共同研究・競争的資金等の研究課題

本研究は、筋の硬さを低減させる手法によって、硬化した筋がどのように回復(リカバリー)するかを検証するものである。成果の社会実装を見据え、可能な限り自らがコンディション管理できるストレッチングとマッサージを採用した。フルマラソン大会に参加したアスリートの硬化した筋に対してストレッチングを行った結果、ストレッチングを繰り返すことでリカバリーが加速する傾向が確認できた。またマッサージについても、関節可動域の拡大に効果の高いフォームローラーを使用したセルフマッサージも効果的であった。本研究で明らかにした知見は、自ら筋の回復を加速させ得る手法であり社会還元し得る直接的な証拠である。 健康維持増進のために行う走る市民ランナーは推計964万人とされるが、ジョギングやランニングによって骨格筋は一時的に硬化し、フルマラソンなどでは1週間が経過してもなお回復しない筋もある。本研究は、この回復を加速させる方法を探るものであった。セルフで実施可能なストレッチングやフォームローラーは硬さを低減させる可能性があった。損失した水分を補うとともに適切なケアを欠かさなければ、回復は加速できる。

ACL損傷は若年アスリートに多く発生し、一旦損傷すると再建手術を要し、スポーツ復帰には長期間を必要とする。近年では加速度センサーなどのウェアラブルデバイスの普及により、現場での簡易評価が可能となったことから、従来の3次元動作解析に代わるスクリーニング手法の構築が現実的になってきた。 本研究では、大学体育会の活動を中心とした大規模な前向き調査を行い、動作解析により非接触型ACL損傷の危険因子を特定し、現場で実施可能な損傷予防介入モデルを構築する。

本研究はEIMDに対して、1)L-BIVAと従来指標との相互関係、2)抽出された関係が年齢や性差、運動強度、筋量などの因子から受ける影響の観点から検証するものである。上述のように、L-BIVAのEIMDへの応用は独自性が極めて高く、装置自体が比較的安価なことや、携帯性の高い装置があることから、スポーツ現場でのEIMDの早期評価として実装されやすい特徴がある。本研究において、従来指標との関係をどの程度説明し得るのかを明らかにすることでいつでも・どこでも・だれもが測定できる基礎データが蓄積され、将来的にはさらにEIMDから速く回復する(ダメージが最小化する)ような治療法開発の起点にできる。 本研究は、運動によって腕などの局所へ生じた運動誘発性筋損傷（Exercise-Induced Muscle Damage: EIMD）に対して、携帯性があり、より早期に実用性のある評価として局所生体電気インピーダンス計測（Localized-Bioelectrical Impedance Vector Analysis：L-BIVA）を提案するために設計している。１年目はL-BIVAとEIMDに関する従来指標との関係を調査した。具体的には、EIMDが生じるエキセントリック収縮局面が強調された肘関節屈曲筋群への運動課題（ダンベルエクササイズ：等尺性最大筋力に対する50%負荷）を左腕にて行い、EIMDによってその前後に変化した筋力等の従来マーカーと生体電気インピーダンスマーカーの関係をコントロール群と比較した。周波数（5・50・250kHz）によって結果が異なるものの、筋力や周径囲等いくつかの従来マーカーと生体電気インピーダンスマーカーとの間に有意な関係が示された。しかしながら、１）対象者に健常若年男性が多く女性被験者が含まれていないこと、２）当該実験の中でL-BIVAによる測定を全て立位にて計測したことから肘関節屈曲制限（可動域低下）による一時的な水分変位が生じた可能性が課題として挙げられた。そのため、２年目は一部研究計画を変更し、１）への対応として女性被験者11名を新たに加え、さらに２）への対応として肘関節屈曲の影響が少ない立位および仰臥位で計測した際の関係について調査した。１）２）ともに１年目と同様の運動課題を行い、その前・後（直後）の値を１）では男性被験者と、２）では肢位による違いをそれぞれ比較する。１）２）ともすでに当該年度中に実験を終え、結果の詳細解析を進めている。 当該年度は当初のスケジュール通りの実験に加え、抽出された課題に応じて予定にはなかった追加実験を行なった。一部、研究計画を変更することにはなったが、これまでに蓄積してきたノウハウを含めた知見に加え、被験者のリクルートや実験の遂行、粗解析までを当該年度内に終えることができた。計画していた１年目に行なった実験に関係する学会発表を終えたことなどを含め概ね順調に進展できており、最終年度に向けて準備が進んでいる。 当初予定していた当該年度に得られた知見に加え、追加実験についても解析を進める。それらの結果は、学術雑誌を中心に公表するために準備を進める。具体的には、行なった２つの実験に関する詳細解析を行い、近年の学術トレンド等も考慮しながら優先順位を決定する。次年度は最終年度となるため、これまでに得られたすべての知見を内外の学術雑誌に広く発信し、得られた知見の中で社会実装のために可能性のあるマーカーについてはアプリや計算式のプログラム化も視野にいれて公開していく予定である。

