[1323] 人工股関節置換術後患者における起立動作の運動力学的非対称性と下肢筋力との関連
Keywords:人工股関節置換術, 起立動作, 動作解析
【はじめに，目的】起立動作は運動機能不全により障害されやすい動作のひとつである。床反力計を用いた研究から，人工股関節置換術（以下，THA）患者では立位や歩行の非対称性に比べて，起立動作の非対称性が顕著であることが報告されている（Talis VL, 2008）。しかし，これまでTHA患者の起立動作を運動力学的に分析した報告は少なく，各関節にかかる負荷の不均衡は明らかではない。本研究では，THA患者と健常者の起立動作を分析し，THA患者の下肢関節における運動力学的非対称性を明らかにし，筋力との関連を検討することを目的とした。
【方法】対象は変形性股関節症により片側THAを施行した女性35名（THA群，術後期間49.3±38.7ヶ月，年齢：61.9±7.7歳）および健常女性23名（健常群，年齢：60.9±5.6歳）とした。THA群の術側股関節以外には疼痛や可動域制限を認めなかった。対象者の体幹および両下肢の25箇所に反射マーカーを貼付し，通常速度での椅子からの起立動作を三次元動作解析装置（カメラ7台，sampling rate 200Hz）と2台の床反力計（sampling rate 1000Hz）で記録した。椅子の座面高は40cm，開始肢位での下腿傾斜は鉛直に対して15°とした。胸部マーカーの前方移動の開始時から股関節最大伸展時を解析区間として，股・膝・足関節の関節角度，モーメント，パワーおよびサポートモーメント（股・膝関節の内的伸展モーメントと足関節内的底屈モーメントの和）を算出した。課題の試行回数は3回とし，平均値を解析に使用した。また，筋力測定器を使用してTHA群の両側股・膝関節の最大等尺性伸展筋力を2回測定し，最大値を採用した。統計分析では，t検定を使用して対象者の属性と起立動作所要時間を両群で比較した。起立動作の解析項目について，THA群の術側と非術側，健常群の左右の平均値を一元配置分散分析および事後検定を使用して比較した。さらに，THA群の股関節と膝関節について，起立動作時の最大伸展モーメントと等尺性伸展筋力の術側・非術側比を算出し，それぞれ相関係数を求めた。
【倫理的配慮，説明と同意】本研究は倫理委員会の承認を得て実施した。対象者には研究内容を十分に説明し，参加の同意を得た。
【結果】対象者の年齢，身長，体重および起立動作所要時間は両群で有意な差はなかった。起立動作時の股関節最大屈曲角度は，健常群に比べてTHA群の両側とも有意に低かった。股関節最大内的伸展モーメントと最大伸展筋パワーは共にTHA術側が非術側と健常群に比べて有意に低く，非術側と健常群では差はなかった（モーメント；健常群0.51±0.11Nm/kg，THA術側0.41±0.10Nm/kg，非術側0.53±0.19Nm/kg）。健常群とTHA術側・非術側において膝関節最大屈曲角度には差はなかったが，膝関節内的伸展モーメントと膝関節伸展筋パワーの最大値は共にTHA非術側，健常群，THA術側の順に有意に高かった（モーメント；健常群0.60±0.15Nm/kg，THA術側0.51±0.14Nm/kg，非術側0.72±0.19Nm/kg）。足関節では，角度とパワーには健常群とTHA術側・非術側に有意な差はなかったが，最大内的底屈モーメントは健常群がTHA術側よりも有意に高かった。サポートモーメントの最大値は，THA非術側がTHA術側・健常群と比べて有意に高く，さらに健常群はTHA術側に比べて有意に高かった（健常群1.21±0.18Nm/kg，THA術側1.02±0.20Nm/kg，非術側1.37±0.28Nm/kg）。THA群の起立動作時の伸展モーメントと等尺性伸展筋力の術側・非術側比の相関は，股関節r=0.41，膝関節r=0.30であり，股関節のみ有意な相関を認めた。
【考察】サポートモーメントの最大値がTHA非術側，健常群，THA術側の順に有意に高かったことから，THA患者の起立動作は運動力学的に非対称であり，非術側へ大きく依存していることが明らかとなった。股関節内的伸展モーメント・伸展筋パワーはTHA術側が有意に低下しているものの非術側と健常群には差はなく，非術側股関節への過負荷は避けられていると考えられる。一方で，膝関節においてはモーメント・パワーともに非術側が健常群や術側よりも有意に高く，術側は健常群よりも低かったことから，非術側膝関節への依存度が高いことが明らかとなった。THA患者では，術側膝関節に比べて非術側膝関節に変形性膝関節症を発症する割合が高いとされており（Umeda N, 2009），本研究の結果から起立動作時の非術側膝関節への過負荷がその要因の一つであることが示唆された。また，THA群における膝関節の動作時伸展モーメントと等尺性伸展筋力の術側・非術側比の相関が低かったことから，筋力の不均衡に関係なく非術側膝関節の負荷が高いことが示唆された。
