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無酸素性代謝閾値とは

無酸素性代謝閾値（Anaerobic Threshold: AT、嫌気性代謝閾値とも呼ばれる）は、運動強度を徐々に上げていく過程で、有酸素性代謝（酸素を使ったエネルギー産生）だけでは不十分になり、無酸素性代謝（酸素を使わない嫌気的なエネルギー産生）が加わり始めるポイントを指します。このポイントを境に、血中乳酸濃度が急激に上昇し始め、呼吸が荒くなり、筋肉の疲労感が増大します。ATは個人の心肺機能や運動耐容能を反映する重要な指標であり、最大酸素摂取量（VO₂max）とともに体力評価や運動処方の基準として広く用いられています。リハビリテーション現場では、心疾患患者や呼吸器疾患患者、高齢者、糖尿病患者などに対して、安全かつ効果的な運動強度を設定する際にATが不可欠な指標となります。AT以下の運動強度であれば、乳酸の蓄積が少なく長時間継続可能で、心臓への負担も比較的軽いため、有酸素運動の処方基準として最適です。

どこでみるのか

無酸素性代謝閾値は、主に循環器内科、心臓リハビリテーション施設、呼吸器内科、リハビリテーション科、スポーツ医学施設で評価されます。心肺運動負荷試験（CPX: Cardiopulmonary Exercise Testing）を実施できる施設で、自転車エルゴメーターやトレッドミルを用いて測定されます。対象となるのは、心疾患患者（心筋梗塞後、心不全、心臓手術後）、呼吸器疾患患者（COPD、間質性肺炎）、糖尿病患者、高血圧患者、肥満患者、高齢者、アスリートなどです。リハビリテーション現場では、理学療法士や作業療法士が心臓リハビリテーションプログラムや呼吸リハビリテーションプログラムの一環としてAT値に基づいた運動処方を実施し、患者の運動耐容能の向上と安全管理を両立させます。また、産業保健や健康増進施設でも、一般成人や高齢者の体力評価や運動指導にAT測定が活用されています。

何をみているのか

無酸素性代謝閾値の評価では、運動強度の増加に伴う呼気ガスの変化、特に酸素摂取量（VO₂）と二酸化炭素排出量（VCO₂）の関係を観察します。ATに達すると、無酸素性代謝（主に解糖系）が働き始め、乳酸が産生され、それを中和するために炭酸水素イオン（HCO₃⁻）が消費され、二酸化炭素（CO₂）が過剰に産生されます。この結果、VCO₂がVO₂に対して不均衡に増加し始めるポイントがATとして同定されます。また、ATに達すると換気量（VE）も急激に増加し、呼吸商（RER: Respiratory Exchange Ratio = VCO₂/VO₂）が上昇します。心拍数や血圧の変化、自覚的運動強度（Borgスケール）もモニタリングし、総合的にATを判定します。ATは心肺機能の予備能力を反映し、ATが高いほど持久力が高く、心臓や肺の機能が良好であることを示します。

臨床でどうみるか

臨床では、心肺運動負荷試験（CPX）を用いてATを測定します。患者は自転車エルゴメーターまたはトレッドミル上で、安静状態から徐々に運動強度を上げていく漸増負荷運動（ランプ負荷プロトコル）を行います。運動中は、マスクやマウスピースを装着して呼気ガス分析装置で酸素摂取量（VO₂）と二酸化炭素排出量（VCO₂）をリアルタイムで測定し、同時に心電図、血圧、心拍数、酸素飽和度（SpO₂）、自覚的運動強度（Borgスケール）をモニタリングします。ATの判定方法として、V-slope法（VO₂に対するVCO₂の傾きが変化するポイント）、換気当量法（VE/VO₂が最低値を示した後に上昇し始めるポイント）、呼気終末酸素分圧（PETO₂）法などがあります。AT時の酸素摂取量（VO₂ at AT）、心拍数（HR at AT）、運動負荷量（ワット数）が記録され、これらの値を基に個別の運動処方が作成されます。

評価で何をみるか

無酸素性代謝閾値の評価では以下の項目を系統的にチェックします。

AT時の酸素摂取量（VO₂ at AT、単位：mL/kg/min）
AT時の心拍数（HR at AT、単位：bpm）
AT時の運動負荷量（ワット数またはトレッドミル速度・傾斜）
AT時の換気量（VE at AT、単位：L/min）
AT時の呼吸商（RER at AT、通常1.0前後）
AT時の自覚的運動強度（Borgスケール、通常11～13程度）
AT時の血圧と酸素飽和度（SpO₂）
最大酸素摂取量（Peak VO₂）に対するATの割合（通常40～60%）
VE/VCO₂ slope（換気効率の指標、心不全では高値）
運動中の心電図変化（ST変化、不整脈の有無）
運動中の血圧反応（正常な上昇か、過度な上昇または低下か）
呼吸困難感や胸痛、下肢疲労などの自覚症状
運動耐容能の経時的変化（リハビリ前後の比較）
年齢・性別・体格に応じた予測値との比較
心疾患や呼吸器疾患の重症度との相関

