GST による COPD 患者の呼吸循環反応と上肢運動機能評価 465

は じ め に

　慢性閉塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease：以下，COPD）の死亡者数は 2012 年で 16,402人と全体の 9 位となっており，喫煙率が高く，喫煙開始年齢が若年化している日本では，今後さらに患者数が増加することが懸念されている 1）。COPD の症状として呼吸困難や疲労があるが，これらは日常生活において両上肢を用いた活動（家事や整容等）でも生じ，上肢使用日 常 生 活 活 動（activities of daily living using upper limb：以下，ADL-U）を避けるようになる 2）。呼吸リ

ハビリテーション（以下，呼吸リハ）において「上肢支持なし持久力トレーニングはプログラムに組み入れられるべき（エビデンスレベル 1A）」とされ 3），多くの非支持型の上肢運動によって呼吸困難や疲労が軽減することから 4），日常生活における上肢運動機能を評価することは重要と考える。その方法として arm ergometry や6 分間ペグボード・リング試験 5‒7）（6-minute pegboard and ring test：以下，6PBRT），非支持かつ動的な漸増運動負荷試験（unsupported incremental upper limb exercise test：以下，UIULXT）2）等があるが，いずれも座位で肩関節屈曲運動のみであり，立位での動作が含まれる ADL-U を十分に反映しているとは考えにくい。また上記の試験は最大努力または一定時間継続した運動を求められるが，それらも ADL-U では考えにくい条件設定である 8）。　Hill ら 8）は 2008 年，ADL-U の評価法として GST を考案した。GST はその方法が椅子から立ち上がる，身体を床に曲げる，頭上へ手を伸ばすといった日常生活に類似した動作であるため，より ADL-U を反映すると考えられる。また高価・複雑な器材を必要とせず，実施時間もおおよそ 5 分程度で終了することから臨床的に有用であると考えられる。しかし，呼吸リハで重要である呼吸機能や呼吸筋力，日常生活における呼吸困難・疲労，上肢・全身活動量との関連，また，健常高齢者や他の評

The grocery shelving task（GST）による COPD 患者の呼吸循環反応と上肢運動機能評価法としての有用性の検討＊

佐 藤 瑞 騎 1）5）#　伊藤あずさ 2）　岩 倉 正 浩 3）5）　川 越 厚 良 3）

照 井 佳 乃 4）5）　佐 竹 將 宏 5）　塩 谷 隆 信 5）

要旨 【目的】The grocery shelving task（以下，GST）の呼吸循環反応と上肢機能との関連を検討する。【方法】COPD 患者 10 名（平均年齢 75 歳），健常高齢者 10 名（69 歳）を対象に GST と非支持かつ動的な漸増運動負荷試験（以下，UIULXT）を実施し，呼吸代謝，心拍数，血圧，修正ボルグスケール（以下，BS）を測定した。次に両試験と呼吸機能，握力，PFSDQM，修正 MRC，上肢・全身活動量との関係を検討した。【結果】GST は 2.3 ± 0.2 METs であり，UIULXT より V̇CO2/kg，SBP，SpO2，上肢・全身 BSで有意に低値を示した。GST time は COPD 群 44.1 ± 10.7 秒，対照群 38.9 ± 3.7 秒であり，握力，上肢活動量と負の相関，PFSDQM，修正MRCと正の相関を認めた。【結論】GSTは負荷が比較的小さい試験であり，日常生活の呼吸困難，上肢疲労および上肢活動量を評価できる可能性が示唆された。キーワード　 The grocery shelving task，漸増運動負荷試験，慢性閉塞性肺疾患，上肢運動機能

理学療法学　第 42 巻第 6 号　465 ～ 473 頁（2015 年）

研究論文（原著）

＊ Evaluation of THE GROCERY SHELVING TASK as the Assessment of the Motor Function of Upper-limbs in Patients with COPD

1） 大曲厚生医療センター （〒 014‒0027　秋田県大仙市大曲通町 8‒65） Mizuki Sato, PT: JA Omagari Kosei Medical Center 2） 山本組合総合病院 Azusa Ito, PT: Yamamoto Kumiai General Hospital 3） 市立秋田総合病院 Masahiro Iwakura, PT, Atsuyoshi Kawagoshi, PT, PhD: Akita

City General Hospital 4） 秋田県立病院機構リハビリテーション・精神医療センター Yoshino Terui , PT, MS: Akita Prefectural Center for

Rehabilitation and Psychiatric Medicine 5） 秋田大学大学院医学系研究科保健学専攻 Mizuki Sato, PT, Masahiro Iwakura, PT, Yoshino Terui, PT, MS,

Masahiro Satake, PT, PhD, Takanobu Shioya, MD, PhD: Akita University Graduate School of Health Sciences

