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歩行の不安定性や体幹機能障害と網様体脊髄路の損傷の仕方は関連する(小児患者での研究)


Kwon YM, Rose J, Kim AR, Son SM. Corticoreticular tract lesion in children with developmental delay presenting with gait dysfunction and trunk instability. Neural Regeneration Research 2017,Volume 12, Issue 9, Page 1465-1471
http://www.nrronline.org/article.asp?issn=1673-5374;year=2017;volume=12;issue=9;spage=1465;epage=1471;aulast=Kwon#







Purpose
歩行時の体幹不安定性および体幹機能障害の程度と網様体脊髄路(Corticoreticular Tract (CRT))の損傷具合との関係を検証すること.




Subjects
発達遅延を認める小児患者30名(21 males and 9 females; overall mean corrected age 24.6 ± 3.6 months; range 20–35 months)と年齢をマッチさせた15名の小児.

体幹の不安定性に応じて,以下の2群に分類した.
①グループA  両方向への体幹不安定性を有する(n=15)
②グループB  一方向(左右どちらか)への体幹不安定性を有する(n=15)
③グループTD(typically developed children)  正常発達(n=15)





Method
機能的評価はGrowth Motor Function Classification System, Functional Ambulation Category scale, Functional Ambulation Category scaleとした.

また拡散テンソルグラフィーを用いて,皮質脊髄路(corticospinal tract(CST))およびCRTの残存程度や線維数を調べた.





Results
CSTの残存程度はグループ間で有意差を認めなかった.
一方CRTは,グループA(両方向への体幹不安定)では両側のCRT損傷および線維数減少,グループB(一方向への体幹不安定)では不安定性を示す部位と反対方向のCRT損傷および線維数が減少していた.

体幹不安定性が両側に生じている場合はCRT損傷も両側に,体幹不安定性が一方向のみに生じている場合はCRT損傷は1側のみ損傷を受けていることが示された.





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Conclusion
CRTは小児患者の歩行不安定性や体幹機能と密接に関わっていることが明らかとなった.











Abstract
The corticoreticular tract (CRT) is known to be involved in walking and postural control. Using diffusion tensor tractography (DTT), we investigated the relationship between the CRT and gait dysfunction, including trunk instability, in pediatric patients. Thirty patients with delayed development and 15 age-matched, typically-developed (TD) children were recruited. Fifteen patients with gait dysfunction (bilateral trunk instability) were included in the group A, and the other 15 patients with gait dysfunction (unilateral trunk instability) were included in the group B. The Growth Motor Function Classification System, Functional Ambulation Category scale, and Functional Ambulation Category scale were used for measurement of functional state. Fractional anisotropy, apparent diffusion coefficient, fiber number, and tract integrity of the CRT and corticospinal tract were measured. Diffusion parameters or integrity of corticospinal tract were not significantly different in the three study groups. However, CRT results revealed that both CRTs were disrupted in the group A, whereas CRT disruption in the hemispheres contralateral to clinical manifestations was observed in the group B. Fractional anisotropy values and fiber numbers in both CRTs were decreased in the group A than in the group TD. The extents of decreases of fractional anisotropy values and fiber numbers on the ipsilateral side relative to those on the contralateral side were greater in the group B than in the group TD. Functional evaluation data and clinical manifestations were found to show strong correlations with CRT status, rather than with corticospinal tract status. These findings suggest that CRT status appears to be clinically important for gait function and trunk stability in pediatric patients and DTT can help assess CRT status in pediatric patients with gait dysfunction.





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歩行速度の増加率(最大速度-快適速度)が大きい症例は、速度を増大させた際にケイデンスよりも歩幅を大きくしている



Kara Kathleen Patterson, Elizabeth L. Inness, Avril Mansfield, George Mochizuki, William McIlroy.Relationship Between Step Length, Cadence and Capacity to Increase Gait Velocity After Recent Stroke.Archives of Physical Medicine and Rehabilitation Volume 95, Issue 10, October 2014, Pages e31-e32
http://www.archives-pmr.org/article/S0003-9993(14)00577-2/fulltext








Purpose
脳卒中患者が快適速度から最大速度に歩行速度を増大させた際に,歩幅とケイデンスのどちらを優先的に高めているか検証した.








Subjects
脳卒中リハビリテーションユニットに入院している脳卒中患者245名(age 67.6 years ±13.9)を対象とした.







Methods
GaitRiteシステムを用い,歩行速度と歩幅,ケイデンスを計測した.
また歩幅とケイデンスの比(歩幅/ケイデンス)を算出した(おそらく歩行速度を高めるために戦略としてどちらを優位に用いていたかがわかる).
歩行速度の増加率は [最大速度 - 快適速度]の式で算出した.








Results
歩行速度の増加率は,平均0.32m/s(SD=0.19,95%CI=4.6, 61.4)であった.
参加者の0.04%は歩行速度に変化がなかった.

歩幅(r=0.48, p <0.0001)やケイデンス(r=0.26, p <0.0001),歩幅とケイデンス比(r=0.27, p <0.0001)は歩行速度増加率と有意な正の相関を示した.

