エキセントリックトレーニング

エキセントリック トレーニングは、対象となる筋肉を使って、下向きに動く重量を制御する筋力トレーニングの一種です。このタイプのトレーニングは、筋肉の増強、運動能力の向上、および怪我のリスクの軽減に役立ちます。エキセントリック収縮とは、活動中の筋肉が負荷を受けて伸びているときの運動です。エキセントリック トレーニングとは、エキセントリックな筋肉収縮を繰り返すことです。たとえば、上腕二頭筋カールでは、ダンベルを持ち上げた状態から下ろす動作がそのエクササイズのエキセントリック フェーズです。ただし、ダンベルはゆっくりと下ろすものであり、落下させるものではありません (つまり、上腕二頭筋は収縮状態にあり、ダンベルの下降速度を制御します)。

遠心性収縮は、筋肉と腱の運動における明確な段階の 1 つであり、等尺性収縮(運動なし)、等張性収縮、求心性収縮(短縮) が含まれます。

エキセントリックトレーニングは、筋肉の伸長プロセスを遅くして筋肉に負荷をかけることに重点を置いており、筋肉の強化、筋肉の修復の高速化、代謝率の向上につながります。^[1]

遠心運動は、求心運動を行っている筋肉や腱のグループにブレーキ機構を提供し、収縮が解放される際に関節を損傷から保護します。 ^[1]

エキセントリックトレーニングは、特に、カジュアルなアスリートやハイパフォーマンスアスリート、特定の筋肉や腱のリハビリを希望する高齢者や患者に適しています。^[2]

この動きはネガティブトレーニングとも呼ばれています。この「ネガティブ」な動きは、筋肉を最初の軌道から反転させるのに必要です。^[1]

遠心性筋運動のように、負荷が一定の長さで筋肉が発揮できる力を超える場合、筋肉がエネルギーを吸収するため、その運動は負の作業を伴うとみなされます。^[1]

遠心性収縮は求心性収縮よりも大きな力を生み出すことができるにもかかわらず、代謝エネルギーの消費は少ない。^[1]

アドルフ・オイゲン・フィックは1882年に、収縮運動のような「伸張した筋肉の収縮は、短縮した筋肉の収縮よりも大きな力を生み出すことができる」ことを発見した。50年後、AVヒルは「遠心性筋肉収縮時の身体のエネルギー需要は、収縮性筋肉動作時よりも低い」ことを発見した。^[3]

エルリング・アスムセンは1953年にエキセントリックトレーニングを導入しました。「ex」は「離れて」を意味し、「centric」は「中心」を意味します。したがって、この用語は筋肉の中心から離れる筋肉収縮を意味するために造られました。 ^[3]

これらの特性の機能的重要性が初めて明らかになったのは、バド・アボット、ブレンダ・ビグランド、マードック・リッチーが考案した巧妙なデモンストレーションでした。彼らは2台の固定式自転車エルゴメーターを1本のチェーンで背中合わせにつなぎ、1人のサイクリストが前方にペダルをこぎ、もう1人が後方に動くペダルにブレーキをかけることでこの前進運動に抵抗しました。装置の内部抵抗が低いため、2人に同じ力がかかりますが、ブレーキをかける方にとっては作業がはるかに簡単でした。このデモンストレーションは、ペダルの動きに抵抗する小柄な女性が、前方にペダルをこぐ大柄で屈強な男性よりも簡単に大きな力を発揮し、したがって男性のパワー出力を制御できることを巧妙に示しました。^[3]

運動の遠心性段階中、筋肉はエネルギーを吸収します。この作業は「筋肉を伸ばすことによって行われ、この過程で筋肉は機械的エネルギーを吸収します」。^[3]

この機械的エネルギーは、1 つのエネルギーまたは 2 つのエネルギーの組み合わせに消散または変換されます。

• 弾性反動
• 熱

筋肉に吸収されたエネルギーは弾性反動エネルギーに変換され、体内で回収され再利用されます。これにより、体が次の動きにエネルギーを使用できるようになるため、動きの初期衝撃やショックが軽減され、効率が向上します。^[3]

例えば、走るときには足が地面に着地するたびに運動エネルギーが吸収され、体重が足を追い越すたびに運動エネルギーが継続します。この瞬間、弾性反動エネルギーが最大になり、このエネルギーの大部分が吸収され、次の歩幅に追加されます。 ^[3]

