ACL再建後のアスリートにおけるフラクタル vs アイソクロナス キューイング (SyncGait)
2026年9月9日 更新者:Egas Moniz - Cooperativa de Ensino Superior, CRL
再建前十字靱帯を持つアスリートにおける歩行変動性と皮質脊髄路指標に対するフラクタルベース対等時性ベースの合図に同期した歩行セッションの比較: クロスオーバー無作為化比較試験
前十字靭帯(ACL)損傷は、特にピボット動作を含むスポーツにおいて、最も一般的で機能制限のある膝の損傷の一つです。
外科的重建と理学療法の進歩にもかかわらず、多くのアスリートは持続的な運動制御障害と歩行変動性の増加を示し続けており、これらはいずれも再損傷および長期的な関節変性のリスク増加と密接に関連しています。
これらの障害は、生体力学的障害から生じ、皮質の再編成を必要とする固有感覚入力を妨害し、不適応な神経可塑性に寄与します。
しかし、従来のリハビリテーション戦略は、しばしばこの神経的側面を見落としています。
最近の知見は、外部焦点戦略、特に感覚運動同期を通じて運動変動性を促進し、神経可塑性を促進する重要性を強調しています。
等時性の合図(不変の刺激)は一般的に使用されていますが、それらは健康な歩行の自然な変動を反映しておらず、その複雑さを減少させる可能性があります。
対照的に、フラクタルベースの合図は、移動の自然なダイナミクスに似た構造化された変動性を導入し、臨床集団において歩行の複雑さを回復することが示されています。
しかし、ACL再建(ACLR)後の歩行変動性と皮質脊髄路機能に対するその急性効果を探求した研究はまだありません。
このクロスオーバー無作為化比較試験は、ACLRを有するアスリートにおいて、フラクタルまたは等時性ベースの視覚的合図に同期した単一セッションのトレッドミル歩行が歩行変動性と皮質脊髄路指標に及ぼす急性効果を比較することを目的としています。
研究者らは、フラクタルベースの合図が、皮質脊髄路興奮性と皮質内促進の増加、および短間隔皮質内抑制の減少によって示されるように、歩行変動性を急性に回復し、皮質脊髄路興奮性を高め、適応的な神経可塑性を促進すると仮定しています。
逆に、等時性合図は、皮質脊髄路指標を改善することなく、歩行の複雑さを維持または減少させると予想されます。
この研究は、ACLR後の神経可塑性を促進し、歩行リハビリテーションを最適化する方法として非常に価値のある知見を提供する可能性があり、また客観的な定量化を可能にし、健康な個人で観察されるレベルに近い変動性を回復することを目指し、それによって再損傷率の減少に貢献するでしょう。
調査の概要
詳細な説明
本研究では、歩行変動性の回復または急性修正を目的とした歩行リハビリテーションで一般的なアプローチである、感覚運動同期を用いた歩行試験による実験室ベースの介入を試験します。
SyncGaitと呼ばれる介入は、視覚的合図と同期したトレッドミル歩行で構成されます。
クロスオーバー設計に従い、各参加者はフラクタル合図(FRC)と等時性合図(ISO)の2セッションを完了し、順序はランダム化されます。
各合図付き試験は12分間持続し、合図なし歩行試験の前後に行われます。
視覚的合図は、トレッドミルの前方に設置された画面上の移動バーとして提示されます。
FRC条件では、合図は各参加者の歩幅時間変動性に個別化され、フラクタルアルゴリズムを通じて生成され、トレンド除去変動解析を用いて検証されます。
ISO条件では、合図は変動性なしで各参加者の平均歩幅時間に一致します。
参加者は、再建肢の踵接地を移動バーの上部と同期させるように指示されます。
トレッドミル(Bertec Inc.、USA)は、1000 Hzで歩行データを記録します。
各セッションは個別に実施され、少なくとも2名の訓練を受けたチームメンバーが監督します。
36名の参加者サンプルサイズは、予想される20%の脱落率を考慮し、5%の有意水準で中程度の効果量(ηp² = 0.25)を検出する十分な検出力(90%)を確保するために決定されました。
参加と継続を促進するため、参加者は個別評価レポートと12ヶ月以内の無料等速性評価を受け取ります。
データ収集には、歩行と皮質脊髄路のアウトカムの両方が含まれます。
歩行変動性は、トレッドミル力データから分析され、歩幅間隔と同期性能に焦点を当てます。
皮質脊髄路アウトカムは、BiStim2刺激装置(Magstim®、UK)を用いた経頭蓋磁気刺激(TMS)で評価されます。
筋電図(Delsys Trigno、AD Instruments、NZ)は大腿四頭筋とハムストリングから記録され、膝強度は等速性ダイナモメーター(Humac Norm、USA)で評価されます。
標準化された電極配置と収縮プロトコルにより再現性が確保されます。
試験中、単一および対パルスTMSプロトコルは、最大随意収縮の10%で適用されます。
条件ごとに10刺激が収集され、興奮性と抑制の信頼性のある推定値を提供します。
視覚的フィードバックは、参加者が評価全体を通じて必要な収縮レベルを維持するのを支援します。
統計分析は、正規性検定(Shapiro-Wilk)から開始します。
線形混合モデル(時間 × 合図条件)が主要および二次アウトカムに使用されます。
事後比較はBonferroni補正を使用します。
