【2024年最新版】脳卒中片麻痺に対する両手動作訓練：肩関節機能の改善効果を脳科学とバイオメカニクスで徹底解説
・脳卒中患者の上肢の運動麻痺に対する両手動作訓練の効果、方法を理解する
・両手動作訓練を脳科学的な視点とバイオメカニクス的な視点で考えられるようになる
論文内容
「今日は、脳卒中患者の上肢麻痺に対する両手動作練習（Bimanual Training）の効果について解説しようと思う。これから説明する内容は、脳科学的視点やバイオメカニクス的視点から論文を基にしている。丸山さんも、患者さんへの効果的なアプローチに役立ててほしい。」
丸山さん（新人療法士）：
「よろしくお願いします！両手動作練習には興味があるのですが、具体的に脳への影響や効果について教えていただきたいです。」
金子先生：
「まず、両手動作練習がどのように脳卒中後の神経再編を促進するかを考えてみよう。脳卒中後の患者では、片側の運動麻痺が多く見られるが、これは主に皮質脊髄路（Corticospinal Tract; CST）の損傷に起因していることが多い。
ただ、片側のCSTが損傷しても、健側の皮質や他の代償経路が動員される。両手動作練習は、この代償経路の再編成を促進することが知られている。具体的には、健側のCSTや補足運動野（Supplementary Motor Area; SMA）の活動が増加し、損傷側の再編成を助けるんだ。」
丸山さん：
「補足運動野（SMA）が関与するのはわかりますが、具体的にどのように両手動作がこのプロセスを促進するのでしょうか？」
金子先生：
「良い質問だ。補足運動野は、両手を使った協調動作を調整する役割がある。両手を一緒に使うタスクでは、健側の運動と損傷側の運動を連動させる必要があるため、SMAが活発に働く。SMAは、左右の脳半球の連携を強化し、損傷側の運動機能回復を促進する役割がある。
さらに、両手動作によって、網様体脊髄路（Reticulospinal Tract）などの代償的な下位運動経路が活性化される。これにより、損傷されたCSTの代わりに他の経路が動員され、運動出力が増強されることが確認されている。」
丸山さん：
「片麻痺がある場合でも、両手での協調動作が損傷側の回復に役立つんですね。では、バイオメカニクスの視点から見ると、この両手動作練習はどのように作用するのでしょうか？」
金子先生：
「バイオメカニクスの視点では、両手動作練習はシナジー効果を利用していると考えられている。両手での協調動作では、両側の筋群が同時に活性化されるため、運動の対称性が保たれる。この対称性が、麻痺側の筋活動を効果的に引き出す要因となる。
たとえば、肘関節や肩関節の屈曲・伸展運動を両手で行う際、健側の動作が麻痺側の筋活動を促し、結果的に麻痺側の筋活動量の増加が期待できる。また、筋収縮のタイミングが整うことで、麻痺側の不安定な動作パターンが改善されるという効果もある。」
丸山さん：
「なるほど、健側の動作が麻痺側の筋活動を助けるんですね。それによって、神経系もさらに再編成されるということですね。」
金子先生：
「その通りだ。さらに、両手動作練習は感覚フィードバックの強化にもつながる。両手で物を持ったり操作したりすることで、視覚・触覚のフィードバックが麻痺側にも伝わりやすくなるんだ。これにより、感覚-運動統合が促進され、麻痺側の運動制御が改善される。」
丸山さん：
「感覚フィードバックの強化も重要なんですね。では、両手動作練習を具体的にどのように臨床で導入すればよいでしょうか？」
金子先生：
「まず、患者の運動レベルや麻痺の重症度に合わせて課題を選定することが大切だ。簡単な動作から始めて、徐々に複雑な協調動作に進めていくと良い。具体的には、最初は両手で同じ方向に物を押す・引くといった動作から始め、次第に両手で異なる動作（例えば片手で持ち、もう片手で操作する）に進める。
