腱のための高負荷エクササイズ

はじめに

この論文は先週の発表に続くものである。. 前回の論文では、腱適応の生物学的・力学的基盤について探求したが、今回の論文では、臨床的意義に焦点を移している。具体的には、以下のような対照臨床試験を紹介している。腱再適応のための高負荷運動再適応

腱は不活性な構造ではなく、むしろ複雑な力学的・細胞的メカニズムが相互作用して再生を支える生物学的に活性な組織である。腱の適応に関与する重要な制御因子の中には、以下の転写因子がある。 硬化因子(Scx)および モホーク(Mkx)これらはそれぞれI型コラーゲン合成（線維形成）と腱の成熟に重要な役割を果たしている。しかし、これらの転写因子の活性化は負荷依存的である。

腱損傷においては、機械的特性が変化することで、組織の変性部分への適切な荷重伝達が妨げられる可能性がある。この現象は ストレスシールドこの現象は、腱のより健康で硬い部位が不均衡な量の荷重を吸収する一方で、より柔軟で変性した部位は比較的無負荷のままであるために起こる。その結果、損傷部位の機械的刺激が不十分であると、瘢痕形成と細胞外マトリックスの無秩序化が助長される。

注意深く設計された運動プロトコール、特に腱組織の粘弾性特性を活用した運動プロトコールが、このストレス遮蔽効果を克服するのに役立つ可能性があることを、新たなエビデンスが示唆している。負荷のかけ方を最適化することで、変性部位を刺激することが可能になり、それによってマトリックスの再編成と機能回復が促進される可能性がある。

方法

本研究は、12週間の介入プログラムを含む単盲検評価者盲検比較試験であった。デザインは3群並行群間試験で、参加者は3つの介入群のいずれかに割り付けられた。

事前スクリーニングは医療専門家によって実施され、包括的な臨床評価と正式な診断が行われた。介入後の評価に加え、プログラム終了の6ヵ月後にオンラインでフォローアップ評価が実施された。

包含基準

男性参加者
20-55歳
3ヶ月以上続く慢性アキレス腱症

診断確定

超音波検査（腱に少なくとも離散的な低エコー領域を示す）
医師による臨床評価
VISA-Aスコアが80点未満で、少なくとも症状の重症度が中等度であることを示す。

症状が両側性の場合、より重度の脚（VISA-Aスコアが低く、痛みが強い）を選択した。

除外基準

過去12ヶ月以内にアキレス腱に副腎皮質ステロイド注射。
過去12ヶ月以内の抗生物質の使用（例：シプロフロキサシン、レボフロキサシンなどのフルオロキノロン系）。
以前の脚の手術
腱断裂または部分断裂の徴候。
全身性炎症性疾患（関節リウマチ、糖尿病など）。
脊椎関節症（強直性脊椎炎など）。

割り付けと盲検化

48人の適格な参加者が登録され、群割り付け前にすべてのベースライン（PRE T1-T3）評価を完了した。割り付け順序は、1人の研究者（G.R.）によって作成され秘密にされ、登録、評価、監督、およびデータ解析に関与した他のすべての個人には知らされなかった。ベースライン測定終了後にのみ、評価者は参加者の群割り付けを知らされた。すべての評価は標準化され、研究仮説は開示されず、データは割り付け情報なしに匿名で収集・分析され、データ処理と分析を通して盲検化が確保された。

腱の高負荷運動 — から Radovanovićら、Sports Med-Open. (2022)

介入

介入期間中、1週目、2週目、4週目、8週目、11週目に電話および/または電子メールによるフォローアップモニタリングとスーパービジョンが行われ、プロトコールの遵守が確認された。参加者には、トレーニング頻度、負荷、負荷の進行を記録するためのトレーニング日誌が配布された。毎日の痛みレベルはNRS（Numeric Rating Scale）を用いて記録した。理学療法セッションの頻度と内容も記録した。さらに、全体的な身体活動レベルが日記を通して追跡された。

参加者は、通常の身体トレーニングのルーチンを維持することが許可されたが、1つの制限があった：運動中および運動後24時間、NRSで3/10以下の痛みを維持しなければならなかった。介入期間中、特に足底屈筋を標的とした筋力トレーニングを追加することは許されなかった。