＃ E-mail: m4814010@wm.akita-u.ac.jp （受付日　2014 年 5 月 12 日／受理日　2015 年 4 月 28 日）

早期公開：2015 年 9 月 30 日

理学療法学　第 42 巻第 6 号466

価法との比較・検討はなされていない。これらが比較・検討されれば，GST の運動強度や疾患による影響，呼吸機能・ADL 等との関係も明らかにすることができる。また場所に限定されることなく，さらに呼吸機能や上肢活動量を測定するための特別な器械を用いずに，それらを間接的に評価することができる可能性がある。　本研究では COPD 患者と健常高齢者を対象に GST とUIULXT を実施し，下記の点を明確にすることを目的とした。　1．UIULXT と比較し，GST の特徴を明らかにする。　2．COPDにおける上肢運動機能の特徴を明らかにする。　3． COPD における上肢運動機能と呼吸機能，呼吸困

難，身体活動量等との関連を明らかにする。

対象と方法

1．対象　対象者は性別による呼吸困難の出現頻度や身体機能低下の差 9）を考慮してすべて男性とし，市立秋田総合病院の呼吸リハ外来に通院中の COPD 患者 10 名（年齢75 ± 9 歳：COPD 群），市内のコミュニティセンターで活動している健常高齢者10名（年齢69±10歳：対照群）とした（表 1）。COPD は日本呼吸器学会の診断基準に従い，1 秒率（forced expiratory volume in one second/ forced vital capacity：以下，FEV1/FVC）が 70％未満である者とし，医師が診断した 10）。重症度としてはglobal initiative for chronic obstructive lung disease

（GOLD）の病期分類でⅠ期：3 名，Ⅱ期：1 名，Ⅲ期：5 名， Ⅳ 期：1 名， 修 正 MRC 分 類 11）（the modifi ed medical research council scale）は0：1名，1：6名，2：2 名，3：1 名であった。試験を実施するにあたり結果に大きな影響があると考えられる心疾患等の重篤な既往歴や疼痛の存在等がないこと，運動負荷試験における重篤な虚血性心疾患，不安定狭心症等の禁忌事項 12）に該当しないことを確認した。本研究は 2008 年のヘルシンキ宣言（ソウル）13）を遵守し，平成 25 年度市立秋田総合病院および秋田大学医学部の倫理委員会において承認を受け，すべての被験者からは書面同意を得て行った。

2．方法　 対 象 者 に 2 種 類 の 上 肢 運 動 負 荷 試 験（GST・UIULXT）を実施した。その間，呼気ガスモニタ，心拍数計，酸素飽和度モニタを用いて，呼吸循環反応を測定した。また基礎データとして呼吸機能・筋力，身体活動量，日常生活の呼吸困難・疲労を測定した。上肢運動負荷試験の順序は乱数表を用いてランダムで決め，日を変えて実施した。

表 1　対象者の特性

COPD 群（n=10）

対照群（n=10）

男女比（男：女） 10：0 10：0年齢（歳） 75 ± 9 69 ± 10身長（cm） 164.4 ± 6.6 164.6 ± 4.2体重（kg） 63.7 ± 14.5 60.9 ± 8.5BMI（kg/m2） 23.4 ± 3.9 22.5 ± 3.0握力（kg） 33.9 ± 6.6 38.9 ± 3.9Actiwatch2TM の AC 270,660 ± 128,339 262,920 ± 86,987 ActicalTM の AC 69,751 ± 30,256 122,573 ± 58,183MMSE（点） 28.1 ± 2.1 29.1 ± 1.4PFSDQM（点） 7.9 ± 5.2 0.6 ± 1.3 **

VC（L） 2.8 ± 0.7 4.1 ± 1.2 **

% VC（L） 86.7 ± 18.6 124.1 ± 32.6 **

IC（L） 1.9 ± 0.8 2.5 ± 0.8FVC（L） 2.4 ± 0.7 4.0 ± 1.2 **

FEV1（L） 1.2 ± 0.6 3.3 ± 0.8 **

% FEV1（%） 50.7 ± 20.8 138.7 ± 31.2 **

FEV1 / FVC（%） 50.4 ± 16.0 82.3 ± 8.3 **

MVV（L） 47.8 ± 25.2 131.3 ± 33.9 **

PEmax（cmH2O） 126.8 ± 56.5 127.4 ± 33.2PImax（cmH2O） 92.6 ± 30.8 90.5 ± 26.3TLC（L） 5.6 ± 1.5 ―FRC（L） 3.7 ± 1.1 ―RV（L） 2.6 ± 0.8 ―Dlco（ml/min/mmHg） 13.8 ± 5.8 ―PaO2（Torr） 72.0 ± 12.6 ―PaCO2（Torr） 44.2 ± 8.7 ―pH 7.4 ± 0.2 ―SaO2（%） 95.1 ± 1.1 ―併存症数 3 ± 4 1 ± 1 **