歩行速度の増加率が大きかった症例は,快適速度(F[3, 238]= 7.23 , p < 0.0001)および最大速度(F[3,238]= 10.14, p<0.0001)での歩行時の歩幅とケイデンス比が有意に大きかった.





Conclusion
歩行速度をより高めるためには,ケイデンスよりも歩幅を大きくする戦略が重要である.










脳卒中患者の体幹運動(運動学.安定性,対称性,動揺性):Systematic Review


Van Criekinge, Tamaya et al.Trunk biomechanics during hemiplegic gait after stroke: A systematic review.May 2017Volume 54, Pages 133–143
http://www.gaitposture.com/article/S0966-6362(17)30077-2/fulltext





Purpose
このReviewの目的は,脳卒中患者の体幹機能が健常者と比較してどのような影響が生じているかを運動学や対称性,変動性,動揺の大きさなどについて調べること.
さらに歩行速度を変化させた際の体幹運動への影響を調べることとした.





Method
2016年12月までに掲載された1099論文のうち,包含基準を満たす16論文を調査した.






Results
Linear and angular trunk kinematics.
脳卒中患者は健常者と比較して,歩行の立脚期および遊脚期の骨盤前傾角度が大きく(>4cm),またトゥオフ期および遊脚期の骨盤挙上角度(本来は下制する)が有意に大きかった.

全額面における体幹運動は,下部体幹に対して上部体幹の運動範囲が有意に大きく(UT:12.2°, SD 3.9; LT: 7.9°, SD 2.7; ANOVA, p<0.001) ,健常高齢者と比較して約15%増加していた(ANOVA, F1,78=6.436, p<0.02; Mann‐ Whitney U‐test, p<0.05) .
しかし下部体幹および体幹全体の回旋運動の大きさは健常者と大差がなかった (Mann‐ Whitney U‐test, p>0.05) .


Trunk variability.
体幹の外側変位の程度は健常者よりも非対称であり,非麻痺側に偏っている.
前後方向の非対称性も強く,これらは年齢や性別を補正した後でもその差は依然として有意だった(independent t‐test, t=‐0.06, p<0.01).
Roerdinkらに関しては、運動方向の違いではなく、大きさの違いを記述していた.

体幹動揺の大きさ(RMS)は,補正した後でも3軸方向ともに健常者よりも動揺が大きかった.


Effect of walking speed on trunk kinematics.
歩行速度が減少すると側方変位が増大するが,骨盤傾斜角度には影響がなかった.
また速度低下により上下体幹は同位相の回旋運動を示す.


対称性や安定性は全方向において歩行速度が増加するとより良くなった.
垂直加速度のRMSは歩行速度により最も影響を受ける.





Conclusion
歩行速度が増加するほど体幹運動はより正常化される傾向を示す(すべての研究で同様の結果ではない).
しかし,歩行中の体幹運動が「代償」なのか「制御不能(異常)」なのかを判断することは,介入戦略のプログラム立案において重要な意味を持つ.







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Abstract
Stroke commonly results in trunk impairments that are associated with decreased trunk coordination and
limited trunk muscle strength. These impairments often result in biomechanical changes during walking.
Additionally, the so‐called pelvic step might be influenced by these impairments. Therefore, the aim of this
review was twofold. First, to gain more insight into trunk biomechanics during walking in stroke patients
compared to healthy individuals. Second, to investigate the influence of walking speed on trunk
biomechanics. The search strategy was performed by the PRISMA guidelines and registered in the PROSPERO
database (no. CRD42016035797). Databases MEDLINE, Web of Science, Cochrane Library, ScienceDirect, and
Rehabdata were systematically searched until December 2016. Sixteen of the 1099 studies met the eligibility
criteria and were included in this review. Risk of bias was assessed by the Newcastle‐Ottawa Scale. The
majority of studies reported on trunk kinematics during walking, data on trunk kinetics and muscle activity
is lacking. Following stroke, patients walk with increased mediolateral trunk sway and larger sagittal motion
of the lower trunk. Although rotation of the upper trunk is increased, the trunk shows a more in‐phase
coordination. Acceleration of the trunk diminishes while instability and asymmetry increase as there are less
movement towards the paretic side. However, it is of great importance to differentiate between
compensatory trunk movements and intrinsic trunk control deficits. Specific exercise programs, assistive
devices and orthoses might be of help in controlling these deficits. Importantly, studies suggested that more
natural trunk movements were observed when walking speed was increased.
Keywords: Stroke, trunk, biomechanics, kinematics, walking



脳卒中患者における退院後の転倒には単脚支持時間対称性,筋緊張,うつ症状が影響する.


Wei T-S, Liu P-T, Chang L-W, Liu S-Y.Gait asymmetry, ankle spasticity, and depression as independent predictors of falls in ambulatory stroke patients. PLoS ONE 12(5),2017
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0177136









Background
転倒は脳卒中患者に起こりやすい重要な問題である.
転倒に関わる要因は複雑であり,単純な構造ではない.





