一般

【2024年最新版】非麻痺側アプローチで麻痺側機能が向上！？脳卒中リハビリのCross Education効果と実践法を徹底解説

2024.10.13

論文を読む前に

リハビリテーション医の金子先生が、新人療法士の丸山さんに「クロスエデュケーション」について講義を行う場面を想像してみます。クロスエデュケーションは、非麻痺側の筋力トレーニングが麻痺側の筋力強化に寄与するという現象であり、そのメカニズムは脳科学的にも興味深いものです。この講義では、その科学的根拠と臨床応用について解説します。

「非麻痺側を鍛え、麻痺側を強化するCross Education」について

金子先生:
「丸山さん、今日は脳卒中片麻痺患者のリハビリにおける非常に興味深い現象、クロスエデュケーションについて話しましょう。これは、非麻痺側の筋力トレーニングが麻痺側の筋力向上につながるというものです。最近、クロスエデュケーションは、リハビリにおいて新しいアプローチとして注目されています。その背景には、脳の可塑性や運動学習のメカニズムが深く関係しています。」

脳科学的メカニズム

金子先生:
「まず、クロスエデュケーションの脳科学的なメカニズムについて見ていきましょう。この現象が起こる理由は、両側性の脳の運動制御にあります。通常、運動を行うと、その運動は脳の運動野で処理され、脊髄を介して筋肉に指令が送られますが、その際に、非運動側の脳にも活性化が見られることが知られています。具体的には、一次運動野（M1）の活動が、片側だけでなく両側の筋活動に影響を与えているのです。」

丸山さん:
「つまり、片方の筋力を強化すると、もう片方にも影響が及ぶということですか？」

金子先生:
「そうです。これは、運動野が左右にまたがるように情報を伝達しているためです。また、運動を行う際には、皮質脊髄路だけでなく、補足運動野や大脳基底核も関与しており、これらのネットワークが両側性の筋活動をサポートしていると考えられます。」

非麻痺側のトレーニングが麻痺側に影響を与えるメカニズム

金子先生:
「クロスエデュケーションの具体的なメカニズムには、神経的適応と筋力の神経支配の改善が関与しています。非麻痺側の強化トレーニングによって、麻痺側の神経ネットワークが再構築されるのです。ここで注目すべきは、脳梁や脊髄内のニューロンの可塑性です。」

丸山さん:
「脳梁ですか？」

金子先生:
「そうです。脳梁は左右の大脳半球をつなぐ重要な構造で、クロスエデュケーションにおいて、麻痺側の運動機能の改善に重要な役割を果たしています。脳梁を通じて、非麻痺側のトレーニングが麻痺側の運動野にも刺激を与え、機能的な回復を促すことが示されています。また、運動学習による皮質内および皮質間の結合強化も、麻痺側の機能改善に寄与しています。」

実際の臨床応用

金子先生:
「このクロスエデュケーションの理論を、臨床でどう応用するかが大切です。特に脳卒中後の片麻痺患者では、非麻痺側の上肢や下肢の強化が重要になります。たとえば、患者が麻痺側の動きをまだ回復していない場合、まず非麻痺側の筋力を集中的に強化するトレーニングを行います。」

丸山さん:
「そうすることで、麻痺側も間接的に強化されるということですね。」

金子先生:
「その通りです。非麻痺側に負荷をかけたトレーニングを実施することで、脳内のネットワーク全体が活性化され、麻痺側にも運動指令が伝達されやすくなります。特に重要なのは、等尺性収縮やダイナミックな収縮運動です。これらを非麻痺側で行うことで、麻痺側の筋活動が促進され、機能改善が期待できます。」

麻痺側への影響を高めるためのトレーニング戦略

金子先生:
「では、丸山さん、ここでいくつかの臨床応用のアイデアを挙げてみましょう。」

非麻痺側の等尺性収縮を活用
非麻痺側での等尺性収縮運動（例えば、握力計を使った握力トレーニング）は、麻痺側の筋収縮パターンにも好影響を与えます。
両側トレーニング
両手や両足を同時に使う運動は、麻痺側の運動機能改善をさらに促進することができます。これにより、脳の両側運動野の活性化が得られます。
非麻痺側の反復運動
非麻痺側での反復的な動作練習を行うことで、麻痺側の神経筋ネットワークに新たな結びつきが形成され、クロスエデュケーションの効果を高めます。
高強度インターバルトレーニング
非麻痺側に高強度のインターバルトレーニングを取り入れることで、神経の適応力を最大限に活用し、麻痺側の神経伝達効率を向上させます。
非麻痺側の関節可動域訓練
非麻痺側の関節可動域訓練を積極的に行うことで、麻痺側の可動域にも影響を与え、回復を促します。