申請者はこれまでに、トレーニングの出来栄えやコンディション管理にMF-BIAが有用であることを報告してきた。本研究では、その対象範囲の拡大と明確化に加え、不足する知見を補うために３つの実験を行う。MF-BIAは専門資格が不要で、測定された値はモチベーションに左右されず、加えて即時解析はもちろんのこと、高い携帯性を有する。したがって、誰もが・いつでも・どこでも実用性のある評価結果を早期に把握できる。本研究の成果は、リカバリー戦略の一助となることが期待される。

女性アスリートが健康と競技力を両立し、引退後も健やかに過ごすには、若年期からの身体管理や指導の見直しが必要である。新体操では、早期の高難度技習得や成績重視の選考により、身体組成や柔軟性の管理が過度になりやすく、試合に向けた低用量ピルの服用など身体的負荷も加わり、将来的な健康への影響が懸念される。 こうした実態に対し、競技中の身体的変化と引退後の健康との関係について、審美系スポーツに特化した知見はまだ十分とはいえない。本研究は、「育成年代の低体脂肪率がハイパフォーマンスを支えながらも、生涯の健康が維持され得るのか」という問いに実証的にアプローチし、審美系スポーツにおける科学的基盤の構築を目指す。

近年では高齢者に対してエキセントリック収縮を主としたトレーニング介入が積極的に行われている。しかし、高齢者に対するエキセントリックトレーニング時の異なった張力持続時間(筋発揮張力維持時間)の効果については検証されていない。そこで今回は、自重エキセントリックトレーニング時の異なった筋発揮張力維持時間(3秒 vs 5秒)が高齢者の身体機能や日常活動動作与える影響について検証する。短い筋発揮張力維持時間で高齢者の身体機能を向上させることができれば、より短時間で効果の高い運動方法が構築でき、多くの高齢者の健康寿命の延伸につながると考える。 筋が伸張されながら張力を発揮するエキセントリック収縮は、筋を短縮しながら張力を発揮するコンセントリック収縮に比べて呼吸循環器系の負担が低いにも拘らず、筋力増加や筋肥大への感受性が高い等のメリットを持つ。我々は、高齢者に対する体重を利用した「自重エキセント リックトレーニング」を考案し、その効果を報告した(Katsura et al. 2019)。しかしこれまで、高齢者に対する自重エキセントリックトレーニング時の張力持続時間(筋発揮張力維持時間)を変化させることで、その効果が異なるかどうかについては検証されていない。そこで今回は、自重エキセントリックトレーニング時における異なった筋発揮張力維持時間(3秒 vs 5秒)が 高齢者の身体機能に与える影響について検証する。 研究に参加した高齢者（65歳以上）71名をエキセントリック筋収縮3秒グループ（3s ECC）と6秒グループ（6s ECC）に分け、まずは最初の3か月間の体操教室に継続的に参加した人を対象に、収縮期血圧: SBP、拡張期血圧: DBP、安静時心拍数: HR、身体機能（長座体前屈: SR、Timed up and goテスト: TUG、開眼片足立ち: OLST、脚伸展筋力: MVC、5回立ち上がりテスト: 5T-CS）、歩行能力（6m通常歩行時間: 6WT）、血液成分（総コレステロール、HDL、LDLコレステロール、中性脂肪）の変化を調査した。最初の3ヶ月間において、トレーニング前後では、両群共にSBP、HR、SR、TUG、MVC、5T-CSが有意（P＜0.05）に改善した。DBPは5s ECC、6WTは3s ECCでのみ有意な改善を示した。変化率の比較では、すべての項目において両群間で有意な差は見られなかった。つまり、約3か月間の短期的な介入期間では、エキセントリック筋収縮時間が3秒でも5秒でも効果は同じであった。 研究フィールド（各施設）の都合により、介入開始時期に若干の遅れはあったものの、研究はおおむね順調に進んでいる。被験者数は、当初予定していた60名を超える71名が確保できた。本研究は長期的な介入も視野に入れていることから、今後数年にわたって実施していく中で、継続的に参加できる被験者数は減少していくことが考えられるが、それでも十分な人数が確保できたと考える。 現在は最初の3か月間の介入が終わり、まずは短期的介入の効果を明らかにすることができた。短期的介入の結果としては、エキセントリック筋収縮に重点を置いた自重レジスタンストレーニング中のエキセントリック筋収縮の筋発揮張力維持時間は、3秒でも5秒でも両群の各身体機能の変化には差はなかった。この結果は、加齢に伴い筋力が低下するが、特に高齢者ではeccentrics（離心性）筋力は concentrics（求心性）筋力よりも維持されやすいことで説明できるかもしれない。しかし、エキセントリック局面の短い収縮時間(2秒)が、4秒と6秒の収縮時間よりも筋力、パワー発揮、垂直跳びに効果的であったことや、高速(2秒)でエキセントリック収縮を行った方が、低速(6秒)で行った場合よりも、コルチゾール、IGF-1、成長ホルモン等の反応値が高いことが報告されていることから、今後の継続的な介入で短期的介入時と異なった変化が観察されるかもしれない。 ３か月間の介入後も引き続き介入は継続できており、新型コロナウイルス感染症などの問題が再発しない限り、3か月もしくは6か月ごとに評価が実施できる予定である。 今後の推進方策としては、現在は3か月間の短期的な介入結果をまとめることができたため、まずは第79回日本体力医学会で発表し、さらに短期的介入の効果として論文を投稿する予定である。また、３か月もしくは６か月ごとに各項目を測定し、長期的に介入を継続する。研究フィールドでは、途中から参加したいという声もある。そのため、途中参加の被験者については、参加したポイントからの変動を追跡する。また、３か月の短期的介入の効果が明らかとなったため、次は中期的（６－１０か月）の効果についてもまとめたいと考えている。３か月では両群の結果に差はなかったが、中期、長期と介入を継続することで差が見られるかもしれない。しかし、差が見られなかった場合でも大変興味深い結果となることから、被験者にはできるだけ継続してもらうよう呼びかける。介入期間は約２年を目安としており、その間の短期、中期、長期別の結果については学会発表や論文投稿を行う予定である。