Purpose
本研究の目的は,脳卒中患者の転倒を予測する包括的なモデルを構築することとした.






Subject
対象は初発脳卒中患者140名とし,補助具を使用せず少なくとも10m歩行が介助なく可能,脳卒中発症の1年前までに転倒経験がないものを取り込んだ.





Method
測定項目は肘屈筋,膝伸展筋,足関節底屈筋のModified Ashworth Scale (MAS),FIM.
歩行評価は快適歩行速度,単脚支持時間の非対称比(ASY_ss),両脚支持期の非対称比(ASY_ds),単一スイング時間(ASY_swing),立脚時間(ASY_stance),ステップ時間(ASY_step)を計測した.

算出式は「Hsu AL,metal.2003」の方法を用いた.
 「Asymmetry ratio = 1-(Affect side/Unaffect side)」
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title%20Word&term=Hsu%5Bauthor%5D%20AND%20Analysis%20of%20impairments%20influencing%20gait%20velocity%20and%20asymmetry%20of%20hemiplegic%20patients%20after%20mild%20to%20moderate%20stroke
 数値が高いほど非対称性であることを示す.


バランスの評価には静止立位時のCOP(足圧中心)を用いた.
心理,認知面の評価にはMMSE,高齢者うつ病尺度?(GDS),転倒恐怖感の指標にはmFESを用いた.




評価のタイミングは,退院時(平均:脳卒中発症後1ヶ月)に行い,退院から6ヶ月後まで(follow up)の転倒回数を記録した.

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Result
140名中112人が実験を完了した.
そのうち,転倒を経験した37名を転倒群,転倒しなかった75名を非転倒群に分類した




転倒と非転倒群の間で年齢,性別,身長,体重,患側、脳卒中タイプ(出血or梗塞)、精神状態、歩行補助具の種類,薬などの項目はベースライン測定中に見つからなかった.

一方で転倒群は非転倒群と比較して、より高いMASおよびGDS,FIM,mFESスコアを示した.

これらの物理的および心理的な評価は、転倒群は、より高い筋緊張、より深刻なうつ病、日常生活の貧しい全体的な活動のパフォーマンスと転倒に対する自信が低いことが示された.





転倒群は非転倒群と比較してより歩行速度が遅く,またケイデンスが低値を示した.
歩行の非対称比は,ASY_ss、ASY_ds、およびASY_stepための時間的非対称比は,転倒群が約2倍有意に大きかった.
これらの結果は,転倒群は非転倒群よりもより非対称性を示したことが明らかになった.





COPは転倒群においてCOP面積と内外側方向のCOPが大きかった.
つまり転倒群は比転倒群と比較して内外側方向の姿勢動揺が大きい.




時間的非対称性比のすべてのパラメータは歩行速度とケイデンスと負の相関を示した.




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多変量ロジスティック回帰モデルは、高い感度(82.6%)および特異性(86.5%)で転倒の3つの独立した予測因子を同定した
ASY_ss[AOR = 2.2、調整オッズ比、95%CI(1.2-3.8)],腓腹筋MAS[AOR = 3.2(1.4-7.3)],GDS[AOR = 1.4(1.2-1.8)].




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Conclusion
これらの結果は,適切な歩行訓練,足首の痙縮の軽減およびうつ病への積極的な管理が脳卒中患者における転倒を防ぐために重要であることを示唆している.











非麻痺側下肢を意識して大きくステップさせると麻痺側下肢の筋活動や推進力,対称性が改善する


David J. Clark, Richard R. Neptune, Andrea L. Behrman, Steven A. Kautz.A locomotor adaptability task promotes intense and task-appropriate output from the paretic leg during walking. 2016. Volume 97, Issue 3, Pages 493–496
http://www.archives-pmr.org/article/S0003-9993(15)01326-X/pdf







Purpose
本研究の目的は,慢性期脳卒中患者において定常歩行と比較して非麻痺側下肢を意識して,より前方にステップ(前型歩行を強調)した場合の下肢筋活動や推進力の違いを明らかにすること.





Subject
対象は慢性期脳卒中片麻痺患者15名とした(年齢:59.9±11.9歳,発症からの期間:39.8±34.3ヶ月(9〜117ヵ月)).
取り込み基準は補助具を用いずに10m歩行が可能であること,除外基準は著しい疼痛や整形疾患を有するものとした.





Method
フォースプレート埋め込み式のsplit-belt treadmillを歩行している際に3次元動作解析(VICON)と筋電図を計測した.
前方推進力(Forward progression:FP)は単脚支持期から計測した.
FP ratioは[麻痺側/(麻痺側+非麻痺側)]の式を用いて算出した(対称性の指標).


筋電図は前脛骨筋(TA),ヒラメ筋(SO),内側腓腹筋(MG),内側広筋(VM),大腿直筋,外側ハムストリングス(LH),内側ハムストリングス(ML),中臀筋(GM)から導出した.


トレッドミルの速度は対象が快適な速度で行った.
トレッドミル歩行中,対象は5歩ごとに非麻痺側下肢を大きく前方にステップするよう指示された(ロングステップ).
間に定常歩行を設けることで,不安定性の招来を回避した.