麻痺側の機能回復を促進する補助的アプローチ

金子先生:
「クロスエデュケーションの効果を最大限に引き出すためには、リハビリ全体の戦略も考慮する必要があります。反復促通療法（CIMT）などのアプローチと組み合わせることで、より効果的に機能回復が得られることが示されています。」

丸山さん:
「反復促進療法との併用ですね。」

金子先生:
「そうです。クロスエデュケーションは、患者のリハビリ初期に特に効果的です。この段階で非麻痺側のトレーニングに重点を置き、徐々に麻痺側の動作を取り入れていくことで、両側の運動機能を回復させることが期待できます。」

結論

金子先生:
「まとめると、クロスエデュケーションは脳卒中片麻痺患者にとって非常に有効なアプローチです。脳の両側運動野の相互作用や神経可塑性を利用し、非麻痺側のトレーニングを麻痺側の機能回復に応用することができます。今後のリハビリでは、非麻痺側の強化を戦略的に活用することを心掛けてください。」

丸山さん:
「ありがとうございます！クロスエデュケーションを効果的に活用できるよう、実践していきます。」

このように、クロスエデュケーションの科学的基盤と臨床応用は、脳卒中リハビリにおいて重要な要素です。非麻痺側の強化を通じて麻痺側の機能を回復させることが、今後のリハビリ戦略の鍵となるでしょう。

論文内容

タイトル

●非麻痺側トレーニングが麻痺側同部位を強化する！？脳卒中患者の手関節背屈筋に対するCross Educationの効果

●原著はUnilateral wrist extension training after stroke improves strength and neural plasticity in both armsこちら

なぜこの論文を読もうと思ったのか？

●麻痺側の出力を高める事は脳卒中リハを行う上で、課題となる。今回、”cross education”という概念が目に止まり、麻痺側の出力を高める上での一つの臨床アイデアになるのではと思い本論文に至る。

内　容

背景・方法

●脳卒中は両側性の神経障害と筋力低下を誘発し、神経学的により多く影響を受ける（MA：麻痺側）および影響を受けにくい（LA：非麻痺側）側がもたらされる。麻痺側を直接トレーニングすることは、重度の筋力低下や関節可動域制限を有する人にとっては非常に難しいことがある。研究は、片側トレーニングが脊髄レベルと皮質レベルの両方で神経経路に両側的に影響することを明確に示している。”Cross-education” とは片側の同部位の筋を訓練する事で訓練されていない側の同じ筋の強度を高める事を指す。

●本研究では、慢性期脳卒中患者24人の非麻痺側の手関節において5週間の最大筋出力での手関節背屈トレーニングを実施し、観察した。20人がトレーニングを完遂した。

●3つのベースライン評価（PRE1、PRE2、PRE3。4〜7日間隔）と1つの事後テスト（POST。トレーニング後1週間以内）が実行された。最大手関節背屈の強度、脊髄および皮質の可塑性および臨床評価がPRE1-3およびPOSTで行われた。

結果

●トレーニングの5週間後、非麻痺側手関節背屈の高強度訓練にて非麻痺側手関節背屈筋力は42％、麻痺側は35％増加した。4人の患者で臨床的に意義のあるレベルの手の機能改善があった。5週間後のフォローでもこの両側の筋力増加量は維持されていた。

●筋活性化は、麻痺側上肢でのトレーニング後の皮膚反射振幅と相関していた。

●この研究は、神経学的に影響を受けにくい「非麻痺側」の上肢を使った高強度トレーニングが、両側の筋力を改善し、脊髄と皮質の両方の可塑性を変化させることを示している。

明日への臨床アイデア

クロスエデュケーションは、非麻痺側のトレーニングが麻痺側の機能改善に寄与することを利用したアプローチであり、脳卒中患者において非常に有効です。以下に、具体的な臨床アイデアをいくつか示します。

1. 非麻痺側の筋力トレーニング

重錘エクササイズ: 非麻痺側の上肢に重錘を使用した筋力トレーニングを実施します。特に、等尺性収縮（アイソメトリック）を取り入れることで、麻痺側にも神経伝達の改善を促進できます。
エクササイズバンドの使用: 非麻痺側の筋力強化のためにエクササイズバンドを使用し、様々な角度での抵抗運動を行います。

