人工膝関節全置換術後早期における筋力トレーニング中の大腿四頭筋活動に関する報告

人工膝関節全置換術
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 TKA後早期における筋力トレーニング中の大腿四頭筋活動に関する報告 

人工膝関節全置換術症例に理学療法を行う際に,大腿四頭筋の筋力トレーニングを行う機会は少なくないと思います.

大腿四頭筋トレーニングの方法はさまざまですが,術後には侵襲組織に過負荷にならない範囲で,大腿四頭筋の筋活動量を増加させる必要があります.

今回ご紹介いたします研究では,トレーニング方法による筋活動量を比較し,術後早期の大腿四頭筋トレーニングとしてどういった方法が有効かを検討しております.

 

 

 

 

 

 

 紹介する論文 

J Exp Orthop. 2019 Jul 2;6(1):29. doi: 10.1186/s40634-019-0193-5.

Quadriceps muscle activity during commonly used strength training exercises shortly after total knee arthroplasty: implications for home-based exercise-selection.

Jakobsen TL, Jakobsen MD, Andersen LL, Husted H, Kehlet H, Bandholm T

今回ご紹介する論文は2019年に掲載された新しい内容です.

 

 

 

 

 

 

 研究背景 

In the early phase after a total knee arthroplasty (TKA), patients experience multi-level weakness in the operated leg, which is caused primarily by reduced central nervous system (CNS) activation failure of the muscles – especially the knee extensors (quadriceps muscle). Whether similar levels of neuromuscular activity of the muscles in the operated leg, elicited during strength training exercises in machines, can be reached during strength training exercises in more simple forms is unknown. Many clinicians are faced with the problem of not having strength training equipment at their institution or having to prescribe simple strength training exercises for home-based training. Therefore, the purpose of this study was to determine which strength training exercises that activated the muscles in the operated leg the most after TKA. The hypothesis was that strength training exercises performed in machines would elicit higher levels of voluntary peak quadriceps and hamstring muscle activity than strength training exercises performed in more simple forms, using elastic bands or the patients’ own body weight.

人工膝関節全置換術後早期においては中枢神経系の活動不全に伴う大腿四頭筋の筋力低下をはじめとする術側下肢の機能低下を呈します.

人工膝関節全置換術後の筋力トレーニングの中でも簡易的に行えるようなエクササイズ中の大腿四頭筋の筋活動量で,マシントレーニング中の筋活動レベルに匹敵する筋活動を引き出せるものかどうかは明らかではありません.

また筋力トレーニング装置が自施設に無い場合や,自宅での自主トレーニングを行う場合に,多くの臨床家がマシントレーニングと同等の効果が得られるのかどうかといった問題に直面します.

 

 

 

 

 

 研究の方法 

A cross-sectional electromyographic study investigated voluntary peak muscle activity in the operated leg during 6 different strength training exercises. Twenty-four patients, who received a TKA 4 to 8 weeks earlier, performed the exercises in a randomized order, using a pre-determined loading of 10 RM (repetition maximum). Voluntary peak muscle activity (%EMGmax) was calculated for the quadriceps and hamstring muscles for each exercise.

この研究の方法ですが,筋電図を用いた横断的研究となっております.6つの異なるトレーニングにおける術側の筋活動について24例を対象に調査を行っております.

24例はいずれも術後4~8週が経過した人工膝関節全置換術例でありました.

ピーク筋活動量は大腿四頭筋・ハムストリングスに関して評価を行っております.

 

 

 

 

 

 

 研究の結果 

Knee extensions with elastic band showed significantly higher voluntary peak quadriceps muscle activity than knee extensions in machine (93.3 vs. 74.9; mean difference, 18.3 %EMGmax [95% confidence interval (CI), 11.7 to 24.9]; P < 0.0001). Similarly, one-legged squat (and sit to stand) elicited higher voluntary peak quadriceps muscle activity than leg press in machine (86.7 vs. 66.8; mean difference, 19.9 %EMGmax [95% CI, 14.8 to 25.0]; P < 0.0001).

ゴムチューブを用いた膝関節伸展運動は機器を使った膝関節伸展運動よりも有意に大腿四頭筋のピーク筋活動量が高い結果でありました.

同様に片脚でのスクワットはレッグプレスマシンを使ったエクササイズよりも有意に高い大腿四頭筋の筋活動量を引き出しているといった結果でありました.

 

 

 

 

 

 

 結論 

Strength training exercises in more simple forms elicited higher voluntary peak quadriceps muscle activity than strength training exercises in machines early after TKA. Consequently, simple home-based strength training exercises using e.g. elastic bands or the patients’ own bodyweight should be considered to alleviate muscle strength losses early after TKA.

人工膝関節全置換術例においてはゴムチューブや自重を使用したより簡易的なトレーニングの方法が特別なマシンを用いたトレーニングよりも有意に高い大腿四頭筋の筋活動を引き出せることが明らかとなりました.

したがって人工膝関節全置換術後早期には,ゴムチューブや自重を使ったホームエクササイズを用いて筋活動量を高めるべきだと考えられます.

 

今回は,トレーニング方法による筋活動量を比較し,術後早期の大腿四頭筋トレーニングとしてどういった方法が有効かを検討した研究をご紹介いたしました.

なぜマシントレーニングよりもゴムチューブや自重を用いたトレーニングが有用なのかという点ですが,関節可動域制限を有する人工膝関節全置換術例においては,マシントレーニングでは運動が規定されている分,十分な筋活動量が得られないということでしょうか.

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