一部の対象者は,歩行中に底背屈を制限しないsemi-rigid足装具を使用した(側方の安定化作用のみ).
なお手すりを支持したり,他の補助具は使用しなかった.


Procedures

Participants walked on a treadmill with independent force plates embedded on the left and right sides (Techmachine, Andrezieux Boutheon, France). Reflective markers were attached to anatomical landmarks using a modified Helen Hayes marker set and recorded using a 12 camera motion capture system (VICON, Colorado, USA).

Surface electromyography (EMG) was recorded bilaterally with bipolar Ag-AgCl electrodes from tibialis anterior (TA), soleus (SO), medial gastrocnemius (MG), vastus medialis (VM), rectus femoris (RF), lateral hamstrings (LH), medial hamstrings (MH) and gluteus medius (GM) (Konigsberg Instruments, Pasedana, CA). Kinetic and kinematic data were acquired at 200Hz and EMG data were acquired at 2000 Hz using VICON Workstation v4.5. Data were analyzed using Matlab 7.0 (The Mathworks, 69 Natick, MA) and JMP statistical software (v8.0, SAS Institute, Cary, NC).

Participants performed two 30-second walking trials. The treadmill speed was chosen by each participant as being comfortable and typical of his/her regular walking speed.

They then performed a one minute trial at the same speed but were instructed to take a long step with the non paretic leg approximately every 5th gait cycle. This allowed participants to regain a steady state walking pattern before taking the next long step.

Participants wore a safety harness secured to an overhead support and some individuals used a semi-rigid ankle brace to provide medial/lateral joint stability without restricting plantarflexion or dorsiflexion.
Participants did not hold onto a railing or use any other assistive device.







Result
快適歩行速度は0.54±0.25m/s,下肢Fugl-Meyer assessment(34点満点)は23.7±5.7点であった.

定常歩行中,15人中13名の対象者は麻痺側のFP(前方推進力)が低下しており,2名の対象者はほぼ対称的であった.


麻痺側FPは快適歩行速度と正の相関を示した(r = 0.71、p = 0.003).
しかし,麻痺側FPは年齢(p = 0.33)や発症からの期間(p = 0.62)と関連しなかった.

すべての対象者はロングステップした際に,少なくとも10%以上はFPが増大した.
麻痺脚からの推進力は、定常歩行と比較してロングステップで319%増加した(定常歩行:2.08±2.42 vs 8.71±5.12 (p <0.0001))
このFPの変化は、非麻痺側下肢が前方にステップした距離(どれだけ大きくステップできたか)と正の相関を認めた(r = 0.70、p = 0.003).

FP Ratioは非麻痺側下肢を大きくステップした場合に,より対照的になった.




ロングステップは多くに下肢筋で筋活動が増大した
TA(46.9±62.4%,p = 0.04),SO(54.7±66.0%,p = 0.01),MG(35.4±50.4%,p = 0.04),VM(49.6±50.2%,p = 0.01),RF(33.6±30.1%,p = 0.02).

麻痺側FPの変化と筋活動の変化の関係性は,SOおよびMGにおいてのみ正の相関を認めた(r = 0.76,(両筋とも)p = 0.02).






Results

Fifteen adults (8 male and 7 female) participated in this study.
The mean age was 59.9±11.9 years and time since stroke was 39.8±34.3 months (range of 9 – 117 months).

Preferred overground walking speed was 0.54 ± 0.25 m/s and the lower extremity Fugl-Meyer 115 score was 23.7 ± 5.7 (out of 34 possible points).

During steady state walking, 13 out of 15 participants exhibited lower paretic FP (Figure 1 “a”) than non-paretic FP (Figure 1 “b”). The remaining two participants were approximately symmetric.
On average, the FP distances for non-paretic FP and paretic FP during steady state walking were 15.10 ± 4.22 cm and 8.73 ± 5.07 cm, p<0.001.
The group average FP ratio was 0.35 ± 0.11 (where 0.50 indicates symmetry).
Paretic FP had a significant positive association with self-selected overground walking speed (r=0.71, p=0.003).
Paretic FP was not associated with age (p = 0.33) or time since stroke (p=0.62).

All study participants successfully performed the long step task with at least a small increase (i.e., ≥10%) of paretic FP relative to steady state walking.
On average, paretic FP increased 113% over steady state walking (p<0.001).
This change in FP was positively associated with an increase in anterior step distance by the non-paretic leg (Figure 1 “c” and “e”) (r=0.70, p=0.003).
The average FPratio during the non-paretic long step task increased to 0.54 ± 0.11, indicating improved symmetry compared to the ratio of 0.35 observed during steady state walking.
Propulsion from the paretic leg increased 319% between steady state walking and the non-paretic long step (2.08 ± 2.42 N·s vs. 8.71 ± 5.12 N·s, p<0.0001).