この動きはバネの作用に似ており、筋肉が継続的に短縮および伸張することで、効果と力が高まります。これにより、より大きな力を扱っているにもかかわらず、「より少ない労力」という認識につながる可能性があります。^[4]

しかし、弾性反動では時間が重要です。このエネルギーはすぐに使われなければ熱として消散します。エキセントリックトレーニングの役割は、エネルギー変換のこれらの原理を利用して筋肉と腱群を強化することです。^[3]

筋肉が「ダンパーまたはショックアブソーバー」として使用されている場合には、筋肉に吸収されたエネルギーは熱として放散されます。これにより体温が上昇します。^[3]

筋肉には「サルコメアと呼ばれる小さな収縮単位で構成された張力生成組織」があり、サルコメアにはそれぞれ「太い（ミオシン）と細い（アクチン）筋原線維（筋肉フィラメントまたはタンパク質）が重なり合って架橋結合（付着）を形成します」。^[1]

収縮運動では、ミオシンとアクチンの架橋が繰り返し付着・分離してミオシンを横切ってアクチンを引き寄せ、力を生み出すため、筋肉が短縮します。架橋の付着・分離サイクルは、アデノシン三リン酸（ATP）の分子1つが分解されることによって発生します。このような運動の例としては、ボールを蹴ったり、ウェイトを持ち上げる動作などがあります。^[1]

このような求心性運動の制御された解放反転では、遠心性運動により、筋力よりも強い反対の力で筋肉が伸ばされます。筋繊維のミオフィラメントがこのような遠心性収縮で伸ばされると、クロスブリッジミオシンとアクチンリンクの分離の数が少なくなります。より多くのクロスブリッジが付着したままになると、筋肉でより大きな力が生成されます。遠心性筋収縮を伴う活動の例には、坂を下る、または重い物体を下ろすときに重力に抵抗するなどがあります。^[1]

エキセントリックな動作は、筋原線維に負担がかかる程度まで筋節を伸張させます。これは、運動誘発性遅発性筋肉痛(DOMS) としても知られています。DOMS とエキセントリック運動に関連して有望な研究分野の一つに、反復運動効果 (RBE) があります。エキセントリック運動による DOMS を予防または軽減するため、または DOMS からの回復を促進するために、運動者は筋肉をエキセントリックに刺激し、その後、週ごとに繰り返して筋力を増強し、時間とともに (所定の力レベルに対する) 負担を軽減させます。^[1]

遠心性収縮は、不慣れな運動を行う際に筋肉損傷を引き起こすことが多い。しかし、このような遠心性運動を一度行うと、筋肉が適応し、その後の遠心性運動を行う際に筋肉が損傷を受けにくくなる。^[5]

エキセントリックトレーニングの利点に関しては、いくつかの重要な研究結果が発表されています。

• 遠心性収縮ではエネルギー消費が少なく、実際に吸収されるエネルギーは次の動きのための熱や弾性反動として使用されます。^[1]
• エキセントリックトレーニングは、「クロスブリッジ筋の剥離率の低下」により、より大きな力を生み出します。患者やアスリートは、エキセントリックトレーニングを行うと、より大きな重量に対してより大きな筋力を発揮します。^[1]
• エキセントリックトレーニングは、下半身の負傷後のリハビリテーション介入として優れていることが証明されています。 ^[1]
• DOMSが増加すると、患者の間で純粋な痛みや腱の腫れではなく、偏心した部分の圧痛が増すことになります。 ^[1]
• 高齢者は、主に従来のコンセントリック運動に比べて筋腱群への負担が軽減されるため、エキセントリック運動による傷害を受けにくくなります。^[1]
• 反復運動効果により、 DOMS が著しく軽減されます。「エキセントリックトレーニングを数回繰り返した後、1 週間（またはそれ以上）後にトレーニングを繰り返すと、2 回目のトレーニング後の DOMS が軽減されます。」^[1]
• 筋肉のストレッチとエキセントリックトレーニングは、怪我や再怪我を防ぐのに役立ちます。^[1]
• 被験者は、コンセントリックトレーニングよりもエキセントリックトレーニングの方が疲労感が少ないと報告している。^[1]
• 全身エキセントリックトレーニングは、安静時の代謝率を約9％上昇させることができ、その上昇は最初の2時間で最大になります。^[1]
• エネルギーコストは低いままですが、力の度合いは非常に高いです。これにより、筋肉の強さ、サイズ、パワーが大幅に増加します。^[1]

