方法論記事

6分間のフレームランニングテスト-脳性麻痺の個人のためのフィールドベースの心肺運動テスト

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DOI：

10.3791/67691

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2025年7月3日

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1Department of Women's and Children's Health, Karolinska Institutet, 2Medical Unit Allied Health Professionals, Women's Health and Allied Health Professionals Theme, Karolinska University Hospital, 3Research Centre for Healthy and Sustainable Living, Research group Lifestyle and Health, Utrecht University of Applied Sciences, 4Department of Rehabilitation Medicine, Amsterdam UMC, Vrije Universiteit Amsterdam, 5Amsterdam Movement Sciences, Rehabilitation & Development, 6Emma Children&s Hospital, Amsterdam UMC, 7Department of Physiology and Pharmacology, Karolinska Institutet

この記事について

サマリー

このプロトコルは、脳性麻痺の個人の有酸素能力を推定するために 6 分間のフレーム ランニング テストを実行する方法の包括的な概要を提供します。

要約

脳性麻痺(CP)は、重症度と影響が大きく異なる多様な小児期に発症する運動障害です。より重度のCPを持つ人、特に全身に関与する人は、身体活動に対して大きな障壁に直面することがよくあります。これらの障壁は、彼らの特定のニーズに対応できる運動オプションが限られていることによって悪化します。利用可能な身体活動の形態は、通常、低レベルの有酸素運動負荷を伴い、心血管の健康を維持および/または改善するのに十分ではない可能性があります。

ただし、フレームランニングは、三輪ランニングフレームで行われるパラスポーツであり、CPの個人が高強度の有酸素運動に参加することを可能にします。CPのような運動障害を持つ人々のために特別に設計されたランニングフレームは、従来の運動法から除外された集団の有酸素能力の評価を可能にします。6分間フレームランニングテスト(6-MFRT)は、CP患者の最大有酸素能力を推定するための効果的な手段として検証されています。実行は簡単で、ランニングフレーム、200〜400 mのトラック、心拍数モニター、測定テープまたはホイール、ストップウォッチのみが必要です。したがって、6-MFRTは、健康関連のフィットネスを評価し、トレーニング介入の効果を評価するために使用できる有酸素能力の実用的で信頼性の高い尺度として機能します。

概要

脳性麻痺(CP)は、最も一般的な小児期に発症する障害の1つであり、有病率は出生1,000人あたり1.6人です1。これは、2歳になる前に発達中の脳が損傷したことに起因し、多面的な結果をもたらします。CP患者の運動障害の範囲は、運動制御の軽度の障害から重度の身体障害までさまざまで、動き、バランス、協調、および姿勢の制限によって特徴付けられます2。さらに、CPの人は、通常発達している人と比較して、骨格筋が薄く、弱く、硬くなっています3。運動制御や骨格筋機能障害などの要因により、CPの人は身体的活動性が低く、座りがちな行動が増加する傾向があり4,5,6、これが有酸素能力の低下に寄与します。有酸素能力の低下は、心血管疾患や代謝性疾患などの二次的な健康状態を発症するリスクが高くなる素因となります7。したがって、この集団の有酸素能力を理解し評価することは、彼らの心血管の健康、持久力、および全体的な身体能力に関する貴重な洞察を提供するため、ヘルスケアとスポーツの両方の環境にとって非常に重要です。

最大酸素摂取量(VO2max)は、有酸素能力の重要な尺度であり、これらのドメイン全体の予測因子として機能します。VO2max の評価は、体力の向上、CPに関連する二次的な健康状態のリスクの軽減、そして最終的には生活の質の向上を目的とした介入の指針となる。CP患者の有酸素能力を評価することの重要性にもかかわらず、特により重度の身体障害を持つ個人にとって、実行可能で適応した有酸素テストが著しく不足しています。トレッドミルやサイクルエルゴメーターベースのプロトコルなど、既存のゴールドスタンダードの有酸素テストは、ランニング、サイクリング、特定の姿勢の維持、および/または特定の動きの実行が困難な個人にとって大きな課題を提示します。さらに、これらの検査は実験室に限定されることが多く、酸素摂取量を測定するためのフェイスマスクなどの特殊な機器が必要です。これにより、テストが非現実的になるだけでなく、日常の機能的能力を評価し強化することを目標とする実際の環境でのアクセスが難しくなります。