同期精度は対応のあるt検定で比較されます。
統計的有意性はp < 0.05に設定され、分析はJamoviソフトウェアを使用して実行されます。
このプロトコルは、従来の等時性合図と比較して、フラクタル合図がACL再建を受けたアスリートにおいて健康な歩行変動性パターンを回復し、皮質脊髄路興奮性を強化できるかどうかを厳密に試験するために設計されています。
研究の種類
介入
入学 (推定)
36
段階
- 適用できない
連絡先と場所
このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。
研究連絡先
- 名前:Inês D Ribeiro, MSC Student
- 電話番号:(+351) 964 544 607
- メール:115360@alunos.egasmoniz.edu.pt
研究連絡先のバックアップ
- 名前:Catarina S Pino, MSC Student
- 電話番号:(+351) 937 780 194
- メール:118878@alunos.egasmoniz.edu.pt
研究場所
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Monte de Caparica
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Almada、Monte de Caparica、ポルトガル、2829-511
- 募集
- Egas Moniz School of Health & Science
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コンタクト:
- Inês Gomes
- メール:rso.cieem@egasmoniz.edu.pt
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参加基準
研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。
適格基準
就学可能な年齢
- 子
- 大人
健康ボランティアの受け入れ
いいえ
説明
対象基準:
- 片側ACL再建術を2年以内に受けた者;
- 受傷肢への完全荷重について少なくとも2週間の医学的許可がある者;
- 自立して無痛歩行が可能な者;
- アスリートの定義に基づきスポーツ選手である者:パフォーマンス向上のために定期的にトレーニングし、競技会に積極的に参加、またはスポーツ連盟・協会に正式登録している者;
- 指示された課題を理解し遂行できる者。
除外基準:
- 両膝のいずれかに過去の手術歴がある参加者;
- ACL損傷から手術まで3ヶ月以上経過している者;
- 手術から理学療法開始まで2週間以上経過している者;
- 過去6ヶ月以内に下肢に別の筋骨格系損傷があった者;
- 過去18ヶ月以内に別の筋骨格系手術を受けた者;
- 神経系、心血管系、肺、皮膚、内分泌系などの運動システム疾患の既往歴がある参加者;
- 前庭または体性感覚系の疾患、または課題に必要なメトロノーム視認を妨げる視覚障害がある参加者;
- 歩行とバランスに影響を及ぼす可能性のある薬剤を使用している者。
研究計画
このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。
研究はどのように設計されていますか?
デザインの詳細
- 主な目的:基礎科学
- 割り当て:ランダム化
- 介入モデル:クロスオーバー割り当て
- マスキング:ダブル
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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実験的:フラクタルキューイング、次に同期キューイング
参加者は、歩行時間の変動に合わせて個別化された視覚的フラクタルメトロノームに同期した12分間のトレッドミル歩行にさらされます。
1週間のウォッシュアウト期間後、参加者は固定歩行時間の視覚的等時性メトロノームに同期した12分間のトレッドミル歩行にさらされます。
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視覚的なフラクタルメトロノームに同期した歩行。
視覚的アイソクロナスメトロノームと同期した歩行。
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実験的:等時性キューイング、その後フラクタルキューイング
参加者は、固定歩幅時間の視覚的等時性メトロノームに同期した12分間のトレッドミル歩行に曝露されます。
1週間のウォッシュアウト期間後、参加者は歩幅時間変動に個別化された視覚的フラクタルメトロノームに同期した12分間のトレッドミル歩行に曝露されます。
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視覚的なフラクタルメトロノームに同期した歩行。
視覚的アイソクロナスメトロノームと同期した歩行。
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この研究は何を測定していますか?
