ダンベル筋トレで腱に蓄えられたエネルギーは、伸び戻るときに全部返るとは限らない。力と伸びの曲線から読む損失の意味、脚の腱で報告された数値の違い、高齢者と筋トレ経験者で異なった訓練後の変化をたどる。腕の手応えや消費カロリーへ数字を置き換えないための見方も整理する。
ダンベルを下ろし、また持ち上げる。三頭筋を鍛える日も、背中を鍛える日も、折り返しには「ばねが戻るような感じ」があるかもしれない。折り返しで、腱が受け取ったエネルギーは全部返るのだろうか。答えは、往復の途中で一部が失われる、である。人の腱の測定では、負荷を増やす過程と減らす過程の間に、エネルギーの損失が捉えられている。[1][6]
答えの芯は、腱を完全なばねとして扱わないことにある。ただし「何割が戻らないか」は全身共通の定数ではない。ふくらはぎの腱で18±3%、アキレス腱の別の測定で5±2%という報告があっても、その違いを腕の運動の良し悪しに置き換えることはできない。[1][6]
既存記事「腕の筋トレは筋肉と腱が同じだけ縮む？肘を止めたときの内部と力の伝達を読む」には、筋肉と腱の動きの分担を譲る。ここで追うのは、伸びる量そのものより、負荷をかけて戻す往復で何が返り、何が返らないかである。ダンベルの折り返しを入口に、脚の腱を測った研究の曲線を読んでいく。
腱の「戻る力」は、エネルギーと分けて考える
日常語では「力をためる」と言う。研究で蓄える対象として扱うのは、弾性エネルギーである。人の腱を測る実験では、腱を引く力と、腱がどれだけ伸びたかの関係を描き、負荷をかける側と抜く側の曲線に囲まれた面積から、機械的なヒステリシスを求めている。ヒステリシスとは、行きと帰りで同じ道をたどらない性質を指す。[1][5]
横軸が伸び、縦軸が力の図を思い浮かべる。伸ばすときの曲線と、元へ戻るときの曲線がぴたりと重なれば、両者の間に面積はできない。ところが実測では隙間ができる。この面積が、同じ往復の中で機械的なエネルギーとして返らなかった分を読む手掛かりになる。[1][5]
ここで損失と呼ぶのは、往復の曲線から求める機械的なエネルギーの差である。弾性の戻りとして利用できなかった分を扱っている。ただし腱の力と伸びから算出した損失率は、そのまま運動全体の発熱量ではない。人の腱の研究で報告された値は、腱の負荷と除荷の往復に対する値として読む必要がある。[1][6]
台所の引き出しが往復する距離だけを見ても、開け閉めの手応えまでは分からない。それと同じように、腱が元の長さへ戻ることと、入れたエネルギーが全部返ることは別の問いである。伸びの終点だけでなく、そこへ至る曲線の経路が必要になる。この区別が、ばねという比喩を研究の数字へつなぐ入口になる。[1]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
男性のふくらはぎで測った18%は何を表すか
生体内の腓腹筋腱、つまりふくらはぎの筋肉につながる腱を調べた研究では、男性6人が対象になった。筋肉の収縮と弛緩に伴う腱の伸びを超音波で追い、足首で生じるモーメントなどから腱にかかる力を推定した実験である。18〜39歳の女性が行う腕のダンベル運動に、この男性の脚の測定値をそのまま当てはめることはできない。[1]
この研究では、腱にかかる力が87.5±8.5 Nのとき、伸びは1.7±1 mmだった。力が875±85 Nになると、伸びは11.1±3.1 mmだった。力と伸びの関係は曲線を描いたと報告されている。重りの目盛りを増やしたら、腱も同じ割合で伸びる、という単純な直線の図ではなかった。[1]
そこで算出された機械的ヒステリシスが18±3%である。これは研究対象の腱をその条件で負荷・除荷したときの損失を表す値だ。「筋肉が出した力の18%が無駄になる」「持っているダンベルが18%軽くなる」という意味ではない。力の大きさと、力をかけながらどれだけ変形したかを含むエネルギーは、同じものではない。[1]
また、示した±は人や測定のばらつきを伴う報告値であって、読者自身の腱の損失率に付く誤差幅ではない。男性6人の腓腹筋腱という対象を外した瞬間に、数字だけが独り歩きを始める。冷蔵庫に貼るトレーニング表には収まりがよいが、腕の効率を判定する欄には使えない。[1]
