YAMAJI, Shunsuke

山次, 俊介

Community Repository of Fukui

 
様式 C-19 
科学研究費補助金研究成果報告書 
 
平成２１年 ５月２8 日現在 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
研究成果の概要：本研究では高齢者の転倒防止を目指して、外乱負荷が加わったときのステッ
ピング方略（代償的ステップ動作）が転倒回避に有効に作用するためには何が必要であるか、
また、それはいかなるトレーニングによって増強するかを明らかにすることを目的とした。易
転倒性高齢者は、以下のような代償的ステップ特性を有していた。前方手伸ばし動作によって、
姿勢保持限界に到達する距離が短く、代償的ステップが誘発されやすい。代償的ステップ幅は
小さく、ステップ高は低い。また、つま先から着床し、着床後の足圧中心は左右方向への動揺
が顕著であった。代償的ステップによる姿勢制御には複数のステップを要し、前方へ移動した
身体重心の制御に時間を要する。また、代償的ステップ時に体幹を起こすことができない。高
齢者に週１～2回のエクササイズ（歩行・筋力トレーニング、踊り：約 60 分）を 3ヶ月継続し
た結果、ステップ幅は有意に改善したが、その他の易転倒性高齢者のステップ特性の多くは改
善されなかった。 
 
交付額 
                               （金額単位：円） 
 直接経費 間接経費 合 計 
２００６年度 2,200,000 0 2,200,000 
２００７年度 600,000 0 600,000 
２００８年度 600,000 180,000 780,000 
年度  
  年度  
総 計 3,400,000 180,000 3,580,000 
 
 
研究分野：総合領域 
科研費の分科・細目：健康・スポーツ科学・応用健康科学 
キーワード：加齢・老化、歩行動作 
 
１．研究開始当初の背景 
 超高齢社会に突入するわが国において、高
齢者の健康観は「健康的な 65 歳」から「活
動的な 85 歳」にシフトし、高齢者の
successful aging の達成には、疾病の有無で
はなく活動状態を維持することが重要とさ
れている。つまり、高齢者にとって日常生活
自立度を高めることがより重視され、何らか
の疾病や障害を有していても寝たきりや要
介護状態をできるだけ回避する方策を講じ
ることが求められている。高齢者の寝たきり
や要介護状態を惹起させる原因として、日常
生活中の転倒が挙げられる。高齢者の転倒は、
骨折によって日常生活自立度を低減させ、寝
たきりや要介護状態の直接的な原因となる
だけではなく、転倒経験による転倒後症候群
研究種目：若手研究（Ｂ） 
研究期間：2006～2008 
課題番号：１８７００５５０ 
研究課題名（和文） 高齢者の転倒防止に関与する代償的ステップとバランス能力及び 
         そのトレーニング効果 
                     
研究課題名（英文） Relationship between alternative step strategy and dynamic 
                   balance related with fall prevention for the elderly,  
                   and the result of those training. 
研究代表者 
山次 俊介（YAMAJI SHUNSUKE） 
福井大学・医学部・准教授 
 研究者番号：４０３１１０２１ 
  
（post fall syndrome） によって活動制限
が生じ、閉じこもりがちになる生活習慣を形
成させる(Kikuchi et al., 2008, Oliver, 
2007)。1 年間で転倒・転落したか、転倒・転
落しそうになった高齢者は 69.8%（東京都生
活文化局）におよび、主に歩行や移乗時にお
ける滑りやつまづきといった外乱負荷が加
わった状態において発生する。ヒトはこのよ
うな外乱負荷が加わった場合の重要な反応
様式として、足を踏み出して姿勢の安定を図
るステッピング方略（代償的ステップ動作）
がある。高齢者の静的・動的バランス能力に
関する研究は、その重要性から数多く行われ
ているが、高齢者の転倒防止を目的とした、
代償的ステップ動作に関する研究は十分で
はない。 
 
２．研究の目的 
 本研究では高齢者の転倒防止を目指して、
外乱負荷が加わったときのステッピング方
略（代償的ステップ動作）に着目した。高齢
者の代償的ステップ動作が転倒防止のため
に、より有効に作用するためには何が必要で
あるか、また、それはいかなるトレーニング
によって増強するかを明らかにすることを
目的とした。 
 そのために以下の研究課題を設定した。 
課題１：高齢者の代償的ステップ動作特性を 
    明らかにし、転倒リスク、との関係 
    の検証 
課題２：高齢者の代償的ステップ動作の 3次 
    元動作解析 
課題３：制限歩行および視覚機能低下による 
    障害物歩行の歩容と代償的ステッ 
    プに及ぼす影響 
課題４：週 1回 12 週間の 3ヶ月間の運動教 
    室参加による代償的ステップ特性 
    改善の効果 
課題５：高齢者の代償的ステップを改善する 
    エクササイズの提案 
 