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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歩行変動性(歩隔間隔のフラクタルスケーリング指数で測定)
時間枠:介入前(40分前)および介入後(40分後)
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歩隔間隔(α-ISIs)のフラクタルスケーリング指数αは、同じ足の連続する踵接地の間の時間を計算することによって決定される。
まず、研究者は利き足の踵接地イベントを特定する。
このイベントの同定を改善するために、信号はカットオフ周波数20Hzの2次ゼロラグ低域通過バターワースフィルターを使用してフィルタリングされる。
次に、複雑性の指標であるフラクタルスケーリングを決定するために、トレンド除去変動解析(DFA)が使用される。
DFAは、長距離相関時系列を利用する修正ランダムウォーク解析である。
長距離相関は、単純な積分によって自己相似計算にマッピングすることができる。
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介入前(40分前)および介入後(40分後)
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運動誘発電位振幅によって測定される皮質脊髄路興奮性
時間枠:ベースライン(介入前)および介入直後(介入後)
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Spike2ソフトウェア(バージョン10、ケンブリッジ・エレクトロニック・デザイン、イギリス・ケンブリッジ)を使用して実施し、その後MATLAB R2018a(ザ・マスワークス、アメリカ・マサチューセッツ州ナティック)にエクスポートして処理および分析を行いました。
皮質脊髄路興奮性は、単一パルスTMS刺激によって誘発されたMEPのピークトゥピーク振幅として定量化され、参加者ごとに10回の試行の平均値が用いられます。
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ベースライン(介入前)および介入直後(介入後)
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皮質サイレントピリオド(SP)持続時間
時間枠:ベースライン(事前)および介入直後(事後)
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サイレント期間は、MEP発現から随意EMG活動の再開までの時間として計算され、SP = 随意EMG活動再開時間 - MEP発現(58)として表され、すべての10刺激にわたって平均化される。
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ベースライン(事前)および介入直後(事後)
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皮質内促進 (ICF)
時間枠:ベースライン(介入前)および介入直後(介入後)
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ICFは同じ計算方法で算出されるが、刺激間隔は12msとする(ICF = 条件付けMEP / 対照MEP)。
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ベースライン(介入前)および介入直後(介入後)
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短間隔皮質内抑制 (SICI)
時間枠:ベースライン(事前)および介入直後(事後)
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SICIは、ペアパルスTMSプロトコル(刺激間隔:3 ms)で誘発された条件付けMEPと、AMT評価から得られた対照MEPの比率として計算され、SICI = 条件付けMEP / 対照MEPと表されます。
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ベースライン(事前)および介入直後(事後)
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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変動の大きさ
時間枠:介入前(40分前)および介入後(40分後)
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歩行間隔の変動係数を計算し、変動の大きさを表します。
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介入前(40分前)および介入後(40分後)
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同期精度
時間枠:介入中
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非同期(ASYNC)、すなわち踵接地と合図の間の時間差をミリ秒で表したもの。
これは、主要評価項目における差が異なる同期性能の結果ではないことを確認するために使用されます。
ASYNCの負の値は、踵接地が合図よりも前に発生したことを示します。
ASYNCは、使用された戦略と同期プロセスの性能に関する情報を提供し、歩行複雑性に関する結果を確実に解釈するための制御パラメータとして機能します。
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介入中
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その他の成果指標
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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リショルム膝スコア(LKS)によるサンプルの人口統計学的特性。
時間枠:最初のセッションの開始時(1日目)
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LKSは良好な内的整合性(クロンバックのα = 0.802)と高い再検査信頼性(ICC = 0.859)を示しています。
LKSは、痛み、腫れ、ロッキング、不安定性などの膝機能の側面を評価する3~6つの選択肢からなる閉鎖式回答オプションを持つ8項目で構成されています。
この尺度は約5分で完了し、スコアが高いほど膝機能が良好であることを示します。
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最初のセッションの開始時(1日目)