EMG amplitude from the paretic leg also increased significantly for most muscles between steady state walking and the non-paretic long step.
These included TA (46.9±62.4%,p=0.04), SO (54.7±66.0%, p=0.01), MG (35.4±50.4%, p=0.04), VM (49.6±50.2%, p=0.01) and RF (33.6±30.1%, p=0.02). Of these muscles, the correlation between the change in EMG and change in propulsion was not significant, but a trend was evident for SO (r=0.53, p=0.08), MG (r=0.62, p=0.05) and VM (r=0.52, p=0.08).

Only the changes for SO and MG were positively correlated with the change in paretic FP (r=0.76, p=0.02 for each muscle).







Conclusion
非麻痺側下肢のロングステップタスクはより効果的であり,神経可塑性の回復を導き,脳卒中後の歩行リハビリテーションにおいて有効になりうる.



Conclusion

The non-paretic long step task may be effective for use in post-stroke locomotor rehabilitation in order to more effectively engage the paretic leg and induce neuroplastic recovery.
These findings add to other potential benefits of using adaptability tasks in rehabilitation, including more effective engagement of cerebral circuits of locomotor control and high functional importance of adaptability tasks.







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歩行の自己効力感(Gait Efficacy Scale)と歩行因子の関係



Alaina M. Newell, Jessie M. VanSwearingen, Elizabeth Hile, Jennifer S. Brach.The Modified Gait Efficacy Scale: Establishing the Psychometric Properties in Older Adults.Phys Ther. 2012 Feb; 92(2): 318–328.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3269773/





Purpose
本研究の目的は,高齢者における歩行の心理的尺度として,歩行の自己効力感(modified Gait Efficacy Scale : mGES)の信頼性や妥当性,歩行因子との関係性を検証すること.





Subject
対象は歩行が自立している地域在住高齢者102名とした(年齢:78.6±6.1歳,歩行補助具の使用制限なし)


The participants were community-dwelling older adults participating in an observational cohort study at the University of Pittsburgh Pepper Center, Pittsburgh, Pennsylvania (N=120), which included baseline testing with 6-month and 12-month follow-up visits. Individuals were recruited from a research registry of older adults who had previously consented to be contacted for mobility and balance-related research participation. Participants were included if they were 65 years of age or older and had the ability to walk household distances (15.24 m [50 ft]) with or without an assistive device and without the assistance of another person. Participants were excluded if they had any of the following conditions, which would affect safety during testing or would affect mobility over the following year: neuromuscular disorders that impair movement, cancer with active treatment, hospitalization for a life-threatening illness or major surgery in the previous 6 months, severe pulmonary disease, chest pain with activity, or a cardiac event such as a heart attack in the previous 6 months. Participants were determined to be cognitively intact if they had a score greater than 24 on the Mini-Mental State Examination (MMSE) and were able to converse about the contents of the study after reviewing the consent form.



Method
mGESの再現性評価のために,1か月以内に2度評価を行った.


評価項目は,
①mGES
②Fall Efficacy Scale(FES)
  ADL課題に対する自信の評価
③ABCスケール
  自信を評価する.
  FESよりも課題の活動難易度が高い.
④SAFFE
  活動制限に陥る可能性を評価
⑤Late-Life Function and Disability Instrument (Late-Life FDI)

その他
 歩行速度,6分間歩行テスト,Figure of 8 test,TUG等.





Result
2回のmGES評価の再現性は良好であった(ICC(級内相関係数) = .93,95%CI(95%信頼区間)= 0.85-0.97).


mGESは、自信と恐怖(r = .54〜.88)、機能と障害(Late-Life Function and Disability Instrument、r = .32-.88)およびパフォーマンスベースの移動能力(r = .-.64)と関連していた.


FES(r = -.0.8),歩行速度( r =.0.64),6分間歩行テスト( r =.0.6),TUG( r = -0.18).






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Conclusion
mGESは地域在住高齢者の歩行の自己効力感を評価する有用な尺度である.






mGESの資料(日本語版もある)
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Abstract
Background

Perceived ability or confidence plays an important role in determining function and behavior. The modified Gait Efficacy Scale (mGES) is a 10-item self-report measure used to assess walking confidence under challenging everyday circumstances.

Objective

The purpose of this study was to determine the reliability, internal consistency, and validity of the mGES as a measure of gait in older adults.

Design

This was a cross-sectional study.

Methods

Participants were 102 community-dwelling older adults (mean [±SD] age=78.6±6.1 years) who were independent in ambulation with or without an assistive device. Participants were assessed using the mGES and measures of confidence and fear, measures of function and disability, and performance-based measures of mobility. In a subsample (n=26), the mGES was administered twice within a 1-month period to establish test-retest reliability through the intraclass correlation coefficient (ICC [2,1]). The standard error of measure (SEM) was determined from the ICC and standard deviation. The Cronbach α value was calculated to determine internal consistency. To establish the validity of the mGES, the Spearman rank order correlation coefficient was used to examine the association with measures of confidence, fear, gait, and physical function and disability.

