20240411: 運動誘発性筋損傷・フォームローラー・剪断波エラストグラフィー
運動誘発性筋損傷（EIMD）とそれに伴う遅発性筋肉痛（DOMS）は、特に遠心性の運動後にアスリートに大きな影響を与えます（ Clarkson and Hubal, 2002 ; Cheung et al., 2003 ）。 EIMD は痛みを引き起こすだけでなく、身体能力も損ないます ( Mancinelli et al., 2006 )。このことは、効果的な回復戦略の必要性を強調しています。ストレッチング ( Afonso et al., 2021 )、全身凍結療法 ( Hausswirth et al., 2011 )、圧縮衣服の使用 ( Brown et al., 2017 )、ターゲットを絞った栄養補給およびサプリメント戦略 ( Harty et al., 2019 ) が調査されました。最近、フォームローリング（FR）は、筋力や運動能力に悪影響を与えることなく可動域（RoM）を高め、筋肉の硬さを軽減できるため、スポーツ現場で注目を集めています（Wiewelhove et al., 2019 ; Behm et al., 2020））。
最近の研究では、EIMD後の回復を早めるFRの有効性が調査されています。Nakamura (2021a) は、90 秒の短い FR セッションが、運動の 48 時間後に適用された場合、筋肉痛を大幅に軽減し、筋力を向上させることを実証しました。同様に、Naderi et al. (2020) は、イーセントリックな運動後のスポーツ科学の学生において、FR が筋肉痛を軽減するだけでなく、関節の固有受容を強化し、力の損失を軽減することを観察しました。ダミコら (2020)は、FR は有害な運動後の痛みを軽減する可能性があるものの、その効果は自律神経系によって媒介されないようであると指摘しました。ロメロ・モラレダら (2019) は、振動 FR と非振動 FR を比較し、両方の方法が全体的な筋肉の回復を改善するのに効果的であるにもかかわらず、前者の方が痛みの知覚と股関節 可動域において短期的な利点がより大きいこと発見しました。さらに、多くの研究は、FR が垂直跳びの高さおよび他の爆発的活動におけるパフォーマンスのより迅速な回復に貢献できることを示しています ( Macdonald et al., 2014 ; Pearcey et al., 2015 ; Rey et al., 2019 ; Romero-Moraleda et et al., 2014) al., 2019 ; D'Amico et al., 2020 )、これは厳しいスケジュールを伴う競技期間中に特に重要となる可能性があります。研究では、これらの有益な効果を生み出すには、約 90 秒という短い時間の FR で十分である可能性があることも示唆されています ( Hughes and Ramer, 2019 )。これは、運動環境での回復時間が限られていることが多いアスリートにとって、非常に重要な要素です。
EIMD後の回復に対するFRの効果に関する文献は豊富にありますが、これらの利点の根底にあるメカニズムは完全には理解されていません（Drinkwater et al.、2019）。末梢（例、血流の増加、筋腱組織特性の変化）および中枢（疼痛調節）メカニズムの両方が提案されている（Macdonald et al., 2014 ; Pearcey et al., 2015 ; Behm and Wilke, 2019）。中枢機構の役割は、FRが対側肢に影響を与える可能性があることを示す証拠によって裏付けられており、（純粋に局所的ではなく）全身的な影響を示唆しています（Aboodarda et al.、2015）。しかし、これらの洞察にもかかわらず、FR が EIMD からの回復を促進する正確なメカニズムの包括的な理解はまだ発展途上です。
