米 子 医 誌 J Yonago Med Ass 66,57-63,2015 57 体 幹 筋 安 定 化 トレーニングが 身 体 運 動 に 及 ぼす 影 響 について 1) 鳥 取 大 学 医 学 系 研 究 科 博 士 後 期 保 健 学 専 攻 ( 主 任 萩 野 浩 教 授 ) YMCA 米 子 医 療 福 祉 専 門 学 校 理 学 療 法 士 科 山 㟢 祐 輔 1,, 萩 野 浩 The effect of trunk muscle stabilization training on body functions Yusuke YAMASAKI 1,,Hiroshi HAGINO 1) 1) School of Health Science, Faculty of Medicine, Tottori University, Yonago, 683-8503, Japan. YMCA College of Medical and Human Services in Yonago, Yonago, 683-0825, Japan ABSTRACT The transversus abdominis forms the deepest layer of abdominal muscles. It covers the trunk and functions as a trunk stabilizer. The objective of this study was to examine the effect of training the transversus abdominis in healthy subjects and patients who underwent hip or knee surgery. There were 22 healthy young subjects and 11 ambulatory patients who underwent hip or knee surgery included in the study. The center of gravity postural sway trajectory length in a standing position, the length and area of the sway of the center of gravity, and quadriceps femoris strength were evaluated as measures of physical function. Healthy subjects and patients underwent trunk stabilization training and regular training (balance training for healthy subjects and 20 minutes of physical therapy for patients)as a control. After trunk stabilization training, quadriceps femoris strength increased in both groups and the center of gravity postural sway trajectory length decreased among patients. When the order of training was compared, quadriceps femoris strength increased when trunk stabilization training was given before regular training. This is probably because trunk stabilization training increased abdominal pressure and improved trunk stability, thereby also stabilizing the pelvic girdle where many groups of leg muscles have their origins. (Accepted on June 19, 2015) Key words : trunk muscle stabilization training, transversus abdominis, sway of the center of gravity, quadriceps muscle はじめに 体 幹 部 は 頚 椎, 胸 郭 を 含 めた 胸 椎, 肩 甲 帯, 腰 椎, 骨 盤 帯 で 構 成 され, 下 肢 で 支 持 を 行 なってい る.