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Tegner Activity Scale (TAS) によるサンプルの人口統計学的特徴
時間枠:最初のセッションの開始時(1日目)
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TASは良好な内的整合性(クロンバックのα = 0.802)と高い再検査信頼性(ICC = 0.972)を示しています。
TASは11の活動レベル(0〜10)を持つ単一項目で構成され、身体的要求の増加を反映しています。
この尺度は約2分で完了し、スコアが高いほど身体活動レベルが高いことを示します(TAS)。
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最初のセッションの開始時(1日目)
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タンパ運動恐怖症尺度(TSK)によるサンプルの人口統計学的特性
時間枠:最初のセッションの開始時(1日目)
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TSKは、4段階のリッカート尺度(1=強く反対、4=強く同意)で評価される13項目からなり、合計スコアは13から52の範囲で、スコアが高いほど運動恐怖症が強いことを示します。
この測定ツールの所要時間は4〜6分で、良好な内的整合性(α = 0.82)と再テスト信頼性(ICC = 0.99)を示し、運動恐怖症の評価における信頼性が確認されました。
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最初のセッションの開始時(1日目)
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協力者と研究者
ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。
捜査官
- スタディディレクター:João R Vaz, PhD、Egas Moniz School of Health & Science
出版物と役立つリンク
研究に関する情報を入力する責任者は、自発的にこれらの出版物を提供します。これらは、研究に関連するあらゆるものに関するものである可能性があります。
一般刊行物
- Grooms DR, Page SJ, Nichols-Larsen DS, Chaudhari AM, White SE, Onate JA. Neuroplasticity Associated With Anterior Cruciate Ligament Reconstruction. J Orthop Sports Phys Ther. 2017 Mar;47(3):180-189. doi: 10.2519/jospt.2017.7003. Epub 2016 Nov 5.
- Bodkin SG, Bruce AS, Hertel J, Diduch DR, Saliba SA, Novicoff WM, Hart JM. Visuomotor therapy modulates corticospinal excitability in patients following anterior cruciate ligament reconstruction: A randomized crossover trial. Clin Biomech (Bristol). 2021 Jan;81:105238. doi: 10.1016/j.clinbiomech.2020.105238. Epub 2020 Nov 20.
- Moraiti CO, Stergiou N, Vasiliadis HS, Motsis E, Georgoulis A. Anterior cruciate ligament reconstruction results in alterations in gait variability. Gait Posture. 2010 Jun;32(2):169-75. doi: 10.1016/j.gaitpost.2010.04.008. Epub 2010 Jun 29.
- Vaz JR, Groff BR, Rowen DA, Knarr BA, Stergiou N. Synchronization dynamics modulates stride-to-stride fluctuations when walking to an invariant but not to a fractal-like stimulus. Neurosci Lett. 2019 Jun 21;704:28-35. doi: 10.1016/j.neulet.2019.03.040. Epub 2019 Mar 25.
- Vaz JR, Knarr BA, Stergiou N. Gait complexity is acutely restored in older adults when walking to a fractal-like visual stimulus. Hum Mov Sci. 2020 Dec;74:102677. doi: 10.1016/j.humov.2020.102677. Epub 2020 Oct 15.
研究記録日
これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。
主要日程の研究
研究開始 (実際)
2025年10月3日
一次修了 (推定)
2026年11月1日
研究の完了 (推定)
2026年12月1日
試験登録日
最初に提出
2025年9月16日
QC基準を満たした最初の提出物
2025年11月17日
最初の投稿 (実際)
2025年11月24日
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
2026年9月11日
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
2026年9月9日
最終確認日
2026年9月1日
詳しくは
本研究に関する用語
個々の参加者データ (IPD) の計画
個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?
はい
IPD プランの説明
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データは、スーパーバイザーのみが知る固有のコード化された数値IDを使用して匿名で記録されます。
データベースはExcel形式になります。
コード化されたデータセットは、研究チームの他のメンバーや研究が掲載されるジャーナルと共有される可能性があり、それによって、ジャーナルは公表後1年間、科学コミュニティに対してデータを利用可能にする場合があります。
医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
いいえ
米国FDA規制機器製品の研究
いいえ
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