エキセントリック運動やレジスタンストレーニングは現在、スポーツ傷害のリハビリテーションの一形態として使用されていますが、高齢者や神経疾患、COPD、心肺疾患、癌に罹患している人々のための代替運動としても使用されています。^[6]筋肉の減少は、上記の疾患に苦しむ人々が直面する大きな問題であり、多くの人が厳しい運動プロトコルに参加できません。 エキセントリック筋収縮は、低いエネルギーコストで大きな力を生み出します。Hortobágyiによると、これらの特性により、エキセントリック運動は筋肉強化の最大の可能性を秘めています。^[7]筋肉を強化するには、外力が筋肉が伸びるときに筋肉を超えなければなりません。^[8]エキセントリック収縮の定義は、筋肉強化の定義とほぼ同じです。

認識される筋肉損傷： 遠心性収縮は実際に筋肉の損傷や傷害を引き起こすという規定がある。しかし、遠心性収縮は遅発性筋肉痛を引き起こす可能性があるが、収縮自体は筋肉の損傷や傷害を引き起こすわけではない。^[9]

損傷のない筋力強化の証明：ACLリハビリテーション で繰り返し発生する問題の1つは、再損傷を起こさずに大腿四頭筋の筋力を強化することです。早期の高強度遠心性トレーニングは、ACL移植片、周囲の軟部組織、関節軟骨を損傷することなく、筋力と筋量を増加させるために使用できます。^[8]トレッドミル低強度遠心性トレーニングを20回行ったラットの筋肉で行われた実験では、筋肉の湿重量と繊維断面積が、コントロールグループとレベルグループよりも大幅に大きくなっていました。^[10]これらの結果から、低強度の遠心性収縮は「筋繊維の損傷を引き起こす可能性のある過度のストレスを与えることなく、筋肥大を誘発するのに十分な機械的ストレスを生み出す能力がある」という結論に至った。他の論文では、筋肥大に達するために筋肉の損傷は必要ないことがわかった。遠心性収縮によって引き起こされるより大きな機械的ストレスが、遠心性トレーニングを受けている人の筋肥大につながる。 ^[11]高齢者を対象に行われた研究では、低強度の遠心性トレーニングが実際に筋肉の損傷を最小限に抑えることができることが示されている。[ ^12]ゴルトによると、エネルギーコストが低く酸素需要が低いため、低強度の遠心性運動は高齢者にとって理想的である。^[13]

遠心性収縮と酸素消費： 筋肉が適切に機能するには酸素消費が必要です。遠心性筋収縮は、筋肉が抵抗を受けて働いているため、負の仕事であると考えられます。負の仕事とは、筋肉にかかる力が生み出される力よりも大きい場合に、筋肉に行われる仕事によって吸収される機械的エネルギーです。^[9]自転車に乗る実験が行われました。ペダルをこぐ動きを正の仕事として、またペダルをこぐ動きを負の仕事として、酸素消費量を測定しました。^[14]負の仕事のほうが正の仕事よりも酸素消費量が少なく、酸素消費比は 3:7 でした。^[14] 遠心性運動の酸素消費量が少ないため、重度の COPD 患者を対象にした研究が行われています。これらの患者向けに遠心性サイクリング運動トレーニングが考案され、副作用がなく、筋力に影響しない最小限の筋肉痛と高いコンプライアンスが認められました。^[15]さらに、他のサイクリング研究では、遠心性サイクリングは COPD 患者にとって安全な代替手段であると結論付けられました。これは、高強度の運動を低コストで実行できるためです。^[16]

遠心性収縮と心拍出量： 酸素の消費量が少ない場合、遠心性運動は心臓にどのような影響を与えるのでしょうか？遠心性収縮と求心性収縮が運動後の心臓の自律神経調節にどのように影響するかをテストする研究が行われました。男性（18〜30歳）は、求心性制御、遠心性制御、求心性トレーニング、遠心性トレーニングの4つのグループに分けられました。結果は、抵抗トレーニング（遠心性収縮）が筋力増強を促進するという結論に達しました。回復中の心臓迷走神経調節の増加も結論付けられました。^[17]

過去 10 年間、遠心性運動に関する多くの研究が行われてきました。遠心性運動は、筋力、エネルギー コスト、酸素消費、筋力強化の点で、リハビリテーションとトレーニングの面でコンセントリック運動を真に上回っているという十分な証拠があると言えます。