この 体 幹 部 を 制 御 するために, 体 幹 深 層 部 に 位 置 する 横 隔 膜, 骨 盤 底 筋 群, 腹 横 筋, 多 裂 筋 群 の 選 択 的 な 収 縮 が 重 要 な 機 能 を 果 たす 1).すなわ ちこれらの 筋 群 が 収 縮 して 腹 腔 内 圧 が 上 昇 するこ
58 山 㟢 祐 輔 萩 野 浩 図 1 大 腿 四 頭 筋 筋 力 測 定 坐 位 で 膝 関 節 90 屈 曲 位 とし, 徒 手 筋 力 計 のセンサーパッドは 下 腿 遠 位 部 とし,バンド 固 定 を 行 い 測 定 する. とにより, 体 幹 部 に 伸 展 モーメントを 与 えて 体 幹 の 伸 展 性 をもたらす. 体 幹 の 骨 盤 部 には 立 位 姿 勢 における 身 体 重 心 点 が 存 在 する.この 身 体 重 心 点 は, 胸 郭 の 剣 状 突 起 付 近 に 位 置 する 上 半 身 重 心 ( 第 7-9 胸 椎 レベル) と 下 半 身 重 心 ( 大 腿 部 の 中 央 から 近 位 1/3)の 中 点 であり, 上 半 身 重 心 位 置 が 変 化 すると 身 体 重 心 点 も 変 化 する.この 身 体 重 心 位 置 が 動 揺 すると 体 幹 部 を 支 持 する 下 肢 に 様 々なメカニカルストレ スを 生 じるため, 下 肢 機 能 の 向 上 性 には 体 幹 の 安 定 性 が 必 要 である. 高 齢 者 では 加 齢 的 変 化 により 体 幹 部 の 姿 勢 変 化 ( 胸 腰 椎 の 屈 曲 パターン, 股 関 節 は 屈 曲 外 旋, 膝 関 節 は 屈 曲 位 )を 生 じやすく 3),その 結 果, 身 体 重 心 位 置 は 後 方 へと 偏 位 し, 下 肢 に 様 々なスト レスを 生 じさせる.さらに 身 体 重 心 位 置 の 後 方 化 により, 後 方 への 転 倒 のリスクが 高 まると 考 えら れる. 本 研 究 は, 健 常 者 ならびに 股 膝 関 節 術 後 の 患 者 を 対 象 に 体 幹 安 定 化 トレーニングを 実 施 し, 身 体 重 心 動 揺 性, 下 肢 筋 力 にどのように 変 化 をもた らすかを 検 討 した. 対 象 および 方 法 1) 対 象 1 健 常 者 群 19-30 歳 の 骨 関 節 疾 患 およびめまい ふら つきの 等 の 既 往 のない 健 常 者 22 人 ( 平 均 年 齢 20.3 ± 5.6 歳, 平 均 身 長 1.67 ± 0.1 m 平 均 体 重 58.8 ± 12.6 kg). 2 患 者 群 55-82 歳 のリハビリテーション 治 療 が 必 要 な 入 院 患 者 で, 歩 行 可 能 な 人 工 膝 関 節 置 換 術 術 後 患 者 6 人, 股 関 節 人 工 骨 頭 置 換 術 ならびに 人 工 股 関 節 置 換 術 術 後 患 者 5 人 の 計 11 人 ( 平 均 年 齢 69.6 ± 10.0 歳, 平 均 身 長 1.49 ± 0.1 m 平 均 体 重 59.8±12.8 kg). 方 法 1 運 動 機 能 評 価 a) 重 心 動 揺 測 定 静 的 な 運 動 評 価 として, 安 静 静 止 立 位 時 の 立 位 重 心 の 総 軌 跡 長, 外 周 面 積 を 測 定 した. 測 定 に 当 たって, 健 常 者 では 両 足 部 を 接 して 直 立 位 とし, 患 者 では 測 定 中 の 転 倒 を 防 止 す るために 肩 幅 程 度 に 両 足 部 を 開 き, 支 持 基 底
