ヒトにおいて筋トレの頻度,強度,ボリュームおよび様式は筋断面積にどう影響するか

 今回の記事は庵野拓将さんのブログ記事,エビデンスにもとづく筋肥大を最大化するための筋トレ・ガイドラインで引用された総説を抄訳したものである.

 この論文は総説であってメタアナリシスやシステマティックレビューではない点に注意が必要である.選択基準に従って何件の論文がスクリーニングされたか,除外基準に従って何件の論文が除外されたかの記述がない.この記事は抄訳であり,一部省略があることを記しておく.

The Influence of Frequency, Intensity, Volume and Mode of Strength Training on Whole Muscle Cross-Sectional Area in Humans Sports Med. 2007;37(3):225-64

Abstract

Strength training is an important component in sports training and rehabilitation. Quantification of the dose-response relationships between training variables and the outcome is fundamental for the proper prescription of resistance training. The purpose of this comprehensive review was to identify dose-response relationships for the development of muscle hypertrophy by calculating the magnitudes and rates of increases in muscle cross-sectional area induced by varying levels of frequency, intensity and volume, as well as by different modes of strength training.

 筋力トレーニングはスポーツトレーニングおよびリハビリテーションにおける重要な要素の一つである.トレーニング変数と結果との間の用量反応関係を定量化することは,適切な筋力トレーニングを処方するにあたって基本である.本著の目的は,様々なレベルの頻度,強度,ボリューム並びに筋力トレーニングの異なるモードから導出される筋断面積の大きさと速度を計算することで,筋肥大を発達させるための用量反応関係を同定することである.

Computer searches in the databases MEDLINE, SportDiscus® and CINAHL® were performed as well as hand searches of relevant journals, books and reference lists. The analysis was limited to the quadriceps femoris and the elbow flexors, since these were the only muscle groups that allowed for evaluations of dose-response trends. The modes of strength training were classified as dynamic external resistance (including free weights and weight machines), accommodating resistance (e.g. isokinetic and semi-isokinetic devices) and isometric resistance. The subcategories related to the types of muscle actions used. The results demonstrate that given sufficient frequency, intensity and volume of work, all three types of muscle actions can induce significant hypertrophy at an impressive rate and that, at present, there is insufficient evidence for the superiority of any mode and/or type of muscle action over other modes and types of training. Tentative dose-response relationships for each variable are outlined, based on the available evidence, and interactions between variables are discussed. In addition, recommendations for training and suggestions for further research are given.

 コンピュータによる MEDLINE, SportDiscus® および CINAHL® データベース検索を行い,関連する文献,書籍,参照リストの検索を手動で行った.解析は大腿四頭筋および肘伸展筋に限られた.用量反応関係を評価できる唯一の筋群だからである.筋力トレーニングのモードはフリーウェイトおよびマシンを含む dynamic external resistance training, 等速及び半等速マシンを用いる accommodating resistance および等尺性トレーニングである.サブカテゴリは使用された筋肉の種類に関連していた.その結果,十分な頻度,強度,ワークアウトのボリュームが与えられれば,三種類の筋作用はいずれも著明な筋肥大を誘発しうることと,現時点では,どのトレーニングモード・種類の筋作用も他と比べた際の優位性について十分な根拠がないことが分かった.入手できた根拠に基づき,各変数の暫定的な用量反応関係を概説し,変数間の相互作用を議論しよう.加えて,トレーニングのための推奨事項とさらなる研究のための示唆が与えられた.

Strength training has become increasingly popular in recent decades. Whereas previously strength training had been used by a few selected athletes to improve their strength and size, it is now an important component in training for most sports as well as for injury prevention and rehabilitation.[1-3] Quantification of the dose-response relationships between the training variables (e.g. intensity, frequency and volume) and the outcome (e.g. strength, power and hypertrophy) is fundamental for the proper prescription of resistance training.[4] Several meta-analyses[4-8] and numerous reviews[1,3,9-11] have dealt with various aspects of optimising strength; however, with the exception of a paper by Fry,[12] few systematic reviews have focused on the issue of how to train specifically for muscle hypertrophy. The review of Fry[12] discussed the role of training intensity on hypertrophy as measured by increases in muscle fibre area (MFA).

 筋力トレーニングが最近人気となってきている.かつて筋力トレーニングは一部の選ばれたアスリートにより強度と体型を改善するのに使われてきたのに対して,今ではほとんどのスポーツではトレーニングが怪我の予防とリハビリテーション同様に重要な要素である.トレーニングの変数(例えば強度,頻度およびボリューム)とアウトカム(例えば筋力,パワーおよび筋肥大)との用量反応関係を定量化することは,筋力トレーニングを適切に処方するための基本である.いくつかのメタアナリシスと多くの総説が筋力を最適化する様々な側面を取り扱ってきた.しかし,Fry を除けば,筋肥大を目的とした特別な訓練をどう行うかについて焦点を当てたシステマティックレビューはほとんど存在しない.Fry のレビューは,筋線維面積 (MFA) の増加により測定される筋肥大に対するトレーニング強度の役割について議論している.