そのため、臨床環境やスポーツ施設など、さまざまな場面で容易に実施できる代替法の検証が求められています。運動障害を持つ個人に適応したスポーツであるフレームランニングは、CP 8,9,10を持つ人々の間で中強度から高強度の身体活動を可能にする有望なソリューションとして浮上しています。このスポーツは、歩行やランニング中のサポートに三輪フレームを使用しています。過去 10 年間、私たちは CP 9,10,11 の個人の有酸素能力を評価するための実用的で包括的な方法として、6 分間フレーム ランニング テスト (6-MFRT) の開発と検証に注力してきました。テスト中、参加者はランニングフレームを利用して体重を支え、バランスをとることで、6分以内にできるだけ多くの距離をカバーすることに集中できます。私たちの研究は、6-MFRTがCP11の個人のVO2maxを推定するための信頼性が高く効果的な方法であることを示しています。6-MFRT中に得られたデータと、同じ個人がランニングフレームを使用して実施した従来のトレッドミルVO2peakテスト中に収集されたデータを比較すると、VO2peakに有意差は見られませんでした。さらに、6-MFRT中にカバーされる距離が長いほど、VO2peak10,11の測定値が高いことと相関していました。

6-MFRTのオープンアクセスの方法論的標準化を提供することで、研究、医療、スポーツへの実装を促進したいと考えています。標準化されたプロトコルにより、6-MFRTを実行する際の一貫性と信頼性が確保され、個人内だけでなく異なるコホート間での比較も可能になります。このプロトコルでは、データの精度と再現性を確保するための準備、実行、テスト後の評価など、CP患者で6-MFRTを実施し、利用する方法について詳細な指示を提供しています。

プロトコル

以下のプロトコルとセットアップ(図1)は、スウェーデンの倫理審査機関によって承認されました。すべての参加者は、説明されたテストに参加する前に、口頭および書面による情報が提供され、書面によるインフォームド コンセントが提供されました。添付のプロトコル(補足ファイル1)および6-MFRTを実行するときに使用できる知覚された運動のBorg評価12 (Borg RPE)(補足ファイル2)を参照してください。

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図1:6-Minute Frame Runningプロトコルのグラフ表現。 略語:6-MFRT = 6分間のフレームランニングテスト。Borg RPE = 知覚された運動のボーグ評価。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