受動療法グループ

受動療法群の参加者は、12セッションの受動的治療を受けた。介入期間中、足底屈曲や能動的強化を伴うエクササイズは行われなかった。

アルフレッドソン・グループ

所定の介入は、3秒間のエキセントリックフェーズで、ステップ上で一方的に行うエキセントリックヒールレイズプロトコルに従った。

参加者は1日に2つのセッションを受講した。各セッションの内容

膝を伸ばした状態で15回繰り返すこと3セット
膝を曲げて15回×3セット
セット間に1分間の休息時間を設けた。

外的負荷の段階的な増加は任意であり、耐容性がある場合に限り、毎週5kgずつ増加する。

高負荷グループ

腱のための高負荷運動グループの参加者は腱に対する高負荷運動腱のための高負荷運動グループの参加者は、個別化され、フィードバックが装着されたスリングデバイスを受け取り、自宅でトレーニングを行った。

エクササイズのセットアップでは、参加者は膝を伸ばして床に座り、前足部をフットプレートの上に置くよう指示された。足関節屈曲90°で最大等尺性収縮が得られるように装置を構成した。

ウォーミングアップとして、参加者は3秒間の等尺性収縮を3セット行い、それぞれ1分間の休息をとった。

トレーニング負荷を決定するために、5回の最大随意収縮(MVC)を記録した。所定のトレーニング強度は、5回のMVCの平均値の90％に設定した。

主な運動プロトコルは以下の通り：

90%MVCでの3秒等尺性収縮
3秒間の休息
4回×5セット
セット間1分間の休息

トレーニングは週4回、12週間実施。負荷の進行は、週あたり個人のトレーニング負荷の5％とした。

Alfredson群と高負荷群では、介入の最初の2週間は負荷の進行は認められなかった。その後、運動中の痛みがNumeric Rating Scaleで6/10以下、かつ個人のRPE(Rating of Perceived Exertion)が3/10以下であった場合にのみ、進行が許可された。

痛みが5/10を超える場合、またはRPEが5/10を超える場合は、負荷の軽減を推奨した。外部負荷の軽減が実行不可能な場合は、反復回数、セット数、トレーニング頻度を適宜調整した。

脱落率は8.33%に達し、参加者は以下のように再配置された：受動的療法群（n=14）、アルフレッドソン群（n=15）、高負荷群（n=15）。

主要アウトカム

機械的特性と材料特性

硬さ、断面積（CSA）、ヤング率は、ダイナモメトリー、筋電図（EMG）、超音波検査、MRIを用いて評価した。

腱の硬さ測定

腱の硬さは、参加者を座らせ、足首をニュートラルポジション（90°）に固定し、膝を伸ばし、股関節を屈曲（～110°）させ、骨盤を安定させた状態で、等速性動力計を用いて評価した。最大下足底屈筋収縮と1～3回の最大随意筋収縮（MVC）からなる標準化されたウォームアップの後、参加者は、測定の信頼性を確保するために、2分間の休息間隔をおいて5秒間の傾斜MVCを5回行い、その後、同様の休息時間をおいて等尺性足底屈筋MVCを2～3回追加し、標準化された言葉による励ましを行った。腱の硬さは、腱の伸長に対する腱の力の比として計算した。アキレス腱力は、足底屈曲モーメントを腱レバーアームで割ることにより推定した(注：著者らは、アキレス腱力を算出する際に拮抗抵抗モーメントの役割を考慮した)。この腱力は、Bモード超音波で測定した内側腓腹筋腱接合部の変位を足関節の角部伸展に関連付けることにより、腱伸展法を用いて求めた。収縮時のレバーアーム長の変化は、補正係数を用いて計算した。

アキレス腱の硬さは、最大腱力の50％～100％の間で収集したデータを用いて、腱力と腱伸長の関係の傾きとして算出した。

材料の固有剛性を示すヤング率,アキレス腱のヤング率は、腱剛性に腱安静時長さと腱断面積の比を乗じて算出した。

臨床結果

臨床的重症度は、患者報告アウトカム指標（PROM）として有効なVISA-Aスコアを用いて評価し、ベースライン時（PRE、対面）、介入後（POST、対面）、追跡調査時（オンライン）に評価した。臨床的に重要な最小差（MCID）が15ポイントであれば、臨床的に意味があると考えられた。痛みはさらに、患者日誌に記録された毎日のNRS（Numerical Rating Scale、0-10）を用いてモニターされた。ベースラインの痛み値は初回評価後14日間の平均値として算出され、介入後の値は介入期間最終14日間の平均値から算出された。

