2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K01594
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
長澤 純一 日本大学, 文理学部, 教授 (40228002)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 心拍変動 / DFA法 / トレイルラン / 低酸素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自律神経や生体応答の健全性を評価するために，心拍変動解析が評価されてきた。またこれらを登山に適用して，登山時の生体負荷を評価した報告も多くみられる。他方，高地では，心拍変動スペクトル(FFT)の低周波成分(LF)および高周波成分(HF)のパワーが減少し，検出不可能になるという事象もみられていた。そこで実験1として 心拍変動にたいして非線形解析を適用することによって，低酸素環境における生体情報を定量評価し，さらに実験2として高地での運動に適用させた。心拍変動は，SD1,SD2，ShanEn，SampEnなどによる評価を行ったが，最終的に常に安定した数値の得られたDFA (Detrended Fluctuation Analysis) 法を採用(α1値)することとした (Kubios V.3.0) 。
(実験1) 一般健常者5 名(22.6 ± 0.9歳，170.9 ± 8.5cm，67.1 ± 10.1kg) を対象に，20.94 % (0 m)、17.38 % (1,500 m)、 15.28 % (2,500 m)、14.23 % (3,000 m)、13.40 % (3,500 m) および12.56 % (4,000 m 相当) の低酸素環境 (Hypoxico: エベレストサミットII) を実験室内に設定 (室温22℃、湿度50%) し，自転車エルゴメータを用い50W から25Wずつ(各5分) 200W に至る漸増負荷運動を行わせた。心電図のR-R間隔は，仰臥位安静時および運動中，Polar V800により連続測定した。
(実験2)経験を積んだトレイルランランナー6 名を対象に，富士山御殿場口5合目から8合目を往復するトレイルランレースの前後 (安静仰臥位) およびラン中のα1値を評価した。レース中は，解析範囲を3 分間とし，2 分ごとずらして移動平均をとった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(実験1) 運動中のα1は，Haulataら(2003)の先行研究と同様100から125W付近までは1を越え，その後負荷上昇にともなって低下するスタイルを示したが， 20.94％ 設定時が一番高く，低酸素環境ではほぼ酸素濃度依存的に低くなることが明らかになった。
(実験2)トレイルランレース中，α1はほぼ一定に推移した。各ランナーの安静値のα1と運動中の平均値の差分(Δα1)を評価すると，ランニングタイムとの間に有意な相関が得られた。すなわち，ランニングタイムが短い(速い)ランナーほど，安静値からのα1 の変動が少ないことが示されており，本研究によって，低酸素環境／高地において，DFA法により生体負荷を定量評価できることが示された。
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| Strategy for Future Research Activity |
登山は低酸素環境での身体運動であって，測定の時間や場所など完全に安静という環境をつくりにくい上に，高地低酸素環境におけるパワースペクトルは特にHF成分が検出不能なほどの減少してしまうことから，自立神経賦活などの評価として広く用いられている周波数領域による心拍変動解析は，事実上正確な測定がきわめて困難であった。DFA法は，変動のトレンドを除去する解析法で，(たとえば運動後にゆっくりと心拍数が落ちていくというような) 一定の方向性を除去して，R-R間隔の変動そのものを評価するのに適した解析方法である。DFA法の指標であるαは，通常，生体(特に心臓)に対する負担の程度を示すもので，生理学的な意義の説明は必ずしも確立していないが，経験則によって健常者では1付近を示すとされている。本年度の予備実験(実験1)で，運動強度および環境の酸素濃度と，1からの逸脱の程度に一定の関係性が認められたことから，これが登山者(およびトレイルランナー)のレースに対する強さやコンディションにどのように反映されているか，検討を進める予定である。
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