1. テスト日の数週間前の準備

  1. 参加者の紹介
    1. 参加者に6-MFRTに関する情報を提供し、質問する機会を与えます。
    2. 参加者がランニングフレームの使用に慣れていない場合は、テスト日の少なくとも2回前にランニングフレームで練習するように参加者に依頼してください。
      注:これは、有酸素能力9の改善ではなく、ランニングフレームへの精通のみによる改善を最小限に抑えるのに役立ちます。
  2. 参加者とのランニングフレームの調整
    1. 参加者をランニングフレームにフィットさせ、サドル、ハンドルバー、チェストプレートが最大限の快適さとサポートになるように調整されていることを確認します。これらの設定は、テスト日に使用されます (ステップ 2.3.1 を参照)。
    2. フレームランニング中の骨盤への高い圧力に伴う痛みを最小限に抑え、快適性を高めるために、参加者にサイクリングショーツまたはゼッケンを着用することをお勧めします。
    3. 走行フレームの適切な配置と正しい調整を確認して、参加者が最大の出力に集中できるようにします。6-MFRTでは、痛みを最小限に抑えることに重点を置きますが、最高速度で推進するためのポジショニングとバイクのフィッティングも確保してください。
    4. 参加者に足首足装具(AFO)を使用するかどうかを決めてもらいます。
      注:AFOは安定性とサポートを向上させますが、足底の屈曲を制限することで可動域を制限する可能性もあります(つまり、AFOなしで走る方が速いことがよくあります)。
  3. 測定ローリングホイールを使用して目的のトラックを測定します
  4. 運動テスト中のデータ収集の基本または高度な決定
    注:テストタイプの決定は、各テストリーダーの裁量に委ねられ、テストの特定の目的に基づいています。テストが調査研究の一部である場合は、高度なデータ収集を実行することをお勧めします。ただし、日常的に使用する場合や、アスリートの育成を評価するフレームランニングクラブの場合、基本的なデータ収集はより実用的で実現可能な場合があります。
    1. テストの日の前に、テストの目的に応じて、データ収集に含めるパラメーター(表1)を決定します。
基本的なアドバンスド
·     心拍数·     心拍数
·     ボーグRPE·     ボーグRPE
·     時間·     時間
·     距離·     距離
·     距離と速度を測定する速度センサー
·     毛細血管血中乳酸
·     ガス交換解析

表 1: データ収集のパラメーター。 この表は、6-Minute Frame Running Test中に基本データ収集または高度なデータ収集を実行する場合に含めることができるパラメータを指定します。略語: Borg RPE = Borg Rating of Perceived Exertion.

2. テスト当日

  1. 参加者の紹介
    1. 参加者が到着したら、セッション中に何を期待するかの概要を含め、6-MFRTの明確で一貫した指示を提供します。
    2. Borg Rating of Perceived Exertion (RPE) スケール (6 は努力なし、20 は最大運動量) を紹介し、説明します (補足ファイル 2)。
    3. 参加者が抱える可能性のある質問や懸念に対処して、参加者が安全で快適で、十分な情報を得ていると感じています。
  2. 準備とウォーミングアップ
    1. 運動を開始したり、ランニングフレームに移動したり、車椅子を使用している場合は車椅子から移動したりする前に、乳酸分析(オプション)のためにベースラインの毛細血管血液サンプルを収集します。
  3. ランニングフレームの調整
    1. 以前にテストした最適な位置を使用して、参加者をランニングフレームに取り付けます(ステップ2.1を参照)。
    2. 必要に応じてチェストストラップで参加者がしっかりと配置されていること、および安全のためにヘルメットが着用されていることを確認してください。
  4. 参加者が自分の能力に適した 5-10 分間のウォームアップを実行できるようにします (Borg RPE 11-12、 補足ファイル 2)。
  5. 参加者が、ステアリング、安全、または口頭での励ましのために、コースのフォロワーが必要かどうかを判断します。