mean ± SDCOPD 群─対照群間での有意差（**: p<0.01）併存症一覧（COPD 群：高血圧症 [4], 鉄欠乏性貧血 [2], 心疾患 [2], 脂質異常症 [2], 骨粗鬆症 [1], 不眠症 [1], 閉塞性動脈硬化症 [1], COPD 以外の呼吸器疾患 [4] ／対照群：高血圧症 [3], 心臓病 [1],前立腺癌術後 [1], 睡眠時無呼吸症候群 [1]）SD：standard deviation，BMI：body mass index，MMSE：Mini-Mental Statee Examination，PFSDQM：The Modified version of the Pulmonary Functional Status and Dyspnea Questionnaire，VC：肺活量 vital capacity，IC：最大吸気量 inspiratory capacity，FVC：努力性肺活量 forced vital capacity，FEV1：1 秒量 forced expiratory volume in one second，FEV1/FVC：1 秒率，MVV：最大換気量 maximal voluntary ventila-tion，PEmax：最大呼気圧 maximum inspiratory mouth pres-sure，Plmax：最大吸気圧 maximum expiratory mouth pres-sure，TLC：全肺気量 total lung capacity，FRC：機能的残気量 functional residual capacity，RV：残気量 residual volume，Dlco：一酸化炭素肺拡散能 diff using capacity of lung for carbon monoxide，PaO2：動脈血酸素分圧 partial pressure arterial oxygen，PaCO2： 動 脈 血 二 酸 化 炭 素 分 圧 partial pressure carbon dioxide in artery，SaO2：動脈血酸素飽和度 arterial oxygen saturation

GST による COPD 患者の呼吸循環反応と上肢運動機能評価 467

1）上肢運動負荷試験：（図 1）（1）GST　GST は，Hill ら 8）が標準化した手順・指示に準じて行った。試験前に棚の高さを立位で被験者の肩から15 cm 上に調節し，その棚の 30 cm 前方の床に高さ90 cm の机を設置した。机の左右の床には 1 個 420 g の缶詰を 10 個ずつ，2 つの買い物袋に入れて置いた。被験者は棚から 1 m 前方に位置された椅子に座った状態から試験をはじめるが，検者は試験前に被験者に対し，

「これからあなたの呼吸の問題が日常生活で両腕を使う際にどの程度影響を与えるか明らかにする試験を行います。私が『はじめ』といったら立ち上がり，あなたの前にある買い物袋から缶詰を可能な限り早く棚に移動させてください。1 度に 1 つの手で 2 つ以上の缶詰を持って棚に載せたり，棚に直接買い物袋を載せたりしなければ，どのような方法でも構いません。棚に缶詰を置き終えたら両腕を身体の横に下ろしてください。私はあなたが開始してから終了するまでかかった時間を計ります。もし必要であれば，速度を落としたり休んだりしても構いません。あなたが可能な限り早く終えるよう，自分で速さを決めてください」と一律に指示した（図 1 では机に袋を載せているが，必ずしもその必要はない）。　1 回の練習に引き続いて 2 回の GST を実施したが，2回目が 1 回目と比較して 5％以上時間が短ければもう 1度 GST を行った。1 回目と 2 回目の GST の間は被験者のバイタルサインが安静時の状態に回復するまで休憩した。試験の時間は秒単位で計られ，実施した GST の中で終了するまでの時間が最短のものを記録し，GST time とした。

（2）UIULXT　UIULXT は，Takahashi ら 2）の方法に準じて行った。被験者のバイタルサインが安定した状態であることを確認した後，被験者は自身の膝蓋骨の高さを「1」とし，そこから上方に 15 cm 間隔で「8」まで水平に stage 番

号を記入した異なった色の線を準備した壁に向かって椅子に着席した。試験前に壁に設置した「1」から「8」までの stage 番号のうち，被験者が挙上可能なもっとも高い stage（最高運動高度）を確認した。　上肢の運動は，重さ 200 g で長さ 80 cm，太さ直径2.5 cm のプラスチック製の棒を肩幅で両手に把持しながら，股関節の位置から両側同時に各 stage の番号を差し示し，元の位置に戻ることを繰り返すことで行われた。「1」の高さでウォーミングアップを 2 分間行い（これを stage1 とした），その後は 1 分間に 15 cm ずつ運動の高さを漸増させた（次の stage を指し示す）。最高運動高度まで運動が継続した場合はその stage において1 分毎に棒の重さを 500 g，1.0 kg，1.5 kg，2.0 kg と漸増させることで運動強度を増加させた。運動は 1 分間に30 回のペースで行い，それはメトロノ―ムでコントロールした。本研究では UIULXT が開始されてから終了するまでの時間を計測し，UIULXT time とした。　試験は症候限界性に行われ，被験者の意思，また予測最大心拍数（220 －年齢）の 90％に到達した場合，さらに経皮的酸素飽和度（percutaneous oxygen satura-tion：以下，SpO2）が 85％以下に低下した場合を中止基準とした。2）各種検査指標

（1）呼吸循環反応の測定　呼吸反応として被験者には GST と UIULXT の試験中および試験前後安静座位状態で，酸素摂取量（oxygen uptake per kilogram：以下，V̇O2/kg），二酸化炭素排出量（carbon dioxide production per kilogram：V̇CO2/kg），分時換気量（minute ventilation：V̇E），一回換気量（tidal volume：VT）， 呼 吸 数（respiratory rate：RR）をポータブル型呼気ガスモニタ（CORTEX 社製，MetaMax3BTM）を用いて breath-by-breath 法にて測定し た。 ま た 心 拍 数（heart rate： 以 下，HR） をMetaMax3BTM に付属の心拍数計（Polar Electro Oy,

