理学療法科学 32(4):503 507,2017 原著 月経周期における大学女子バレーボール選手の足関節機能の変化 筋力, 関節位置覚, 関節柔軟性に着目して Changes in Ankle Function of University Female Volleyball Players during the Menstrual Cycle: Muscle Strength, Joint Position Sense and Flexibility 樋口明奈 江玉睦明 本間未来 山本望由 2) 田中康雄 3) 濱野礼奈 Akina HIGUCHI, Miku HONMA, Miyu YAMAMOTO, Yasuo TANAKA, RPT 2), Rena HAMANO, MS 3), Mutsuaki EDAMA, PhD Department of Physical Therapy, Niigata University of Health and Welfare: 1398 Shimami-cho, Kita-ku, Niigata-shi, Niigata 950-3198, Japan TEL +81 25-257-4450 E-mail: edama@nuhw.ac.jp 2) Department of Rehabilitation, Niigata Rehabilitation Hospital 3) Department of Health and Sports, Niigata University of Health and Welfare Rigakuryoho Kagaku 32(4): 503 507, 2017. Submitted Feb. 2, 2017. Accepted Mar. 23, 2017. ABSTRACT: [Purpose] The purpose of this study was to investigate changes in ankle plantarflexion/dorsiflexion muscle strength, joint position sensation, and joint flexibility during the menstrual cycle. [Subjects and Methods] The subjects were 6 students in a university female volleyball team who had no menstrual cycle disorders, no history of surgery to the right lower thigh, and no history of varus/valgus sprains of the ankle in the previous 3 months. Ankle joint plantarflexion/dorsiflexion muscle strength was measured at constant angular velocities of 30 and 120 degrees/s to calculate the body weight ratio of ankle joint plantarflexion/dorsiflexion muscle strength. Ankle joint position sense was measured at set angles of 15 plantarflexion, and 0 and 15 dorsiflexion, and the angle of error was calculated. For ankle joint flexibility, the passive torques of the ankle joint at 20 and maximum dorsiflexion were measured. [Results] No significant differences in ankle muscle strength, joint position sense or joint flexibility were seen between menstrual cycle phases. [Conclusion] These findings suggest that the menstrual cycle does not affect ankle function. Key words: university female volleyball players, menstrual cycle, ankle joint function 要旨 : 目的 本研究は, 月経周期における足関節機能の変化を明らかにすることを目的とした. 対象と方法 対象者は, 月経周期に乱れがない大学女子バレーボール部の学生 6 名とした. 足関節底屈 背屈筋力は, 角速度 30 / 秒と 120 / 秒の 2 条件で, 等速性運動で測定し, 足関節底屈 背屈筋力体重比を算出した. 足関節位置覚は, 足関節背屈 -15,0,15 を設定角度として測定し, 誤認角度を算出した. 足関節柔軟性は, 足関節最大背屈角度と足関節背屈 20 の passive torque を測定した. 結果 各周期において足関節底屈 背屈筋力, 足関節位置覚, 足関節柔軟性に統計学的に有意な差は認められなかった. 結語 本研究の結果から, 月経周期が足関節機能に影響を与えない可能性が示唆された. キーワード : 大学女子バレーボール選手, 月経周期, 足関節機能 新潟医療福祉大学理学療法学科 : 新潟県新潟市北区島見町 1398( 950-3198)TEL 025-257-4450 2) 新潟リハビリテーション病院リハビリテーション科 3) 新潟医療福祉大学健康スポーツ学科 受付日 2017 年 2 月 2 日受理日 2017 年 3 月 23 日