3. 運動テスト

注:包括的な分析と比較のために、心拍数、走行距離、知覚された運動量など、すべての測定値を正確に文書化します。推奨される材料と機器は、材料の表に記載されています。

  1. 参加者の設定
    1. 参加者の胸の周りに心拍数モニターを配置して、運動テスト中に心拍数を継続的に測定できるようにします。
    2. 参加者と一緒に運動テストプロトコルを見直して、各ステップと彼らに何が期待されているかを理解していることを確認し、6分以内にできるだけ多くの距離をカバーするという目標を強調します。
      参加者に推奨される口頭での指示:
      制限時間内にできるだけ多くの距離をカバーすることが目標です。挑戦的でありながら持続可能なペースから始めて、時間をかけてペースを上げてみてください。最後まで全力を尽くすことを目指してください。速度を落としたり、短時間停止したりする必要がある場合は、できるだけ早く実行を再開してください。毎分時間をお知らせしますので、お進みください。
  2. 6-MFRTの実行
    1. 参加者をランニングフレームで指定のスタートラインに位置させます。
    2. Borg RPEスケールを使用して、自覚的な運動レベルを評価してもらいます。
    3. データ収集を開始します。参加者が開始して完了したラップ数を数えるように指示されたら、タイマーを6分間開始します。
    4. 6分間を通じて最大限の努力を維持するように参加者に促し、6-MFRTを実行する参加者に最も適したものに応じて、一定の間隔または毎分でモチベーションとサポートを提供します。
    5. 6分が経過したら、テストが終了したときに実行中のフレームがまだ動いている可能性があるため、参加者がテストを終了する場所にマークを付けます。
    6. 完了後すぐに、参加者にBorg RPEを使用して自覚的な運動レベルを評価してもらい、息切れ、発汗、疲労などの兆候に注意してパフォーマンスを客観的に評価してもらいます。
    7. 同時に、運動後の毛細血管血液サンプルを採取します(オプション)。
    8. 指定されたスタートラインから参加者がテストを終了したマークされたスポットまで、測定ローリングホイールを使用して走行距離を測定し、完了したラップに追加します。

4.血液分析(オプション)

  1. 血液サンプルが採取された場合は、乳酸レベルを分析して、運動に対する参加者の代謝反応を評価します。
    注:潜在的な方法には、ガス交換分析、心拍数モニタリング、血液ガス分析、速度センサー、テスト中にカバーされる距離、Borg RPE、および/または知覚された運動の客観的な兆候が含まれますが、これらに限定されません。

結果

代表的な結果として、CPの3人の個人が、乳酸測定を使用して屋内トラックで6-MFRTを実行しました。参加者の特性を 表2に示します。

参加者1名参加者No.2参加者3名
性男性女性男性
年齢(年)262121
GMFCSレベル344
CPモータータイプ運動障害運動障害運動障害
スパル331
重量(kg)71.645.635.1
高さ(cm)190155146
BMI (kg/m2)19.81916.5
フレーム走行経験(年)12813

表 2: 参加者の特性。 この表は、各参加者の特性を示しています。略語:BMI =ボディマス指数;CP = 脳性麻痺;GMFCS = 総運動機能分類システム;SGPALS = Saltin Grimby身体活動レベルスケール。

すべての参加者が6-MFRTを完了し、その結果を表3に示します。ただし、テストが最大と見なされるには、特定の生理学的基準を満たす必要があります。このプロトコルでは、テストの最後に4つの基準のうち≥3を満たす必要がある場合に、次の基準が使用されました。年齢に応じて特定の心拍数に達する13,14、乳酸レベル≥ 6 mmol/L13、Borg RPE ≥ 1713、プロトコル13 で概説されているように、知覚された運動の客観的な兆候。18歳未満の子供の場合、心拍数の基準は通常、≥185拍/分(bpm)13に設定されていますが、18歳以上の個人の場合、基準は年齢予測の最大心拍数≥85%(220 - 年齢)14に設定されています。これらの基準は、言及されたものに限定されず、テストを実行する参加者や集団に応じて選択できます。表3に示すように、参加者番号3はこれらの基準を満たさず、CP患者の一部が最大レベルに達するのが困難であることを示しています。したがって、彼らのテスト結果は、この考慮事項を念頭に置いて解釈する必要があります。

図2は、3人の参加者全員の6-MFRT中の心拍数と速度の代表的な結果を示しています。速度はオプションであり、主に参加者が戦略的にレースを計画したことを示すために使用されたことに注意してください。さらに、最大運動テスト中、心拍数の反応はCPの個人間で大きく異なる可能性があります。

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図2:6分間のフレームランニングテスト中の心拍数と速度。 脳性麻痺の3人の個人を対象に、6分間フレームランニングテスト中に速度センサーを使用して測定した心拍数(左のy軸)と速度(右のy軸)に関する代表的なデータ。各グラフは 1 人の個人を表します。参加者 1 と 2 のデータは高度なデータ収集を例示し、参加者 3 のデータは基本的なデータ収集を示しています。これは、すべての測定値を含めることが必須ではないことを示しています。特定の測定値は、評価の文脈と目的に応じて含めたり除外したりできます。略語:bpm =ビート/分;HR = 心拍数;km/h = キロメートル/時。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