Implicit in many articles in the literature are the following assumptions: (i) training for strength and training for hypertrophy is essentially one and the same thing; and (ii) the programme that yields the largest increases in strength also results in the largest increases in muscle mass. These assumptions are not necessarily true in all situations. For example, studies by Choi et. al.[13] and Masuda et al.[14] showed smaller increases in one repetition maximum (1RM) and isometric strength, but greater increases in quadriceps muscle area (as measured by magnetic resonance imaging [MRI]) and MFA after a typical moderate-load bodybuilding regimen when compared with a high-intensity powerlifting programme. Schmidtbleicher and Buehrle[15] showed greater increases for triceps brachii muscle area (as measured by CT scanning) for a group that trained with 3 sets of 12 repetitions at 70 % of 1RM when compared with a group that trained with 7 sets of 1-3 repetitions at 90-100 % of 1RM, while the strength increases for the groups were similar. Thus, it is apparent from these and other studies that the training prescription for hypertrophy may differ somewhat from the prescription for maximum strength. This observation has been taken into account in various models of periodisation, [16, 17] where training periods or training sessions aimed at stimulating maximum hypertrophy by high volume and moderate loads are followed by periods or sessions aimed at increasing maximum strength by moderate volume and heavy loads. The latter type of workout presumably acts by optimising neural adaptations,[11] although marked hypertrophy can also occur if the volume is sufficient.[12,15,18]

 文献の多くの記事には次の事柄が暗黙の前提になっている.(i) 筋力のためのトレーニングと筋肥大のためのトレーニングとは本質的に同一のものである.(ii) 最大の筋力増加をもたらすプログラムはまた,最大の筋肉量の増加をもたらすものである.これらの仮定はすべての状況において必ずしも正しいわけではない.例えば Choi らおよび Masuda らの研究では,1 RM で等尺性トレーニングではわずかな増加しかなかったのに,高強度のパワーリフティングプログラムと比較した時に比べ,典型的な中等度負荷のボディビルディングレジメンの後に磁気共鳴画像 (MRI) で評価した大腿四頭筋面積および筋線維面積の大幅な増加が見られたという例がある.Schmidtbleicher と Buehrle は CT スキャンで測定した上腕三頭筋面積の大幅な増加を示している.1 RM の 70 % の強度で 12 レップス 3 セットのトレーニングを行った群を,1 RM の 90-100 % の強度で 1-3 レップス 7 セットのトレーニングを行った群と比較しており,筋力の増加は両群とも差はなかった.したがって,これらの研究及び他の研究から,筋肥大のためのトレーニングの処方は筋力を最大化するためのトレーニングの処方とは若干異なることは明らかである.これらの観察は様々なピリオダイゼーションのモデルにおいて考慮されている.トレーニング期間またはトレーニングセッションの目的は,高いボリュームと中等度の負荷で最大の筋肥大を刺激することにあり,中等度のボリュームと重い負荷により最大の筋力増加を目的とする期間またはセッションがそれに続く.後者のタイプのワークアウトは恐らく神経適応の最適化により作用すると考えられるが,ボリュームが十分であれば著明な筋肥大は起こりうる.

Scanning methods such as MRI and CT are regarded as the gold standard for assessing whole muscle size. [19,20] To our knowledge, no systematic review has been published that has analysed the impact of several important training variables such as frequency, intensity and volume on changes in muscle area or volume as measured by scanning methods. Such a review could provide evidence-based guidelines for the prescription of strength training for increasing muscle mass. Establishing efficient models of strength training for hypertrophy in humans could also be of value for the study of the physiological mechanisms of the hypertrophy process. Therefore, the purpose of the present study was to identify dose-response relationships for the development of muscle hypertrophy by calculating the rates and magnitudes of increases in muscle cross-sectional area (CSA) or muscle volume induced by varying levels of frequency, intensity and volume, as well as by different modes of strength training.

 MRI や CT などのスキャン法は筋肉全体の大きさを評価するゴールドスタンダードと考えられている.我々の知る限りにおいては,頻度,強度,ボリュームといったいくつかのトレーニング変数がスキャン法で測定された筋肉の面積または体積の変化に及ぼす影響を解析したシステマティックレビューは存在しない.そのようなレビューは,筋肉量を増加させるためのトレーニング処方のための,エビデンスに基づくガイドラインを提供できる.ヒトにおける筋肥大のための筋力トレーニングの効率的なモデルを確立することはまた,筋肥大プロセスの生理学的機序の学習にとって有益でもある.したがって,本試験の目的は筋肥大の発達のための用量反応関係を同定することであり,筋肉の断面積または体積の大きさ及び速度を計算することで,様々なレベルの頻度,強度,ボリュームならびに異なる筋力トレーニングのモードにより誘発されるものである.

Methods

Literature Search

 選択基準は以下である.

  1. 筋力トレーニングにおける効果を筋面積または筋体積として画像診断にて評価している試験 (i.e. CT, MRI, ultrasound)
  2. 健康で外傷のない参加者であり年齢は 18 歳から 59 歳までの試験
  3. 筋肉の面積または体積を計算するのに十分なデータを有している試験
  4. トレーニングの変数を考慮するために十分なデータ(特に頻度,ボリューム)を有しており,かつ,採用された運動の種類と様式が再現性を有している試験

 除外基準は以下の通りである.