504 32 4 I. はじめに II. 対象と方法 月経周期は, 主に女性ホルモンである卵胞ホルモン ( エストロゲン ) と黄体ホルモン ( プロゲステロン ) の周期的な変動により調整され, 月経期 卵胞期 排卵期 黄体期の 4 期に分けられる 2). この月経周期の時期に変動する女性ホルモンの影響により, 女性アスリートは心身のコンディショニングを崩すことが指摘されている 2). また, 女性アスリートにとっては, 月経周期とコンディショニングの関係だけでなく, 月経周期とスポーツ外傷との関係についても非常に重要であると考える. 月経周期とスポーツ外傷との関係については, 男性よりも女性の発生頻度が高いこと 3,4) から, 特に前十字靭帯 ( 以下,ACL) 損傷に関する研究が数多く報告されている. 月経周期と ACL 損傷との関係について調査したシステマティックレビュー 3) では,ACL 損傷は月経期と卵胞期に多いことが報告されている. また, 月経周期と ACL の組織構造との関係については, 様々な先行研究が報告されている. ラットを用いた研究では, エストロゲンを投与したラットの ACL の組織培養によりコラーゲン合成の減少とコラーゲン線維増殖の減少が報告 5) されている. 部位は異なるが, エストロゲンを投与したラットの股関節 6) や恥骨結合 7) においてもコラーゲン合成の減少やコラーゲン線維直径の減少が報告されている. また, 人を用いた研究では, ヒト ACL において生体外で組織培養を行いエストロゲン濃度が高まるにつれて線維増殖やタイプⅠコラーゲンの代謝が減少することが報告 8,9) されている. このように, エストロゲンによる ACL の組織構造の変化に関しては, コラーゲン構造や代謝に影響を与えていることで一定の見解が得られていると考えられる. さらに, エストロゲン濃度が高い排卵期 黄体期に膝関節の弛緩性が増すこと 3) が報告されている. 一方,ACL 損傷と同様にスポーツ外傷の中で発症頻度が高い疾患の一つとして, 足関節捻挫がある 10). 特にバレーボールでは足関節損傷の割合が最も高く, その内捻挫が約 40% を占めている 1 と報告されている. この足関節捻挫についても男性よりも女性の発生頻度が高いこと 12,13) から,ACL 損傷と同様に女性ホルモンの影響が関与しているのではないかと考えられる. 足関節捻挫の危険因子としては, 性差, 姿勢制御, Body Mass Index, 足関節周囲筋の筋力低下, 関節位置覚, 短腓骨筋の反応時間, 足関節柔軟性など様々な因子 13-15) が報告されている. しかし, 女性ホルモンが足関節機能に及ぼす影響については検討されていない. したがって, 本研究では大学女子バレーボール選手を対象に, 月経周期を月経期 卵胞期 黄体期の 3 期に分け, 月経周期における足関節機能 ( 筋力, 関節位置覚, 関節柔軟性 ) の変化を明らかにすることを目的とした. 1. 対象 右下腿に手術の既往がなく,3 ヵ月以内に足関節内 反 外反捻挫を受傷していない大学女子バレーボール部 の学生 17 名のうち, 月経周期に乱れを有さない 6 名 ( 身 長 169.2 ± 1.5 cm, 体重 62.7 ± 7.0 kg) を対象とし, 全て右足を使用した. 本研究は, 新潟医療福祉大学倫理 審査委員会の承認を受けて実施された ( 承認番号 : 17698-16070. また, 本研究はヘルシンキ宣言に則っ ており, 実験開始前に対象者に本研究内容を口頭と書面 にて十分に説明し, 同意を得た上で行われた. 2. 方法 月経周期の判定は, 本学女子バレーボール部の学生の うち, 同意の得られた 17 名に月経周期の確認を依頼し た. 月経周期の判定には基礎体温を用いた. 基礎体温の 測定には, 基礎体温計 ( シチズン電子体温計, 口内専 用 婦人用 CTEB503L, シチズン システムズ社製 ) を使用した. まず, 実験開始の 1~2 ヵ月前から毎朝起 床時の基礎体温を記録してもらった. 記録用紙は, カレ ンダー様の用紙と基礎体温表を用意し, カレンダー様の 用紙には基礎体温の他に起床時間や睡眠時間, 月経開始 日から終了日までの期間と体調不良の場合は症状も加え て記録してもらった.1 周期 ( 約 28 日 ~30 日 ) の計測 が終了した時点で基礎体温表を集計し, 先行研究 16,17) を参考に低温相と高温相の判定を実施した. まず, 月経 初日を 1 日目として,10 日間の基礎体温の平均値を算 出し, その上下 0.1 以内を低温相の変動範囲とした. この範囲を超えて持続して高温となった場合, 高温相に 入ったと判定した ( 図. その結果, 低温相と高温相 の二相性が確認できなかった 11 名を非対象者として除 外した. 測定時期は, 足関節筋力, 足関節位置覚, 足関節柔軟 図 1 月経周期の判定方法 : 月経初日を 1 日目とした 10 日間の基礎体温の平均値, : 低温相の変動範囲.