最近、剪断波超音波エラストグラフィーが、筋肉の硬さを評価し、イーセントリック運動に対する機械的反応を理解するための貴重なツールとして登場しました (Ličen and Kozinc、2022)。いくつかの研究では、ダメージを与える運動後に剪断弾性率（剛性の指標）が増加することが実証されています（Lacourpaille et al., 2014 ; 2017 ; Agten et al., 2017 ; Goreau et al., 2022）。損傷していないハムストリング筋に関する研究は、Morales-Artacho らによるものです (2017)剪断弾性率に対する FR の効果を調査し、筋肉の剛性の短期的な減少を報告しました。この発見は後に大腿四頭筋でも確認されました ( Reiner et al., 2021 )。しかし、これらの研究では、EIMDから回復中の筋肉の硬さに対してFRがどのように影響するかについては調査されていません。このことは、筋肉の回復における FR の役割、特に回復プロセス中の筋肉の硬さの変化の状況における理解に大きなギャップを残しています。ある研究では、レジスタンストレーニング後の大腿直筋の硬さに対するFRの効果を調査し、治療を受けた脚と受けなかった脚の間に差はなかったと報告しています( Schroeder et al., 2019 )。ただし、この研究における EIMD の範囲は明確に確立されていませんでした。さらに、著者らは筋肉の硬さを評価するために筋硬度計を採用したが、この技術は大腿筋の評価において超音波エラストグラフィーとの限定的な一致が実証されている（Bravo-Sánchez et al., 2021 ; Lee et al., 2021）。
この研究の目的は、回復中の筋肉の硬直、特にEIMDを示す筋肉に対するFR試合の影響に関する知識のギャップに対処することでした。比較的短い FR セッションの潜在的な利点を示した以前の文献 ( Hughes と Ramer、2019 )に基づいて、この研究では 2 分間の FR 介入が調査されました。関心のある主な結果は、損傷を受けていない筋肉とEIMD後の筋肉の両方におけるせん断弾性率の変化でした。帰無仮説は、FRは回復期中に損傷を受けていない筋肉とEIMD後の筋肉の両方でせん断弾性率に大きな変化をもたらさないというものでしたが、対立仮説は、FRがこれらの筋肉の状態の前後で剪断弾性率を大幅に低下させると主張しています。回復。さらに、この研究には、FR の影響をより包括的に理解するために、受動的抵抗トルク (PRT)、ROM、知覚される筋肉痛などの副次的結果も含まれています。この研究の結果は、損傷していない筋肉の筋硬度に対するFRの影響に関する既存の文献を拡張し、筋肉の回復におけるFRの役割を支えるメカニズムについて貴重な洞察を提供すると期待されています。
イーセントリック運動プロトコル
イーセントリック運動プロトコルには、着座位置（股関節を90°屈曲）で等速性ダイナモメーター（Humac Norm、Computer Sports Medicine Inc.、米国マサチューセッツ州）を使用した最大遠心性膝伸展と、ノルディックハムストリング運動が含まれていました。等速性運動は、2 分間の休憩を挟みながら 10 回繰り返して 3 セット行いました。遠心性段階では、参加者はかかとをお尻の方に引っ張ってダイナモメーターに最大限に抵抗するように指示されました。対照的に、求心性フェーズでは、同じ動きでも最小限の労力で済みました 。このプロトコルに続いて、参加者は、各セットの間に 2 分間の休憩を挟みながら、ノルディック ハムストリング運動 を 6 回繰り返す 3 セットを実行しました。彼らはフォームパッドの上にひざまずき、研究者は体重を使ってすねを安定させました。この運動では、ゆっくりと制御された体を地面に向かって降下させる必要がありました。参加者は股関節を 45°まで曲げてエクササイズを行うことが許可され、全可動域 にわたって制御された動きを可能にしました。
フォームローリング介入
FR 介入は、文献 ( Behm et al., 2020 ) の推奨事項に従って、滑らかな質感を特徴とする硬質フォームローラーを使用して実施されました。 1分間の休憩を挟んで、1分間の試技を2回実施した。アクティビティのペースはスマートフォンのメトロノーム アプリを使用して調整され、毎分 27 拍（一方向の動きを完了するのに 1 拍）に設定されました。被験者には、FR中に治療を受ける脚に最大の圧力をかけるようにアドバイスされました。この圧力を高めるために、治療していない脚を交差させ、治療した脚の上に置きました。 FR の適用は、坐骨結節から膝窩まで拡張されました。
筋肉が損傷していない状態での FR の効果
