振動刺激が大腿四頭筋と拮抗筋の最大筋力、筋電図活動に及ぼす影響　―短時間・長時間の介入時間の違いによる検討―

<p>【目的】 脳卒中後の片麻痺は日常生活を著しく制限し、50%以上に運動障害が残存する。振動刺激は運動機能回復を促進する治療手段の1つであり、我々は痙縮抑制や運動機能の改善、中枢神経系の調節作用を確認してきた(Miyaraら、2018;2020)。一方、介入時間に着目すると、近年のレビューにて30分以上は16編、5分以下は5編であり(Wangら、2020)、本邦の診療報酬制度を考慮すると、短時間で効果を得ることが望まれる。健常者の検討では、30分介入による運動出力の低下が報告されているが、短時間振動による影響は一貫性がない(Grandeら、2003)。さらに、痙縮に対して痙縮筋や拮抗筋への刺激が行われているが、方法論の確立が課題である(Viganòら、2023)。本研究では、健常者の大腿四頭筋と拮抗筋の最大筋力、筋電図活動に対する短時間、長時間の振動刺激の影響を調査することとした。 【方法】 対象は健常男子学生19名(平均年齢:20.6±1.6歳)。クロスオーバーデザインを用い、1)対照群、2)短時間振動群(15秒)、3)長時間振動群(5分)の条件下で実施した。右大腿直筋への振動刺激は周波数108Hz。評価は右膝伸展、屈曲のMaximum voluntary isometric contraction(MVIC)、筋電図評価(Electromyogram;EMG)を実施した。EMG信号の二乗平均平方根値(RMS-EMG)は、ピークトルク付近の0.5秒の期間で計算した。各筋の対照群の振幅値に対する割合[(振動群/対照群)×100]を計算した。統計解析は一元配置分散分析を行い、有意差が認められた場合は事後検定を実施し、効果量も算出した。 【結果】 膝伸展MVIC(Nm)は対照群:268±50.9、短時間振動群:272.9±64.7、長時間振動群:286.4±58.4であり(P=0.030)、対照群と比べ長時間振動群で有意な増大を認めた(P=0.012、d=0.33)。膝屈曲MVICは群間差を認めなかった(対照群:233.8±34.2、短時間振動群:236.6±40.5、長時間振動群:241.5±36.8、P=0.479)。大腿直筋RMS-EMG(%)は群間差を認めなかった(対照群vs短時間振動;-0.6、対照群vs長時間振動;-8.1、P=0.087)。内側広筋RMS-EMGは群間差を認め (対照群vs短時間振動;-8.9、対照群vs長時間振動;-10.9、P=0.011)、対照群と比べ長時間振動群で有意な減少を認めた(P<0.001)。半腱様筋(対照群vs短時間振動;+7.5、対照群vs長期振動;+6.4、P=0.646)、大腿二頭筋(対照群vs短時間振動;-9.7、対照群vs長時間振動;+0.7、P=0.242)は群間差を認めなかった。 【考察】 先行研究と異なり、本研究では膝伸展MVICの有意な増大が認められ、皮質脊髄路の興奮性が増大した可能性が考えられた(Weavilら、2015)。Kouzakiら(2000)は、30分の振動にて膝伸展MVICと大腿直筋EMGの有意な減少を報告している。本研究ではMVICが増大した一方、内側広筋RMS-EMGは減少を示した。Kennoucheら(2022)は、振動による皮質脊髄路興奮性の増大は、運動ニューロンの興奮性を補うために下行性ドライブが増大した結果である可能性を示唆している。今回、中枢神経系の評価は未実施のため詳細は不明であるが、RMS-EMG減少を補うためにMVICの増大が生じた可能性が考えられた。 【結語】 5分の長時間振動にて膝伸展MVICが増大し、内側広筋RMS-EMGが減少した。今後は中枢神経系に対する作用機序も含めた検証が必要である。 【倫理的配慮】本研究は本学研究倫理委員会の承認を得ており(05-001)、ヘルシンキ宣言に基づき、「人を対象とする生命科学・医学系研究に関する倫理指針」に従い、被検者に同意を得た上で実施した。</p>