収縮様式の異なるペダリング運動では呼吸・循環応答に違いが生じるのか

第 49 回日本理学療法学術大会
（横浜）
5 月 31 日
（土）14 : 50∼15 : 40 ポスター会場（展示ホール A・B）【ポスター基礎!運動生理学 1】
１１０２
収縮様式の異なるペダリング運動では呼吸・循環応答に違いが生じるのか
―最高酸素摂取量時点の仕事量で規定した各運動強度による比較検討―
三島
淳一1,2），玉木
彰1），笹沼
直樹2），眞渕
敏2），児玉
典彦3），道免
和久4）
1）
兵庫医療大学大学院医療科学研究科，2）兵庫医科大学病院リハビリテーション部，
兵庫医科大学リハビリテーション部，4）兵庫医科大学リハビリテーション医学教室
3）
key words 遠心性収縮・最高酸素摂取量・運動強度
【はじめに，目的】ペダルが一定の仕事率（以下，WR）で機械的に逆回転するようにプログラムされたエルゴメータを用いて，
逆回転しているペダルにブレーキをかけるように抵抗運動を行うと，大腿四頭筋の収縮様式は遠心性収縮となる。この遠心性収
縮ペダリングを用いた運動については，先行研究で多数報告されている。しかし，同一の運動強度で遠心性収縮ペダリング運動
（以下，ECC.ex）と求心性収縮ペダリング運動（以下，CON.ex）を比較した研究は少ない。そこで，本研究では，peakVO2 時点
の仕事量（以下，Watt）より換算式に代入して ECC.ex においても CON.ex と同一の Watt となるように設定したエルゴメータ
を使い，同一運動強度での ECC.ex と一般的なペダリング方法である CON.ex において，生体反応にどのような違いがあるかを
検証することを目的とした。
【方法】呼吸・循環系疾患のない健常な男女 31 名（男 15 名・女 16 名，年齢：20.8±1.1 歳）を対象とした。まず本計測の実施前
に自転車エルゴメータ（75XLII コンビ社製）を用いた Ramp 負荷による心肺運動負荷試験（以下，CPX）を実施し，peakVO2
を算出した。次にストレングスエルゴ 8 マイナスワット拡張仕様
（三菱エンジニアリング）
を用いて CPX から算出した peakVO2
時点の Watt より換算式に代入して CON.ex と同様の負荷設定となる 3 段階（40％・50％・60％）の Watt を計算し，回転数 50
rpm になるように指示し，遠心性収縮ペダリングと求心性収縮ペダリングでの運動をそれぞれ別の日に実施した。プロトコルは
安静 1 分間，ウォームアップ 4 分間，各強度負荷運動 6 分間，クールダウン 1 分間で運動終了とした。測定項目は，換気諸量
，心拍数（HR）
，収縮期血圧（SBP），拡張期血圧（DBP）
，修正 Borg Scale（RPE）とした。そして各強度に
（VO2，RQ，RR）
よる運動負荷運動中の 4 分から 6 分までの平均値を測定値として採用した。統計学的分析は各ペダリング運動の同一強度間で
の測定項目を対応のある t 検定を用いて検討した。有意水準は 5％未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】全対象者には本研究の内容および目的について文書による説明を行い，同意を得た。なお，本研究
は，本学倫理審査委員会にて承認を受けている（第 13013 号）。
【結果】同一強度のペダリング運動において，CON.ex に比べ ECC.ex 中では VO2，HR，SBP，RQ が有意に低値であった（VO2 :
CON40％；1192.3ml，CON50％；1438.3ml，CON60％；1701.7mlVS. ECC40％；655.9ml，ECC50％；700.2ml，ECC60％；767.1
ml。HR : CON40％；120bpm，CON50％；134bpm，CON60％；150bpmVS. ECC40％；95bpm，ECC50％；99bpm，ECC60％；
102bpm。SBP : CON40％；132mmHg，CON50％；149mmHg，CON60％；147mmHgVS. ECC40％；122mmHg，ECC50％；130
mmHg，ECC60％；124mmHg。RQ : CON40％；1.0，CON50％；1.0，CON60％；1.1VS. ECC40％；0.9，ECC50％；0.9，ECC
60％；0.9）
。しかし，RPE には有意な差を認めなかった
（RPE 呼吸：CON40％；1.5±1.2，CON50％；2.2±1.3，CON60％；3.5±
1.4VS. ECC40％；0.5±0.8，ECC50％；0.6±0.7，ECC60％；0.7±0.7。RPE 下肢：CON40％；2.2±1.3，CON50％；3.3±1.6，CON
60％；5.0±1.7VS. ECC40％；1.9±1.2，ECC50％；2.1±1.1，ECC60％；2.8±1.5）
。
【考察】
本研究の結果，ECC.ex では同一運動強度の CON.ex よりも VO2，HR，SBP，RQ は有意に低値となることが明らかになっ
た。遠心性収縮では求心性収縮よりも収縮要素以外に筋の弾性要素や粘性要素が出力として加わるため，発揮パワーに比べて収
縮要素の動員が少ないことで，筋血流量は比較的維持されながら，筋酸素動態が緩徐に悪化することがいくつかの先行研究で報
告されている。本研究においても CON.ex に比べ，ECC.ex で運動時の筋血流量が比較的保たれていたために SBP，HR が有意に
低値であったことが考えられた。また，ECC.ex では筋酸素動態の悪化が緩徐であることから低い VO2 で運動を実施できること
で，必要とされる換気容量が低かったことにより RQ に関しても低値であったことが考えられた。さらに，peakVO2 の 40％・
50％・60％での Watt により規定した各強度間のいずれにおいても CON.ex に比べ，ECC.ex では低代謝による運動が可能であ
ることが分かった。
【理学療法学研究としての意義】
ECC.ex では，従来の CON.ex と比べ，心肺機能にかかる負担が少なく，また低い代謝量で同等
以上のトレーニング効果が期待できるものと考えられる。そのため呼吸器系や心臓血管系の疾患を持つ高齢者など，低体力者に
対するリハビリテーションへの応用を考えると ECC.ex について明らかにすることの臨床的意義は大きいと思われる。

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