体 幹 筋 トレーニングが 身 体 運 動 に 及 ぼす 影 響 59 図 2 体 幹 安 定 化 トレーニング 方 法 対 象 者 の 手 を 腰 部 の 下 に 入 れ, 手 をベッドに 押 し 付 けることで 骨 盤 の 後 傾 位 を 保 つ.そして 骨 盤 後 傾 位 を 保 った 状 態 で, 左 右 の 股 関 節 を 交 互 にゆっくり と 屈 曲 と 伸 展 運 動 を 行 う. 面 を 広 げて 安 全 性 を 確 保 した. 測 定 は,1 分 間 の 測 定 を2 回 行 い,1 回 目 の 値 を 棄 却 して2 回 目 の 値 を 用 いた. 健 常 者 に 対 しての 重 心 動 揺 計 測 はPDM-S システム(Zebris Medical Gmb 社,Isny im Allgäu,ドイツ)を 用 い, 患 者 に 対 しては 安 全 性 を 考 慮 して, 手 摺 り 付 きのエチュード ボー Ex(R)( 日 立 機 電 社, 東 京 )を 用 いた. b) 大 腿 四 頭 筋 筋 力 測 定 左 右 の 大 腿 四 頭 筋 筋 力 は 徒 手 筋 力 計 (Power Track II. Jtech. Medical 社,Salt Lake City, 米 国 )を 用 いて 測 定 した. 測 定 肢 位 は 村 田 ら 4) の 方 法 ( 図 1)に 準 じ, 被 検 者 を 坐 位 で 膝 関 節 90 屈 曲 位 とした. 徒 手 筋 力 計 のセンサーパッドは 下 腿 遠 位 部 に 設 置 し, 最 大 等 尺 性 収 縮 (Nm)を 左 右 交 互 に3 回 計 測 し 平 均 値 を 求 め,この 平 均 値 を 体 重 で 除 した 体 重 比 (Nm/kg)を 解 析 の 対 象 とした. 2トレーニング 方 法 a) 体 幹 安 定 化 トレーニング トレーニング 肢 位 は 臥 位 で, 骨 盤 を 後 傾 位 ( 対 象 者 の 手 を 腰 部 に 下 に 入 れて 腰 部 で 手 を 押 し 付 ける)にして, 交 互 にゆっくりと 股 関 節 の 屈 曲 を 行 う( 図.その 後, 端 坐 位 でゆっ くりとした 呼 吸 を 行 い, 吸 気 で 腹 部 を 膨 らま せ, 呼 気 で 腹 部 を 凹 ませる 腹 式 呼 吸 を 行 うよ うに 指 導 した.なお 腹 横 筋 の 収 縮 は 最 終 呼 気 時 において 左 右 の 上 前 腸 骨 棘 より2 横 指 内 側 部 で 触 診 によって 確 認 した. b) 通 常 のトレーニング i)バランスボードトレーニング 健 常 者 に 対 して, 不 安 定 なボード(バラン スボード)の 上 で 立 位 を1 分 間 とらせる 下 肢 バランストレーニング 5) ( 図 3)を 実 施 した. ii) 下 肢 トレーニング 人 工 膝 股 関 節 置 換 術 術 後 患 者 に 対 して, 関 節 拘 縮 が 生 じている 組 織 には 徒 手 での 関 節 可 動 域 訓 練, 筋 力 低 下 を 生 じている 骨 格 筋 に は 徒 手 抵 抗 で 筋 力 増 強 訓 練 を20 分 間 以 上 行 っ た. 3トレーニング 実 施 順 a) 健 常 者 群 健 常 者 群 では 運 動 機 能 評 価 後, 体 幹 安 定 化 トレーニングまたは 通 常 のトレーニングを 実 施 し,その 後 同 日 に 再 度 運 動 機 能 評 価 を 行 っ た. 筋 疲 労 を 考 慮 して1 日 以 上 空 けてもう 一 方 のトレーニングを 実 施 し,トレーニング 実 施 後 に 再 度 運 動 機 能 評 価 を 行 なった. b) 患 者 群 患 者 群 では, 運 動 機 能 評 価 後, 体 幹 安 定 化 トレーニングまたは 通 常 のトレーニング 実 施 後, 運 動 機 能 評 価 を 行 った.その 後,4 時 間 以 上 休 息 を 行 なった 後, 再 度 もう 一 方 のト レーニングを 実 施 し, 運 動 機 能 評 価 を 行 なっ た.
60 山 㟢 祐 輔 萩 野 浩 図 3 バランスボードトレーニング 不 安 定 板 (バランスボード) 上 に 立 ち, 不 安 定 板 を 水 平 位 に 保 ちながら1 分 間 立 位 姿 勢 を 保 持 する. なお 健 常 者 群 ならびに 患 者 群 の 体 幹 安 定 化 および 通 常 のトレーニング 実 施 の 順 番 はクロ スオーバー 法 に 準 じてランダムに 実 施 した. 4 統 計 解 析 方 法 測 定 値 のうちで 正 規 性 を 認 めた 場 合 は 対 応 のあるt 検 定 を, 認 めない 場 合 はWilcoxonの 符 号 付 順 位 検 定 を 用 いて 群 間 の 比 較 を 行 っ た.