2. バイラテラルトレーニング

両側運動: 非麻痺側と麻痺側の両方を同時に使う運動（例: 両手でのボールキャッチや、両脚でのステップ運動）を行うことで、脳内の相互作用を促進します。
双方向の動作: 例えば、非麻痺側の手でボールを持ち上げる動作を行いながら、麻痺側の腕を引き上げるような運動を組み合わせます。

3. 機能的活動の実施

日常生活動作の練習: 非麻痺側での日常生活動作（食事、着替え、掃除など）を行う際に、意図的に麻痺側の動きを促すようにします。これにより、神経系への刺激が加わります。
協調運動の強化: 非麻痺側での手を使った作業（例えば、パズルや積み木）を行う際に、麻痺側も参加させるようにします。

4. リズムトレーニング

音楽に合わせた運動: 非麻痺側を強化するための運動を、リズミカルな音楽に合わせて行うことで、動作の楽しさを増し、運動への意欲を高めます。特にリズム感が重要な動作（例: ステップ運動）を取り入れることが有効です。
リズミカルな声かけ: リズムに合わせて声をかけることで、患者の動きを誘導し、運動を意識的に行わせる手法です。

5. 筋活動のモニタリング

EMGを用いたフィードバック: 非麻痺側の筋力トレーニング中に筋電図（EMG）を使用して、麻痺側の筋活動をモニタリングし、患者にフィードバックを行います。これにより、運動に対する意識が高まり、神経の適応が促進されます。

6. 神経可塑性を意識したプログラム

クロスエデュケーションの組み合わせ: クロスエデュケーションの効果を最大限に引き出すために、非麻痺側のトレーニングを行った後に麻痺側の軽いトレーニングを行うことで、神経の可塑性をさらに高める戦略を取ります。
心理的サポート: 非麻痺側の強化による自信向上を図るために、ポジティブなフィードバックを行い、患者のモチベーションを維持します。

7. 家族や介護者の参加

リハビリの共同参加: 家族や介護者を巻き込んで、非麻痺側の運動を行う際に一緒に行うことで、社会的な支援を強化し、リハビリの効果を高めることができます。
エクササイズプログラムの共有: 家族に対して非麻痺側の運動プログラムを教え、日常的に一緒に取り組むことができるようにします。

これらのアイデアを通じて、クロスエデュケーションの原理を活用し、脳卒中患者のリハビリテーションをより効果的に進めることができます。非麻痺側の強化を意識したプログラムは、麻痺側の機能改善に大きな影響を与えることが期待されます。

新人療法士が非麻痺側トレーニングを行う際のコツ

クロスエデュケーション（cross education）をリハビリで使用する際、新人療法士が注意すべきポイントやポイントを以下に示します。

1. 脳の可塑性の理解

神経可塑性の考慮: クロスエデュケーションは、非麻痺側のトレーニングが脳の神経可塑性を促進することに基づいています。リハビリ中は、非麻痺側の運動が脳内でどのように麻痺側の神経回路に影響を与えるかを理解し、それを活用します。

2. 大脳皮質の役割を意識する

運動野の活性化: 非麻痺側の運動により、運動野が活性化し、麻痺側の運動神経が刺激されます。運動の際には、患者の意識を麻痺側に向けることで、この効果を最大化することが重要です。

3. 筋肉の機能解剖を理解する

筋肉の役割を把握する: 上腕二頭筋や前腕屈筋など、特定の筋肉が動作にどのように寄与するかを理解し、非麻痺側の強化がどのように麻痺側の運動に影響するかを考慮します。

4. 運動の種類と選択

運動選択の工夫: クロスエデュケーションを効果的に行うためには、非麻痺側で行う運動の種類が重要です。対称的な運動や協調運動を選択することで、麻痺側への効果を高めることができます。

5. トレーニングの強度調整

適切な強度を設定する: 非麻痺側のトレーニング強度が高すぎると、神経系への過負荷や疲労が生じるため、個々の患者に応じて適切な負荷を設定します。

6. 動作の精度を重視する

動作の質を向上させる: 非麻痺側の運動を行う際には、正しいフォームや動作の精度を重視します。不適切な動作は、効果を減少させる可能性があります。

7. 感覚フィードバックの活用

感覚刺激の利用: 非麻痺側の運動中に感覚フィードバックを利用し、運動の結果に対する意識を高めます。これにより、運動学習が促進される可能性があります。

8. トレーニングの頻度と持続性

持続的なトレーニング: クロスエデュケーションの効果を最大限に引き出すためには、非麻痺側のトレーニングを定期的に行うことが重要です。持続的なトレーニングが神経可塑性を促進します。

9. 心理的要因の考慮

モチベーションの維持: 患者のモチベーションを高めるために、進捗を評価し、ポジティブなフィードバックを提供します。心理的なサポートが、クロスエデュケーションの効果を高めることが知られています。

