842 理学療法科学第 24 巻 6 号 I. はじめに II. 対象と方法我々は日常生活を送る上で, 歩行, 立ち上がりなど単独の動作だけでなく, 人と会話をしながら歩くなど, 複合した課題を遂行しているこのような様々な環境下でも必要な情報に注意を向け, スムーズに動作や作業を実施するために

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きのこままだ
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1 理学療法科学 24(6): ,2009 原著加齢による二重課題バランス能力低下と転倒及び認知機能との関連について Dual-Task Balance Test: Aging and the Relationship of Falls and Cognitive Impairment in Institutionalized Elderly 島浩人池添冬芽 HIROTO SHIMA, RPT, TOME IKEZOE, RPT Department of Rehabilitation, Uji Takeda Hospital: Satojiri, Uji, Uji City, Kyoto , Japan. TEL Department of Human Health Sciences, Graduate School of Medicine, Kyoto University Rigakuryoho Kagaku 24(6): , Submitted May 12, Accepted Jun. 30, ABSTRACT: [Purpose] In this study, we investigated voluntary step behavior and postural sway under single- and dual-task conditions, and compared them between young subjects and older adult subjects, and between with and without a history of falls for the older adult subjects. Furthermore, we investigated the relationship between balance ability and cognitive function in the elderly. [Methods] Subjects performed the rapid voluntary stepping test in a standing position to measured dynamic balance ability, and postural sway with the eyes open was measured as static balance ability. An arithmetic task was used as the secondary cognitive task. [Results] In elderly subjects, there were significant differences between the single- and dual-task conditions in both stepping ability and postural sway. There was no significant difference in postural sway between fallers and non-fallers under both the single- and dual-task conditions. However, the stepping ability of non-fallers was significantly higher than that of fallers under both the single- and dual-task conditions. [Conclusion] These findings suggest that simple stepping ability as a dynamic balance test as well as dual task conditions, may be closely related to the incidence of falls in the elderly people. Key words: dual task, balance, fall 要旨 : 目的本研究の目的はバランス課題( 安静立位重心動揺およびステッピング能力 ) に認知課題を加えた二重課題能力の若年者と高齢者との違い, 高齢者の二重課題バランス能力と転倒および認知機能との関連について明らかにすることである方法単純課題の静的バランス能力として安静立位時の重心動揺面積, 動的バランス能力として立位でのステッピングテストを実施した二重課題能力の評価は引き算を行いながら, これらのバランス課題を実施した結果高齢者においては重心動揺面積, ステッピングともに単純課題と二重課題との間に有意差がみられたまた, 高齢対象者を転倒群と非転倒群とに分類して比較した結果, 重心動揺面積は単純課題二重課題ともに2 群間に有意差はみられなかったが, ステッピングは単純課題二重課題ともに非転倒群より転倒群で有意な低下が認められた結語ステッピングのような動的バランス課題では二重課題だけでなく, 単純課題でも転倒との関連が強いことが示唆されたキーワード : 二重課題, バランス, 転倒宇治武田病院リハビリテーション科 : 京都府宇治市宇治里尻 36-26( TEL 京都大学大学院医学系研究科人間健康科学系専攻受付日 2009 年 5 月 12 日受理日 2009 年 6 月 30 日