副次的アウトカム

機能的特性

機能的特性は、カウンタームーブメントジャンプ（CMJ）とドロップジャンプ（DJ）を用いて評価した。低強度から中強度のジャンプを最大12回行う標準化されたウォームアップの後、参加者は、裸足で腰に手を当て、最大CMJを5回、ドロップジャンプDJを5回行い、試技の間に1分間の休息をとった。ドロップ・ジャンプは15cmの箱から行った。ジャンプの高さを決定するために地面反力を記録し、CMJではインパルス-運動量法を用いて、DJでは飛行時間法を用いて計算した。分析には、両方のジャンプタイプについて、5回の試技のうち最も高いジャンプ3回の平均値を使用した。

血管

腱内血管はドップラー超音波を用いて評価した。踵骨近位部とアキレス腱の両方を可視化するためにスキャンを実施した。その後の画像解析により、カラードップラーのピクセルをmm²単位の面積測定に変換することで血管の定量化が可能となった。

結果

主要アウトカム

ベースライン時、足底屈筋力、腱力、腱硬度、最大腱ひずみ、ヤング率、および腱静止長には、3群間で有意差はなかった。

PREからPOSTにかけて、MVC測定において有意な群間交互作用がみられ、腱に対する高負荷運動群においてのみ有意な改善が観察された。腱に対する高負荷運動グループでのみ有意な改善が観察された。

腱力のデータは、PREからPOSTまでの時間の有意な主効果を示し、腱力が全体的に増加したことを示した。時間による有意な交互作用は観察されなかった。グループ間で、腱力は増加した。

腱の硬さに関しては、全体的な経時的変化は観察されなかった。しかし、その変化は群間で異なっていた。腱に対する高負荷運動群では増加し、受動療法群では減少し、Alfredson群では横ばいであった。

最大腱ひずみは、全体的な経時的変化を示さなかった。高負荷群ではひずみが減少したが、アルフレッドソン群や受動療法群では意味のある変化は観察されなかった。

ストレスにおける有意な変化は、経時的またはグループ間で観察されなかった。

ヤング率は、全体的に明確な変化を示さなかった。グループ特有のばらつきが観察されたものの、どのグループにおいても有意な前後差は検出されなかった。

腱安静長は経時的に変化せず、グループ間に意味のある差は見られなかった。

形態学的特性

平均アキレス腱断面積(CSA)は、ベースライン時で群間に差はなかった。経時的なCSAの変化は介入によって異なる：高負荷群では腱の肥大が腱の全長にわたって観察されたが、受動療法群やアルフレッドソン群では意味のあるCSAの変化は起こらなかった。

VISA-Aスコア

ベースラインのVISA-A得点は群間で同等であった。全群で、介入前から介入後にかけてVISA-Aスコアに臨床的に意味のある改善が認められ、その効果は追跡調査でも維持された。改善は群間で観察され、群間の変化の大きさに意味のある差は検出されなかった。 VISA-A得点は介入後と追跡調査後とで安定したままであった。

痛み

ベースラインの痛みスコアは群間で同等であった。痛みは3群とも時間の経過とともに減少し、報告された症状の有意な減少を示した。痛みの軽減の大きさに群間で有意差は認められなかった。

副次的アウトカム

ジャンプパフォーマンス

ベースラインの成績は、カウンタームーブメントジャンプ（CMJ）、ドロップジャンプ（DJ）ともにグループ間で同等であった。 CMJの高さは経時的に全体的にわずかな減少を示したが、ドロップジャンプの高さには意味のある変化は観察されなかった。

血管

損傷したアキレス腱の腱内血管は、ベースラインではグループ間で同等であり、経時的に意味のある変化を示さなかった。

トレーニング日誌分析

コンプライアンス

介入に対する全体的なアドヒアランスは全群で高く、群間に意味のある差はなかった。受動的治療セッションへの追加出席率はばらつきがあったが、中等度のままであった。介入に関連した有害事象は報告されなかった。

活動レベル

自己報告による活動レベルは、介入期間を通じて安定しており、グループ間の有意差や経時的な変化は認められなかった。

進行

どちらの運動群も介入期間中にトレーニング負荷を徐々に増加させたが、進行の大きさは群間で同様であった。

受動療法治療

理学療法士は、徒手療法、コア・スタビリティ・エクササイズ、マッサージ、軟部組織テクニック、電気・温熱療法など、個々の患者に合わせたさまざまな非下肢負荷介入を行った。治療戦略は参加者によって異なるが、一般的な理学療法的アプローチに従った。