  1. サプリメント(クレアチン,アミノ酸,プロテインなど)やアナボリックステロイドホルモン,かつまたは,筋力トレーニングにおいて神経筋適応を増長する成長因子を受け取った参加者
  2. エネルギーバランスがマイナスになっている参加者(減量のためのダイエット中など)
  3. 以前に公表された試験のデータ
  4. 筋肉群の一部のみスキャンしたもの(例えば外側広筋など)

Quantification of Exercise Frequency, Intensity and Volume

Intensity

 スクワットについては Wathan の RM 表を用いた.レッグプレス,ニーエクステンション,アームカールについては Hoeger らのデータに頼った.アイソメトリックトレーニングの強度は,最大自発随意等尺性運動の間に達した最大の力の関数として定量した.

Volume

 トレーニングボリュームは与えられた期間に実施した運動の総量をジュールで計測するものである.本レビューではトレーニングボリュームは単一のセッションを参照するが,それほど厳密でない文脈ではレップスの総和,実施したセット数で推定することもある.そのためボリュームの推定値にはいくつかの意味が含まれる.つまり,セット数,レップス数,運動時間の総和,運動の総和などである.しかしここでは,実施した運動の総量をジュールで表現する代わりに,任意の単位であるセット数×レップス数×強度で運動を計算することにする.

Frequency

 頻度については,一週間のトレーニング日数ではなく,一週間における同一筋群ごとのセッション数とした.たとえば大腿四頭筋に対するトレーニングが 1 日に 2 回で週に 3 日あるなら,頻度は週に 6 回という意味になる.週に 1 日だけ,その日に 6 回であっても,同様に週に 6 回になるということである.

Calculation of Changes and Rate of Changes in Muscle Cross-Sectional Area (CSA)

 ここでレビューした研究の殆どの著者は断面積の変化または少なくともトレーニング前後の値の変化を報告している.相対変化量は単にトレーニング後の値を前値で割って計算している.期間の異なる研究間の比較のために,面積の変化量をトレーニング期間の日数で割って 1 日ごとのパーセント変化率を計算した.

Quadriceps

Dynamic External Resistance

 44 編の研究から 65 のデータポイントを得た.

トレーニング期間の長さ,断面積の平均増加率と日毎の平均増加率

 トレーニング期間の平均は 79 日間.最短で 14 日間から最長は 6 ヶ月間まで.大腿四頭筋断面積の平均増加率は 8.5 % でレンジは 1.1 % から 17.3 % まで.短縮性収縮と伸張性収縮の複合作用による断面積の平均増加率は 0.12 %/d でレンジは 0.04 %/d から 0.55 %/d まで.1 件の外れ値を除外すると 0.11 %/d でレンジは 0.04 %/d から 0.26 %/d となる.短縮性収縮に限定すると増加率は 0.06 %/d になり,伸張性収縮だと 0.03 %/d になる.

男女における断面積増加率の違い

 断面積の日毎の平均増加率は男性で 0.13 %/d, 女性で 0.14 %/d である.

頻度

 トレーニング頻度の平均は週に 2.8 回である.トレーニング頻度と断面積増加率をプロットしたのが Fig. 1 である.0.55 %/d と最も高い増加率を示したのは週に 12 回のトレーニングをした研究であるが,週に 2 回では平均増加率 0.11 %/d (0.03-0.21 %), 週に 3 回では 0.11 %/d (0.04-0.26 %) であった.

Fig. 1. Frequency of training vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day on the quadriceps during dynamic resistance training (number of study groups = 47).
強度

 最大強度(セッション中に到達した最大値で,全期間に及ぶもの)の平均値は 1 RM の 73 % であった.平均強度(全トレーニングのセットの平均値)は 66 % であった.Fig. 2 には最大強度と断面積増加率をプロットした.強度が 1 RM の 60 % を超えてくると,それ以下よりも増加率が大きいのが分かる.しかし 1 RM の 60 % 以下のデータポイント数が 6 件しかないことに留意すべきである.例の週に 12 回の高頻度トレーニングをした研究はその高頻度ゆえに除外してあり,最大強度は 1 RM の 20 % だった.

Fig. 2. Peak intensity of training vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day of the quadriceps during dynamic resistance training (number of study groups = 46). RM = repetition maximum.
ボリューム

 セット数の平均値は 6.1 で,トータルレップス数の平均値は 60 だった.結果は Fig. 3 に示しており,例の高頻度トレーニングの研究は除外してある.

Fig. 3. Total number of repetitions vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day of the quadriceps during dynamic resistance training (number of study groups = 45).

 トータルレップス数のレンジには 4 つのクラスターがあるのが分かる.セッションあたり 21-39 レップスには 14 のデータポイントがあり,40-60 レップスには 14, 66-90 レップスには 11, 100 レップス以上には 6 のデータポイントがある.

 断面積増加率の平均値はクラスターごとに以下の通りである.すなわち,21-39 レップスでは 0.12 %/d, 40-60 レップスでは 0.13 %/d, 66-90 レップスでは 0.08 %/d, 100 レップス以上では 0.12 %/d である.1 セッションで 21 レップス未満の研究はなかった.