また、両手動作を取り入れる際は、できるだけ自然な日常生活動作に近いタスクを選ぶことがポイントだ。たとえば、食事の際に両手を使ってカップやお皿を持つなどの動作は、日常生活においても頻繁に行われるため、患者のモチベーションも維持しやすい。」
丸山さん：
「日常生活に近い動作を選ぶことで、より実践的なリハビリができるんですね。勉強になります。」
金子先生：
「そうだね。まとめると、両手動作練習は、皮質脊髄路の再編成や補足運動野の活動強化、さらに網様体脊髄路の代償的な活性化を促進し、神経科学的に非常に効果的だ。そして、バイオメカニクス的視点では、対称的な筋活動や感覚フィードバックの強化が、麻痺側の回復に寄与することがわかった。
これらの要素を組み合わせることで、患者の上肢麻痺改善に大きな効果が期待できる。臨床現場で積極的に活用していこう。」
丸山さん：
「とてもわかりやすかったです。両手動作練習の理論と実践的な方法を学べて、今後のリハビリに役立てたいと思います！」
金子先生：
「いつでも質問してくれて構わないよ。患者に合わせたアプローチをしっかり考えて、実践していこう。」
論文内容
タイトル
両側性の上肢訓練は肩機能を高める！？慢性期脳卒中患者における上肢機能に対する両手動作練習の効果
原著はThe effects of bilateral movement training on upper limb function in chronic stroke patientsこちら
なぜこの論文を読もうと思ったのか？
●脳卒中患者の上肢トレーニングではCI療法をはじめ麻痺側単独での運動が良いとされるが、両手動作でのトレーニングも近年効果が報告されている。麻痺手単独と比較しどのような効果があるのか学ぶべく、本論文に至る。
内 容
背景
●脳卒中者の運動回復には、随意運動制御の反復的かつ集中的な訓練が不可欠です。この概念を利用し、上肢機能の回復のためにCI療法、筋電図バイオフィードバック、仮想現実(VR)、課題指向型トレーニングなどの多様な治療法が試みられてきた。しかし、そのような治療法は、麻痺側上肢の片側性の動きに焦点を合わせてきた。両手運動は、非麻痺側上肢を利用して、麻痺側の機能回復を肢間の協調的な運動の効果により促進するトレーニング方法です。麻痺側上肢は非麻痺側上肢の運動パターンと連動し、それに応じて麻痺側機能を向上させます。
●片側上肢だけで動きを行うと、同側半球での活性の抑制が起こります。ただし、左右対称の運動課題を実行すると、左右両方の大脳半球が活性化され、半球間抑制が減少し、それによって麻痺側の回復が促進されます。
●本研究は、多様な課題による両側上肢での動きの影響を明らかにするために、鏡面的な対称の動きを強制せず、両手の協調を必要とする課題を実施するよう求められた。本研究から得られた結果は、両手での訓練の影響を明らかにし、効率的なリハビリ治療法を体系化するのに役立つ情報を提供します。
方法
●看護施設で脳卒中の25人の入院と外来患者は、両側運動群（n = 13）と片側運動群（n = 12）に分けられました。両手運動群の平均年齢と平均疾患期間は、それぞれ78.8歳と83.0ヶ月でした。片側群は72.9歳と77.8ヶ月でした。（条件：脳卒中片麻痺、痛みがない、認知障害または知的障害がない、手関節と手指の屈曲と伸展が15°以上可能）被験者は理学療法室で毎週5回、6週間、各運動を行いました。課題は、リング（直径16 cm、ハンドルの直径2.5 cm）を机に固定されたポール（高さ35 cm）に吊るす、タオルで机を掃除する、飲料水を飲む動作を模倣することで構成された。２０回の繰り返しを１セットとして数え、計３セット実施した。各セットの間に30秒の休憩が与えられました。