すべて 両 側 検 定 を 行 い5%の 危 険 率 をもっ て 有 意 水 準 とした. 統 計 処 理 にはDr. SPSSⅡ (ver11.0j.spss 株 式 会 社, 東 京 )を 用 いた. 本 研 究 に 関 しては 鳥 取 大 学 の 倫 理 審 査 委 員 会 の 承 認 ( 承 認 番 号 1130)を 得 た 上 で, 対 象 者 に 研 究 の 目 的 方 法 危 険 性 等 を 書 面 にて 十 分 に 説 明 し, 文 書 にて 同 意 を 得 て 実 施 した. 結 果 1) 健 常 者 群 における 各 トレーニング 効 果 の 比 較 ( 表 1) 体 幹 安 定 化 トレーニングによって 立 位 重 心 動 揺 総 軌 跡 長 ならびに 外 周 面 積 には 変 化 を 認 めな かったが, 大 腿 四 頭 筋 筋 力 は 体 幹 安 定 化 トレー ニング 後 に 右 0.41 Nm/kg, 左 0.44 Nm/kgの 有 意 な 増 加 を 認 めた. 患 者 群 における 各 トレーニング 効 果 の 比 較 ( 表 立 位 重 心 動 揺 総 軌 跡 長 は 体 幹 安 定 化 トレー ニング 後 に14.33 cmの 有 意 な 減 少 を 認 めた.ま た 大 腿 四 頭 筋 筋 力 に 関 しては 患 側 0.32 Nm/kg, 健 側 0.41 Nm/kgの 有 意 な 筋 力 の 増 加 を 認 めた. 3)トレーニングの 介 入 順 による 効 果 の 違 い( 表 3) 患 者 群 にて 体 幹 安 定 化 トレーニングを 先 行 し て 行 った 場 合 と, 下 肢 トレーニングを 先 行 して 行 った 場 合 の 前 後 の 効 果 の 差 を 検 討 した 結 果, 立 位 重 心 動 揺 測 定 に 関 しては 両 群 間 で 効 果 に 差 は 認 めなかった.しかし, 大 腿 四 頭 筋 筋 力 は, 先 行 して 体 幹 筋 安 定 化 トレーニングを 実 施 した 場 合 は 下 肢 トレーニング 後 に 体 幹 筋 トレーニ ングを 実 施 した 場 合 と 比 較 して, 患 側 では0.97 Nm/kg, 健 側 では1.73 Nm/kgの 増 強 効 果 を 認 めた. 考 従 来 の 体 幹 部 トレーニングは, 慢 性 腰 痛 症 等 の 6-8) 腰 部 疾 患 に 対 して 用 いられる 方 法 で, 腹 部 の 表 層 に 位 置 する 腹 直 筋, 内 外 腹 斜 筋 のトレーニ ングが 中 心 であり, 深 層 に 位 置 する 腹 横 筋 にはあ まり 注 目 されていなかった.そこで, 本 研 究 では 察
体 幹 筋 トレーニングが 身 体 運 動 に 及 ぼす 影 響 61 立 位 重 心 動 揺 測 定 表 1 健 常 者 群 における 各 トレーニング 効 果 の 比 較 (n=2 トレーニング 前 体 幹 筋 安 定 化 トレーニング バランスボード トレーニング 総 軌 跡 長 (cm) 119.82 ± 20.03 116.04 ± 17.85 120.07 ± 17.61 外 周 面 積 (cm 10.46 ± 4.60 8.23 ± 5.00 11.23 ± 10.82 大 腿 四 頭 筋 筋 力 (Nm/kg) 右 大 腿 四 頭 筋 3.89 ± 0.93 4.30 ± 0.88** 4.03 ± 0.92 左 大 腿 四 頭 筋 3.58 ± 0.82 4.02 ± 0.84** 3.77 ± 0.92 トレーニング 前 との 比 較. ( 平 均 ± 標 準 偏 差 ) ** p < 0.01( 対 応 のあるt 検 定 ) 立 位 重 心 動 揺 測 定 表 2 患 者 群 における 各 トレーニング 効 果 の 比 較 (n=11) トレーニング 前 体 幹 筋 安 定 化 トレーニング 下 肢 トレーニング 総 軌 跡 長 (cm) 85.53 ± 37.92 71.20 ± 34.37** 78.69 ± 45.78 外 周 面 積 (cm 2.49 ± 2.11 1.83 ± 1.33 1.95 ± 1.46 大 腿 四 頭 筋 筋 力 (Nm/kg) 患 側 大 腿 四 頭 筋 1.46 ± 0.70 1.78 ± 0.68* 