 セット数に関して言えば,以下に群別される.3 セットでは断面積増加率平均は 0.09 %/d. 4 セットでは 0.13 %/d. 5-6 セットでは 0.13 %/d. 7-9 セットでは 0.09 %/d. 10 セット以上では 0.14 %/d. 3 セット未満の研究はなかった.

 トレーニングボリュームを任意の単位(セット数×レップス数×強度)で表現した場合,ボリュームと断面積増加率に有意の相関は見られなかった(データ図示なし).

Accommodating Resistance

 17 編の論文から 21 のデータポイントを得た.Accommodating resistance-training の前後で大腿四頭筋の断面積または体積を調査したものである.

トレーニング期間の長さ,断面積増加率と日毎の断面積増加率

 トレーニング期間の長さは平均で 52 日間,最短で 13 日間,最長で 84 日間である.全種類の筋作用の組み合わせにおいて断面積の総増加量の平均は 5.8 % でありレンジは 2.5-18.4 % である.純粋な短縮性収縮では断面積は 6.1 % 増加しており,レンジは 2.5-18.4 % である.純粋な伸張性収縮においては 4.2 % 増加しておりレンジは 2.5-6.2 % である.短縮性収縮と伸張性収縮の複合ではそれぞれ 6.0 %, 4.1-7.4 % である.

 日毎の断面積の変化率の平均は,純粋な短縮性収縮においては 0.13 %/d でありレンジは 0.05-0.44 %/d である.純粋な伸張性収縮においては 0.06 %/d でありレンジは 0.04-0.09 %/d である.両者の混合では 0.16 %/d でありレンジは 0.06-0.21 %/d である.全モードの accommodating resistance における断面積増加率の平均は 0.13 %/d である.

頻度

 Fig. 4 に示したが,断面積の増加率と頻度の間には関連はなかった.

Fig. 4. Frequency of training vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day of the quadriceps during accommodating concentric and/or eccentric training (number of study groups = 21).
速度

 短縮性収縮トレーニングにおいては一般的な速度は 60°/s と 120°/s である.伸張性収縮トレーニングおよび両者の複合トレーニングにおいては 45°/s と 90°/s の間である.

トルク

 Amiridis らの報告によると,トレーニング経験のない被験者が大腿四頭筋で等速短縮運動をする際のピークトルクは,最大等速トルクの 59 %, 69 %, 77 %, 88 % にあたり,それぞれ速度 180°/s, 120°/s, 90°/s, 60°/s に該当する.短縮性収縮については,発生したトルクと断面積増加率との間には関連はなかった.Fig. 5 に示したが,伸張性収縮においても発生した最大トルクと断面積増加率との間に関連はなかった.

Fig. 5. Torque vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day of the quadriceps during accommodating concentric and/or eccentric training (number of study groups = 21). MVIA = maximal voluntary isometric action.
ボリューム

 短縮性収縮においては最大の増加率を示したのは 50-60 回筋肉を動かした群で,0.19 %/d であった.30-40 回の筋肉を動かした群は 0.06 %/d, 120-480 回動かした群は 0.10 %/d だった.伸張性収縮や複合収縮を加えても,やはり最大の増加率は 50-60 回動かした群で 0.18 %/d だった.Fig. 6 参照.

Fig. 6. Number of muscle actions vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day of the quadriceps during accommodating concentric and/or eccentric training (number of study groups = 21).

 短縮性収縮においてセット数を考慮すると,3 セットが 1 データポイント,4 セットが 1 データポイント,5-6 セットが 6 データポイント,7-9 セットは皆無で 10 セット以上が 6 データポイントである.最高の増加率は 5-6 セット群で 0.19 %/d だった.10 セット以上群の増加率は 0.10 %/d, 3-4 セット群は 0.06 %/d だった.伸張性収縮と複合収縮を加えると,結果は次のように変化する.3 セット群は 0.08 %/d, 4 セット群は 0.12 %/d, 5-6 セット群は 0.17 %/d, 10 セット以上群は 0.10 %/d である.

セッションごとの総期間

 短縮性収縮においては 8 データポイントがあり,筋肉の総仕事時間は 37.5-75 秒間であり,断面積増加率の平均は 0.16 %/d であった.他の 6 データポイントは 170-300 秒間のレンジにあり,断面積増加率の平均は 0.09 %/d であった.伸張性収縮および複合収縮の 7 データポイントを加えると断面積増加率は 0.12 %/d となり,40-84 秒間のレンジにあった.

セッションごとの時間トルク積

 セッションごとの時間トルク積は総時間と(最大等速トルクに 1 の値が割り当てられた)推定ピークトルクを積算することで計算され,本著では任意の単位の中で報告している.伸張性収縮と複合収縮を考慮しない場合には,時間トルク積と断面積増加率には関連はなかった.全種類の筋作用を考慮すると 25 と 50 単位のレンジで 10 のデータポイントが得られ,0.14 %/d の断面積増加率を示し,50 と 100 単位の間では 6 データポイントが得られ 0.14 %/d の増加率,100 と 265 単位の間では 5 データポイントが得られ 0.10 %/d の増加率であった.

