膝関節症患者における筋酸素化と回復動態の評価

膝関節変形性関節症（OA）は、疼痛、筋力低下、および下肢筋機能に悪影響を及ぼす機能制限と関連する変性性関節障害です。 先行研究では、膝OA患者における大腿四頭筋、特に内側広筋斜部（VMO）の構造的および生理学的変化が報告されています。 これらの変化には、筋横断面積の減少、筋内脂肪浸潤の増加、血管変化、および神経筋活性化の障害が含まれ、これらは膝関節安定性の低下および疾患の進行に寄与する可能性があります。

筋酸素化（SmO₂）は、骨格筋における酸素供給と利用のバランスを反映する重要な生理学的パラメータであり、筋代謝および循環機能に関する客観的情報を提供します。 膝OAにおける大腿四頭筋機能障害の理解におけるSmO₂の潜在的な関連性にもかかわらず、この集団における運動誘発性酸素化反応および回復動態を調査した研究は依然として限られています。

この観察的比較横断研究は、膝OA患者におけるVMO SmO₂動態を評価し、これらのパラメータを年齢および性別を一致させた健康対照群と比較することを目的としています。 また、SmO₂パラメータ、筋力、機能的パフォーマンス、および疼痛強度との関連性も調査します。

リハビリテーション医により膝OAと診断された個人および適格基準を満たす健康ボランティアが参加に招待されます。 参加前には、すべての参加者から書面によるインフォームドコンセントを取得します。 包含基準を満たす参加者は、膝OA群と健康対照群の2つのグループに割り当てられます。 すべての参加者は、単一評価セッション中に同じ評価手順を受けます。

国際変形性関節症研究学会（OARSI）の推奨に従い、両側膝OAの参加者において、分析対象膝は事前定義された戦略を用いて決定されます：（1）安静時または活動時の疼痛がより強い膝が選択されます；（2）疼痛レベルが同等の場合、X線重症度（Kellgren-Lawrenceグレード）がより高い膝が選択されます；（3）疼痛とX線重症度の両方が同等の場合、利き脚（ボールを蹴る際に好まれる下肢）が対象膝として指定されます。 対象膝は、SmO₂および膝特異的臨床評価を含む追跡測定の参照膝として機能します。

私たちの知る限り、膝OA患者と健康対照群との間でSmO₂パラメータを直接比較した先行研究はありません。 したがって、同様の筋群におけるSmO₂変化を調査し、前十字靭帯再建術を受けた患者において同じ測定技術を使用した研究を参照として用いました。 サンプルサイズ推定は、2群間の平均差を比較するための両側独立サンプルt検定モデルに基づき、G*Powerソフトウェア（バージョン3.1）を使用して実行されました。 参照研究で報告されたVMO SmO₂の効果量（Cohen's d = 1.02）が計算に使用されました。 アルファレベル0.05、統計的検出力0.80、群割り当て比率1：1で、必要なサンプルサイズは各群17名と計算され、合計34名となりました。

測定前には、参加者は座位で10分間安静にします。 疼痛強度は、視覚的アナログ尺度（VAS）を使用して評価されます。 安静期間後、VMO筋上に配置された近赤外分光法デバイス（Moxy Monitor）を使用してSmO₂測定が行われます。 ベースラインSmO₂値は、60秒間の測定期間中に記録されます。

ベースライン測定後、参加者は標準化されたミニスクワット運動課題を実行します。 ミニスクワットは、膝関節変形性関節症患者において下肢筋群を活性化するために一般的に使用される安全で機能的閉鎖連鎖運動として選択され、膝の間にボールを置いた等尺性股関節内転と組み合わせることで、内側広筋斜部の活性化および膝内側安定化を促進します。 運動直後、VMO筋酸素化がモニタリングされ、回復過程が記録されます。 回復時間は、参加者が座位で安静にしている間にSmO₂値がベースラインレベルに戻るのに必要な時間として定義されます。

回復測定完了後、参加者は疲労の影響を最小限に抑えるために10分間休息します。 その後、筋力は、等速性ダイナモメーターを使用し、膝屈曲15°で行われる最大随意等尺性膝伸展収縮によって評価されます。 この関節角度は、内側広筋斜部が膝伸展終末付近でより大きな活性化を示すため選択されました。 さらに、15°でのテストは、大腿四頭筋をトルク産生に有利な生体力学的ポジションに置きながら関節ストレスを最小限に抑えます。 参加者は、標準化された口頭励ましと60秒間の休息間隔で、それぞれ約6秒間持続する3回の最大収縮を行い、平均ピークトルク値が分析に使用されます。 次に、機能的パフォーマンスは30秒間立ち上がりテストを使用して評価されます。 すべての測定は単一セッション中に行われ、参加者は縦断的に追跡されません。

統計分析はSPSSを使用して実行されます。 データ分布は正規性検定を使用して評価されます。 記述統計は、適切に平均±標準偏差または中央値として提示されます。 膝OA患者と健康対照群との間の群間差は、独立サンプルt検定またはMann-Whitney U検定を使用して分析されます。 筋酸素化パラメータ、筋力、機能的パフォーマンス、および疼痛との関連性は、ピアソンまたはスピアマン相関分析を使用して調査されます。 p値＜0.05が統計的に有意とみなされます。