【理学療法学研究としての意義】本研究の結果はTHA患者の異常運動パターンの理解を深め，理学療法治療の一助となると考えられる。
【方法】対象は変形性股関節症により片側THAを施行した女性35名（THA群，術後期間49.3±38.7ヶ月，年齢：61.9±7.7歳）および健常女性23名（健常群，年齢：60.9±5.6歳）とした。THA群の術側股関節以外には疼痛や可動域制限を認めなかった。対象者の体幹および両下肢の25箇所に反射マーカーを貼付し，通常速度での椅子からの起立動作を三次元動作解析装置（カメラ7台，sampling rate 200Hz）と2台の床反力計（sampling rate 1000Hz）で記録した。椅子の座面高は40cm，開始肢位での下腿傾斜は鉛直に対して15°とした。胸部マーカーの前方移動の開始時から股関節最大伸展時を解析区間として，股・膝・足関節の関節角度，モーメント，パワーおよびサポートモーメント（股・膝関節の内的伸展モーメントと足関節内的底屈モーメントの和）を算出した。課題の試行回数は3回とし，平均値を解析に使用した。また，筋力測定器を使用してTHA群の両側股・膝関節の最大等尺性伸展筋力を2回測定し，最大値を採用した。統計分析では，t検定を使用して対象者の属性と起立動作所要時間を両群で比較した。起立動作の解析項目について，THA群の術側と非術側，健常群の左右の平均値を一元配置分散分析および事後検定を使用して比較した。さらに，THA群の股関節と膝関節について，起立動作時の最大伸展モーメントと等尺性伸展筋力の術側・非術側比を算出し，それぞれ相関係数を求めた。
【倫理的配慮，説明と同意】本研究は倫理委員会の承認を得て実施した。対象者には研究内容を十分に説明し，参加の同意を得た。
【結果】対象者の年齢，身長，体重および起立動作所要時間は両群で有意な差はなかった。起立動作時の股関節最大屈曲角度は，健常群に比べてTHA群の両側とも有意に低かった。股関節最大内的伸展モーメントと最大伸展筋パワーは共にTHA術側が非術側と健常群に比べて有意に低く，非術側と健常群では差はなかった（モーメント；健常群0.51±0.11Nm/kg，THA術側0.41±0.10Nm/kg，非術側0.53±0.19Nm/kg）。健常群とTHA術側・非術側において膝関節最大屈曲角度には差はなかったが，膝関節内的伸展モーメントと膝関節伸展筋パワーの最大値は共にTHA非術側，健常群，THA術側の順に有意に高かった（モーメント；健常群0.60±0.15Nm/kg，THA術側0.51±0.14Nm/kg，非術側0.72±0.19Nm/kg）。足関節では，角度とパワーには健常群とTHA術側・非術側に有意な差はなかったが，最大内的底屈モーメントは健常群がTHA術側よりも有意に高かった。サポートモーメントの最大値は，THA非術側がTHA術側・健常群と比べて有意に高く，さらに健常群はTHA術側に比べて有意に高かった（健常群1.21±0.18Nm/kg，THA術側1.02±0.20Nm/kg，非術側1.37±0.28Nm/kg）。THA群の起立動作時の伸展モーメントと等尺性伸展筋力の術側・非術側比の相関は，股関節r=0.41，膝関節r=0.30であり，股関節のみ有意な相関を認めた。
【考察】サポートモーメントの最大値がTHA非術側，健常群，THA術側の順に有意に高かったことから，THA患者の起立動作は運動力学的に非対称であり，非術側へ大きく依存していることが明らかとなった。股関節内的伸展モーメント・伸展筋パワーはTHA術側が有意に低下しているものの非術側と健常群には差はなく，非術側股関節への過負荷は避けられていると考えられる。一方で，膝関節においてはモーメント・パワーともに非術側が健常群や術側よりも有意に高く，術側は健常群よりも低かったことから，非術側膝関節への依存度が高いことが明らかとなった。THA患者では，術側膝関節に比べて非術側膝関節に変形性膝関節症を発症する割合が高いとされており（Umeda N, 2009），本研究の結果から起立動作時の非術側膝関節への過負荷がその要因の一つであることが示唆された。また，THA群における膝関節の動作時伸展モーメントと等尺性伸展筋力の術側・非術側比の相関が低かったことから，筋力の不均衡に関係なく非術側膝関節の負荷が高いことが示唆された。
【理学療法学研究としての意義】本研究の結果はTHA患者の異常運動パターンの理解を深め，理学療法治療の一助となると考えられる。