Results

The mGES demonstrated test-retest reliability within the 1-month period (ICC=.93, 95% confidence interval=.85, .97). The SEM of the mGES was 5.23. The mGES was internally consistent across the 10 items (Cronbach α=.94). The mGES was related to measures of confidence and fear (r=.54–.88), function and disability (Late-Life Function and Disability Instrument, r=.32–.88), and performance-based mobility (r=.38–.64).

Limitations

This study examined only community-dwelling older adults. The results, therefore, should not be generalized to other patient populations.

Conclusion

The mGES is a reliable and valid measure of confidence in walking among community-dwelling older adults.







介助者の違いにより脳卒中患者の 介助歩行時の腓腹筋活動は どのような影響を受けるか



2017年3月に東京で開催された,第6回脳血管障害に対する下肢装具カンファレンス2017で発表した内容を読み原稿を含めて載せます.

歩行中に膝折れを認める1名の脳卒中患者さんに対し,7名のセラピストが代わる代わる介助歩行を行い,どのセラピストが最も腓腹筋の筋活動を引き出せ,それはどのような介助歩行を行った時に得られるのか
ということを検証しました.


問題点も多いと思うので,たくさんアドバイスいただければ幸いです.




スライド01


スライド02
はじめに。脳卒中患者の歩行練習において2動作での歩行練習は3動作での歩行練習と比較して、介助歩行においても麻痺側下肢の筋活動を増大させることが報告されています。そのため、身体機能の改善を主たる目的とした歩行練習では、介助方法や歩行様式を配慮して歩行トレーニングを行うことが多と思われます。また、機能障害が重度な患者においては自立した歩行が困難であるため,セラピストの介助による歩行練習に依存する傾向があります。そのため,介助歩行時の歩容はセラピストにより大きな影響を受け,セラピストの技量によって治療効果に違いが生じる可能性があります。





スライド03
介助技術の違いによる歩行への影響は、筋活動を減弱させ身体機能の改善を制限する可能性があると思われます。また、歩行練習において重要なポイントは、前型歩行を促し立脚後期での足関節底屈筋の筋活動を高めることと認識しております。しかし、我々のこれまでの臨床における印象では,介助者により特に立脚後期における腓腹筋の筋活動に大きな違いが生じる傾向があると感じておりますが,実際に腓腹筋の筋活動が介助者間でどのような影響を受けるかは明らかになっておりません。





スライド04
そこで本研究の目的は、立脚後期(TSt)に膝折れを認める回復期脳卒中患者1名を対象に,7名のセラピストが後方介助歩行を行い,介助者の違いがTStにおける腓腹筋の筋活動へ及ぼす影響について検証しました.さらに介助者毎の介助特性を利用し、腓腹筋の筋活動へ影響する歩行因子について検証しました.





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対象は当院回復期病棟に入院中の初発脳卒中右片麻痺患者1名とし,短下肢装具を使用して後方介助歩行練習を行なっておりました。下肢のBrunnstrom Recovery StageはⅢであり,著明な感覚障害は認めませんでした.麻痺側の膝関節伸展可動域は-10°であり軽度の制限を認めておりました。歩行は立脚中期では膝折れを認めませんでしたが、立脚後期において膝折れを認めており、介助を要しておりました。





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方法は,10mの歩行路を7名の理学療法士がそれぞれ1施行ずつフリーハンド後方介助歩行を行いました。なお、施行間で疲労が影響しないよう十分な休息を設けました。測定項目は内側腓腹筋の表面筋電波形(以下:MG)と足関節背屈角度および膝関節屈曲角度、単脚支持時間(以下:SLS)、歩行速度、歩数としました。これらの測定項目はGait Judge Systemとビデオカメラを用い、歩行中のデータを計測しました。なお、黄色で示している項目は、立脚後期のデータを計測しました。





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表面筋電波形の計測は、麻痺側立脚後期におけるMGのデータを取得し、得られたデータは20-400Hzのバンドパスフィルターで処理した後、RMS波形に変換し加算平均を算出しました。統計解析はMGと各測定項目の関連性をPearsonの積率相関係数を用いて解析しました。またMGと歩数の関係性を、SLSを制御変数とした偏相関分析を行いました。





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結果です。上段は各測定項目の平均値を示しております。7名のセラピストによる後方介助歩行時に膝折れは認めませんでしたが、下段に示すように、セラピスト間で立脚後期におけるMGに大きな差が生じていることが分かります。




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次に、MGと各測定項目における相関関係の結果です。図は、縦軸にMGを、横軸にそれぞれ歩行速度、歩数、SLSを図示しております。これらの結果から、歩行速度や歩幅、荷重量が増大するほど、MGが増大するという関係性が示唆されました。一方で、足関節背屈角度と膝関節屈曲角度は有意な相関関係を認めませんでした。





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また、SLSを制御変数としたMGと歩数の偏相関分析の結果からは、疑似相関の可能性は否定され、歩数は独立した要因としてMGに寄与することが示唆されました。したがって、TStのMGには歩幅が強く影響しており、荷重量により大きく左右される要因ではないことが示唆されました.