図 1　GST と UIULXT の様子

理学療法学　第 42 巻第 6 号468

PolarTM 心拍数モニタ・セット）を使用して測定し，SpO2 を携帯型酸素飽和度モニタ（コニカミノルタオプティクス，PULSOX-MeTM）を用いて測定した。安静時の呼吸状態として安静中に呼吸パラメータが安定してから，運動開始に際する交感神経興奮の影響を考慮し試験開始前 30 秒まで 3 分間の平均を安静値とした 8）。最高値は試験開始から試験後 3 分の間で，MetaMax3BTM

が 10 秒毎に算出する各々のパラメータの中で最大の値とし，SpO2 は最小の値とした。GST では GST time が最短となった試験の値を採用して算出した。　 循 環 反 応 と し て 収 縮 期 血 圧（systolic blood pressure：以下，SBP），拡張期血圧（diastolic blood pressure：以下，DBP）を試験前と試験直後，および試験後 1 分毎に 3 分間測定した。血圧の測定にはデジタル自動血圧計（オムロン松坂，HEM-770 ファジイ TM）を使用した。また，同様に自覚的運動強度として呼吸困難と上肢疲労を修正 Borg scale を用い，それぞれ全身Borg scale，上肢 Borg scale として評価した。

（2）呼吸機能・呼吸筋力　呼吸機能の測定では小型電子スパイロメータ

（CHEST 社製，CHESTGRAPH-HI701TM）を使用し，静的肺活量（slow vital capacity：SVC），最大吸気量

（inspiratory capacity：IC）， 努 力 性 肺 活 量（forced vital capacity：FVC），1 秒量（forced expiratory volume in one second： 以 下，FEV1），1 秒 率（FEV1/FVC），対標準 1 秒量（％ FEV1）を測定した。測定方法および日本人男性の VC，FEV1 の標準値の算出には，呼吸機能検査ガイドライン 14）を参考にした。その他，COPD患者の最大換気量（maximal voluntary ventila-tion：MVV），動脈血液ガス等の結果は，対象者のカルテより入手した。　呼吸筋力の測定では呼吸筋力計（CHEST 社製，VITALPOWER KH101TM） を 使 用 し， 最 大 吸 気 圧

（maximum inspiratory mouth pressure：以下，PImax）お よ び 最 大 呼 気 圧（maximum expiratory mouth pressure：以下，PEmax）を測定した。PImax は残気量位から最大吸気努力，PEmax は全肺気量位から最大呼気努力を行った 15）。いずれもその圧を 3 秒維持し，休憩を入れながら 3 回ずつ行った 15）。3 回の中の最大値を PImax，PEmax として採用した。

（3）身体活動量　COPD 患者の日常生活における上肢活動量を計測する た め に， 携 帯 型 活 動 量 計（RESPIRONICS 社，Actiwatch2TM，23× 43× 10 mm，16 g）を非利き腕に，全身活動量を計測するために超小型活動量モニタ

（RESPIRONICS社，ActicalTM，27× 28× 10 mm，17 g）を 右 腰 に 連 続 2 週 間 装 着 し た。Actiwatch2TM，ActicalTM は小型で軽量であり，加速度を activity

count（以下，AC）として連続記録できる。2 週間の装着中の総 AC から 1 日の平均 AC を求めた。

（4）PFSDQM・握力・修正 MRC 分類・MMSE　呼吸器疾患特異的機能状態尺度（the modifi ed ver-sion of the pulmonary functional status and dyspnea questionnaire：以下，PFSDQM）は，「活動に伴う呼吸困難（dyspnea with activities：以下，PFSDQM-DA）」

「活動に伴う疲労（fatigue with activities：PFSDQM-FA）」「活動に伴う患者の変化（change experienced by the patient with activities：PFSDQM-CA）」を下位尺度とする評価法である 16）。髪をとく，シャツを着る，髪を洗う，坂道を歩く，階段を 3 段上る等の 10 項目について，それぞれ呼吸困難，疲労，患者の変化の程度を0（なし）～ 10（非常に強い）の 11 段階で評価した。　両群で筋力の指標として握力，認知機能を確認するために mini-mental state examination（以下，MMSE）17）

を測定し，COPD 群では修正 MRC 分類 11）の検査を質問紙票を用いて実施した。3）解析方法　すべての指標には正規性の検定として Shapiro-Wilk検定を行い，その結果に基づいて以後の検定を選択した。

（1） 対象者特性の比較と GST・UIULXT 施行中の V̇O2

と V̇CO2 の経時的変化　対象者特性の比較を対応のない t 検定，または Mann-Whitney の U 検定を行った。V̇O2 と V̇CO2 の経時的変化に関し，V-slope 法 18）にて AT を判定し，COPD 群と対照群で比較した。

（2） GST と UIULXT の呼吸循環反応の比較（安静値と最高値の比較）

　各群の GST と UIULXT の各種呼気ガス指標，HR，SBP，DBP，SpO2，全身・上肢 Borg scale の安静値と最高値を比較するために，対応のある t 検定，またはWilcoxon の符号付順位検定を行った。