質問と感想

痛みの転帰はグループ間で差がなかったため、腱の構造的改善と症状緩和の関係には疑問が残る。しかし腱のための高負荷運動プロトコールは、腱の硬さ、筋力産生を増加させ、腱の肥大を誘発したが、これらの構造的適応は、高負荷グループにおける痛みの有意な軽減を伴わなかった。それにもかかわらず、腱の力学的特性を高める高負荷トレーニングの能力は、傷害予防のための潜在的価値を示唆しており、これは、より高い負荷戦略にさらされる思春期のハンドボール選手集団における腱障害発生率の低下を示すエビデンスと一致している。

メカノバイオロジーの観点からは、観察された限定的な構造適応は、負荷時間が不十分であったことに関連している可能性がある。この研究で用いられた3秒間の等尺性保持は腱の高負荷運動プロトコルで使用した3秒間の等尺性保持は、応力遮蔽モデルの下で変性腱部位に効果的に負荷を与えるのに十分な応力緩和とクリープを生じさせなかった可能性がある。血管や組織の質に群間差は認められず、測定可能なマトリックスのリモデリングを促進するのに必要な閾値以下の機械的刺激であったという考えを支持した。動物実験およびヒトの死体研究は、膝蓋腱に意味のある力学的負荷とメカノトランスダクション経路の活性化を達成するためには、約30秒という長い保持時間での等尺性負荷が必要であることを示している。腱の張力がこの時間内に大きく減少することを考えると、より短い保持時間では変性マトリックスに十分な力学的刺激を伝えることができない可能性がある。このことは、長時間のアイソメトリック負荷を用いたプロトコールと比較して、本研究で観察された構造的適応の低下を説明しうる。

オタクな話をしよう

本研究では、挿入型アキレス腱症と中間型アキレス腱症の両方が含まれたため、患者の反応に不均一性が生じ、結果に影響を与えた可能性がある。先週の記事で述べたように、腱の力学的特性は慢性的に受ける負荷の種類に依存するため、同一ではありません。より大きな圧縮荷重を受けた腱は、より線維軟骨性の特徴を発達させる傾向がある。したがって、研究腱に対する高負荷運動プロトコールは、参加者のより詳細な表現型分類から恩恵を受けたかもしれない。

研究者らは、ベースライン時のグループ特性（例えば、年齢、身長、体重、活動レベル）の標準化を試みたが、このような変数は、患者間の臨床的に意味のある違いを適切に捉えるには不十分であるかもしれない。これらの考察は、アキレス腱症の表現型と分類に関する重要な問題を提起している。

痛みや機能障害と画像所見との相関が低いことはよく知られている。従って、純粋に病態解剖学的な分類では不十分である。アキレス腱症の多因子性を考慮した、より包括的な分類システムが必要である。今後の研究では、痛みと機能障害に寄与する生物学的、心理学的、社会的要因を明らかにすることを目指すべきである。これらの次元をより深く理解することで、より正確な患者の表現型分類が可能となり、最終的には精度の高い理学療法介入の開発が可能となる。

持ち帰りメッセージ

負荷は重要であるが、症状と構造は常に一緒に動くわけではない。 腱に対する高負荷運動力学的特性(硬さ、筋力産生、筋肥大)は改善したが、痛みとVISA-Aスコアは、受動的療法を含む全群で同様に改善した。構造的適応が自動的に優れた症状緩和につながるわけではない。
機械的適応には十分な刺激が必要である。 腱は生物学的に活性で、負荷に依存する組織である。しかし、3秒間の短い等尺性収縮では、応力の遮蔽を効果的に克服して変性部位を刺激するのに十分な応力緩和とクリープが得られない可能性がある。目的が構造的リモデリングである場合、負荷パラメータ(強度、収縮時間、張力下の時間)は、従来私たちが想定していた以上に重要である可能性が高い。
痛み誘導負荷は安全であり、実行可能である。 どちらのプロトコールも症状をモニターしながら進行させることができ、有害事象もなく高いアドヒアランスを達成した。痛みの閾値（例えば、コントロールされた痛み＜5-6/10）を用いることは、臨床的に受け入れられ、実用的である。
受動的治療は痛みを軽減することはできるが、腱能力を改善することはできない。 すべてのグループで痛みが減少した一方で、高負荷トレーニングのみが機械的特性を改善した。長期的な腱の回復力や傷害予防を目的とするのであれば、負荷戦略が不可欠であることに変わりはない。
アキレス腱症は均質な疾患ではない。 挿入性腱障害と中間部腱障害は、力学的、生物学的に異なる可能性が高い。純粋に構造的、画像的な分類では不十分である。今後の臨床推論は、精密な理学療法に向かうために、力学的、生物学的、心理社会的要因を統合すべきである。