505 性の測定は, 月経期 卵胞期 黄体期の 3 つの期にそれ ぞれ 1 回ずつ行った. 月経期は月経開始から 3 日または 4 日後に, 卵胞期は月経終了日の 3 日または 4 日後に, 黄体期は, 高温相に移行後 5 日 ~10 日後の間に測定した. 測定方法は, 全ての測定に多用途筋機能評価訓練装置 (BIODEX SYSTEM4,BIODEX 社製 : 以下,BIODEX) を使用した. 測定肢位は,BIODEX 上に背臥位となり, 右膝関節完全伸展位, 右足関節回内外 0, 内外転 0 と した. また, 代償動作が出ないようにベルトで体幹部を 十分に固定した. 足関節筋力測定は, 等速性運動での右足関節底屈 背 屈筋力をそれぞれ 5 回ずつ測定した. 測定時の足関節底 屈 背屈可動域は, 被験者の自動運動での可動範囲とし た. 角速度 18-2 は 30 / 秒および 120 / 秒とし, 各測定 間に 1 分間の休憩を入れた. それぞれ 5 回の測定で得ら れた右足関節底屈 背屈筋力の平均値 (Nm) を採用し, その平均値を対象者の体重 (kg) で除した体重比 (%) を算出した. 足関節位置覚測定は, 足関節位置覚を測定する足関節 角度は, 背屈 -15 ( 底屈 15 ), 底背屈 0, 背屈 15 の 3 条件とした. 測定手順は, 最初に足関節を設定角度に 15 秒保持した. その後, 足関節を最大底屈位とし, 角 速度 2 / 秒で全可動域を他動的に動かした. 再度最大底 屈位となってから背屈方向へ足関節が動く際, 対象者に は設定角度と一致した位置になった場合に はい と答 えてもらうよう指示した. 検者は はい と答えた肢位 で他動運動を止め, その時の足関節角度を記録した. 各 設定角度は, ランダムに実施した. 測定回数は, 各角度 につき 3 回ずつ測定し, それぞれ 3 回の測定で得られた データから設定角度からの誤認角度 ( ) を求め, その 平均値を算出した. 誤認角度は, 設定角度よりも底屈方 向に誤認した場合を負の値, 背屈方向に誤認した場合を 正の値とした. 足関節柔軟性測定は, 足関節柔軟性の測定として, 足 関節最大背屈角度と足関節背屈 20 での passive torque 22) を測定した. 右足関節最大背屈角度は, 足関節底屈 10 から徒手にて他動的に足関節を動かして最大背屈角度を 測定した. 最大背屈角度の測定の際には, 筋電計 (DPA2078,Dia Medical System JAPAN 社製 ) を用い, 筋電図用表面筋電極 (Blue Sensore, メッツ社製 ) を腓腹 筋内側頭の筋腹に貼付し, 痛みや不快感での防御性収縮 による筋活動が起きない範囲での最大背屈角度を測定し た.Passive torque を測定は,5 / 秒で足関節を他動的に 動かし, 足関節背屈 20 で 5 秒間保持して計測を行った. 統計的解析方法は, 各周期での角速度 30 / 秒および 120 / 秒における足関節底屈 背屈筋力体重比, 足関節 位置覚, 足関節最大背屈角度, 足関節背屈 20 の passive torque は, それぞれ繰り返しのある一元配置分散分析を 用いて検定を行った. なお, 有意水準は 5% とした. III. 結 足関節底屈 背屈筋力体重比は, 角速度 30 / 秒, 120 / 秒ともに各周期間に有意な差は認められなかった ( 表. 足関節位置覚は, 足関節背屈 -15, 底背屈 0, 背屈 15 の誤認角度は, 各周期間に有意な差は認められな かった ( 表 2). 足関節柔軟性は, 足関節最大背屈角度と足関節背屈 20 の passive torque は, 各周期間に有意な差は認めら れなかった ( 表 3). IV. 考 本研究は, 大学女子バレーボール選手を対象に, 月経 周期における足関節筋力, 足関節位置覚, 足関節柔軟性 の変化を検討した研究である. これまでの先行研究では, ACL 損傷や膝関節弛緩性との関係を検討した研究は数 多く行われているが, 月経周期と足関節機能との関係を 果 察 検討した研究は行われていない. 