2 842 理学療法科学第 24 巻 6 号 I. はじめに II. 対象と方法我々は日常生活を送る上で, 歩行, 立ち上がりなど単独の動作だけでなく, 人と会話をしながら歩くなど, 複合した課題を遂行しているこのような様々な環境下でも必要な情報に注意を向け, スムーズに動作や作業を実施するためには, 前頭前野を中心としたワーキングメモリと呼ばれる機能が重要であるワーキングメモリとはさまざまな行動場面での情報処理の一時的な保持を担うことにより, 情報の処理と保持の並列処理を支え, 目標の達成に向かって行動を維持するのに重要な役割を果たす機能であり,Baddely は加齢や脳障害によりその機能が低下すると報告しているこのワーキングメモリの機能が低下した高齢者においては, 複合課題能力が低下するといわれている例えば, 簡単な暗算や文字の読み取りをさせながらのバランス能力, 筋力, 敏捷能力などの運動能力の変化を観察すると, 高齢者では大きく運動能力が低下することが報告されている 2-5) Woollacott ら 6) は, 人と話しながら歩くといった二つの課題を同時に行う場合, 両者の課題に対する情報処理能力が低い場合, 一方, あるいは両方の行動が低下するとしている例えば, 歩行中に話しかけると立ち止まってしまう Stop Walking When Talking,(SWWT) と呼ばれる現象の有無は, 転倒リスクを簡便に判別するのに有用であることが報告されている 7-9) このように, 近年では二重課題への対応能力の低下が, 高齢者の転倒発生と関連するとの報告が散見されるしかしながら, 転倒の危険性を予測するためには, どのような二重課題が有効であるかについては, まだ明確な指標がないのが現状である特に高齢者の転倒にはバランス機能が密接に関連するとされているが, バランス能力を静的バランス能力と動的バランス能力とに分けて, 詳細に二重課題バランス能力と転倒との関連について調べた報告はみられない本研究ではバランス能力に着目し, 高齢者と若年者を対象に静的バランス能力および動的バランス能力, さらにこれらのバランス課題に認知課題を加えた二重課題能力を評価して, 加齢による二重課題バランス能力の変化について検討したまた高齢者についてこれらのバランス能力と転倒及び認知機能との関連について検討を行った 1. 対象養護老人ホームに入所している高齢者 26 名 ( 平均年齢 83.8 ±7.3 歳 ), 及び若年者 10 名 ( 平均年齢 22.3 ±4.0) を対象とした高齢対象者については, 杖なしでの歩行, あるいは杖を用いての歩行が自立している者を対象としたまた, バランス機能測定に支障をきたすほどの身体機能障害を有する者や重度の認知症の者は対象から除外したまた, 高齢者の過去 2 年間の転倒経験の有無について調査し, 転倒群と非転倒群とに対象者を分類したなお, すべての対象者に対して本研究についての十分な説明を行い, 同意を得た 2. 方法単純課題の静的バランス能力の評価として, 重心動揺計 ( アニマ社製グラビコーダ G-5000) を用いて開眼閉脚での静止立位を20 秒間保持した際の重心動揺面積 (Root Mean Square area, 以下, 単純 RMS) を測定した単純課題の動的バランス能力の評価には立位でのステッピングテストを実施した ( 以下, 単純ステッピング ) ステッピングテストは肩幅程度に両足を開き, ステッピング測定器 ( 竹井機器工業社製 ) のセンサーマット上に両足底を接地した姿勢を開始肢位として, 全速力で5 秒間足踏みを行わせた回数を測定したなお, 非支持脚の足底は完全にセンサーマットから離した状態で交互にステッピングできた回数を測定した測定は 2 回行い, その最大値を採用した二重課題能力の評価として, 上記の重心動揺計測および立位ステッピングテストをそれぞれ暗算での引き算 (100 から7 を順に引いていく ) をする課題と同時に行った ( 以下, 二重 RMS, 二重ステッピング ) また, 高齢対象者のみ認知機能の評価を実施した簡易知能検査として,Mini-Mental State Examination( 以下,MMSE) 10) および改訂長谷川式簡易知能スケール ( 以下,HDS-R) 1, 視覚認知構成能力評価としてKOHS 立方体テスト ( 以下,KOHS) 1, 前頭前野機能評価としてFrontal assessment battery( 以下,FAB) 13) を用いた統計学的検定については, 単純課題と二重課題の比較を対応のある t- 検定, 転倒群と非転倒群の比較を対応のない t- 検定にて行った単純課題に対する二重課題の相対的変化率を求めて, 若年者と高齢者の変化率, 及び転倒群と非転倒群の変化率の比較を Mann-Whitney 検定を用いて行ったさらに, 高齢者における二重課