●6週間の運動介入前後に、BBTおよび3次元（3D）動作分析（肩と肘の反復運動中の動的変化を測定しました）が行われました。
結果
●BBTでは、2つのグループ間に違いはありませんでした。これは、両手運動が片側運動よりも効果的であると主張したいくつかの以前の研究の結果と対照的です。
●肩の動きの大きさは、片側運動グループと比較し、両側運動グループで6週間後に有意に増加しました。肘の運動の大きさは、2つのグループ間で有意差はありませんでした。これは、片側運動群に比べて両側運動群の方が肩の動きの振幅が改善されたことを示していますが、2つのグループ間で肘の動きの大きさに違いはありませんでした。
●同側の皮質脊髄路の10〜20％が交差しないことが知られています。このような交差しない同側経路は、脳卒中後の回復メカニズムに含まれており、両側運動の使用をサポートしている。
明日への臨床アイデア
両手動作練習は、特に肩関節を含む近位筋の運動機能改善に有効であることが論文から示唆された。これは、両手動作が近位筋の対称的かつ協調的な活動を引き出すため、麻痺側の筋活動が促進されることが要因とされる。また、両手動作中に補足運動野（SMA）が賦活されることも複数の研究で報告されている。SMAは、運動計画や両手の協調運動を司る脳領域であり、特に左右の手を異なるタイミングで動かすなど、より高度な協調性を要する課題でその活動が顕著になることが示されている。
日常生活においては、両手の協調性が求められる場面が多い。例えば、片手で物を支え、もう片手で操作するような動作は、食事や着替え、洗濯などの動作において頻繁に見られる。したがって、両手動作練習は日常生活動作（ADL）の改善を目的としたリハビリテーションにおいても非常に重要な役割を果たすと考えられる。特に、動作の対称性と協調性を高める練習は、患者が自立した生活を送るための基盤となる。
両手動作のリハビリテーションは、脳卒中後の神経再編成を促し、患者の生活の質（QOL）を向上させるために不可欠であり、その有用性は文献で広く裏付けられている。
両手動作訓練：脳科学とバイオメカニクス的な視点
下記に両手動作訓練を脳科学的な視点とバイオメカニクス的な視点に分け表で解説します。
| 脳科学的視点 | バイオメカニクス的視点 |
|---|---|
| 1. 両手動作は左右の脳半球間の協調性を高め、コネクティビティを強化する。 | 1. 両手の対称動作により、身体のバランスが向上し、姿勢安定性が促進される。 |
| 2. 脳卒中後の神経可塑性を促進し、損傷した神経経路の再編成を助ける。 | 2. 筋骨格系の協調を高め、運動連鎖における効率的な力発揮を支援する。 |
| 3. ミラーニューロンシステムの活性化を通じて、運動学習と模倣動作を促進する。 | 3. 肩関節・肘関節の両側性の動きが、可動域や筋の伸張性を改善する。 |
| 4. 大脳皮質の両側活性化により、非麻痺側の動作が麻痺側の機能回復を促す。 | 4. 力学的負荷の均等分布が、特定の部位への過剰な負荷を軽減する。 |
| 5. 両側運動により、脳梁を介した神経伝達速度が向上する。 | 5. 両側の上肢が共に動くことで、体幹の安定性を強化し、動作効率が向上する。 |
| 6. 両手動作は運動前補足野（SMA）の活性化を促進し、動作の開始を容易にする。 | 6. 上肢の対称動作が動作時のジャークを減少させ、スムーズな動作を実現する。 |
| 7. 片麻痺側の運動障害に対して、健側の補助動作が麻痺側の動作をサポートする。 | 7. 両側動作は特に筋力不均衡の是正に役立ち、筋力の対称性を高める。 |
| 8. 視覚フィードバックと両手動作の組み合わせが、脳の感覚運動統合を高める。 | 8. 関節の安定性が向上し、負荷を適切に分散させることで、怪我のリスクを軽減する。 |