３．研究の方法 
(1) 代償的ステップの誘発動作 
 代償的ステップは足関節および股関節方
略による姿勢制御限界を超えたときに生じ
るため、誘発させるためには非常に大きな外
乱負荷が必要となる。外乱負荷には床振動や
傾斜、物体衝突などが考えられるが、高齢者
を対象とした場合、安全性に問題があった。
そこで、本研究では手伸ばし動作による姿
勢保持限界後の代償的ステップ動作特性を
動作分析により検証した。 
 
(2) 代償的ステップ特性の計測 
  被験者は足圧分布計測台（Footscan, Monte 
system）で立位姿勢をとり、前方へ手伸ばし
動作を行った。被験者にはゆっくりと動作し、
可能なかぎり、現在の立位位置を保持するよ
うに指示し、限界を超えて前方に踏み出す代
償的ステップを計測した。一連の動作、およ
び代償的ステップ位置はビデオカメラで撮
影した。 
図 1 代償的ステップ動作特性の計測 
 
(3)被験者 
 65 歳以上の在宅高齢者であった。この被験
者は日常生活において介助を必要とせず、週
１回の運動教室への参加を 1年以上継続して
いた。 
 各課題の被験者数は表１のとおりである。 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(4)転倒リスク調査 
 転倒リスクは都老研転倒リスクアセスメ
ント（鈴木, 2003）を用いて評価した。都老
研転倒リスクアセスメントは、8要因（15 項
目）から構成される 2 件法の調査票（鈴木, 
2003）であり、5 点以上は転倒ハイリスクと
判定される。また、転倒リスクに関連する日
常 生 活 自 立 度 は 、 Falls efficacy 
scale(Hellstrom & Lindmark, 1999)、およ
び文科省 ADL 調査により評価した。 
 
Footscan 7 
Monte System 
Target 
上からみた図 
横からみた図 
男 女
課題１ 72.2 ± 7.3 24 52
課題２ 71.8 ± 7.6 10 13
課題３ 68.9 ± 5.6 8 20
課題４ 71.2 ± 6.5 17 40
課題５ 73.2 ± 8.4 50 61
平均年齢
表1 各課題の被験者数
姿勢制御：
身体重心を足関節、股関
節方略により動揺を支持基
底面内に留める
（筋力、バランス能力）
支持基底面
大きな外乱が生じた！
身体重心が支持基底面
内を逸脱した場合は、代償
的ステップにより支持基底
面を大きくし転倒を回避
■適切な代償的ステップ動作は転倒回避の重要な最終手段
転倒リスク評価に代償的ステップの適切さを加えるべき
転倒予防エクササイズにおいて適切な代償的ステップに改善
するプログラムが必要
  
(5)下肢筋機能テスト 
 下肢筋機能テストは、移動・移乗、姿勢保
持能力の指標とされる筋力、バランス能力、
歩行能力テストを選択した。すなわち、下肢
の各関節の筋力として、足趾把握、足関節底
屈、股関節屈曲、および膝伸展の等尺性筋力
(kg)、静的・動的バランス能力として、閉眼
片脚立ち（秒）、ファンクショナルリーチ（cm）、
および歩行能力として、最大速度による 10
ｍ歩行（秒）を選択した。 
 
(6)代償的ステップ動作特性変数 
 代償的ステップ動作特性変数として、ステ
ップに関する変数（代償的ステップ幅、角度、
歩数）、ステップ時の足圧分布に関する変数
（足圧中心動揺軌跡、振幅幅）を選択した。
課題 2の 3次元動作分析（MA-2000, Anima）
時には、前額面（左右方向）および矢状面（上
下方向）移動距離と速度の標準偏差（肩峰点、
膝関節点、足関節点）を選択した。身体マー
カーは被験者の左右の肩峰，肘関節，手首，
腸骨稜，大転子，膝関節，足関節および第五
中足骨の合計 16 ヶ所に貼り付けた。 
 