Isometric Resistance

 大腿四頭筋の等尺性トレーニングについては 6 編の論文と 9 データポイントを得た.

トレーニング期間の長さ,断面積増加率,日毎の断面積増加率

 トレーニング期間の平均は 84 日間であった.最短は 56 日間,最長で 98 日間であった.トレーニング期間後の断面積の増加量の平均は 8.9 % でありレンジは 4.8-14.6 % であった.平均の断面積増加率は 0.11 %/d でありレンジは 0.06-0.26 %/d であった.

頻度

 週に 3 セッションの断面積増加率は 0.12 %/d の結果となり,週 4 セッションでは 0.11 %/d の増加率となった.最大の増加率は 0.26 %/d で週 3 セッションの報告であった.

強度

 最も一般的な強度は MVIA の 70 % であり,7 データポイントであった.他の 2 例ではそれぞれ 80 %, 100 % であった.最大の断面積増加率は 0.26 %/d であり最高のトレーニング強度 MVIA 100 % を用いた報告で見られた.

ボリューム

 総レップ数のレンジは 4 から 150 の間にある.各レップにかかる時間は 1-30 秒間の範囲にあるが,セッションあたりの筋肉の総仕事時間は 80-150 秒間の範囲にある.レップス数と断面積増加率との間には関連はなかった.

Combined Strength and Endurance Training

 大腿四頭筋の断面積または容積と複合トレーニング(筋力トレーニングと持久トレーニング)との関連を調査した文献は 7 編あり 10 データポイントが得られた.

断面積増加率:複合トレーニング対純粋な筋力トレーニング

 4 編が純粋な筋力トレーニングと複合トレーニングとの大腿四頭筋断面積増加の比較を行っている.純粋な筋力トレーニングでは 0.09 %/d であり,複合トレーニングでは 0.10 %/d であった.他の 3 編の複合トレーニングの研究を含めると,断面積増加率は 0.12 %/d となった.

トレーニング期間と断面積増加率

 トレーニング期間の最短は 70 日間であり最長は 168 日間であった.断面積増加の平均は 15.1 % であり最大は 34 % (0.24 %/d) であり最小は 3.9 % (0.05 %/d) であった.

All Voluntary Training Modes

トレーニング期間の長さと断面積増加率

 トレーニング期間が長いほど最終的な断面積増加量が大きくなる傾向にあった.Fig. 7 に示すが,最大の断面積増加 (34 %) を示したのは 20 週間のトレーニング後のものである.逆に Fig. 8 に示すように,トレーニング期間が長くなるほど断面積の増加率は減少する傾向が明らかに見られた.

Fig. 7. Training period vs total percentage increase in cross-sectional area (CSA) of the quadriceps during all types of voluntary strength training (number of srudy groups = 91).

 

Fig. 8. Training period vs percentage change in cross-sectional area (CSA) per day of the quadriceps during all types of voluntary strength training (number of study groups = 91).

Strength Training as a Countermeasure During Unloading

 8 編の論文が文献検索の結果得られた.筋力トレーニング前後の大腿四頭筋断面積または容積を調査したもので,ベッド上安静や四肢の停止などアンロード状態の期間の対策としてのものである.9 データポイントがトレーニング群として選択され,9 データポイントが全く運動を行わない対照群として選択された.

アンローディング対アンローディングと運動対策

 トレーニングとアンロード期間との平均は 49 日間でありレンジは 20-119 日間であった.大腿四頭筋断面積の平均減少量は -11.1 % であり平均減少率は -0.30 %/d であった.

Electromyostimulation

 電気刺激での筋作用惹起による大腿四頭筋断面積または容積の前後については 3 編の論文が検索の結果得られた.1 本目は 10.1 % 増加し,増加率は 0.16 %/d であった.2 本目は 9.8 % 増加,増加率は 0.18 %/d であった.3 本目は 6 % 増加,増加率は 0.11 %/d であった.

Elbow Flexor

Dynamic External Resistance

 文献検索の結果 16 編の原著が得られた.肘伸展筋(上腕二頭筋および上腕筋)断面積または容積のトレーニング前後を比較したものである.これらの原著から 36 のデータポイントが得られた.

トレーニング期間の長さ,断面積増加率平均と日毎の断面積増加率

 トレーニング期間の平均は 91 日間である.最短は 30 日間,最長は 6 ヶ月間である.断面積増加の平均は 15.8 % であり,断面積増加率は平均で 0.20 %/d である.6 ヶ月間という最長期間の研究で最高の増加量は 33 % であるが,32.6 % とほとんど同等の増加量が他の 11 週間の報告でも見られた.

頻度

 結果は Fig. 9 に示す.トレーニング頻度の平均は週に 2.9 回である.最も一般的な頻度は週に 3 回であり,24 データポイントのうち 17 件である.次いで多いのが週に 2 回であり 6 データポイントがある.最も高頻度は週に 4 回である.週 2 回未満の頻度の研究については見つけられなかった.

Fig. 9. Frequency of training vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day of the elbow flexors during dynamic external resistance training (number of study groups = 24).

 最大の増加率は 0.59 %/d であり週 4 回の頻度研究で見られた.週 3 回の頻度に限定すると,平均増加率は 0.18 %/d であり,週 2 回では 0.18 %/d であった.