損傷を受けていない筋肉に対する FR の効果の分析を示します。分析の結果、BF (F = 0.139; p = 0.715)、SM (F = 2.554; p = 0.134)、および ST (F = 0.338; p = 0.544)の剪断弾性率について、統計的に有意な時間×脚の相互作用は示されませんでした。同様に、PRT (F = 0.045; p = 0.857)、アクティブ ROM (F = 0.029; p = 0.867)、およびパッシブ ROM (F = 0.171; p = 0.686)についても、統計的に有意な時間×脚相互作用はありませんでした。時間の主な効果は、BF 剪断弾性率 (F = 9.583; p = 0.009; η 2 = 0.42) および ST 剪断弾性率 (F = 6.725; p = 0.022; η 2 = 0.34)の大幅かつ統計的に有意な増加を示しました。両方の脚にわたる受動的 ROM (F = 15.084; p = 0.002; η 2 = 0.54)の大幅な増加として。逆に、SM 剪断弾性率 (F = 0.514; p = 0.486)、PRT (F = 0.464; p = 0.508)、およびアクティブ ROM (F = 2.283; p = 0.155)には時間効果はありませんでした。介入レッグの値が一貫して高かったため、ST 剪断弾性率に対するレッグの主効果もありました (F = 7.273; p = 0.018; η 2
筋損傷状態における FR の影響
損傷した筋肉に対する FR の効果を評価する場合、どの従属変数についても統計的に有意な時間 × 脚の相互作用はありませんでした (F = 0.168 ～ 1.463; p = 0.239 ～ 0.999)。統計的に有意な時間の主効果が BF 剪断弾性率に存在しました (F = 7.277; p = 0.001; η 2 = 0.36)。事後テストでは、ベースラインと比較して、Post1h で BF 剪断弾性率の上昇が示されました ( p = 0.003) が、その後の評価ではそうではありませんでした ( p = 0.076 ～ 0.219)。同様に、ST 剪断弾性率については統計的に有意な時間の主効果があり (F = 10.025; p < 0.001; η 2 = 0.44)、事後検定では Post1h ( p < 0.001) および Post24 h ( p = 0.002) ベースラインと比較しましたが、48 時間後ではベースラインと比較しませんでした ( p = 0.051)。 SM せん断弾性率は時間効果を示さなかった (F = 0.591; p = 0.624)。
PRT には統計的に有意な時間の影響がありました (F = 3.978; p = 0.014; η 2 = 0.23)。事後テストでは、ベースラインと比較して 1 時間後 ( p = 0.031) および 24 時間後 ( p = 0.026) で PRT の上昇が示されましたが、ベースラインと比較して 48 時間後では上昇しませんでした ( p = 0.230)。 SM 剪断弾性率に対する脚の主効果 (F = 6.518; p = 0.024; η 2 = 0.333)もあり、値は対照脚の方が一貫して高かったためです。 ROM に対する時間の統計的に有意な影響も存在し (F = 5.872; p = 0.002; η 2 = 0.31)、事後テストではベースラインと比較して 1 時間後も 24 時間後も変化がないことが示されました (それぞれp = 0.891 および 0.198)。 、48 時間後では統計的に有意な減少 ( p = 0.031)。同様に、統計的に有意な時間の影響が ROM に存在し (F = 10.701; p < 0.001; η 2 = 0.45)、事後テストでは、ベースラインと比較して 1 時間後も 24 時間後も変化がないことが示されました ( p = 0.367 および 0.070 )。 それぞれ、
48 時間後では統計的に有意な減少（p = 0.001）がみられた。
最後に、痛みの分析では、脚間に差がないことが示されました (交互作用: F = 0.650; p = 0.435; 脚の主効果: F = 0.403; p = 0.537)、示されているように、結果は Post24 と比較して Post48 の方が高かったです。