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考察です。立脚後期のMGには歩数が最も寄与しており、また負の相関関係を示していることや立脚後期におけるMGの筋活動という観点から、非麻痺側下肢をより前方にステップした前型歩行を促すことがMGを増大させる要因であったと考えます。





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非麻痺側の下肢をより大きく前方にステップさせることは、重心がより前方に移動していくことが想定されます。そのため、重心がより前方に移動することにより足関節には背屈モーメントが発生し、それに抗するように腓腹筋の筋活動が増大したと考えます。また、足関節底屈筋の筋活動は立脚後期の下肢の位置に依存するという先行研究と、本研究における後方介助歩行時の結果は同様であったと考えます。





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次に、SLSを制御変数とした偏相関分析の結果から、荷重量の増大のみではMGを増大させる影響が少ないと思われます。そのため、前型歩行を促した上で荷重量を増大させることがMGを増大させ、機能改善を目的とした介助歩行練習の意義が大きいと考えられます。




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まとめです。本研究結果より、後方介助歩行におけるTStのMGは、介助者により大きく影響を受け、その介助者の特性から、歩数がMGと強く関連することが示されました。一方でSLSはMGと関連することが示されましたが、歩幅によりMGへの貢献度が大きく干渉される可能性が示唆されました。このことから、身体機能の改善を目的とした後方介助歩行において、前型歩行および荷重量を促すことがTStのMGを増大させるために重要であることが示唆されました。


同時収縮と歩行関連パラメータの関係性



Anouk Lamontagne,et al.Coactivation during gait as an adaptive behavior after stroke.Journal of Electromyography and Kinesiology 10 (2000) 407–415
http://www.jelectromyographykinesiology.com/article/S1050-6411(00)00028-6/fulltext






Purpose
本研究の目的は,脳卒中患者の足関節周囲筋の同時収縮と姿勢不安定および下肢の運動麻痺,運動能力との関係を検証すること.




Subject
亜急性期脳卒中患者30名(発症から6か月未満)と健常者17名とした.
取り込み基準は,
初発脳卒中患者,
歩行補助具は使用せずに少なくとも10m歩行が可能(必要性に応じて徒手的介助を行っている)
健常者は非常にゆっくりと歩行させて比較した.

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Method
筋電図データは前脛骨筋(TA)と内側腓腹筋(MG)から導出し,同時収縮(coactivation)を算出した.
姿勢安定性は,単脚支持期時間を1歩行周期時間で除したものとして定義し,平均5-10歩行周期のデータを解析した.(値が小さいほど不安定)

Dynamic ankle strengthは,歩行中の足関節底屈モーメントのピーク値とし,平均1-3歩行周期のデータを解析した.


それぞれの評価項目は,立脚期,第一の両脚支持期(DS1),単脚支持期(SS),第二の両脚支持期(DS2),遊脚期に分けて比較した.



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Result
歩行相ごとの同時収縮
立脚期では非麻痺側において高値を示した.
立脚期のSub-phaseでは非麻痺側で高値を示しており,麻痺側は SSを除き対照群よりも高かった.




同時収縮と各評価項目との関係
非麻痺側ではDS1,DS2における同時収縮の持続時間が長いほど,歩行速度の低下,姿勢安定性の低下,足関節最大底屈モーメントの低下に関連していた.
対照的に,麻痺側では歩行速度,姿勢安定性,足関節最大底屈モーメントが増大するほど,麻痺側SSにおける同時収縮の持続時間が正常に近づいた.




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Personal opinion
同時収縮と各評価項目との関係に関して,「非麻痺側ではDS1,DS2における同時収縮」,「麻痺側ではSSにおける同時収縮」とSub-phaseを分けてみている理由は何でしょうか.
同時収縮を異常な筋活動として捉えるか,何かを代償する筋活動として捉えるかによって解釈が異なると思いますが,本研究の結果からは,麻痺側SSにおいてはある程度の同時収縮によって歩行速度や姿勢安定性,底屈モーメントを代償していると捉えたほうが良いのかなと思います.
底屈モーメントの代償は,京大の北谷さんが報告されているのでそちらを参照されると分かりやすいと思います.



同時収縮に関しては解釈が非常に難しいと思います.
例えば同時収縮の増大はエネルギーコストを増大させるとされており,その点はネガティブに関与していると思います.
一方で,同時収縮による代償ができない時にどうなるかと考えると,上記にもあるように歩行速度や姿勢安定性,底屈モーメントが低下してしまうため,どちらの方が損失が大きいか考えないといけないと思います.
個人的には,可能であるなら同時収縮は出ない方が良い,ただ同時収縮で代償しないと上手く歩けないなら使っても良いと考えています.







脳卒中患者の筋シナジーは高ガンマ帯域の動員により生じている?(上肢での検討)


Jason Godlike,et al.Muscle synergies after stroke are correlated with perilesional high gamma.Ann Clin Transl Neurol. 2016 Dec; 3(12): 956–961.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5224817/





Purpose
脳卒中患者のリーチング動作において,損傷病変の皮質活動が筋シナジーの程度と関連しているか検証した.





Subject
脳卒中患者1名(左半球損傷,右利き,35歳).