強度

 平均ピーク強度(セッション中に達した最大値)は 72 % であり,平均強度と同じである,というのも,一つの同じセッションで異なる負荷をかけた報告がないからである.

 Fig. 10 に示すが,強度と増加率をプロットすると,増加率は強度の増加と関連する傾向が見られる.最大の増加率は 75 % 1 RM 付近に認められる.

Fig. 10. Peak intensity of training vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day of the elbow flexors during dynamic external resistance training (number of study groups = 24). RM = repetition maximum.
ボリューム

 Fig. 11 にレップス数と断面積増加率の結果を示す.セット数の平均は 5.4 で総レップス数の平均は 47 である.データポイントは 3 つのクラスターに分類される.つまり,(i) 7-38 レップス群(10 データポイント),(ii) 42-66 レップス群(9 データポイント),(iii) 74-120 レップス群(5 データポイント).断面積増加率の最大値は 42-66 レップス群で認められ,0.26 %/d である.7-38 レップス群については断面積増加率は 0.15 %/d であり,74-120 レップス群については 0.18 %/d である.

Fig. 11. Total number of repetitions vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day of the elbow flexors during dynamic external resistance training (number of study groups = 24).

 総セット数については 4-6 セット間に断面積増加率のピーク (9 データポイント,0.24 %/d) があるように見える.3-3.5 セット群(10 データポイント)については断面積増加率は 0.17 %/d であり,9 セット以上群については 0.18 %/d である.

Accommodating Resistance

 文献検索の結果 3 編の原著と 4 データポイントが得られた.断面積増加率の平均は短縮性収縮では 0.16 %/d, 伸張性収縮では 0.12 %/d であった.データ数が少なく,頻度や強度,ボリュームとの関連については調査できていない.

Isometric Resistance

 文献検索の結果 3 編の原著と 3 データポイントが得られた.断面積増加率の平均は 0.14 %/d であり最大増加量の 23.0 % は 100 日間の最長期間の研究で得られた.断面積増加率の平均は 0.14 %/d であり,最大増加量は 23.0 % で 100 日間の最長期間の研究から得られた.2 つの研究からは週 6 回の頻度でそれぞれ増加率は 0.23 %/d, 0.06 %/d であった.残り一つの研究では週 3 回の頻度で 0.13 %/d の平均増加率であった.強度については 3 編の研究でそれぞれ 100 %, 67 %, 80 % であった.総レップス数については 3-24 のレンジである.総時間については 2 つの論文で短縮制作用については 30 秒間,残りが 96 秒間である.

Discussion

頻度

 動的外部筋力トレーニングを伴う大腿四頭筋トレーニングにおいて,断面積増加率が最大 0.55 %/d となったのは週に 12 セッションと最大のトレーニング頻度を用いたものである.しかしこれには注意が必要だ.というのも,(i) この研究は 2 週間しか続いていない,(ii) 強度が 1 RM の 20 % である,(iii) トレーニングは部分的に血管閉塞(加圧トレーニングのことか)を併用して実施されたからである.さらに興味深いことに,週に 2 セッションと 3 セッションとでは,断面積増加率の平均は共に 0.11 %/d で差がなかった.

 大腿四頭筋の accommodating resistance と等尺性トレーニングについてはデータが少なく評価は困難である.

 免荷に筋力トレーニング対策を加える研究については,断面積増加率が最高の 0.30 %/d となったものに注目する必要がある.これはトレーニング頻度が週に 14 セッションと最高のものである.しかし別の研究においては頻度が 3 日おきのものでも 0.22 %/d と高い断面積増加率を出したものもある.ただし,これらの試験を比較する時には注意が必要である.というのは,異なる免荷モデルおよびまたはトレーニングレジメンの影響における差異の可能性があるからである.

 肘伸展の動的外部筋力トレーニングについては最高の断面積増加率は 0.59 %/d であり,断面積増加の総量は 17.7 % におよび,週 4 回の頻度のものである.二番目,三番目,四番目はそれぞれ 0.42 %/d, 0.38 %/d, 0.32 %/d であり,これら 3 つの試験はいずれも週に 3 回の頻度である.これら 3 つの試験を除外すると,週 2 回でも 3 回でも増加率は 0.18 %/d で変わりはない.しかし,最大の増加率を比較すると週 2 回では 0.24 %/d であるのに対して週 3 回では 0.42 %/d となる.

 週に 4 回かそれ以上という通常よりも高頻度でトレーニングすることは初期段階での急速な筋肥大をもたらす可能性がある一方,高頻度でのトレーニングが高効率の断面積増加をもたらし続けることが出来るのか,あるいは恐らく減少する結果になるか長期間の後オーバートレーニングにさえなるのかについては不明である.

 Abe の試験と Seynners の試験を比較している.前者は断面積増加のペースが 1 %/d から 0.25 %/d に減少し,後者は 0.12 %/d から 0.25 %/d に増加していることから,週に 2 から 3 回のトレーニング頻度は最初の二週間では高効率の増加をもたらす可能性がある.しかし一方で高頻度で長期間トレーニングを続けたデータがないことから,どの頻度が長期間においてより最適なのかを言うことができない.にもかかわらず,週 4 回かそれ以上の高頻度は,比較的無侵襲で小から中等度ボリュームのトレーニングの組み合わせにおいてだが,「キックスタート」の良い方法である可能性がある.より長期間のトレーニングにおいては,本著で採用した試験が示すように,週に 2 回から 4 回の頻度が 6 ヶ月までの期間で断面積増加をもたらしうる.