参加者1名参加者No.2参加者3名
HRピーク、bpm184181131*
ピーク速度、km/h15.99.7-
乳酸レベル
エクササイズ前0.62.61.9
ポストエクササイズ13.25,1*3,0*
ボーグRPE
エクササイズ前979
ポストエクササイズ171913*
知覚された運動の兆候はいはいいいえ*
6-MFRT距離、m1193800395

表3:6分間フレームランニングテストの代表データ。 この表は、6分間フレームランニングテストの代表的なデータを示しています。 *は未達成の基準を示しています。略語:bpm =ビート/分;Borg RPE = 知覚された運動のボーグ評価;HR = 心拍数;km/h = キロメートル/時;6-MFRT = 6 分間のフレーム実行テスト。

補足ファイル1:6分間フレームランニングテストプロトコル。このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。

補足ファイル2:ボーグRPEスケール。このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。

ディスカッション

ここで説明する運動テストは、姿勢、バランス、および/または運動制御が損なわれている個人の運動に対する生理学的反応を研究するために利用できます。6-MFRTは、CPを持つすべての個人がランニングフレーム上に配置できるため、実現可能です。重度でない障害(Gross Motor Function Classification System(GMFCS)IおよびII)の個人は、ランニングフレームが疲労時にバランスを維持するのに役立ち、それによって6分間の努力を完了するのをサポートできるため、恩恵を受ける可能性があります。GMFCSレベルIIIからVの個人にとって、ランニングフレームはこのレベルの有酸素運動を行うために不可欠です。正しく調整された胸部サポートとサドルの位置により、参加者はランニングに集中することができます。

この方法論は、CPを持つ個人のための実行可能な運動テストとして以前に検証し、トレッドミル11で実施されるゴールドスタンダードの運動テストと比較しました。この研究では、1回の運動に対する急性反応に焦点を当てていましたが、私たちの縦断的トレーニング研究では、12週間のフレームランニング後の6分間のテストで、6-MFRTを持久力の評価ツールとして使用して、走行距離が増加したことが示されました8。これは、6-MFRTが個人の進行状況を追跡したり、時間の経過に伴う運動能力の変化を検出したりするための効果的なテストであることを示しています。

参加者と一緒に運動テストプロトコルを確認することで、各ステップの理解が保証され、テストの全期間を通じて最大限の努力を維持することの重要性が強調されます。ただし、参加者は、6分間のパフォーマンスを維持するために、戦略的に努力を計画する必要があります。テスト管理者からの励ましとモチベーションは、参加者が十分に運動し、それによって有酸素能力の十分に推定された測定値を提供する上で重要な役割を果たします。テストの機会間の奨励を標準化して、個人間、たとえばトレーニング期間の前後に同様のテスト状況を確保するように注意する必要があります。測定ローリングホイールを使用してカバーされた距離を正確に測定することも、性能を評価し、各個人の繰り返しテストで比較可能な結果を確保するために不可欠です。

その利点にもかかわらず、6-MFRTには一定の制限があります。ランニングフレームとして特殊な機器が必要であり、ランニングフレームとテスト自体の両方に精通している必要があるため、すぐにアクセスできることが制限される可能性があります。さらに、6-MFRTは運動障害を持つ個人向けに開発されていますが、有酸素能力以外の要因が主な制限要因、つまり視力障害、認知機能、またはCPに固有の特定の神経筋制限(例:痙縮、運動制御障害、筋力低下、または早期の筋肉疲労)が中心心血管限界に達する前にパフォーマンスを妨げる可能性のあるテストを実行するのは依然として難しい場合があります。さらに、テストパフォーマンスの変動性は、疲労や最近の病気などの要因を含む参加者の体調だけでなく、モチベーションや認知機能によっても影響を受ける可能性があります。ただし、この制限は、運動障害のない個人で実施されるものを含め、すべての運動パフォーマンステストで同じです。運動レベルの評価に使用されるBorg RPEスケールは、主観的な評価に依存しており、これは参加者間やセッション間で異なる可能性があります。CPの一部の個人は、Borg RPEの解釈が難しいと感じる可能性があることを観察しました。したがって、息切れ、発汗、および/または疲労しているように見える兆候など、知覚された運動の客観的な兆候でボルグRPEを補完することをお勧めします。.