４．研究成果 
(1) 課題１の結果 
 高齢者における、ファンクショナルリ
ーチ時に姿勢制御不可となって発生する
代償的ステップ動作特性をビデオカメラ
と足圧分布計測器により分析し、転倒リ
スク得点との関係を検証した。その結果、
転倒ハイリスク群の代償ステップ幅は小
さく、ステップ高も低く、姿勢の安定性
を回復するために数ステップを要し、身
体重心位置はステップ足方向に大きく移
動した。また、姿勢制御中の足圧中心は
左右方向への振幅が大きく動揺が大きか
った。さらに代償的ステップ時の足圧力
は、転倒ローリスク群が踵から着床後、
拇指に直線的に移動するのに対し、転倒
ハイリスク群はつま先付近で着床し、着
床後は左右方向の動揺が大きかった。 
 これらの代償的ステップ特性は、転倒リ
スク得点、および下肢筋力（足関節底屈、
膝関節伸展）、ファンクショナルリーチ、10
ｍ歩行と有意な相関が認められた。また、
代償的ステップによる足圧中心動揺振幅
と足関節底屈力との間に高い関係が認め
られた。 
 
(2) 課題２の結果 
 高齢者を対象として、ファンクショナ
ルリーチ時に姿勢制御不可となって発生
する代償的ステップ動作について３次元
動作分析を行った。転倒ハイリスク者およ
び転倒経験者（易転倒性高齢者）は、以下
のような代償的ステップ特性を有していた。
前方手伸ばし動作によって、姿勢保持限界
に到達する距離が短く、代償的ステップが
誘発されやすい。代償的ステップ幅は小さ
く、ステップ高は低い。また、つま先から
着床し、着床後の足圧中心は左右方向への
動揺が顕著であった。また、代償的ステッ
プする際、転倒ハイリスク群は体幹部を
鉛直方向に戻すことができず、重心位置
が支持規定面より前方へ移動した状態が
続く傾向にあった。 
 
(3) 課題３の結果 
 転倒の要因として挙げられる視力低下
が障害物歩行に及ぼす影響を検討し、障
害物に回避できなかった際の代償的ステ
ップを計測した。この代償的ステップは、
障害物高に関わらず、ほぼ一様であった。
代償的ステップは身体重心移動速度に対
して反射的に出現するものと考えられた。
また、バランスビーム歩行時に現れる代
償的ステップ動作を測定した。代償的ス
テップが現われた被験者は、転倒リスク
得点が高い傾向にあり、下肢の筋力低下
もしくは整形外科的疾患を有する者が多
かった。 
 
(4) 課題４の結果 
 高齢者に週１～2 回のエクササイズ（歩
行・筋力トレーニング、踊り：約 60 分）を
3 ヶ月継続した結果、ステップ幅は有意に
改善したが、その他の易転倒性高齢者のス
テップ特性の多くは改善されなかった。 
 
(5) 課題５の結果 
 高齢者の代償的ステップを改善するエク
ササイズとして、外部からのテンポに調節
して行うステップ動作を新たに考案した。
この動作では、片足支持局面が含まれ、ゆ
っくりとしたテンポに応じて動作する動的
バランスや下肢筋力の改善が期待できる。 
 本研究課題では、まず高齢者に対する
様々なステッピング動作を課し、性差、年
代差を検証した。ステップ動作は、予備測
定を重ね、20 秒間の両脚左右ステップ、両
脚前後ステップ、片脚前後ステップ、片脚
左右ステップを選択した。 
 各ステップ動作におけるステッピング変
数の級内相関係数を性別、年代別に示して
いる。両足前後ステップ動作の両足接地時
間は、男性と女性の 70-85 歳代において
0.67, 0.68 程度であったが、それ以外の変
数はいずれも 0.86 以上の非常に高い値で
あった。 
 各ステップ動作におけるステッピング変
数の性差、年代差を検討したところ、60-69
歳代が、ステップ回数が多く、平均接地時
間と両足接地時間が有意に小さかった。ま
  