10. 患者の反応を観察する

反応のモニタリング: トレーニング中は患者の反応や疲労度を観察し、必要に応じてトレーニング内容を調整します。個々の反応に基づいた柔軟な対応が、リハビリの効果を高めます。

11. 個別の評価を行う

筋力と機能の評価: まず、麻痺側と非麻痺側の筋力や機能を詳細に評価し、個別のリハビリ計画を立てることが重要です。特に、どの筋群が弱いか、どのような動作が困難かを把握します。

12. 非麻痺側のトレーニングプログラムの設定

明確な目標設定: 非麻痺側の筋力トレーニングの目的を明確にし、達成可能な目標を設定します。例えば、特定の筋群の強化や動作の改善を目指すと良いでしょう。

13. 適切なトレーニング負荷を選択する

負荷の調整: 非麻痺側の筋力トレーニングでは、適切な負荷を設定し、過負荷にならないように注意します。高すぎる負荷は怪我の原因となります。

14. 運動の質を重視する

正しいフォームでの実施: 非麻痺側の運動を行う際には、正しいフォームを維持することが重要です。不適切な動作は効果を減少させるだけでなく、怪我のリスクを増加させます。

15. トレーニングの頻度と回数を考慮する

リハビリ計画の策定: 非麻痺側のトレーニングは定期的に行うことが重要です。週に何回行うか、1回のトレーニングの時間や回数を考慮してプログラムを作成します。

16. 進捗をモニタリングする

定期的な評価とフィードバック: リハビリの進捗を定期的に評価し、必要に応じてトレーニングプログラムを見直します。患者へのフィードバックも重要です。

17. モチベーションを高める

ポジティブなフィードバック: 患者のモチベーションを維持するために、進捗や努力を認めるポジティブなフィードバックを行い、成功体験を積ませることが重要です。

18. 心理的サポートを提供する

メンタルサポート: 患者がトレーニングに対して不安を抱いている場合は、心理的なサポートを行い、安心感を与えることが重要です。リハビリの重要性や目標達成に向けてのサポートが求められます。

19. 周囲の環境を整える

安全なトレーニング環境の確保: トレーニングを行う際には、周囲の環境が安全であることを確認します。転倒や怪我を防ぐための工夫を行うことが重要です。

20. 家族や介護者の協力を得る

家族の参加を促す: 家族や介護者に対して、非麻痺側のトレーニングを支援するように促し、家庭でのリハビリも支援できるようにします。家族の協力は、患者のモチベーション向上にも繋がります。

これらのポイントを踏まえ、新人療法士はクロスエデュケーションを用いたリハビリを効果的に行い、脳卒中患者の機能回復を促進することが期待されます。

退院後のリハビリは STROKE LABへ

当施設は脳神経疾患や整形外科疾患に対するスペシャリストが皆様のお悩みを解決します。詳しくはHPメニューをご参照ください。

STROKE LAB代表の金子唯史が執筆する 2024年秋ごろ医学書院より発売の「脳の機能解剖とリハビリテーション」から
以下の内容を元に具体的トレーニングを呈示します。

STROKE LABではお悩みに対してリハビリのサポートをさせていただきます。詳しくはHPメニューをご参照ください

執筆監修　金子唯史

1981 ：長崎市生まれ
2003 ：国家資格取得後(作業療法士)、高知県の近森リハビリテーション病院　入職
2005 ：順天堂大学医学部附属順天堂医院　入職
2012～2014：イギリス(マンチェスター2回,ウェールズ1回)にてボバース上級講習会修了
2015 ：約10年間勤務した順天堂医院を退職
2015 ：都内文京区に自費リハビリ施設 ニューロリハビリ研究所「STROKE LAB」設立　
　　　  脳卒中/脳梗塞、パーキンソン病などの神経疾患の方々のリハビリをサポート
2017： YouTube　「STROKE LAB公式チャンネル」「脳リハ.com」開設　現在計 9万人超え
2022～：株式会社STROKE LAB代表取締役に就任

【著書,翻訳書】
近代ボバース概念:ガイアブックス (2011) 
エビデンスに基づく脳卒中後の上肢と手のリハビリテーション:ガイアブックス (2014)
エビデンスに基づく高齢者の作業療法:ガイアブックス (2014)
新 近代ボバース概念:ガイアブックス (2017) 
脳卒中の動作分析:医学書院 (2018)
脳卒中の機能回復:医学書院 (2023)
脳の機能解剖とリハビリテーション:医学書院 (2024)