標準化された運動プロトコルの概要を説明しましたが、結果の一貫性と再現性を高めるために、テスト前に追加の手順を実装できます。たとえば、複数のテスト間で参加者に同じテスト管理者を配置して継続性を確保すると、ばらつきを減らすことができます。さらに、テスト前に激しい運動を制限し、参加者が十分に休息していることを確認し、1〜2時間前に食物摂取を避けることで、パフォーマンス、乳酸レベル、および収集された場合のガス交換結果の変動を最小限に抑えることができます。特に試験を研究目的で使用する場合は、標準化された機器、制御された室温、レーストラック、時間帯など、一貫した試験条件を維持することが不可欠です。再現性を向上させるために、運動プロトコルに慣れ親しむセッションもお勧めします。少なくとも、研究目的の基本的なデータ収集プロトコルの一部として、走行距離、心拍数、Borg RPE、および運動の客観的な兆候(観察された息切れ、発汗、顔面紅潮など)の評価を含めることをお勧めします。さらに、テストは理想的には楕円形のトラック、できれば長さ200mまたは400mで実施する必要があります。

臨床リハビリテーションでは、6-MFRTを使用してリハビリテーションプログラムの効果をモニタリングし、介入を調整し、有酸素能力の改善を追跡するのに役立ちます。このテストを使用した定期的な評価は、心血管系または代謝の問題の早期発見にも貢献し、タイムリーな介入を可能にします。スポーツおよび身体活動プログラムでは、6-MFRTは、CPを持つ個人のためのフィットネスプログラムの設計と評価を支援します。結論として、6-MFRT を使用して CP 患者の有酸素能力を測定するための標準化されたプロトコルを提供します。この方法は実現可能かつ実用的であり、よりアクティブなライフスタイルを促進し、最終的には全体的な健康状態を改善します。

開示事項

著者は、宣言する利益相反を持っていません。

謝辞

この研究は、Norrbacka-Eugenia Stiftelsen、Stiftelsen Sunnerdahls Handikappfond、Elsass財団、Stiftelsen PromobiliaからF.v.W.(スウェーデンチーム)、Phelpsstichting、Johanna Kinderfonds、Kinderrevalidatie Fonds Adriaanstichting(オランダチーム)への助成金によって支援されました。リストアップされた資金提供機関はいずれも、研究のデザイン、データの収集、分析、解釈、および原稿の執筆において何の役割も果たしていませんでした。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
サイクルコンピューターGarmin Edge 25010-03709-30拍数と速度の登録に使用されます。多数の可能なオプション/代替案。
チェストストラップ心拍数モニターGarmin010-03709-30心拍数の連続測定に使用されます。Garmin Edge 25のパッケージオプションに含まれています。多数の可能なオプション/代替案。
フレームランナーオプション多数の可能なオプション/代替品。例: https://framerunning.org/about-frame-running/the-frame-runner-technical-drawing/
Lactate Scout 4EKF Diagnostics7023-0441-0568 乳酸レベルが測定値に含まれている場合はオプションです。
測定ホイールNedo703113多数の可能なオプション/代替案。
速度センサーGarmin 010-12843-00速度の連続測定に使用されます。多数の可能なオプション/代替案。
ストップウォッチオプション多数の可能なオプション/代替案。
心

参考文献

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