この研究の目的は、損傷していない筋肉の状態とEIMD後の筋肉の状態の両方に焦点を当て、FRの介入がハムストリングスの筋肉の硬度に及ぼす影響を調査することでした。私たちの主な目的は、回復期における筋肉の硬さの尺度である剪断弾性率の変化を評価することでした。我々の結果は、FRは損傷を受けていない筋肉の剪断弾性率に有意な影響を及ぼさない一方で、EIMD後の筋肉の硬さを著しく変化させないことを示しました。 PRT、ROM、筋肉痛に関しても、FR 脚と対照脚の間に差はありませんでした。したがって、対立仮説は棄却されました。また、PRT による筋肉の硬さの変化も評価しましたが、両方の測定値 (剪断弾性率と PRT) に有意な相互作用がないことにより、結果の信頼性がさらに高まりました。これらの発見は、EIMDからの回復中の筋硬度の修正におけるFRの短い発作の役割が限定的であることを示唆し、以前の研究で報告されたFRの有益な効果は、筋肉の特性の直接的な変化ではなく、中心的なメカニズムによって説明される可能性があることを示唆しています。ただし、FR の対側効果の可能性があるため、結果は注意して解釈する必要があります。
この研究の主な発見は、FR が EIMD 後の筋肉の硬さに影響を与えないということです。筋肉の硬さに対する直接的な影響に加えて、我々は、FR への反応としての筋肉組織内の水の移動の考えられる役割について推測しました。最近の文献では、筋肉の特性の変化は筋肉の硬さの変化だけが原因ではなく、一過性の浮腫などの流体力学も関与している可能性があり、EIMD 後の剪断弾性率測定に影響を与える可能性があることが示唆されています ( Proske and Morgan, 2001 ; Green et al) ., 2012 ; Agten et al., 2017 )。 FR 脚と対照脚の間で筋肉の硬さの違いが観察されないことについてのもっともらしい説明の 1 つは、筋肉組織に対する直接的な機械的影響ではなく、痛みの調節などの全身メカニズムの潜在的な影響です。この理論は、FR の利点は筋肉特性の変化ではなく、主に神経機構によってもたらされる可能性があることを示唆する研究と一致しています ( Konrad et al., 2023 )。ただし、これらの効果に寄与する正確なメカニズムはまだ完全には解明されていません。ジェイら (2014)は、機械的圧力が下行性抑制性疼痛経路の活性化を引き起こす可能性があり、これは中枢灰白質-オピオイド系およびオキシトシンを介して媒介される可能性があると示唆しました。さらに、ドリンクウォーターら (2019)は、FR が随意収縮および誘発収縮中の最大筋力に変化をもたらすことなく、EIMD 後のジャンプパフォーマンスを向上させ、筋肉痛を軽減することを発見しました。このことは、疼痛耐性がパフォーマンス回復に対する FR の利点を説明できる可能性があることを示唆しています。本研究では特定のメカニズムの寄与について最終的な結論を出すことはできませんが、中心的なメカニズムはFR後の急性（ Wilke et al., 2020 ）および慢性ROMの改善（ Konrad et al., 2022）および筋肉痛の軽減と一致しています。いくつかの以前の研究で観察されたように、損傷した筋肉におけるFR後の影響( Romero-Moraleda et al., 2019 ; D'Amico et al., 2020 ; nakamura et al., 2021a ) 。
したがって、EIMD後の筋肉の回復に対するFRの効果は次のとおりです。これはおそらく中枢効果に起因しており、対応する筋肉の硬さまたは機械的特性の変化はありません。