1.46 ± 0.72 健 側 大 腿 四 頭 筋 1.79 ± 1.23 2.20 ± 1.03* 1.99 ± 1.14 トレーニング 前 との 比 較. ( 平 均 ± 標 準 偏 差 ) * p< 0.05, ** : p < 0.01( 対 応 のあるt 検 定 ) 立 位 重 心 動 揺 測 定 表 3 トレーニングの 介 入 順 による 効 果 の 違 い 体 幹 筋 トレーニングを 先 行 した 場 合 (n=6) 下 肢 トレーニングを 先 行 した 場 合 (n=5) 総 軌 跡 長 (cm) -16.36 ± 13.55-11.92 ± 7.19 外 周 面 積 (cm -0.86 ± 1.45-0.08 ± 0.11 大 腿 四 頭 筋 筋 力 (Nm/kg) 患 側 大 腿 四 頭 筋 1.16 ± 0.73* 0.19 ± 0.09 健 側 大 腿 四 頭 筋 2.04 ± 1.01* 0.31 ± 0.37 値 は 下 肢 トレーニングを 先 行 した 場 合 との 差 ( 平 均 ± 標 準 偏 差 ) * p < 0.05(Wilcoxonの 符 号 付 順 位 検 定 ) 腹 部 の 深 層 に 位 置 し, 腹 腔 内 圧 を 増 加 させ 体 幹 の 9,10) 伸 展 モーメントに 寄 与 する 腹 横 筋 を 収 縮 させ る 体 幹 筋 安 定 化 トレーニングを 実 施 した.その 結 果, 腹 横 筋 のトレーニングにより 下 肢 疾 患 を 有 す る 高 齢 者 の 立 位 重 心 動 揺 総 軌 跡 長 を 減 少 させ, 大 腿 四 頭 筋 筋 力 を 増 加 させることを 初 めて 明 らかに した. 腹 横 筋 は 努 力 呼 気 に 働 く 筋 であるが, 胸 腰 筋 膜 を 介 して 多 裂 筋 の 収 縮 をもたらし 脊 柱 を 安 定 化 させることが 知 られている.また, 腹 横 筋 の 収 縮 を 促 す 運 動 は 骨 盤 底 筋 群 を 同 時 に 有 効 に 収 縮 で
62 山 㟢 祐 輔 萩 野 浩 きる 11) とされている. 高 齢 者 では 体 幹 の 伸 展 モー メントが 低 下 しているため, 腹 横 筋 のトレーニン グは 骨 盤 底 筋 群 をはじめとした 体 幹 深 層 筋 群 の 活 動 を 促 して 効 率 的 に 体 幹 の 安 定 性 を 高 めると 考 え られる.その 結 果, 支 持 基 底 面 内 での 安 定 性 が 向 上 して, 本 研 究 で 観 察 されたような 立 位 重 心 動 揺 総 軌 跡 長 の 改 善 をもたらしたと 推 察 される. また 立 位 姿 勢 を 安 定 化 させる 身 体 の 作 用 には, 股 関 節 を 中 心 とした 動 きによって 身 体 の 速 い 揺 れをコントロールする 股 関 節 制 御 (hip strategy) と, 足 関 節 の 運 動 によって 身 体 のゆっくりとし た 揺 れをコントロールする 足 関 節 制 御 (ankle strategy) 1 とがある.これら 両 者 の 相 互 作 用 に より 身 体 重 心 を 支 持 基 底 面 にとどめて 身 体 を 安 定 化 させる. 立 位 重 心 動 揺 測 定 は 静 的 な 安 静 立 位 で の 評 価 であるため, 主 に 身 体 のゆっくりとしたコ ントロールを 行 なう 足 関 節 制 御 を 反 映 している. 本 研 究 では 立 位 重 心 動 揺 総 軌 跡 長 の 減 少 が 観 察 さ れたことから, 腹 横 筋 を 中 心 とした 体 幹 筋 安 定 化 によって 足 関 節 制 御 の 効 率 が 改 善 したと 推 察 され る. 筋 力 を 発 揮 できる 条 件 としては, 動 作 筋 の 筋 力 があること, 動 作 筋 と 反 対 の 作 用 を 有 する 拮 抗 筋 や 関 節 の 制 限 因 子 がないこと,そして 動 作 筋 が 有 効 に 働 くための 中 枢 部 を 安 定 させる 力 が 必 要 とな る. 特 に 大 腿 四 頭 筋 の 筋 力 発 揮 に 関 しては, 中 枢 部 となる 骨 盤 部 の 安 定 化 が 必 要 である. 