た、両足左右ステップの両足接地時間、両
足前後ステップと片足左右ステップのステ
ップ回数に有意な性差が認められ、女性が
男性より有意に大きかった。 
 男子における片脚ステッピングの平均接
地時間を除く、全てのステッピング変数に
おいて、年齢と有意な相関が認められた（男
子:|r|=.35 - .43, 女子: |r|=.31 - .51）
が、中程度以下であった。 
 図 2 は散布図を性別、年代別に示してい
る。同一ステップ動作におけるステップ回
数と平均接地時間は男女とも中程度から高
い有意な相関であった (男性: 60-69yr; 
|r|=0.77-0.87, 70-85yr; |r|=0.76-0.94, 
女性: 60-69yr;|r|=0.64-0.91, 70-85yr; 
|r|=0.76―0.95)。散布図は男女とも類似し
ていた（図 2 A, B）。両脚ステップ動作に
おける、ステップ回数と両脚接地時間の相
関は低く(males: |r|<0.7 以下、females: 
|r|<0.57 以下)、男性において両脚同時接
地時間が 0秒に近い被験者が多く認められ
た（図 2 C, D）。70-85 歳の男性において、
両脚接地時間(CV=44.9～61.9)はステップ
回数(CV=26.6～43.9)に比べ､個人差が、大
きい傾向にあった。加えて、両脚前後ステ
ップの変数相互の相関係数は 60-69 歳に比
べ、70-85 歳の方が男女とも高かった。平
均接地時間は両脚ステップ動作と片脚ステ
ップ動作間で、60-69 歳に比べ、70-85 歳の
方が男女とも高かった。平均接地時間の個
人差は高齢期(70-85 歳)に拡大する傾向に
あった(男性: 60-69 yr; 23.4, 70-85yr; 
36.4, 女性: 60-69 yr; 21.3, 70-85yr; 
32.4)。 
 今後、このエクササイズによる代償的ス
テップ改善について検証を重ねていきたい。 
 
図 2 ステップ数と平均接地時間（Ａ，Ｂ）、
ステップ数と両脚接地時間（Ｃ，Ｄ)，両脚
と片脚平均接地時間（Ｅ，Ｆ）の散布図．●：
60-69 yr, ○70-85 yr 
 
５．主な発表論文等 
〔雑誌論文〕（計１件） 
①Demura S., Shin S., Yamaji S. Sex and 
age differences of relationships among 
stepping parameters for evaluating 
dynamic balance in the elderly. J Physiol 
Anthropol, 207-215, 2008, 査読有 
 
〔学会発表〕（計３件） 
①山次俊介他，高齢者の下肢関節の慢性疼
痛の有無は転倒リスク得点に影響する．日
本体育測定評価学会第 8回大会，2009 年 3
月 8 日 
 
②山次俊介他，高齢者の転倒リスク、Fall  
efficacy scales および ADL と下肢筋機能
との関係．日本体育学会第 59 回大会，2008
年 9 月 12 日. 
 
③山次俊介他，光屈折ゴーグルによる視覚
機能低下が障害物歩行に及ぼす影響．日本
体育学会第 58 回大会，2007 年 9 月 7日. 
 
 
６．研究組織 
(1)研究代表者 
 山次 俊介（YAMAJI SHUNSUKE） 
福井大学・医学部・准教授 
 研究者番号：40311021 
0.0 
0.1 
0.2 
0.3 
0.4 
0.5 
0.6 
0.7 
0.8 
0.9 
1.0 
0 20 40 60 80 100 120 140 160
A: Bilateral right/left steps in males(sec)
(times)
A
r=-0.86
Av
er
ag
e 
co
nn
ec
tin
g 
tim
e
Number of steps
0.0 
0.1 
0.2 
0.3 
0.4 
0.5 
0.6 
0.7 
0.8 
0.9 
1.0 
0 20 40 60 80 100 120 140 160
(sec) Bilateral right/left steps in females
(times)
B
r=-0.92
Av
er
ag
e 
co
nn
ec
tin
g 
tim
e
Number of steps
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Bilateral right/left steps in males(sec)
(times)
C
r=-0.41
Number of steps
Bi
la
te
ra
l c
on
ne
ct
in
g 
tim
e
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 20 40 60 80 100 120 140 160
(sec) Bilateral right/left steps in females
(times)
D
r=-0.64
Number of steps
Bi
la
te
ra
l c
on
ne
ct
in
g 
tim
e
0.0 
0.1 
0.2 
0.3 
0.4 
0.5 
0.6 
0.7 
0.8 
0.9 
1.0 
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 
(sec)
(sec)
E
r= 0.55
Average connecting time in unilateral  steps
A
ve
ra
ge
 c
on
ne
ct
in
g 
tim
e 
in
 b
ila
te
ra
ls
te
ps
Average connectinng time in males
0.0 
0.1 
0.2 
0.3 
0.4 
0.5 
0.6 
0.7 
0.8 
0.9 
1.0 
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 
(sec)
Average connecting time in unilateral  steps (sec)
F
r= 0.71
A
ve
ra
ge
 c
on
ne
ct
in
g 
tim
e 
in
 b
ila
te
ra
ls
te
ps
Average connectinng time in females


高齢者の転倒防止に関与する代償的ステップとバランス能力及びそのトレーニング効果

Abstract

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