| 9. 両手動作は脳内の運動制御ネットワークの再構築を支援し、協調運動を改善する。 | 9. 両側の動作が筋活動の対称性を促進し、リハビリの効果を高める。 |
| 10. 両手動作訓練は、注意力や集中力を高めることで、全体的な運動学習効果を向上させる。 | 10. 両手の連動した動作が、全身の協調運動を促し、運動パフォーマンスを向上させる。 |
両手動作訓練の具体的なトレーニング手順
両手動作練習に基づくリハビリの具体的なトレーニング手順を提案します。
1. 両手動作による肩関節の近位筋強化プログラム
目的: 肩関節の可動域と近位筋（肩周囲筋）の強化を図ることで、運動機能を改善します。
具体的な手順:
- 動作内容: 患者に軽いボールなどを両手に持たせ、以下の動作を指導します。
- 両手で物を持ち上げる：両手を体側に置き、同時に両手を頭の上に持ち上げる動作を10回行う。（50％50％で両手で持っているように意識することは重要です。難しい場合は、セラピストと一緒に行いましょう。）
- 両手で物を押す動作：壁に両手をつけ、体重をかけながら前方に押し出す動作を10回繰り返す。
頻度・継続期間:
- 頻度: 週に2～3回の頻度で実施。
- 期間: 6週間継続し、効果を定期的に評価。
- 効果: 補足運動野（SMA）の賦活を促進し、両手の協調動作によって肩関節の可動域や筋力が改善されることが期待されます。
2. 片手で物を支え、もう片手で操作するADL訓練
目的: 日常生活動作（ADL）における両手の協調性を向上させ、生活の自立度を高めます。
具体的な手順:
- 動作内容: 患者に日常生活のシミュレーションを行わせます。
- コップに水を注ぐ動作: 片手でコップを支え、もう片方の手で水を注ぐ練習を行う。両手を協調させて動作をスムーズに行うことを意識させます。
- 食器を支え、食べ物をすくう動作: 食器を片手で持ち、もう片方の手で食器内の食べ物をスプーンなどですくう動作を繰り返します。食べ物を片手でおさえ、もう片手で切る動作でも構いません。この動作は、調理や食事時の動作に直結するため、実生活に役立つトレーニングです。
- 洗濯物を干す練習: 片手で洗濯物を支え、もう片方の手でピンチを使って干す動作を行います。手と腕の協調性を意識しながら実施します。
頻度・継続期間:
- 頻度: 毎日数回、実際の日常生活の中で練習を取り入れる。
- 効果: SMAの活性化により、両手の協調動作が改善し、日常生活動作の自立が進むことが期待されます。
3. 同側の皮質脊髄路を活用した両手動作練習
目的: 交差しない同側の皮質脊髄路を活性化させ、麻痺側の運動機能回復を促進します。
具体的な手順:
- 動作内容: 左右の手を非対称に動かす練習を導入します。
- 前後に手を動かす練習: 片手を前に伸ばしながら、もう片方の手を後ろに引く動作を5秒間保持。これを10回繰り返します。動作のタイミングを徐々に速くし、手の動きがスムーズに連携することを目指します。
- 非対称的な持ち上げ動作: 片手で軽い物を持ち上げる際に、もう片方の手で異なる方向に動かす動作を行う。例えば、片手を真上に上げると同時に、もう片方を横に伸ばす動作を10回繰り返します。
- 左右交互の押し引き動作: 両手で異なるタイミングでゴムチューブを押したり引いたりする動作を交互に行う。片手が引く間に、もう片方の手が押す動作を行います。
頻度・継続期間:
- 頻度: 週に2～3回、セッションで実施。
- 期間: 6週間継続し、運動機能の改善を評価。
- 効果: 同側経路を活性化することで、麻痺側の運動機能が促進され、運動の制御が改善されることが期待されます。
