痛みは筋活動を変化させますが，慢性腰痛患者では屈曲位から体幹を伸展させる(おじぎをした状態から体を起こす)時に，痛みにより腰の筋肉の活動が増強もしくは減弱することが報告されています．しかしながら，痛みの強さと部位が筋活動にどのように影響するかは明らかにされていませんでした．畿央大学ニューロリハビリテーション研究センター客員研究員 重藤 隼人らは，慢性腰痛症例を対象に，痛みの性質に着目して痛みの強さ・部位と筋活動分布の関連性を調査し，痛み強度が増すにつれて、痛みを感じている部位周囲の筋活動を抑制する運動適応が痛みの性質に依存することを明らかにしました．この研究成果は，Pain Research and Management誌 (The pain intensity/quality and pain site associate with muscle activity and muscle activity distribution in patients with chronic low back pain: Using a generalized linear mixed model analysis）に掲載されています．

研究概要

慢性腰痛患者の筋活動の特徴として，立位で体幹を屈曲した時に，屈曲位から体幹を伸展させる時に背筋群の筋活動が増強もしくは減弱することが報告されています．また，痛みによって筋活動分布を変化させることも報告されています．しかし，疼痛強度と部位が筋活動にどのように影響するかは明らかにされておらず，そして疼痛の性質による筋活動への影響も検証されておらず，疼痛強度・部位および疼痛の性質と筋活動分布の関連性は明らかにされていませんでした．

畿央大学ニューロリハビリテーション研究センター客員研究員の重藤隼人らの研究チームは，疼痛の性質・強度・部位と筋活動分布の評価を行い，一般化線形混合モデル分析を用いて，疼痛の性質に着目して疼痛強度と部位がどのように筋活動分布に影響するかといった関連性を検証しました．その結果，神経障害性疼痛の強度が増すと体幹屈曲位から伸展する時の背筋群の筋活動は抑制されることが明らかになりました．また，持続痛・間欠痛・神経障害性疼痛・感情表現に該当する疼痛の性質に依存して疼痛強度が増すにつれて，疼痛部位周囲の筋活動を抑制する運動適応が存在することを明らかにしました．

本研究のポイント

・疼痛の性質に着目して，疼痛強度・部位と筋活動分布の関係を調査した．

・神経障害性疼痛の強度が増すと，屈曲位から伸展する時の背筋群の筋活動が抑制されることが明らかにされた．

・疼痛強度が増すにつれて、疼痛部位周囲の筋活動を抑制する運動適応が痛みの性質に依存することが明らかにされた．

研究内容

慢性腰痛患者を対象に，疼痛部位・性質の評価と筋活動の評価を行いました．痛みの性質はSFMPQ-2を用いて評価しました．筋活動は表面筋電図を用いて，立位体前屈課題時（図1）の脊柱起立筋の筋活動を測定し，主動作筋の筋活動として体幹屈曲位から伸展させる時の筋活動と筋活動分布の重心を算出しました．また，疼痛部位と筋活動分布の重心との間の距離を算出しました． 

図１．立位体前屈課題 © 2022 Hayato Shigetoh

一般化線形混合モデル分析という解析方法を用いて，疼痛強度・性質，疼痛部位および筋活動の関係を検証しました．筋活動に対する疼痛強度・性質の影響を検証した結果，「神経障害性疼痛」・「軽く触れるだけで生じる痛み」の疼痛強度が増すと背筋群の筋活動が抑制される関係が認められました．疼痛部位と筋活動分布の重心との間の距離に対する疼痛強度・性質の影響を検証した結果，「間欠痛」・「ずきんずきんする痛み」・「割れるような痛み」・「拷問のように苦しい」・「軽く触れるだけで生じる痛み」の疼痛強度が増すと距離が増大する関係が認められました．筋活動分布の重心は筋活動が高い部位を示していることから，疼痛強度が増大すると疼痛部位に近い部位の筋活動が抑制される反応が，疼痛性質に依存しているということを示しています（図2）．

図２．疼痛強度・部位と筋活動の相互作用を説明したモデル © 2022 Hayato Shigetoh

特定の疼痛性質の強度が増大すると，主動作筋の筋活動が抑制された．疼痛部位と筋活動分布の関係性に着目すると，特定の疼痛性質の強度が増大することによって疼痛部位近くの主動作筋の筋活動が抑制された．

研究グループは，この結果について，疼痛による主動作筋の筋活動の抑制を示す疼痛適応モデル(pain adaptation model)のメカニズムが反映された結果であり，疼痛性質に依存した筋活動の変化は，腰痛関連組織に由来した疼痛性質が筋活動に影響した結果であると考察しています．

本研究の臨床的意義および今後の展開

本研究成果は，疼痛の性質によって疼痛強度・部位による筋活動分布の変化が異なることが示され，痛みの性質に着目して痛みと運動制御の関連性を捉える重要性が示されました．今後は慢性腰痛患者の運動制御のメカニズムについて研究される予定です．

論文情報

Shigetoh H, Nishi Y, Osumi M, Morioka S

The pain intensity/quality and pain site associate with muscle activity and muscle activity distribution in patients with chronic low back pain: Using a generalized linear mixed model analysis

Pain Research and Management, 2022

関連する先行研究

1. Shigetoh H, Nishi Y, Osumi M, Morioka S. Combined abnormal muscle activity and pain-related factors affect disability in patients with chronic low back pain: An association rule analysis. PLoS One. 2020 Dec 17;15(12):e0244111.

2. Shigetoh H, Nishi Y, Osumi M, Morioka S. Temporal associations between pain-related factors and abnormal muscle activities in a patient with chronic low back pain: A cross-Lag correlation analysis of a single case. J Pain Res. 2020 Dec 3;13:3247-3256.