（3） COPD 群と対照群間における上肢運動機能評価法の比較

　各群の GST と UIULXT のそれぞれの最高値から安静値を引いた変化量を求め，その比較を対応のない t 検定，または Mann-Whitney の U 検定を行った。またGST time と UIULXT time，および GST と UIULXTの METs の比較のために，同様の検定を行った。

（4） COPD 群における GST time，UIULXT time と各種評価指標との相関

　COPD 群における GST time，および UIULXT timeと呼吸機能，握力，PFSDQM，上肢活動量等との関係を検討するために，Pearson の積率相関係数，またはSpearson の順位相関係数を使用した。すべての統計処理は統計ソフト IBM SPSS Statistics 21.0 を用い，いず

GST による COPD 患者の呼吸循環反応と上肢運動機能評価 469

れも有意水準 5％をもって統計学的有意とした。

結　　　果

1． 対象者特性の比較と GST・UIULXT 施行中の V̇O2

と V̇CO2 の経時的変化　COPD 群と対照群の年齢・身長・MMSE 等に有意差は 認 め ら れ な か っ た。 し か し PFSDQM や VC・％ FEV1 等といった呼吸機能においては有意差が認められた。図 2 に COPD 群と対照群の GST と UIULXT における V̇O2 と V̇CO2 の経時的変化の一例を示す。GSTは両群において V̇O2 が V̇CO2 より常に高値を示している。一方，UIULXT は試験の途中から V̇CO2 が V̇O2 よりも高値を示している。V-slope 法から，GST は両群で10 名中 2 名ずつでのみ AT が認められ，UIULXT ではCOPD 群で 10 名中 8 名，対照群では全員に AT が認められた。

2． GST と UIULXT の呼吸循環反応の比較（安静値と最高値の比較）

　表 2 に COPD 群と対照群の GST と UIULXT の各呼気ガス指標，循環反応，全身・上肢 Borg scale の安静値と最高値を示す。GST は COPD 群において上肢 Borg scale でのみ有意差が認められず，対照群においても多くの項目で有意差が認められたが，SpO2 低下が認められたのは COPD 群のみであった。

3． COPD 群と対照群間における上肢運動機能評価法の比較

　表 3 に COPD 群，対照群の両試験の変化量の比較を示す。COPD 群では V̇CO2/kg，SBP，SpO2，全身・上肢 Borg scale において GST が UIULXT よりも有意に低値を示した。また，対照群では V̇O2/kg，V̇CO2/kg，VE，VT， 全 身・ 上 肢 Borg scale に お い て GST がUIULXT よりも有意に低値を示した。　GST timeはCOPD群44.1±10.7秒，対照群38.9±3.7秒と COPD 群が延長する傾向があった。UIULXT timeは COPD 群 685.0 ± 97.5 秒， 対 照 群 760.0 ± 60 秒 とCOPD 群は対照群より有意に短縮していた。GST のMETs は COPD 群 2.3 ± 0.2 METs， 対 照 群 2.8 ±0.5 METs，UIULXT の METs は COPD 群 2.7 ±0.8 METs，対照群 3.5 ± 0.8 METs であった。

4． COPD 群における GST time，UIULXT time と各種評価指標との相関

　 表 4 に COPD 群 に お け る GST time， お よ びUIULXT time と各種評価指標との相関係数を示す。GST time は 握 力，PFSDQM，PFSDQM-DA， 修 正MRC 分類，上肢活動量と，UIULXT time は PImax とPFSDQM，および上肢活動量に有意な相関関係が認められた。

図 2　 COPD 群（上段）と対照群（下段）の GST（左列）と UIULXT（右列）における V̇O2（白丸：○）と V̇CO2（黒丸：●）の経時的変化．黒矢印は試験終了を示す．

理学療法学　第 42 巻第 6 号470

考　　　察

　本研究の目的は GST が COPD 患者の呼吸循環反応に及ぼす影響を明らかにし，呼吸リハにおいて重要である呼吸機能や握力，日常生活における呼吸困難・疲労，上肢・全身活動量等との関連を明確にすることで，GSTのADL-U評価法としての有用性を検討することである。GST の 特 長 と し て 6PBRT の 試 験 時 間 が 6 分 間，UIULXT は本研究では約 11 分間（終了する stage によ

る）かかる試験であることに対し，GST は 3 回の実施で 5 分間程度と実施時間が比較的短く，特別に高価・複雑な機材・機具も要せずに実施できる試験であると考えられる。　本研究で COPD 群の GST time は対照群に比べ延長傾向にあることから，GST は COPD で上肢運動機能が低下すること 10）を反映していると推察される。COPD群と対照群の間に有意差は認められなかったことに関しては，被験者数が少ないことに加え，GST が COPD 群

表 2　GST と UIULXT の呼吸循環指標の安静値と最高値の比較

COPD 群 対照群

GST UIULXT GST UIULXT

安静値 最高値 安静値 最高値 安静値 最高値 安静値 最高値

V̇O2/kg（ml/min） 4.5 ± 0.6 10.5 ± 1.5 ** 4.2 ± 0.9 11.2 ± 3.4 ** 4.7 ± 1.1 13.1 ± 1.8 ** 4.3 ± 1.0 14.3 ± 2.2 **