これらのトレーニング手順は、両手動作練習の臨床的な応用を実践的に展開し、リハビリ効果を高めるための具体的なアプローチを提供します。
新人療法士が両手動作訓練を行う際のコツ
脳卒中片麻痺患者に対する両手動作練習は、患者の麻痺の程度に応じてアプローチが異なります。以下に、新人療法士が注意すべきポイントを、軽度・中等度・重度麻痺の患者それぞれについて挙げていきます。
軽度麻痺患者の両手動作練習ポイント
機能的な課題を設定する
軽度麻痺の患者は比較的自分の動作をコントロールできるため、日常生活動作に近い課題（食事、衣服の着脱など）を取り入れ、実用的な動作練習を行う。
左右対称の動作を重視する
健側と麻痺側の協調性を高めるため、左右の動作が対称的になるよう意識しながら練習を進める。例えば、両手で物を持ち上げる、押すなどの動作を行う。
運動負荷の段階的な増加
麻痺側の筋力がある程度保たれているので、負荷を少しずつ増やし、筋力と持久力を向上させる。負荷の増加は患者の進捗に応じて調整する。
麻痺側の手を積極的に使用する
麻痺側の手で物を支えたり操作したりする動作を意識的に行わせる。健側が無意識にリードしないよう注意し、麻痺側の使用頻度を高める。
視覚フィードバックを活用する
鏡を使ったり、自分の動作を確認できるようにすることで、両手の協調性や対称性を意識させ、自己モニタリングを促す。
中等度麻痺患者の両手動作練習ポイント
動作の補助を行いながら自主性を促す
麻痺側の手が動かしにくい場合は、適切な補助を行いながら、自主的に動かす意識を持たせる。補助は必要最小限にし、患者自身の動きを優先する。
協調性の向上を図る両手動作
両手でタオルをねじる動作や、物を運ぶといった協調性が求められる動作を取り入れる。麻痺側と健側のタイミングを意識し、動作がスムーズに行えるよう練習を行う。
SMA（補足運動野）の活性化を意識した課題
麻痺側の動作が健側と協調することでSMAが活性化するため、特に異なるタイミングでの動作（片手が伸びる時、もう片手が引くなど）を含めた課題を取り入れる。
疲労や過負荷に注意する
麻痺側は健側に比べて早く疲れやすいことがあるため、疲労度を常に確認しながら練習を進める。特に無理な動作を強制しないことが重要。
小道具を使用して目標動作を明確にする
軽い物や弾性ゴムバンドなどの小道具を使って動作の目標を設定し、麻痺側の動きを促す。課題の達成感を得られるようにし、モチベーションを維持する。
重度麻痺患者の両手動作練習ポイント
パッシブ（受動的）な両手動作の導入
重度麻痺の患者では、麻痺側の自発的な動作が困難なため、療法士が手を持ち上げたり、動かしたりするパッシブな練習を行い、動作の感覚を取り戻させる。
反射的な動作の誘発
反射を利用して麻痺側の筋肉を活性化する手法を用いる。例えば、軽く麻痺側の手や肩に触れて反射を引き出すことで、動作のリハビリにつなげる。
ミラーセラピーやイメージトレーニングを組み合わせる
麻痺側の手がほとんど動かない場合、鏡を使って健側の手を麻痺側のように見せるミラーセラピーを活用し、脳に麻痺側が動いている感覚を伝える。さらに、運動イメージトレーニングを組み合わせ、麻痺側の回復を促す。
小さな動作でも積極的に評価する
重度麻痺患者では、ほんのわずかな手や指の動きでも評価し、患者に動作の成功体験を積んでもらうことが重要。小さな進歩を積み重ね、やる気を引き出す。
姿勢の維持をサポートする
両手動作を行う際に、麻痺側の影響で姿勢が崩れやすいため、必要に応じて姿勢保持用具を使用し、安定した体勢で練習ができるようサポートする。
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
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)