 さらに熟練したトレーニーにとってのトレーニング頻度のインパクトを考慮すると,9 編の試験を見出した.よく訓練された被検者またはパワーアスリートの大腿四頭筋かつまたは肘伸展筋の断面積の変化を何らかのスキャン法でモニターしているものである.

 スクワットを週に 1, 2, 3 回 12 週間にわたって行った群を比較したデータがある.1 セッションあたり 4 レップを 5 セット,スクワットマシンで短縮期には 1 RM の 50 %, 伸張期には 1 RM の 110-135 % の負荷をかけた.週 1 回の群では 3.1 % の断面積増加だったが,週 2 回および 3 回の群ではそれぞれ 5.99 %, 6.75 % の増加が認められ,週 2 回と 3 回では有意差がなかった.別の報告では肘伸展筋の断面積について 8 週間にわたり週 1 回,2 回,3 回の群について調べた.アームカールを 1 セッションあたり 8-12 レップ 5 セット行った.週 1 回群は 3.9 %, 週 2 回と 3 回群はそれぞれ 6.6 % と 7.4 % だった.

 上記の試験を考慮すると,トレーニング頻度が週 1 回と週 2 回以上との間には大きな隔たりがあるように思われる.しかし週 2 回と 3 回の間には差は見られない.これは筋蛋白合成が筋力トレーニング後 3 時間から 24 時間にかけてピークに達し,その後 48 時間から 72 時間持続することと整合性があるように思える.

 逸話としてだが,多くのボディビルダーと他の筋トレアスリートは各筋群を週に 1 回または 2 回,あるいは更に少ない頻度でしかトレーニングしない.それに対して,ウェイトリフターは関与する大腿四頭筋をトレーニング日には数セッショントレーニングすることが知られている.Tesch らの指摘していることだが,ボディビルディングのトレーニングレジメンがパワーリフターやオリンピック級のリフターのそれと比較して優れているかどうかは分かっていない.各筋群を週に 1 回トレーニングすることで筋の断面積および除脂肪体重の増加につながることは分かっている.しかし,先の二つの試験の結果を併せて考えると,週 3 回のトレーニングは週 1 回に勝ることが McLester らも支持している.週あたりの総ボリュームが両者で同一だったにもかかわらずである.

 頻度について最後に一つ.同一の総ボリュームで異なる分布で比較した試験がある.女性を被験者にした Hakkinen と Kallinen によるもので,3 週間ずつ週に 3 日トレーニング日を設定する.最初の 3 週間はトレーニング日に 1 セッションにまとめてトレーニングを行い,次の 3 週間はトレーニング日に総ボリュームが同一のトレーニングを 2 セッションに分けて行った.前半では筋力も断面積も増えなかったが,後半には有意に最大静止筋力 (4.0 %) も断面積 (0.19 %/d) も増加した.

強度

 Fig. 2 および Fig. 10 を見ると,一般的に強度が 1 RM の 60 % より小さい時よりも 60 % より大きい時に断面積増加率が高いようだ.しかし,強度が 1 RM の 70-85 % 近くで十分に高い増加率をもたらしているように見え,大きな断面積増加のためにはそれ以上の負荷は必要ないように見える.

Fig. 2. Peak intensity of training vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day of the quadriceps during dynamic resistance training (number of study groups = 46). RM = repetition maximum.

 

Fig. 10. Peak intensity of training vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day of the elbow flexors during dynamic external resistance training (number of study groups = 24). RM = repetition maximum.

 対照的に,Farthing と Chilibeck らの試験によると,筋肥大反応のためのトレーニング期間中に発達した力の重要性を確認した.被験者は肘伸筋を等速ダイナモメータを装着してトレーニングした.一方の腕は短縮性収縮させ,他方の腕は伸張性収縮させた.一方の群は速く (180°/s) 動かし,他方の群は遅く (30°/s) 動かした.すべての群は週 3 回 8 週間にわたってトレーニングし,1 回あたりのトレーニングは 8 レップスを 2 セットから始めて 6 セットに漸増した.筋肥大は筋肉の厚さをエコーで計測した.その結果,最大の厚さ (13 %) に達したのは速い伸張性収縮群で,次いで遅い伸張性収縮群の 7 %, さらに遅い短縮性収縮群の 5 %, 最後が速い短縮性収縮群の 2 % だった.