筋が伸ばされながら力を発揮するエキセントリック筋収縮(ECC)は、筋を縮めながら力を発揮するコンセントリック筋収縮(CON)に比べて心肺機能への負担が小さく、筋が大きく肥大するメリットを持つが、筋肉痛等が発生するデメリットがある。しかし近年、段階的に負荷を増やすことでデメリットが抑制できることが報告されており、我々は高齢者でも安全で簡単に実施できる体重を利用した新しいエキセントリックトレーニングを考案した。今回は、一般的な自重筋力トレーニング（ECC＋CON）との比較検討を行い、体重を利用したエキセントリックトレーニングが、より快適で効果的なトレーニングとなるかどうかについて検証する。 本研究は、高齢者における自重エキセントリック運動（ET）と、コンセントリック・エキセントリック収縮をゆっくり行う運動（CET）の効果を比較した。65-89歳の40名が10週間の介入を実施。ET群はコンセントリック収縮を最小限に抑え、エキセントリック収縮を3-4秒実施、CET群は両収縮を3-4秒実施した。ET群は心拍数、血圧、30秒椅子立ち上がり、TUG、歩行速度でCET群より有意に改善し、筋厚と筋力は両群で同程度に増加した。ETは運動強度も低く、継続しやすい運動法として有用性が示唆された。 本研究は高齢者における自重エキセントリック運動の有効性を明らかにし、従来のスロートレーニングに対する新たな選択肢を提示した点で学術的意義がある。求心性収縮を最小限に抑えたエキセントリック運動が、心血管機能や筋機能を効率的に改善することを示し、高齢者の運動処方における遠心性収縮の重要性を支持する。また、器具を必要とせず低負荷・低疲労で実施可能であり、運動習慣の確立や継続が容易となる。これにより、要介護予防、転倒リスクの低減、健康寿命の延伸といった公衆衛生上の課題解決にも貢献し得る点で社会的意義も高い。さらに理学療法士や運動指導者、医療現場での介入方法の一助となる実践的知見を提供している。

マタニティビクス中の母体の生理学的変化を解析することで，妊婦の運動中の生理学的リスクを評価することを目的とした。 初産と経産とそれぞれ妊娠中期，後期の４群に分け，運動前後のデータをまず解析した。母体の収縮期血圧に有意差は認められないが，拡張期血圧は，運動前では初産経産とも妊娠後期が中期に比べ有意に高く，運動後では経産後期が初産中期よりも有意に高かった。経皮ヘモグロビンは，経産では差はないが，初産中期が有意に低く，酸素飽和度は初産後期が有意に低かった。体水分量は，経産後期が初産中期・後期よりも優位に高かった。これら妊娠による変化の把握のうえで運動中の生理学的変化の検討が重要である。 妊婦運動の妊娠経過や分娩経過への影響や心理的効果は明らかにされていたが，運動前後や運動中の生理学的視点からの短期的変化については，これまで十分明らかにされていなかった。本研究において，運動前後および運動中の妊婦の生理学的変化が明らかになることで，妊娠によりどのような変化が起きているのか，それが運動によりどう変化するのかを明らかにすることで，妊婦運動を推進するときの根拠となり，安全性向上への一助となる。