V̇CO2/kg（ml/min） 4.0 ± 0.7 9.0 ± 1.4 ** 3.8 ± 1.1 10.9 ± 3.0 ** 4.3 ± 1.3 10.7 ± 2.5 ** 3.9 ± 0.9 15.7 ± 2.8 **

V̇E（l / min） 13.4 ± 2.2 26.2 ± 4.4 ** 12.2 ± 2.6 29.7 ± 7.1 ** 11.7 ± 2.4 24.9 ± 4.3 ** 10.6 ± 1.8 36.6 ± 6.6 **

VT（l） 0.7 ± 0.1 1.2 ± 0.2 ** 0.9 ± 0.4 1.5 ± 0.6 ** 0.7 ± 0.4 1.2 ± 0.5 ** 0.7 ± 0.3 1.5 ± 0.6 **

RR（breath / min） 20.0 ± 3.1 33.8 ± 5.4 ** 16.0 ± 3.7 36.3 ± 6.9 ** 17.7 ± 4.3 30.7 ± 7.9 ** 17.2 ± 4.7 34.9 ± 4.6 **

HR（beats / min） 78.4 ± 6.5 99.2 ± 6.4 ** 79.2 ± 9.7 107.3 ± 12.7 ** 72.6 ± 6.3 105.0 ± 10.6 ** 70.6 ± 7.3 106.5 ± 11.9 **

SBP（mmHg） 132.7 ± 6.7 152.2 ± 12.8 ** 127.3 ± 10.5 163.5 ± 26.9 ** 137.7 ± 15.8 161.3 ± 21.3 ** 141.3 ± 13.6 168.8 ± 23.3 **

DBP（mmHg） 84.6 ± 8.4 90.4 ± 8.6 * 83.7 ± 11.6 92.9 ± 12.1 * 90.0 ± 10.5 86.4 ± 12.5 88.3 ± 7.6 89.6 ± 8.5

SpO2（%） 95.2 ± 1.2 92.7 ± 2.4 ** 95.5 ± 1.0 91.1 ± 2.8 ** 96.4 ± 0.7 95.8 ± 1.5 96.9 ± 1.0 94.7 ± 3.5 *

全身 Borg scale 0.0 ± 0.4 1.0 ± 0.4 ** 0.0 ± 0.0 3.5 ± 1.4 ** 0.0 ± 0.0 0.8 ± 0.4 * 0.0 ± 0.0 4.0 ± 1.9 **

上肢 Borg scale 0.0 ± 0.0 0.0 ± 0.0 0.0 ± 0.0 5.0 ± 1.5 * 0.0 ± 0.0 0.0 ± 0.4 0.0 ± 0.0 6.5 ± 1.0 **

mean ± SD，上肢 Borg scale・全身 Borg scale：median ± Q安静値─最高値間での有意差（*: p<0.05　**: p<0.01）V̇O2 / kg：酸素摂取量，V̇CO2 / kg：二酸化炭素排出量，V̇E：分時換気量，VT：一回換気量RR：呼吸数，HR：心拍数，SBP：最高血圧，DBP：最低血圧，SpO2：経皮的酸素飽和度

表 3　GST と UIULXT の変化量（最高値─安静値）および継続時間と METs の比較

COPD 群 対照群GST 変化量 UIULXT 変化量 GST 変化量 UIULXT 変化量

V̇O2/kg（ml/min） 6.0 ± 1.2 6.9 ± 3.1 8.4 ± 1.3 10.0 ± 2.2 *

V̇CO2/kg（ml/min） 5.0 ± 1.2 7.1 ± 2.7 * 6.4 ± 2.0 11.8 ± 2.8 **

V̇E（l / min） 12.8 ± 3.5 17.5 ± 6.5 13.2 ± 3.8 26.0 ± 6.9 **

VT（l） 0.5 ± 0.2 0.5 ± 0.2 0.5 ± 0.2 0.8 ± 0.4 **

RR（breath / min） 13.7 ± 4.7 20.2 ± 9.5 13.0 ± 5.4 17.8 ± 6.3HR（beats / min） 20.8 ± 7.6 28.1 ± 12.5 32.4 ± 10.9 35.9 ± 11.8 SBP（mmHg） 19.5 ± 11.6 36.2 ± 20.6 * 23.6 ± 11.3 27.5 ± 14.6 DBP（mmHg） 5.8 ± 6.7 9.2 ± 9.2 ‒3.6 ± 10.1 1.3 ± 7.5 SpO2（%） ‒2.5 ± 2.5 ‒4.4 ± 2.4 * ‒0.6 ± 1.7 ‒2.2 ± 2.9全身 Borg scale 1.0 ± 0.7 3.5 ± 1.4 * 0.8 ± 0.4 4.0 ± 1.9 *