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Method
Behavioral taskはターゲットへのリーチング動作とし,8つの上肢筋から筋電図を計測した.
同時に肩,肘,手のマーカーをビデオカメラで追跡した.




Result & Discussion
対象はリーチング動作中に異常なシナジーを有しており,健常者のデータ(先行研究)と比較しても高い値を示していた.

病変周囲の運動関連皮質領域において,高ガンマ帯域の活動が高く,これは皮質損傷のない患者と比較して非常に大きい値となった.



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脳卒中患者と健常者における歩行中下肢筋活動の時間的比較


Den Otter AR, Geurts ACH, Mulder T, Duysens J. Abnormalities in the temporal patterning of lower extremity muscle activity in hemiparetic gait. Gait Posture 2007;25(3):342–52.
http://www.gaitposture.com/article/S0966-6362(06)00055-5/abstract




Purpose
脳卒中患者および健常者の歩行時における下肢筋活動の持続時間を検証すること.





Subject
対象は慢性期脳卒中患者24名と健常者14名とした.
取り込み基準は,初発脳卒中患者,介助なく歩行が可能,Functional Ambulation Categoriesが少なくとも2以上.


Twenty-four patients with stroke (14 female) and 14 healthy control subjects (8 female) participated in this study.
The mean age in the patient group was 58.58 years (S.D. = 13.17). The mean time post stroke was 8.75 months
(S.D. = 6.16), although this varied considerably among patient (range 3–21 months).

The inclusion criteria for patients were: (1) a first-ever supratentorial stroke (due to either hemorrhage or infarction),
(2) admission to the rehabilitation center for restoring independency of gait, and (3) have a Functional Ambulation Categories score of at least 2 (‘Patient needs continuous or intermittent support of one person to help with balance or coordination’) and at the most 4 (‘Patient can walk independently on level ground, but requires help on stairs, slopes or uneven surfaces’).
Exclusion criteria were: medical conditions that are known to affect walking performance, other than stroke; severe forms of aphasia
or cognitive problems that would hinder comprehension or cooperation; severe emotional or behavioral problems, and severe visuospatial neglect, as indicated, by abnormal scores on two or more of the following tests: the line bisection test, the letter cancellation task , the Bells test, and the clock drawing test .
None of the control subject reported to have a history of neurological or orthopedic problems that could have affected the ability to walk.





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Method
トレッドミル上を歩行.
標的筋は前脛骨筋(TA),内側腓腹筋(GM),大腿直筋(RF),大腿二頭筋(BF)とした.
踵接地と足尖離地を基準に歩行周期を時間正規化し,第1の両脚支持期(DS1),単脚支持期(SS),第2の両脚支持期(DS2),遊脚期(SW)を解析した.


Heel strike and toe off for each leg were determined using speed distribution analysis of the heel marker data [22]. This
information was used to determine the swing phase (SW), the first double support phase (DS1), the second double support phase (DS2), and the single support phase (SS), of each leg (for an explanation of these gait phases, see Fig. 2a).
For each of these subphases of the gait cycle, the duration was determined as a percentage of the total gait cycle time.
For all of the four subphases, the percentage of time for which a muscle was active was determined for each step, and subsequently averaged over all steps, for each subject.
Similarly, the average percentage of time that a muscle pair was active simultaneously was calculated within each leg, for BF and RF, and for GM and TA, to obtain an estimate of the duration of coactivity of these muscle pairs. All EMG signals and marker data were analysed using custom MatlabTM software.






Result
麻痺側のDS1ではGMの活動期間が健常者よりも長かった(Stroke:51%,Contrlos:38%).

麻痺側TAは,健常者と比較してSWでは活動期間が長かったが(Stroke:73%,Contrlos:60%),SSではより短かった(Stroke:28%,Contrlos:48%).

SSにおけるRFとBFの同時収縮時間は,麻痺側,非麻痺側ともに健常者よりも長かった(Paretic:61%,Non-paretic:62%,Contrlos:25%).

In the lower leg, longer total durations of GM activity were found during DS1 on the paretic side in people with stroke (51%) than in controls (38%).
In the paretic TA, longer durations of activity were observed during SW (73% versus 60% in controls), whereas smaller total durations of activity were found during SS (28% versus 48% in controls).

As a result,the duration of BF–RF coactivity during SS was longer in both legs of patients with stroke (61% in the paretic and 62% in the nonparetic leg) relative to control values (25%).




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Conclusion
筋活動の時間的要因は脳卒中患者個々人において大きな差が生じているが,一定した傾向を示している.
これらの結果は麻痺側でより顕著であるが,非麻痺側においても同時収縮パターンを示す.







プロフィール

水田直道

Author:水田直道
兵庫県にある宝塚リハビリテーション病院で理学療法士をしております。
畿央大学大学院健康科学研究科、修士課程2年です。
理学療法士となって5年目になります。

脳卒中後遺症に対する理学療法を追求したいと思っています。
最も関心のある領域は、脳卒中患者さんの歩行練習についてです。

個人の偏った考え方もあると思いますが、より良い理学療法を提供できるように精一杯思考します。

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