エキセントリックトレーニングでは、筋肉はより少ない労力でより多くの力を生み出すことができるため、高パフォーマンススポーツの分野では、怪我の予防と最適なパフォーマンストレーニングの^{両方において特別な意味を持ちます。アスリートやスポーツ愛好家にとって、このエキセントリックモデルは、怪我や再発を防ぐための爆発的}な力のトレーニングに役立ち、エキセントリックトレーニングによって駆動される運動力をより効率的に使用するように体をトレーニングします。^[18]カナダのオリンピック選手キム・サンピエールは、エキセントリックトレーニングをレジームの一部としています。エスモンドテクニックはエキセントリックトレーニングを取り入れ、クラシカルストレッチとエセントリックスを通じて大衆に提供しています。2007年の夏に股関節の手術を受けた後、サンピエールは股関節を治すために、 PBSのクラシカルストレッチの専門家ミランダ・エスモンド・ホワイトとエセントリックスワークアウトのホストであるサラ・エスモンド・ホワイトとともにエスモンドテクニックを実践し始めました。^[19]

テストによると、従来のコンセントリックトレーニングよりもエキセントリックトレーニングの方が筋力と筋繊維の増加率が高いことが示されています。^[20]

リハビリテーションの性質、エネルギーコストの低さ、力の大きさの高さ、酸素の摂取量の少なさなど、エキセントリック運動は高齢者にもリハビリテーション機能にも適しています。^[2]

老齢期には、筋力や筋肉量の減少は当たり前のことです。これらの要因に加えて、心臓や呼吸器疾患などの病気も起こります。エキセントリックトレーニングは、高齢者や同様の問題を抱える人々に、低エネルギーの運動で筋肉群を鍛え、筋力と回復力を高める能力を与えます。^[2]

エキセントリックトレーニングは、さまざまな身体疾患を持つ人々に有益であることがわかっています。^[18]

肩インピンジメント症候群に関するある系統的レビューとメタアナリシスによると、エキセントリックトレーニングは他の種類のトレーニングよりも痛みや機能を改善しなかった。^[21]

膝の前十字靭帯（ACL）が断裂すると、数年にわたる深刻な損傷を引き起こし、手術が必要になることも少なくありません。ACL は、膝を安定させる 4 つの主要な靭帯の 1 つです。患者の術後リハビリテーションでは、遠心性トレーニングを筋肉のサイズと強度を発達させるための基礎として使用できます。2007 年に J. Parry Gerber が実施したテストによると、筋肉の構造的変化は、標準的な求心性リハビリテーションで達成されるものを大幅に上回りました。徐々に段階的に負の作業にさらすことの成功は、最終的に高い筋力の創出につながりました。^[22]

サルコペニアとは、加齢による筋肉量の減少が進行することです。筋肉量は 25 歳という早い年齢から減少し始め、老年期まで一貫して減少します。80 歳までに「骨格筋の半分が失われます」 (Lastayo、Woolf、Lewek、Snyder-Mackler、Reich、Lindstedt、2003)。筋肉量の大幅な減少に伴い、筋力も低下します。エキセントリック トレーニングは、継続的なトレーニングを通じてサルコペニアに対抗する能力があります。筋肉への過負荷が大きく、身体、心臓、呼吸器系への負担が少ないというユニークな特徴は、高齢者にとってユニークなケースです。エキセントリック エクササイズの高強度で低コストという一連の特性は、活動性障害患者に最適です。^[23]

筋肉と腱のシステム全体が一体となって、手足の動きを遅くします。筋肉と腱の密接な関係は、熱を放散したり、運動エネルギーを一時的に蓄えたりするのに役立ちます。手足の動きを遅くするために必要な力が筋肉と腱のシステムの能力を超えると、怪我をする可能性が高くなります。

ハムストリングスと外転筋を繰り返し負傷するアスリートは遠心性筋力の低下がより顕著であり、遠心性トレーニングの改善により、身体の高ストレス部位の筋腱群が強化され、負傷のリスクが最小限に抑えられる可能性があることを示唆しています。

エキセントリックトレーニングは、筋肉が劣化する前により多くのエネルギーを吸収する能力を向上させることで、怪我を回避したい人にとって大きなメリットがあります。ある記事によると、「エキセントリック運動トレーニングを行うと、腱の硬直性が増し、破損時の力が大きくなり、筋腱接合部でのエネルギー吸収能力が向上します」。^[23]