3 加齢による二重課題バランス能力低下と転倒及び認知機能との関連について 843 題バランス能力と認知機能との関連について, ピアソンの相関係数を算出して, 有意性の検定を行ったなお, 有意水準は5% 未満とした III. 結果単純課題と二重課題を比較すると, 静的バランス能力については, 若年者では単純 RMS と二重 RMS との間に有意差が認められなかったが, 高齢者では単純 RMS より二重 RMS は有意に大きい値を示した ( 表動的バランス能力については, 若年者, 高齢者ともに二重ステッピングは単純ステッピングと比較して有意な低下が認められた ( 表また, 単純課題に対する二重課題の相対的変化率をみると,RMS 変化率, ステッピング変化率ともに若年者より高齢者の方が有意に大きかった ( 表高齢者における転倒群と非転倒群との比較では,RMS については単純課題, 二重課題ともに転倒群と非転倒群との間に有意差はなかった ( 表 3) また, 単純課題に対する二重課題の変化率についても 2 群間で有意差はなかった ( 表 3) ステッピングテストについては, 単純課題, 二重課題ともに転倒群は非転倒群と比較して有意な低下が認められたが, その変化率は 2 群間で有意差はなかった ( 表 4) なお,MMSE,HDS-R,KOHS, FAB のいずれの認知機能も, 転倒群と非転倒群との間に有意差はみられなかった高齢者における認知機能の平均値は,MMSE が 17.9 ± 5.7 点,HDS-R が 16.8 ± 7.4 点,KOHS が 9.3 ± 6.2 点, FAB が 9.2 ± 4.3 点であった二重課題バランス能力と認知機能との関連についてみると, 二重 RMS では各々の認知機能テストとの間に有意な相関は認められなかったが, 二重ステッピングでは,MMSE,HDS-R,FAB と有意な相関が認められた ( 表 5) IV. 考察本研究において, 重心動揺面積のRMS 値は, 若年者では単純課題と二重課題との間に有意な差はなかった表 1 若年者と高齢者における単純課題と二重課題の比較若年者高齢者単純課題二重課題単純課題二重課題 RMS(cm 2 ) 0.95 ± ± ± ± 3.0** ステッピング ( 回 ) 51.5 ± ± 8.4* 22.3 ± ± 7.1** *:p<0.05 **:p<0.01 にて単純課題と二重課題との間に有意差があったことを示す. 表 2 若年者と高齢者の単純課題に対する二重課題の変化率表 4 転倒群と非転倒群におけるステッピングの比較若年者高齢者転倒群非転倒群 RMS 5.1 ± ± 65.4* ステッピング 6.2 ± ± 17.0* 変化率 (%)= ( 単純課題 ) - ( 二重課題 ))/( 単純課題 ) 100 *:p<0.05 にて若年者と高齢者との間に有意差があったことを示す. 表 3 転倒群と非転倒群における RMS の比較転倒群非転倒群単純 RMS(cm 2 ) 2.7 ± ± 1.1 二重 RMS(cm 2 ) 3.5 ± ± 1.8 変化率 (%) 50.2 ± ± 53.1 変化率 (%)=(( 単純課題 ) - ( 二重課題 ))/( 単純課題 ) 100 *:p<0.05 にて転倒群と非転倒群との間に有意差があったことを示す. 単純ステッピング ( 回 ) 18.8 ± ± 8.1** 二重ステッピング ( 回 ) 15.1 ± ± 7.5** 変化率 (%) 17.2 ± ± 12.9 変化率 (%)=(( 単純課題 ) - ( 二重課題 ))/( 単純課題 ) 100 **:p<0.01 にて転倒群と非転倒群との間に有意差があったことを示す. 表 5 二重課題バランス能力と認知機能との相関係数二重 RMS 二重ステッピング MMSE * HDS R * KOHS FAB * *:p<0.05

4 844 理学療法科学第 24 巻 6 号が, 高齢者は単純課題よりも二重課題の方が有意に大きい値を示し, また立位ステッピングの回数については, 若年者, 高齢者ともに二重課題の方が有意に低い値を示したこのことから, 二重課題下で若年者は重心動揺といった静的なバランス能力は低下しないが, 立位ステッピングといった動的なバランス能力は低下し, 高齢者においては動的バランスだけでなく静的バランスにおいてもその対応能力が低下すると考えられたまた, 単純課題に対する二重課題の相対的変化率をみると,RMS のみならずステッピングにおいても高齢者では若年者と比較して変化率が有意に大きく, 高齢になると著明に二重課題への対応能力が低下することが示唆された池添ら 14) は20 秒間の坐位でのステッピングテストと本研究と同じ認知課題を加えた二重課題坐位ステッピングを若年者と高齢者で比較した結果, 坐位ステッピングにおいても本研究と同様に単純課題, 二重課題ともに若年者よりも高齢者の方が低い値を示すこと, 若年者では単純課題と二重課題との間に差はみられないが, 高齢者では二重課題下で有意に低い値を示すことを報告しているこのことからも, ステッピング能力は坐位, 