臨床でよく出る問題

無酸素性代謝閾値に関連する臨床上の問題は以下の通りです。

ATの低下による運動耐容能の制限（日常生活動作の困難）
心不全患者でのATの著明な低下（予後不良のサイン）
AT測定時の不整脈や血圧異常による検査中断
呼吸器疾患患者でのAT測定の困難さ（換気制限による）
高齢者や虚弱患者での測定の安全性確保
AT以上の運動強度による過負荷と合併症（狭心症、不整脈、急性心不全）
ATの正確な判定が困難なケース（心房細動患者、β遮断薬服用患者）
AT値の経時的変化の解釈（リハビリ効果の評価）
AT測定ができない施設での代替指標の使用（カルボーネン法、心拍数法）
運動処方がATより高強度になってしまうリスク
AT測定のための専門的機器や人材の不足
患者のモチベーション低下による測定の不正確さ

起こりやすい要因

無酸素性代謝閾値の低下や測定困難を引き起こす主な要因は以下の通りです。

心疾患（心不全、虚血性心疾患、心筋症、弁膜症、先天性心疾患）
呼吸器疾患（COPD、間質性肺炎、肺高血圧症）
末梢循環障害（末梢動脈疾患、糖尿病性神経障害）
貧血（酸素運搬能力の低下）
糖尿病（ミトコンドリア機能低下、血管障害）
肥満（過剰な体重による心肺負担の増大）
加齢（心肺機能の生理的低下、筋力低下）
廃用症候群（長期臥床、活動量の低下）
低栄養状態（筋肉量の減少、エネルギー不足）
薬剤の影響（β遮断薬、利尿薬、血管拡張薬）
心房細動（心拍数の不規則性によるAT判定困難）
精神的ストレスや不安（過換気による影響）
運動習慣の欠如（トレーニング効果の不足）
喫煙（換気効率の低下、酸素運搬能力の低下）

注意したい症状

無酸素性代謝閾値の測定中やAT以上の運動強度での運動中に以下の症状が見られた場合は、直ちに運動を中止し医師に報告する必要があります。

胸痛、胸部圧迫感、胸部不快感（狭心症、心筋梗塞の可能性）
高度の息切れ、呼吸困難、喘鳴（心不全、呼吸不全）
めまい、ふらつき、失神感（脳血流低下、不整脈）
動悸、脈の乱れ（不整脈、心房細動、心室性不整脈）
冷汗、顔面蒼白、チアノーゼ（循環不全、酸素飽和度低下）
強い下肢疲労、脱力、ふらつき（筋肉への酸素供給不足）
血圧の異常（収縮期血圧の過度な上昇［＞240mmHg］または低下［＜20mmHg低下］）
心電図異常（ST低下、ST上昇、危険な不整脈）
酸素飽和度の低下（SpO₂＜90%）
意識障害、錯乱、見当識障害
強い悪心、嘔吐
運動継続への強い拒否感や恐怖感

対応の基本

無酸素性代謝閾値に基づいた運動処方では、AT時の酸素摂取量や心拍数をもとに、AT以下の運動強度を設定することが基本です。一般に、AT時の心拍数の90～100%、またはAT到達の1分前の運動負荷量を処方します。心臓リハビリテーションでは、ATレベル以下の有酸素運動を週3～5回、1回20～60分間実施し、徐々に運動耐容能を向上させます。運動様式としては、自転車エルゴメーター、トレッドミル歩行、平地歩行、階段昇降、体操、水中運動などが用いられます。運動中は心拍数モニター、血圧測定、自覚的運動強度（Borgスケール11～13程度を目標）、酸素飽和度を定期的にモニタリングし、安全性を確保します。運動負荷は段階的に増加させ（過負荷の原則）、患者の体調や症状に応じて柔軟に調整します。また、レジスタンストレーニング（筋力強化）も併用し、筋力とバランス能力の向上を図ります。ATが著しく低い患者では、日常生活動作そのものがAT以上の強度になる可能性があるため、動作方法の工夫（動作速度を遅くする、休憩を挟む、介助具を使用する）や環境調整（段差の解消、手すりの設置）が必要です。

リハビリの視点

リハビリテーション現場では、ATは安全かつ効果的な運動療法の処方に不可欠な指標です。AT以下の運動強度であれば、心臓への負担が少なく、乳酸の蓄積も少ないため、長時間継続可能で運動耐容能の向上に効果的です。心疾患患者では、ATが低いほど予後不良であり、心臓リハビリテーションによってATを向上させることが生命予後の改善につながります。運動処方の際は、CPXで測定したAT時の心拍数や酸素摂取量を基準とし、運動中のモニタリング（心拍数、血圧、自覚症状、SpO₂）を徹底します。患者には、運動中の適切な心拍数範囲や自覚的運動強度（ややきつい程度）を教育し、セルフモニタリングの能力を高めます。また、CPXが実施できない施設では、カルボーネン法（目標心拍数=安静時心拍数+予備心拍数×運動強度係数）や簡易的な心拍数法（最大心拍数の60～80%）を用いて運動強度を設定しますが、ATに基づく処方が最も安全で正確です。AT測定を定期的に実施し、運動療法の効果を評価してプログラムを調整することが、患者の運動耐容能向上と社会復帰に不可欠です。高齢者や呼吸器疾患患者では、換気制限や筋力低下によってATが低くなるため、運動強度の設定には特に注意が必要です。

ひとことで言うと

無酸素性代謝閾値（AT）は、有酸素性代謝から無酸素性代謝へ移行する運動強度のポイントであり、安全で効果的な運動処方の基準として不可欠な指標です。

参考文献

最大酸素摂取量（VO₂max）の評価と意義
心肺運動負荷試験（CPX）の実施と解釈
心臓リハビリテーションの運動処方
乳酸閾値（LT）とトレーニング効果
有酸素運動と無酸素運動の生理学
運動耐容能の評価とリハビリテーション

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