上肢 Borg scale 0.0 ± 0.0 5.0 ± 1.5 * 0.0 ± 0.2 6.5 ± 1.0 **

継続時間 44.1 ± 10.7 685.0 ± 97.5 38.9 ± 3.7 760.0 ± 60.0 †

METs 2.3 ± 0.2 2.7 ± 0.8 2.8 ± 0.5 ‡ 3.5 ± 0.8 †

mean ± SD，上肢 Borg scale・全身 Borg scale：median ± Q同一群内での GST 変化量と UIULXT 変化量の有意差（*: p<0.05　**: p<0.01）COPD 群─対照群間での有意差（†: p<0.05　‡: p<0.01） V̇O2/kg：酸素摂取量，V̇CO2/kg：二酸化炭素排出量，V̇E：分時換気量，VT：一回換気量RR：呼吸数，HR：心拍数，SBP：最高血圧，DBP：最低血圧，SpO2：経皮的酸素飽和度

GST による COPD 患者の呼吸循環反応と上肢運動機能評価 471

にとって約 2.3 METs と低負荷であることが挙げられ，缶詰の重さ等を今後検討する余地がある。また本研究のCOPD 群の GST time は 44.1 ± 10.7 秒，対照群は 38.9± 3.7 秒と，Hill ら 8）の 37.2 ± 5.6 秒より両群が遅いという結果であった。Hill ら 8）の研究では被験者の 45％が女性であり，特性が明確でない部分もあるため単純比較はできないが，その理由として本研究は呼気ガス分析を行うためにポータブル型呼気ガスモニタ（1 kg 程度）を首にかけ，専用のマスクをつけた状態でのデータであったため，Hill ら 8）の研究より GST time が延長したと考えられる。　V̇O2 と V̇CO2 の経時的変化より，GST は両群で 10 名中 2 名ずつのみ AT が認められ，UIULXT は COPD 群で 8 名，対照群では全員に AT が認められた。このこと か ら GST が AT 以 下 の 運 動 で あ る の に 対 し，UIULXT は AT 以上の運動であると推察された。　GST は両群ともに多くの項目で安静値と最高値間に有意差があったが，SpO2 低下は COPD 群でのみ示された。これは両群ともに VT，V̇E を増加させる呼吸動態をとることで SpO2 維持を図ったと考えられたが 19），COPD 患者では換気血流比不均等分布 20）21）が過換気によりさらに大きくなり，結果として SpO2 低下が生じたと考えられた。また両試験の変化量の比較では，COPD群の V̇CO2/kg，SpO2，呼吸困難等において GST が有意に低値を示した。これは GST が UIULXT よりも負荷が小さく，呼吸循環反応に及ぼす影響が少ないことを表している。運動中の SpO2 低下はそれを是正すべく肺血流量，または全身血流量を増やすため，心ポンプ機能へ負担がかかる 20）。さらに著しい SpO2 低下は肺血管

攣縮が生じやすい状況となるため，肺高血圧症による右心不全が合併する可能性が高まり，運動耐容能のさらなる低下が危惧される 22）。GST の身体負荷が小さいことに加え，呼吸困難が 1.0（かなり弱い），上肢疲労が 0（感じない）であることは，患者にとって客観的に試験のリスクが低く，主観的な負担も少なく有益なことと考えられる。　COPD 群において GST time は握力と負の相関が認められた。握力は上肢の粗大筋力を表す指標とされており 23），GST が床から 4.2 kg の袋を 2 つ机に上げ，それから 420 g の缶詰を 1 個ずつ棚に移動させる動作に，上肢筋力が強く関わることが推察される。また，GST time・UIUXLT time ともに PFSDQM と有意な相関が認められた。これは GST time が長い，または UIULXT time が短い COPD 患者は日常生活において呼吸困難や疲労を強く感じていることを示している。しかし，PFSDQM の下位項目である PFSDQM-DA や修正 MRC分類と有意な相関が認められたのは GST time のみであった。これは UIULXT が座位で肩関節屈曲運動のみであるのに対し，GST が椅子から立ち上がる，頭上へ手を伸ばすといった，より日常生活に類似した動作であるためと考えられる。これらは GST の方が UIULXT よりも，COPD 患者の日常生活における呼吸困難をより反映しやすい方法である可能性を示唆している。　日常生活では家事や整容等，上肢を中心としたADL-U が存在し，それが呼吸困難を誘発する。これにより COPD 患者は ADL-U を避けてしまうが，それは廃用性の筋力低下を引き起こし，さらに ADL-U を避けるようになる負のスパイラルが生じる可能性がある 24）。

表 4　COPD 群の GST time および UIULXT time と各種評価指標との相関

GST time UIULXT time #

r p r p % VC（L） ‒0.435 0.209 0.488 0.153% FEV1（%） 0.003 0.993 ‒0.244 0.497FEV1 / FVC（%） 0.156 0.668 ‒0.317 0.372 PEmax（cmH2O） # ‒0.139 0.701 0.348 0.325PImax（cmH2O） ‒0.444 0.199 0.799 ** 0.006握力（kg） ‒0.740 * 0.023 0.555 0.121 PFSDQM 0.689 * 0.028 ‒0.712 * 0.021PFSDQM-DA 0.762 * 0.010 ‒0.421 0.226PFSDQM-FA 0.232 0.519 ‒0.413 0.235 PFSDQM-CA ‒0.131 0.718 0.083 0.820修正 MRC 分類 # 0.679 * 0.031 ‒0.193 0.593Actiwatch2TM の AC ‒0.634 * 0.049 0.671 * 0.034ActicalTM の AC ‒0.536 0.110 0.598 0.068 MMSE # ‒0.118 0.745 0.075 0.837