立位ともに高齢になると低下し, さらに認知課題を加えた二重課題になると高齢者はその対応能力が著明に低下すると考えられたステッピングは坐位よりも立位で行う方が, 支持基底面が狭く, かつ変化しやすいため, 注意といった意図的処理がより必要となり, 二重課題下ではさらに同時に与えられた認知課題を処理しなければならないこのため, 今回の立位ステッピング課題においては, 若年者においても二重課題下で注意分配の十分な処理を行うことができなかったのではないかと考えられたこのように, 重心動揺などの静的バランスや坐位でのステッピングよりも, 難易度の高い立位ステッピングでは若年者においても二重課題への対応能力が低下することが示唆された山田ら 15) は地域在住高齢者を対象に10 m 歩行時間と転倒との関連を調べた結果, 何も課題を与えない単純課題での歩行時間では転倒群と非転倒群に差は認められなかったが, 簡単な計算を行いながらの二重課題下での歩行時間は転倒群が延長しており, 二重課題での歩行時間が38.8% 減速すると6か月以内に転倒する確率が 84.8% になると報告しているこのように二重課題と転倒の関連については歩行能力に着目した研究が多く 7-9), バランス能力については詳細に二重課題能力と転倒との関連を調べた研究は少ない今回, 我々は重心動揺面積と立位ステッピング回数とで転倒の関連性を調べたが, 単純課題, 二重課題のRMS は転倒群と非転倒群との間に有意差はなかったが, 立位ステッピング回数については単純課題, 二重課題ともに 2 群間で有意な差が認められたこのことから, 重心動揺のように立位で静止保持するといった静的なバランスよりも, 立位でのステッピングのような急激な支持基底面の変化に対して機敏に重心を移動させるといった動的なバランスの方が転倒との関連性が強いことが示唆され, このような動的バランスの課題においては, 二重課題でなくても単純課題で十分に転倒予測が可能であると考えられたしかし,20 秒間の坐位ステッピングを用いて高齢者における二重課題と転倒の関連性を分析した過去の我々の研究 16) において, 単純課題では転倒群と非転倒群とで坐位ステッピングの回数に有意差はなく, 二重課題では転倒群は非転倒群に比べて, ステッピングの回数に減少傾向がみられたことから, 坐位のステッピングテストでは, 二重課題下で転倒の危険性を予測する指標になることを報告した本研究では, 坐位ではなく立位でステッピングテストを行ったことで, 単純課題でもより動的なバランス能力が要求されたために転倒との関連性がみられたことが考えられる高齢者における二重課題下のバランス能力と認知機能との関連をみると,RMS では認知機能と相関はなかったが, 立位ステッピングについては MMSE,HDS- R,FAB との間に有意な相関がみられ, 特にFAB との相関係数は 0.55 と最も高かったこのことから, 動的なバランス能力姿勢制御には認知機能, 特に FAB に反映される前頭前野機能との関連が強いことが示唆された池添ら 14) もFAB と坐位ステッピングにおける単純課題に対する二重課題の相対的低下率との間に有意な相関があると報告しているこのように認知機能, 特に前頭前野機能は二重課題下での動的バランス能力に影響を及ぼすことが示唆された Silsupadolら 17) は高齢者のバランスコントロールには認知機能を含めた神経システムが関与しており, 単純課題より二重課題トレーニングの方が高齢者のバランス機能を向上させるとしている Erickson ら 18) は認知課題の遂行能力の向上に伴い, 前頭連合野の活動量の減少を示したことで, 脳の可塑的変化が生じるため, 二重課題下での訓練が前頭連合野を活性化しワーキングメモリを向上させるとしているまた山田ら 19) も二重課題下でのバランス訓練を行うことで二重課題歩行の体幹動揺を減少させ, しかも比較的短期間で効果があ

5 加齢による二重課題バランス能力低下と転倒及び認知機能との関連について 845 らわれたことを報告しているこのように高齢者の転倒予防対策としてはバランス機能単独の練習を行うことよりも前頭前野機能を中心とした認知課題を加えてバランス練習を行うことが重要であると考えられるしかしながら, 本研究の結果から, 立位ステッピング能力は, 認知課題を加えた二重課題だけでなく単純課題でも転倒との関連性が強いことが示され, 転倒ハイリスクの高齢者のスクリーニングとしては二重課題にしなくても単純課題の立位ステッピングテストで転倒予測が可能であることが推察された引用文献 Baddely AD: Working memory: looking back and looking forward. Nat Rev Neurosci, 2003, 4: Hauer K, Pfisterer M, Weber C, et al.: Cognitive impairment decreases postural control during dual tasks in geriatric patients with a history of severe falls. J Am Geriatr Soc, 2003, 51(1: ) Condron JE, Hill KD: Reliability and validity of a dual-task force platform