle KJA: knee joint angle ROM: range of motion 7. 結言運動中の腹腔内圧は, 体幹トレーニングでの上昇は非常に小さく, ダイナミックに動作する競技動作において高い値を示した. 腹腔内圧の上昇と体幹伸展モーメントを発生させる脊柱起立筋の筋活動レベルとの間に正の相関がみられた. 参考文献 1) Kibler, W. B., et al.: The role of core stability in athletic function, Sports medicine 36 (2006), ) Hodges, P. W., et al.: Intra-abdominal pressure increases stiffness of the lumbar spine, Journal of biomechanics 38 (2005), ) Cholewicki, J. and Vanvliet Iv, J. J.: Relative contribution of trunk muscles to the stability of the lumbar spine during isometric exertions, Clinical biomechanics 17 (2002),

8 実験力学 Vol. 18, No. 3(2018 年 9 月 ) 191 4) De Troyer, A.: Mechanical role of the abdominal muscles in relation to posture, Respiration physiology 53 (1983), ) Cresswell, A., et al.: The influence of sudden perturbations on trunk muscle activity and intra-abdominal pressure while standing, Experimental brain research 98 (1994), ) Hodges, P. W. and Richardson, C. A.: Contraction of the abdominal muscles associated with movement of the lower limb, Physical therapy 77 (1997), ) Hodges, P. and Richardson, C.: Feedforward contraction of transversus abdominis is not influenced by the direction of arm movement, Experimental brain research 114 (1997), ) Grillner, S., et al.: Intra abdominal pressure changes during natural movements in man, Acta Physiologica 103 (1978), ) Kawabata, M., et al.: Changes in intra-abdominal pressure and trunk activation during drop jump, JAPANESE JOURNAL OF PHYSICAL FITNESS AND SPORTS MEDICINE 57 (2008), ) OSHITA, K., et al.: Perception of TAIKAN (Trunk or Torso, including the Core) Training Exercise among Young Adults, Journal of Japan Society of Sports Industry 25 (2015), 1_39-31_48. 11) Bartelink, D.: The role of abdominal pressure in relieving the pressure on the lumbar intervertebral discs, Bone & Joint Journal 39 (1957), ) Kawabata, M., et al.: Changes in intra-abdominal pressure and spontaneous breath volume by magnitude of lifting effort: highly trained athletes versus healthy men, European journal of applied physiology 109 (2010), ) Kawabata, M., et al.: Regular change in spontaneous preparative behaviour on intra-abdominal pressure and breathing during dynamic lifting, European journal of applied physiology 114 (2014), ) Moriyama, S., et al.: Changes in intra-abdominal pressure and trunk muscle activity at different swimming velocities in collegiate recreational swimmers, Japan Journal of Test and Measurement in Health and Physical Education 15 (2016), ) Kraemer, W. J., et al.: Physiological adaptations to resistance exercise, Sports medicine 6 (1988), ) Medicine, A. C. o. S.: ACSM's guidelines for exercise testing and prescription, Lippincott Williams & Wilkins (2013), 17) McCarthy, T. A.: Validity of rectal pressure measurements as indication of intra-abdominal pressure changes during urodynamic evaluation, Urology 20 (1982), ) Miyamoto, K., et al.: Effects of abdominal belts on intra-abdominal pressure, intramuscular pressure in the erector spinae muscles and myoelectrical activities of trunk muscles, Clinical biomechanics 14 (1999), ) Moriyama, S., et al.: Intra-abdominal pressure during swimming, International journal of sports medicine 35 (2014), ) Cresswell, A., et al.: Observations on intra abdominal pressure and patterns of abdominal intra muscular activity in man, Acta Physiologica 144 (1992), ) Tanimoto, M., et al.: Comparison of muscle force exertion and electromyographic activity level during manual resistance exercise between experts and non-experts in resistance training, Taiikugaku kenkyu (Japan Journal of Physical Education, Health and Sport Sciences) 62 (2017), ) Kulas, A. S., et al.: Sex-specific abdominal activation strategies during landing, Journal of athletic training 41 (2006), ) Marshall, P. and Murphy, B.: The validity and reliability of surface EMG to assess the neuromuscular response of the abdominal muscles to rapid limb movement, Journal of Electromyography and Kinesiology 13 (2003), ) McGill, S., et al.: Appropriately placed surface EMG electrodes reflect deep muscle activity (psoas, quadratus lumborum, abdominal wall) in the lumbar spine, Journal of biomechanics 29 (1996), ) Ogawa, M., et al.: Changes in intra-abdominal pressure during crawl stroke with different swimming velocity, 24 (2012), ) Proctor, D. F.: Physiology of the upper airway, Handbook of physiology 1 (1964), ) Goodgold, J.: The motor unit: revisited, Bulletin of the New York Academy of Medicine 53 (1977), ) Hettinger, T.: Physiology of strength, Pickle Partners Publishing (2017), 29) Tanimoto, M. and Ishii, N.: Effects of low-intensity resistance exercise with slow movement and tonic force generation on muscular function in young men, Journal of Applied Physiology 100 (2006), ) Proske, U. and Morgan, D.: Muscle damage from eccentric exercise: mechanism, mechanical signs, adaptation and clinical applications, The Journal of physiology 537 (2001), ) McDonagh, M. J. and Davies, C.: Adaptive response of mammalian skeletal muscle to exercise with high loads, European journal of applied physiology and occupational physiology 52 (1984),

研究論文異なる泳速度におけるクロール泳時の腹腔内圧および体幹筋活動の変化 Changes in Intra abdominal Pressure and Trunk Muscle Activity during Front Crawl Stroke at Different Swimming Ve

研究論文異なる泳速度におけるクロール泳時の腹腔内圧および体幹筋活動の変化 Changes in Intra abdominal Pressure and Trunk Muscle Activity during Front Crawl Stroke at Different Swimming Ve 研究論文異なる泳速度におけるクロール泳時の腹腔内圧および体幹筋活動の変化 Changes in Intra abdominal Pressure and Trunk Muscle Activity during Front Crawl Stroke at Different Swimming Velocities 抄録 9 V IAP 5 20V IAP RAES TrA IO12.5m 20m

実験力学 Vol.18 No.3

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