この実験が面白いのは、戻りが完全でなくても腱の弾性が運動に役立つという点である。著者らは歩行時の既報の力のデータと組み合わせ、腓腹筋腱が移動系の外的仕事全体のおよそ6%を担うと推定した。これは歩行に関する推定であり、ダンベルの仕事の分担率ではない。損失があることと、役割がないことを同一視する必要はない。[1]
5%という別の結果も、隠さず並べる
アキレス腱を生体内で測った別の研究は、14人を対象にした。足首の測定装置と、動作計測を併用した超音波で、力と伸びの関係を調べている。この実験では速い負荷と遅い負荷を比較し、ヒステリシスは速い条件で5±2%だった。著者らは、アキレス腱では粘性より弾性的な性質が優勢だと結論している。[6]
負荷を増やす速さは、最大随意収縮に対して毎秒120±6%と21±1%だった。最大随意収縮とは、その人が自分の意思で出す最大の力を基準にする考え方である。速度条件に差はあったが、腱の硬さにも、各力水準での伸びにも、有意な差は認められなかった。この実験は「速く引けば必ず腱が硬くなる」という予想を支持しなかった。[6]
大切なのは、遅い条件のヒステリシスと速い条件の値を比較した結果ではないことである。遅い条件では、参加者が狙った負荷の抜き方を安定して再現できず、ヒステリシスを算出したのは速い条件だけだった。硬さに差がないという結果を使って「損失率も速さで変わらない」と結論すれば、比較していないものまで比べたことになる。[6]
ふくらはぎの18%とアキレス腱の5%を並べると、大きな隔たりに見える。[1][6] しかし別の対象、別の測定手順による値である。ここから、腱には損失があるという理解と、損失が小さい条件もあるという理解を両方持てる。どちらかを誤りとして消すより、どの腱をどのように測ったかを数字の隣へ戻す方が正確だ。
夜の部屋で、スマートフォンを見ながらダンベルを動かす。動作が速くなったと気づいたとしても、それだけで腱の損失が減ったとも増えたとも言えない。実験の負荷速度は腱の力を基準にしており、動画で見える手の速度とは別の量である。見た目のテンポを、腱の内部で測った条件の代用品にはできない。[6]
硬さと損失率を区別すると、この実験の読みどころがもう少し見える。腱の硬さは、力と伸びの曲線の傾きから求める。一方、ヒステリシスは往復の曲線の間の面積から求める。同じ図を使っていても、傾きを見るのか、囲まれた広さを見るのかが違う。硬い腱という言葉だけでは、エネルギーをどれだけ返すかまでは決まらない。[1][5]
アキレス腱の速度比較では、硬さは速い条件で193±18 N/mm、遅い条件で207±22 N/mmだった。最大随意収縮の80%の力での伸びは、それぞれ13.0±1.2 mmと14.3±0.9 mmである。数値の見た目が同じでなくても、有意な差は認められなかった。平均値の大小を眺めて、遅い動作なら必ず伸びやすいと判断する結果ではない。[6]
この研究で示された±は平均の標準誤差である。[6] 数字の後ろの記号は、測定結果をどう要約したかまで含めて読むためにある。研究をまたいで平均値だけを抜き出すと、対象が違うだけでなく、ばらつきの示し方まで置き去りになる。18%と5%のどちらが自分に近いかを選ぶより、それぞれの実験が何を確かめたのかを読む方が役に立つ。[1][6]
また、腓腹筋腱の実験では、力が小さい側のひずみは0.8±0.3%、大きい側では4.9±1%だった。[1] 同じ「伸び」でも、長さとして表す場合と、元の長さに対する割合で表す場合がある。ダンベルの上下する距離、腱そのものが伸びた長さ、元の長さに対する伸びの割合を混ぜると、動作の映像と超音波の測定を同じ物差しで読んでしまう。研究で扱う往復は、手が描く往復より内側にある。[1]
数字で読む腱の往復
男性6人の腓腹筋腱：機械的ヒステリシスは18±3%。生体内の負荷と除荷から算出した値である。[1]
14人のアキレス腱：速い負荷条件で5±2%。遅い条件との損失率の比較ではない。[6]
高齢者の14週間の試験：訓練群の膝蓋腱のヒステリシスは33±5%から24±4%へ低下した。[5]
筋トレ経験のある男性28人の10週間：筋力には改善があっても、膝蓋腱の性質に変化は認められなかった。[9]
羊の同じ腱の比較：生体内55±9%、死後の体外14±1%。測定環境の影響を示唆する予備的な結果である。[18]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
1
2