損傷を受けていない筋肉の状態に関して、FR後の剪断弾性率の変化に関する文献には矛盾した知見があります（Morales-Artacho et al., 2017 ; nakamura et al., 2021b ; Reiner et al., 2021）。しかし、有意な効果を特定した研究では、より長い期間のFRを採用しました（Morales-Artacho et al., 2017 ; Reiner et al., 2021）。これは、2 分間の FR 適用では、剪断弾性率の大幅な低下を引き出すには不十分である可能性があることを示唆しています。以前の研究は、FRの持続期間とROM改善の間の用量反応関係を裏付けています（Hughes and Ramer、2019）。同様の現象は静的ストレッチングでも十分に実証されており、短期間のストレッチはストレッチ耐性に主に影響を及ぼしますが、筋肉の硬さを急性および長期にわたって修正するにはより長い継続時間が必要です (松尾 et al., 2013 ; Freitas et al., 2018 )。 それにもかかわらず、2 分間の FR 適用は、大腿四頭筋の剛性の局所的な低下を誘発するのに十分でした ( Schroeder et al., 2021 )。この発見は、FR の量の変化が筋せん断弾性率に及ぼす影響を調査するためのさらなる研究の必要性を強調しています。
本研究の結果の解釈は、対側効果の可能性によって複雑になっており、これが我々の研究デザインに顕著な制限を与えている。一方の肢に適用された介入がもう一方の関与していない肢に影響を与える可能性がある対側効果は、FRについて十分に文書化されています（Konrad et al.、2023）。私たちの研究では、一方の脚にFR介入を受け、もう一方の脚を対照として機能させる参加者内デザインを採用しているため、対側性の影響の可能性により、治療を受けた脚に対するFRの影響が隠蔽される可能性があります。しかし、対側効果は疼痛調節、伸張耐性、ひいてはROMに期待されているが( Kelly and Beardsley, 2016 ; Killen et al., 2019 )、これまでのところ剪断弾性率に対するFRの対側効果を調査した研究は存在しない。静的ストレッチングを調査した研究では、対側ROMの増加の最も可能性の高いメカニズムは、筋肉の機械的特性の変化を伴わないストレッチ耐性の増加であることが示唆されました（da Silva et al., 2015 ; Behm et al., 2019）。したがって、現時点では、FR の対側効果も末梢メカニズムではなく中枢メカニズムから生じる可能性があると想定できます。これが事実であれば、我々の研究で観察された剛性の変化の欠如は、対側の影響によるマスキング効果によるものではないでしょう。それにもかかわらず、局所的および全身的な影響をより適切に分離するために、将来の研究では並行グループ設計を採用することをお勧めします。
この研究では、損傷を受けていない状態とEIMD状態の両方で筋肉の硬さに対するFRの影響を調査しました。我々の調査結果は、損傷を受けていない状態とEIMD状態の両方において、FRに応答して剪断弾性率によって測定される筋肉の剛性に有意な変化がないことを示しました。これらの結果は、以前の文献で報告されているような回復中の FR の利点は、筋肉特性の直接的な機械的変更によるものではない可能性があることを示唆しています。むしろ、疼痛調節などの中枢機構の潜在的な役割の可能性が高く、さらなる研究が必要である。
まとめ
この研究の目的は、剪断弾性率の変化を測定する剪断波超音波エラストグラフィーを使用して、損傷を受けていない状態と運動誘発性筋損傷 (EIMD) 状態の両方でハムストリングの筋肉の硬さに対するフォームローリング (FR) の効果を調べることでした。
損傷していない状態と損傷した状態の両方で、大腿二頭筋、半膜様筋、半腱様筋の剪断弾性率について、有意な時間×脚相互作用がないことを示しました。特に、EIMD 後に大腿二頭筋 ( p = 0.001; η 2 = 0.36) および半腱様筋 ( p < 0.001; η 2 = 0.44) のせん断弾性率が大幅に増加しましたが、FR 脚と対照脚の間に有意差は見つかりませんでした。これは、筋肉痛、可動域、受動的抵抗トルクにも当てはまります (交互作用についてはp = 0.239 ～ 0.999)。
FR 介入後に有意な変化が見られないことは、EIMD からの回復中の筋硬直の変化における短期間の FR の役割が限定的であることを示唆しています。これらの発見は、筋肉の回復における FR の役割の理解に貢献します。これは直接調査されたわけではありませんが、我々の結果は、筋肉の特性における直接的な機械的変化ではなく、中枢機構の優位性を示唆しています。
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