月経周期と足関節底屈 背屈筋力との関係については, 本研究結果では, 各周期において足関節底屈 背屈筋力 体重比は統計学的に有意な差を認めなかった. 先行研究 では, 筋力発揮が増加する時期が月経期 23), 卵胞期 24), 排卵期 25,26) であるという報告や, 筋力発揮は月経周期 に影響を受けないという報告 27) など様々であり一定の 見解が得られていない. また, 対象筋についても前腕屈 筋群 ( 握力 ) 23), 手指内転筋 24), 大腿四頭筋 25,27), 肘屈 曲筋群 26) と様々である. 本研究では, これまで先行研 究では検討されていない足関節底屈 背屈筋群を対象と 表 1 足関節筋力体重比 底屈 (%) 30 / 秒 120.6 ± 24.3 112.1 ± 25.3 119.6 ± 27.3 120 / 秒 71.5 ± 12.7 69.2 ± 13.1 82.9 ± 19.9 背屈 (%) 30 / 秒 23.6 ± 2.7 22.2 ± 1.6 23.6 ± 2.8 120 / 秒 17.8 ± 4.9 14.0 ± 1.9 16.0 ± 3.7 表 2 足関節背屈の誤認角度 -15 ( ) 5.1 ± 7.0-0.3 ± 5.8 5.3 ± 3.0 0 ( ) -0.2 ± 4.5-6.5 ± 9.0-0.5 ± 2.2 15 ( ) 0.5 ± 2.5-2.3 ± 3.2-0.9 ± 2.9
506 32 4 表 3 足関節の柔軟性 足関節最大背屈角度 ( ) 27.2 ± 5.2 28.5 ± 6.4 28.2 ± 6.0 足関節背屈 20 passive torque(nm) 17.0 ± 3.2 19.1 ± 4.1 18.0 ± 3.4 している. したがって, 今後は対象筋を調整した検討が必要であると考える. その他の要因としては, 対象者の選定が挙げられる. 本研究は, 本学女子バレーボール部の学生を実験対象者とした. 井上ら 28) は, 女性が運動トレーニングを継続すると, 正常な月経周期を有する者でも女性ホルモンの分泌量が低下し, その変動幅も小さくなると報告している. このことから, 正確な運動量の調査はできていないが, 本研究の対象者も強化部所属学生ということから運動トレーニングによる女性ホルモンの分泌量低下と変動幅の減少が起こっていた可能性が考えられる. したがって, 本研究では月経期 卵胞期 黄体期におけるエストロゲンやプロゲステロン濃度の差が小さく, 結果として骨格筋への作用に大きな変化がみられなかったと推察される. 月経周期と足関節位置覚との関係については, 本研究結果では, 各周期において足関節位置覚は統計学的に有意な差を認めなかった.Liu ら 5) は,ACL にエストロゲンとプロゲステロンのレセプターが存在することを報告している. そして, 女性ホルモンが ACL のコラーゲン構造や代謝に影響を与えていること 5-9) で一定の見解が得られており, エストロゲン濃度が高い排卵期 黄体期に膝関節の弛緩性が増すこと 3) が報告されている. 足関節にもこれらの女性ホルモンのレセプターが存在するのであれば, 女性ホルモンの影響を少なからず受けることが予想される. しかし本研究の結果から, 女性ホルモンの作用が足関節の靭帯や関節包にある固有感覚受容器に影響を与える可能性は低いことが示唆される. 月経周期と足関節柔軟性との関係については, 本研究結果では, 各周期において足関節柔軟性は統計学的に有意な差を認めなかった. 本研究では, 足関節柔軟性の評価として足関節最大背屈角度と足関節背屈 20 の passive torque を測定した. エストロゲン濃度が高い排卵期 黄体期に膝関節の弛緩性が増すこと 3) が報告されていることから, 黄体期が月経期や卵胞期に比べて柔軟性が高値を示すと推察された. 足関節最大背屈角度と足関節背屈 20 の passive torque は, 筋腱複合体全体の柔軟性として定義されている 29). したがって, 各周期における足関節柔軟性に有意な差を認めなかったのは, 筋, 腱, 靭帯, 関節包など様々な要素を含んだ結果であることが大きな要因であると推察される. 