assessment of balance performance: effect of age, balance impairment, and cognitive task. J Am Geriatr Soc, 2002, 50(: ) Hauer K, Marburger C, Oster P: Motor performance deteriorates with simultaneously performed cognitive tasks in geriatric patients. Arch Phys Med Rehabil, 2002, 83(: ) Melzer I, Oddsson LI: The effect of a cognitive task on voluntary step execution in healthy elderly and young individuals. J Am Geriatr Soc, 2004, 52(8): ) Woollacott M, Shumway-Cook A: Attention and the control of posture and gait: A review of an emerging area of research. Gait Posture, 2002, 16: ) Lundin-Olsson L, Nyberg L, Gustafson Y: Stop walking when talking as a predictor of fall in elderly people. Lancent, 1997, 349: ) de Hoon EW, Allum JH, Carpenter MG, et al.: Quantitative assessment of the stops walking while talking test in the elderly. Arch Phys Med Rehabil, 2003, 84(6): ) Hyndman D, Ashburn A: Stops walking when talking as a predictor of falls in people with stroke living in the co mmunity. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2004, 75(7): ) Folstein MF, Folstein SE, McHugh PR: Mini-mental state. A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. J Psychiatr Res, 1975, 12(3): 加藤伸司, 下垣光, 小野寺敦志他 : 改訂長谷川式簡易知能スケール (HDS-R) の作成. 老年精神医学雑誌,1991, 2: Kohs SC: コース立方体組み合わせテスト使用手引き. 大脇義一 ( 編 ), 三京房, 東京,1989, pp ) Dubois B, Slachevsky A, Litvan I, et al.: The FAB: a frontal assessment battery at bedside. Neurology, 2000, 55(1: ) 池添冬芽, 浅川康吉, 島浩人他 : 高齢者の二重課題 (dual task) 能力低下と関連する因子について. 理学療法学,2007, 34(: ) 山田実, 上原稔章 : 二重課題条件下での歩行時間は転倒の予測因子となりうる地域在住高齢者を対象とした前向き研究. 理学療法科学,2007, 22(4): ) 島浩人, 池添冬芽 : 施設入所高齢者の二重課題能力と転倒との関連. 理学療法学,2007, 34(: ) Silsupadol P, Siu KC, Shumway-Cook A, et al.: Training of balance under single- and dual-task conditions in older adults with balance impairment. Phys Ther, 2006, 86(: ) Erckson KI, Colcombe SJ, Wadhwa R, et al.: Training-induced functional activation changes in dual-task procedding:an fmri study. Cereb Cortex, 2007, 17: ) 山田実, 古川裕之, 東野江里他 : 二重課題バランス訓練による歩容変化. 総合リハ,2007, 35(1:

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A general framework of interventional study in cognitive rehabilitation for the elderly. YOSHIDA Hajime, OOKAWA Ichiro and TUCHIDA Noriaki The present article describes the general framework of our interventional