 上記の解釈は難しい.というのも,トルク時間積という用語と,仕事のなされたボリュームとに,大きな隔たりがあるからである.さらに,遅い伸張性収縮群においては局所的なオーバートレーニング反応が起きていた可能性もある.遅いプロトコルという過大に蓄積したストレスがオーバートレーニング反応に似た結果をもたらしたのかも知れない.

 accommodating resistance training については異なる伸張性収縮速度,伸張性収縮期の異なるトルク進展レベルでヒトの大腿四頭筋断面積をスキャン法で調査した試験がない.短縮性収縮についても異なる収縮速度,異なるトルク進展レベルで直接比較した試験はない.本著で採用した原著から言えることは,筋肥大は短縮性収縮速度のある範囲で起こりうるということだけである.その上限は分からないが,I 型筋線維の肥大は 240°/s のトレーニング後に起こり, II 型筋線維肥大は 300°/s のトレーニング後に起きたとの報告がある.

 要約すると,それ以下では筋肥大の起きない張力というものが恐らく存在するが,トレーニング負荷と筋肥大反応との関係は複雑である.標的となる筋肉の動員可能なモーターユニットの最大数に達することと,これらのモーターユニットが高頻度で十分な時間発火することとが,著明な筋肥大をもたらすための明らかな前提条件である.それでも,少なくとも一つのセットで最大努力に近いトレーニングが行われることを条件として,これらの条件が満たされることを保証するのに,最大負荷が必要なわけではないことは明らかである.ゆえに,本著の結果は,筋肥大のためにトレーニングする時には最大強度の 70-85 % という典型的な推奨を支持するが,著明な筋肥大が高負荷・低負荷いずれでも起こりうることは記しておく.しかし,作動筋への高負荷の配置は作動時間が長い場合には局所的なオーバートレーニングという結果をもたらす可能性がある.さらに洗練されたアスリートにおける強度のインパクトについてはほとんど定義されていない.客観的な科学的データが不足しているためである.

ボリューム

 本著でレビューした筋力トレーニングのいくつかの種類とモードにおいて注目すべき傾向があり,ワークアウトのボリュームまたは期間の後に達したあるポイントで,筋肥大の適応にプラトーが存在するようである.結果のいくつかにおいて,ボリュームや期間がプラトーのポイントを過ぎてからは減少することも示唆されている.Fig. 11 に注目すると,肘伸展筋の DER トレーニングの総レップスは用量応答曲線を示唆しており,前半のワークアウトのボリュームや期間が増加するところでは大きな増量を示すが,さらにボリュームが増えると逆に減少している.全体としてみると,セッションあたり 30-60 レップスの中等度のボリュームの DER トレーニングが最大の反応を示している.

Fig. 11. Total number of repetitions vs percentage increase in cross-sectional area (CSA) per day of the elbow flexors during dynamic external resistance training (number of study groups = 24).

トレーニングの意味合いと推奨事項

 Table I は dynamic resistance training の推奨事項である.

  Moderate load slow-speed training Conventional hypertrophy training Eccentric overload training
Muscle action Con and ecc Con and ecc Ecc (con = optional)
Exersice single and/or multiple joint Single and/or multiple joint Single and/or multiple joint
Load ≈50% of 1RM 8-10RM (range: 6-12) ≈75-80% of 1RM Ecc = > 150% of 1RM Con = 60-75% of 1RM
Repetitons 8-14 to muscular failure 8-10 to muscular failure or near 4-6
Sets 1-3 per exercise, Progression from 1 to 3-4 sets in total per muscle group 1-3 per exercise, Progression from 1-2 to 3-6 sets in total per muscle group Progression from 1-2 to 3-5 sets on total per muscle group
Velocity and duration per repetition Slow, Ecc = 2-3 seconds, Con = 2-3 seconds Moderate, Ecc = 1-2 seconds, Con = 1-2 seconds Slow/moderate, Ecc = 2-4 seconds, Con = 1-2 seconds
Rest between sets 30-60 seconds 60-180 seconds 120-180 seconds
Frequency 2-3 sessions per muscle group/week 2-3 sessions per muscle group/week 1-3 sessions per muscle group/week
Comments Suitable training method for beginners and individuals who cannot tolerable high forces These recommendations are for novice to moderately trained individuals. Well trained athletes need increased variation in intensity and volume Mainly for advanced athletes. Progressive but careful increase of the load and volume for the eccentric phase

Conclusions

 本著は以下のことを明らかにした.つまり,いくつかのトレーニングのモードおよび 3 種類の筋収縮様式すべてが著明な頻度で筋肥大をもたらしうることと,現時点では,どの筋収縮のモードと種類が他と比べて優位性があるかについては十分なエビデンスがないことである.つまり,他のモードと比較しても,最大伸張性収縮要素が短期間の仕事で筋容積の増加をもたらしうることは明らかである.

 いくつかの根拠が示すように,トレーニング頻度は,より短いトレーニング期間での筋体積増加率にとって大きなインパクトを持つ.相対的に高頻度トレーニングを用いた長期間の試験がないため,停滞かオーバートレーニングが長期間にわたって発生するのかを除外できない.

 強度について言うと,中等度に重い負荷はトレーニングのほとんどのカテゴリにおいて最大の増加を引き出しているようである.ゆえに,筋線維の動員数を可能な限り最大化することと,それらを運動刺激に曝露することはトレーニングそれ自身と同じくらい重要である.

 活動の期間と総ボリュームにとって,その結果は用量応答曲線を示唆しており,曲線の前半においては成長率の増加を特徴としているものの,増加率がピークに達した後は,プラトーか減少に転ずる.

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