【目的】
呼吸筋に負荷をかけるトレーニング方法はスポーツやリハビリテーションの場面で多く実施されている。しかし呼吸筋のトレーニングが運動耐容能を改善する効果について一致した見解はない。このため, 本研究では運動耐容能の改善を目的として, 持久力運動に呼吸負荷を組み合わせた新たなトレーニング方法を開発し, その効果を運動生理学的に検証した。
【方法】
本研究のトレーニングで, 呼吸負荷にはReBNA（パテントワークス社製）を使用した。ReBNAはマスク形状で鼻は吸気のみ, 口は呼気のみ可能にバルブが配置され, バルブを通して換気することで呼吸抵抗が生じる。トレーニングは1クール2週間とし, 3クールで合計6週間の期間で, 各クールで各被験者に目標心拍数を設定した（1クール：75％心拍予備（HRR）, 2クール：80％HRR, 3クール：85％HRR）。対象者はマスクを装着した状態で目標心拍数を維持する負荷量で30分間の自転車エルゴメータ運動を1週間に3回実施し, これをMASK群とした。CONT群はReBNAを装着しない状態でMASK群と同様のトレーニングを実施した。すべての実験に参加した対象者9名はCONT群4名（男/女：1/3, 21.0±2.1歳）とMASK群5名（男/女：2/3, 20.0±1.1歳）であり, トレーニング毎に終了直前の負荷量を記録した。3クールでは呼吸困難と下肢の疲労感をアンケートで調査した。対象者は6週間のトレーニング期間の前（BL）とトレーニング終了後（6W）で身体測定と運動負荷試験を実施した。自転車エルゴメータ（COMBI社製232C xL）を用いた運動負荷試験は、酸素摂取量の増加がみられなくなるか, 疲労困憊で運動継続が不可能に達するまでランプ負荷を加えた。また, ACSMのガイドラインに従い中止基準を設けた。呼吸代謝諸量の測定には日本光電製のVmaxを用いた。各群内のBLと6Wの比較はPaired t-test, BLおよび6Wの群間比較はStudent t-testを使用した。
【説明と同意】
対象者に対して, ヘルシンキ宣言に基づき研究の趣旨と内容について口頭および書面で説明し同意を得た後に研究を開始した。なお本実験は, 所属施設の倫理委員会の承認を受けて行った。
【結果】
トレーニングの実施率は100%だった。1-3クールでの負荷量平均値はCONT群120.9±3.1 watt, MASK群117.7±3.6 wattだった。3クールでの疲労感アンケートで, CONT群では, 足が呼吸に比べて疲労感が高い被験者が3名, 呼吸と足の疲労度が同程度の被験者が1名だった。MASK群では, 足が呼吸に比べて疲労感が高い被験者が3名,呼吸が足に比べて疲労度が高い被験者が2名だった。運動負荷試験の最高負荷量（wattpeak）はMASK群ではBLで199.0±31.7 watt, 6Wで221.8±30.8 wattであり, BLと比較して6Wで有意に高値を示した（p<.05）。V（dot）O2peakはCONT群ではBLで33.4±2.0 ml/min/kg, 6Wで37.3±2.6 ml/min/kgであり, BLと比較して6Wで有意に高値を示した（p<.05）。MASK群ではBLで35.6±3.0 ml/min/kg, 6Wで42.2±3.1 ml/min/kgであり, BLと比較して6Wで有意に高値を示した（p<.05）。換気性作業閾値（VT）はMASK群ではBLで20.1±1.5 ml/min/kg, 6Wで27.3±1.2 ml/min/kgであり, BLと比較して6Wで有意に高値を示した（p<.01）。6WではCONT群で20.6±1.6 ml/min/kg, MASK群で27.3±1.2 ml/min/kgであり, CONT群と比較してMASK群で有意に高値を示した（p<.05）。
【考察】
wattpeak とVTはMASK群のみ6Wで有意に増大した。Tanakaらの報告（1986）にあるようにVTと心肺持久力の相関は高く, 本結果はマスク使用により最大パフォーマンスだけでなく心肺持久力の向上に効果が大きい事を示した。今回は両群で同一HRRでのトレーニングであるので, 各対象者の負荷量の相対値は同程度である。そのため, マスク装着によって骨格筋への負荷配分が変化した事が, 呼吸筋を含む骨格筋の動員に影響を及ぼし, 心肺持久力の向上に寄与したと考えられる。また, 疲労感アンケートの結果では呼吸が足に比べて疲れたと回答した対象者は, CONT群では0名だったが, MASK群では2名となった。この結果はマスク装着による負荷配分の変化を支持し, MASK群では下肢筋から呼吸筋へ活動量がシフトしたことを示唆した。
【理学療法学研究としての意義】
今回実施したトレーニング方法は, 今後健常者だけでなく, 低体力者や呼吸器疾患患者の運動療法に応用できる可能性がある。本研究結果は, 運動生理学的に新たな知見であることに加えて, 運動療法を発展させるための重要な基礎データである。