通常、骨粗鬆症の前兆とみなされる骨減少症は、骨密度が正常レベルよりも低い状態です。骨量は、筋肉の力と骨構造への負荷によって影響を受けます。骨の強度と密度は、局所的な歪みによって直接影響を受けます。エキセントリックトレーニング中の筋肉への大きな負担と低いエネルギー出力により、エキセントリックトレーニングはリハビリテーションプロセスの基礎となります。^[23]

激しい反復運動は、腱が損傷したり、炎症を起こしたり、断裂したりする慢性腱障害を引き起こす傾向があります。通常、これらの障害は遠心性筋運動に直接関連していますが、遠心性トレーニングによって筋肉を強化し、損傷を防ぐ能力は優れています。制御されたリハビリテーション体制は、実際に腱を強化し、修復します。腱は筋肉と同様に、物理的ストレスや遠心性負荷に有利に適応できるという考えを裏付ける十分な証拠があります。^[23]

腱の最適な適応には、制御された環境下での高筋腱力が必要であると推測されています。遠心性ストレスは傷害に関連していますが、回復を最大限にするには高力の遠心性運動が必要です。^[23]

腱とその周囲の組織が炎症を起こし、刺激を受けると起こる症状。これは通常、特にジャンプ活動による過度の使用が原因です。慢性膝蓋腱炎がしばしば「ジャンパー膝」と呼ばれるのはそのためです。Roald Bahr と同僚による研究では、慢性膝蓋腱炎の治療において、腱リハビリテーション運動のどちらの方法 (「エキセントリック スクワット」運動またはユニバーサル ジムの「レッグ エクステンション/レッグ カール」) が回復の点でより優れた結果をもたらすかが調べられました。12 週間の運動プログラムで、参加者は大腿周囲長と大腿四頭筋、およびハムストリングのモーメント オブ フォースをテストされました。大腿四頭筋またはハムストリングのモーメント オブフォースのいずれのグループでも有意差はなく、ハムストリングのモーメント オブ フォースは両グループで有意に増加しましたが、エキセントリック スクワットでは痛みの評価が有意に低く、プログラム終了時に痛みのない被験者が他のグループの 2 倍になりました。^[24]

最近のいくつかの研究では、坂を下りる際の遠心性運動は、坂を上る際の運動よりもインスリン感受性、脂質プロファイル、体力に良い効果があることが示されています。1つの研究では階段とエレベーターが使用され ^[25]、もう1つの研究では山とケーブルカーが使用されました^[26] 。どちらの場合も、持ち上げられてから下りる場合の方が、歩いて上り下りする場合よりも心血管系の改善が大きく見られました。

• フライホイールトレーニング
• 否定的な繰り返し

• Bahr, Roald; Fossan, Bjorn; Loken, Sverre; Engebretsen, Lars; August (2006). 「膝蓋腱炎 (ジャンパー膝) に対する外科的治療と遠心性トレーニングの比較 - 無作為化対照試験」The Journal of Bone and Joint Surgery . 88A (8): 1689–1698. doi :10.2106/JBJS.E.01181. PMID  16882889. S2CID  10659933.
• Bubbico, Aaron; Kravitz, Len; Ph (2010). 「エキセントリックトレーニング」。IDEA Fitness Journal . 7 : 10.
• Gerber, Marcus; Parry, J.; Robin, L.; Dibble, Leland E.; Greis, Patrick E.; Burks, Robert T.; LaStayo, Paul C.; March (2007). 「前十字靭帯再建術後の早期漸進性遠心性運動が筋肉構造に与える影響」The Journal of Bone and Joint Surgery . 89 (3): 559–57. doi :10.2106/jbjs.f.00385. PMID  17332105.
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• LaStayo, Paul C. PhD; Woolf, John M.; Lewek, Michael D.; Snyder-Mackler, Lynn; Trude-Reich, Lindstedt; Stan, L. PhD; October (2003). 「遠心性筋収縮：傷害、予防、リハビリテーション、スポーツへの貢献」。Journal of  Orthopaedic & Sports Physical Therapy。33 ( 10): 557–571。doi : 10.2519 /jospt.2003.33.10.557。PMID 14620785。
• LaStayo, Paul C.; Ewy, Gordon A.; Pierotti, David D.; Johns, Richard K.; Lindstedt, Stan; May (2003). 「ネガティブワークのプラス効果: 虚弱高齢者の筋力増加と転倒リスク減少」The Journals of Gerontology: Series A . 58 (5): 419–424. doi : 10.1093/gerona/58.5.m419 . PMID  12730250.
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