本研究の限界として, 月経周期を基礎体温のみで判定 したことと, 基礎体温だけでは前向きな判定が困難であ ることや, 期間が短いことから排卵期の測定は行わな かったことが挙げられる. 月経周期は, 月経期 ( 低エス トロゲン, 低プロゲステロン ), 卵胞期 ( 低エストロゲン, 低プロゲステロン ), 排卵期 ( 高エストロゲン, 低プロ ゲステロン ), 黄体期 ( 高エストロゲン, 高プロゲステ ロン ) の 4 つの期に区分 2,30) され, 同じ卵胞期や黄体 期でも前期 中期 後期とではエストロゲンの濃度が異 なることが報告 2) されている. さらに, 排卵期は最も エストロゲン濃度が高い周期である 2,30). 今後は, ホル モン濃度を測定して月経周期を分け, それに合わせて測 定を実施することにより, 月経周期が足関節機能に与え る影響についてさらに明確にすることができると考え る. また, 本研究では足関節機能の内, 筋力, 関節位置 覚, 関節柔軟性しか検討していない. 足関節捻挫の危険 因子としては, 性差, 姿勢制御,Body Mass Index, 足 関節周囲筋の筋力低下, 関節位置覚, 短腓骨筋の反応時 間, 足関節柔軟性など様々な因子 13-15) が報告されてい る. そのため, 月経周期と足関節捻挫との関係について は十分に検討できていない. 今後は他の危険因子と月経 周期との関係を詳細に検討する必要があると考える. 引用文献 土肥美智子 : 総合医が知っておきたいスポーツ医学の知識 女性とスポーツ. 総合診療,2015, 25: 145-147. 2) 相澤勝冶, 中村有紀, 目崎登 : 月経周期とアスレティックパフォーマンス. 臨床スポーツ医学,2007, 24: 987-993. 3) Hewett TE, Zazulak BT, Myer GD: Effects of the menstrual cycle on anterior cruciate ligament injury risk: A systematic review. Am J Sports Med, 2007, 35: 659-668. 4) Park SK, Stefanyshyn DJ, Ramage B, et al.: Alterations in knee joint laxity during the menstrual cycle in healthy women leads to increases in joint loads during selected athletic movements. Am J Sports Med, 2009, 37: 1169-1177. 5) Liu SH, Al-Shaikh RA, Panossian V, et al.: Estrogen affects the cellular metabolism of the anterior cruciate ligament. A potential explanation for female athletic injury. Am J Sports Med, 1997, 25: 704-709. 6) Hama H, Yamamuro T, Takeda T: Experimental studies on connective tissue of the capsular ligament. Influences of aging and sex hormones. Acta Orthop Scand, 1976, 47: 473-479. 7) Samuel CS, Butkus A, Coghlan JP, et al.: The effect of relaxin on collagen metabolism in the nonpregnant rat pubic
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