本 研 究 の トレーニングは 骨 盤 を 含 めた 体 幹 部 の 安 定 化 を 促 すもので, 骨 盤 部 の 安 定 化 により 大 腿 四 頭 筋 の 筋 力 増 強 効 果 が 得 られたものと 考 えられる.また HodgesとRichardson 13-15) らによると 上 肢 や 下 肢 の 運 動 では,その 運 動 開 始 の 約 110 msec 先 立 って, 腹 横 筋 が 収 縮 して 体 幹 の 安 定 性 を 高 めると 報 告 さ れていることから, 体 幹 部 の 安 定 は 健 常 者 ならび に 患 者 群 いずれでも, 四 肢 運 動 機 能 に 好 影 響 をも たらすものと 推 測 される. 本 研 究 で 検 討 したトレーニングの 有 効 性 は 短 期 的 な 効 果 の 検 討 であり,また 少 数 例 でのシングル ブラインドによる 比 較 である.さらに 個 々の 症 例 の 身 体 機 能 を 考 慮 したランダム 化 がされていな い.このため 今 後, 多 数 例 かつ 身 体 機 能 に 配 慮 し たランダム 化 を 行 った 長 期 的 なトレーニング 効 果 の 検 討 が 必 要 であると 考 えられる. 結 語 腹 横 筋 を 中 心 とした 体 幹 安 定 化 トレーニング は, 健 常 者 においては 大 腿 四 頭 筋 筋 力 の 増 加 効 果 をもたらし, 股 膝 関 節 術 後 の 患 者 に 対 しては 立 位 重 心 動 揺 の 総 軌 跡 長 の 減 少 と 両 側 の 大 腿 四 頭 筋 筋 力 の 増 加 効 果 をもたらした.また 術 後 患 者 に, 通 常 のトレーニングに 先 行 して 体 幹 安 定 化 トレー ニングを 実 施 することは, 大 腿 四 頭 筋 筋 力 の 増 強 効 果 を 生 み 出 すことが 示 唆 された. 本 研 究 を 通 じて, 本 研 究 にボランティアで 参 加 いた だきました 方 に 深 く 感 謝 申 し 上 げます. 文 献 1) Bergmark A. Stability of the lumbar spine. A study in mechanical engineering. Acta Orthop Scand Suppl. 1989; 230: 1-54. 鈴 木 貞 興. 脊 柱. 山 嵜 勉 編. 整 形 外 科 理 学 療 法 の 理 論 と 技 術, 東 京,メジカルビュー 社. 1998. p. 144-146. 3) 神 先 秀 人, 南 角 学, 坪 山 直 生. 転 倒 転 落 に よる 受 傷 リスクと 身 体 機 能. 泉 キヨ 子 編.エ ビデンスに 基 づく 転 倒 転 落 予 防, 東 京, 中 山 書 店.2005. p. 14-15. 4) 村 田 伸, 甲 斐 義 浩, 村 田 潤. 下 肢 荷 重 力 と 下 肢 筋 力 および 坐 位 保 持 能 力 との 関 係. 理 学 療 法 科 学 2006; 21(:169-173. 5) 望 月 久.バランストレーニングの 基 本. 理 学 療 法 ジャーナル 2008; 42(3):231-239. 6) 渡 辺 俊 彦. 腰 痛 疾 患 に 対 する 腰 痛 体 操 の 意 義 と 臨 床 経 験. 日 本 腰 痛 学 会 雑 誌 2007; 13(1): 239. 7) 豊 田 耕 一 郎, 田 口 敏 彦, 河 合 伸 也. 腰 痛 症. Journal of Clinical Rehabilitation 2002; 11 (7):608-614. 8) 太 田 恵, 金 岡 恒 治, 半 谷 美 夏, 小 泉 圭 介, 村 松 俊 樹. 慢 性 腰 痛 者 に 対 する 体 幹 深 層 筋 に 注 目 した 運 動 療 法 の 効 果 - 腹 筋 群 の 筋 厚 と 非 対 称 性 の 変 化 -. 日 本 臨 床 スポーツ 医 学 会 誌 2012; 20(1):72-78. 9) McGill SM. Stability: from biomechanical concept to chiropractic practice. J Can Chiropr Assoc 1999; 43(:75-88. 10) 市 橋 則 明. 筋 力 低 下 に 対 する 運 動 療 法. 市 橋
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