神経筋電気刺激:磁気共鳴機能画像を用いた刺激部位の可視化システムの開発

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研究代表者の先行研究において,膝伸展運動時の大腿四頭筋の共働筋(大腿直筋:RF,外側広筋:VL,中間広筋:VI,内側広筋:VM)では,各筋間に協働筋の結び付きの程度が異なる可能性が示唆されている.本研究では,外側広筋の張力を神経筋電気刺筋(EMS)によって変化させ膝伸展運動を行うと,それに付随して外側広筋と関連性の高いいずれかの筋の動員パターンに変化が現れるのではないかという仮説をたて,それについて検討した.被検者は成人男性7名であった.安静時および運動/電気刺激直後に大腿部5部位のMRIを撮影した.EMSはVLに対して行った(50Hz, biphasic pulse,3 s duty cycle).膝伸展運動(KE)は10回を4セットできる負荷(4x10RM)の50%負荷(50%4x10RM)とした.セット間は1分間の休息を設けた.試行は次の3条件について行った.1.EMS試行:外側広筋に対し80%推定最大張力のEMSのみを行う試行2.KE試行:通常に膝伸展運動を行う試行3.KE with EMS試行:外側広筋に対し80%推定最大張力のEMSを行いながら膝伸展運動を行う試行KE試行と比較してKE with EMS試行では,大腿四頭筋の各筋の動員パターン,特にVIにおいて特徴的な動員パターンが観察された.KE with EMS試行において,なぜVLへのEMSがRFやVMには影響せずに,VIの動員だけを変化させたのかについて調べるため,運動後の各筋のT2値の相関関係について検討した.その結果,KE with EMS試行におけるVLとVIのT2値はEMS試行のT2値との間に有意な相関関係があり,一方,RF, VMではKE試行との間に有意な相関関係が認められた.そこで,KE with EMS試行におけるcoactivationの様相を探るため相関関係について検討した結果,VL-VI間のみに有意な相関関係(r=0.82)が認められた.つまり,KE with EMS試行ではVLの神経筋機構が,VIのそれと密接な関係があることを示唆しており,その原因として,1)VLへのEMSがVIに対して直接的に刺激し,動員を増やした可能性,2)脊髄レベルあるいは脊髄上位レベルでの2つの筋のニューラルネットワークが親密である可能性を考えている.