*: p<0.05　**: p<0.01　r: 相関係数　p: 有意確率　#：Spearson の順位相関係数

理学療法学　第 42 巻第 6 号472

このことから日常生活における上肢活動量を定期的に評価することは重要であると考えられる。GST time は Actiwatch2TM の AC と負の相関が認められ，これはGST time が長い COPD 患者は日常生活で上肢活動量が低下していることを示している。吉田ら 6）は 6PBRTと Actiwatch2TM の AC に有意な相関関係があるとし，6PBRT が上肢活動量の代用指標となり得る可能性を示唆している。これらから GST も日常生活における上肢活動量を間接的に把握できる可能性が示唆された。　GST time がこれらの指標と相関関係があることは，GST time が延長している COPD 患者（本研究：44.1 ±10.7 秒，Hill ら 8）：37.2 ± 5.6 秒）に対してより積極的な上肢筋力増強練習等のプログラム導入を検討する必要があることを示している。また，上肢活動量低下による負のスパイラルを断ち切るべく，ADL-U の状況を把握し，必要に応じて呼吸法や負担の少ない動作指導，自助具の導入の検討が必要と考える。　本研究の限界点として，対象者数がそれぞれ 10 名ずつと少なく，また呼気ガス分析のためにマスクを装着しながら試験を実施したため，それによる呼吸困難や閉所恐怖症の症状等が結果に反映された可能性，また GST time の相対的比較が困難であることが挙げられる。また GST は低強度であることから，上肢運動機能を十分に引き出していない可能性がある。さらに ADL-U は女性が行うことも少なくなく，男性に限定した本研究の結果を女性 COPD 患者に反映できるかは検討が必要である。加えて，Actiwatch2TM の AC は受動的に腕が振れた際（たとえば歩行）にも検知するため，AC がADL-U をどの程度反映しているかの検討が今後必要と考えられる。

結　　　論

　COPD 患者において，GST は約 2.3 METs で AT 以下の運動であるのに対し，UIULXT は約 2.8 METs でAT を超える運動である。また，GST は UIULXT よりも V̇CO2/kg，SBP，SpO2，全身・上肢 Borg scale の変化量が低値であり，主観的・客観的負荷が小さい試験である。さらにGST timeはCOPDで延長する傾向があり，GST により日常生活の呼吸困難・疲労，上肢活動量を定量的に評価できる可能性が示唆された。

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〈Abstract〉

Evaluation of THE GROCERY SHELVING TASK as the Assessment of

the Motor Function of Upper-limbs in Patients with COPD

Mizuki SATO, PTJA Omagari Kosei Medical Center

Azusa ITO, PTYamamoto Kumiai General Hospital

Masahiro IWAKURA, PT, Atsuyoshi KAWAGOSHI, PT, PhDAkita City General Hospital

Yoshino TERUI, PT, MSAkita Prefectural Center for Rehabilitation and Psychiatric Medicine

Mizuki SATO, PT, Masahiro IWAKURA, PT, Yoshino TERUI, PT, MS, Masahiro SATAKE, PT, PhD, Takanobu SHIOYA, MD, PhDAkita University Graduate School of Health Sciences

Purpose: This study’s primary purpose was to verify the relationship between the cardiopulmonary response on a grocery shelving task (GST) and the motor function of the upper limbs in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). The secondary purpose was to evaluate the usefulness of the GST in the assessment of these patients’ upper-limbs motor function. Methods: We measured the respiratory gas exchange, heart rate and blood pressure and evaluated the modifi ed Borg scale scores during both the GST and a UIULXT (unsupported incremental upper limb exercise test) in 10 COPD patients (mean age 75± 9 yrs) and 10 healthy elderly subjects (69± 10 yrs). We analyzed the relationships among the GST performance and respiratory function, respiratory muscle strength, grip strength, PFSDQ-M (pulmonary functional status and dyspnea questionnaire-modified) score, m-MRC (the modified medical research council scale), and physical activity of the upper limbs and the whole body. Result: The exercise intensity achieved by the patients on the GST was 2.3 ± 1.1 METs. Their values of V̇CO2/kg, systolic blood pressure, SpO2, and modifi ed Borg scale were signifi cantly lower than their UIULXT scores. The time needed to complete the GST (GST time) was 44.1 ± 10.7 s in the COPD patients and 38.9 ± 3.7 s in the healthy elderly subjects. The GST time, grip strength and physical activity of the upper limbs were positively correlated, whereas the GST time and the values of PFSDQM and m-MRC were negatively correlated. Conclusion: Our results suggest that the GST is a relatively small-load assessment test for COPD patients and that the GST could be used to accurately evaluate the dyspnea, fatigue and physical activity of the upper limbs in COPD patients’ activities of daily living.

Key Words: GST, UIULXT, COPD, The motor function of upper-limbs