[0130] 前十字靱帯損傷者におけるフォワードランジの動作解析
Keywords:前十字靱帯損傷, フォワードランジ, 三次元動作解析
【はじめに，目的】
前十字靭帯（以下ACL）損傷者では,二次的に関節軟骨・半月板損傷を起こすことは一般的によく知られている。理学療法では,二次的損傷予防のために脛骨前方変位（以下ATT）の制動に配慮する必要がある。これまで,ACL損傷者では歩行や段差昇降において膝関節伸展モーメントが減少する特徴的な動作パターンが報告されている。これは,動作中にATTを生じさせる大腿四頭筋の働きを抑えることでACL不全膝に対する代償作用が働いていると考えられている。しかし,これは歩行や段差昇降という日常生活に直結する動作にみられるものであり,フォワードランジ（以下FL）のようなスポーツ動作において,報告しているものは少ない。そこで本研究の目的は,ACL損傷者を対象に,FL荷重時期の健側と患側に代償作用または特徴的な動作パターンが出現するか動作解析を用いて検討することである。
【方法】
対象は,ACL損傷患者18名とした（男性10名,女性8名,平均年齢23.2±6.7歳,身長167.1±9.8cm,体重64.2±12.8kg,損傷から測定までの期間4.1±2.8ヵ月）。取り込み基準は,対象肢を両側とするため一側は膝関節損傷の既往のない健常肢を有する者とし,除外基準は,疼痛などにより動作遂行困難である者とした。動作課題はFLとし,静止立位から片脚を前方に踏み込み,踏み込んだ姿勢から開始肢位に戻るまでの一連の動作とした。動作時の規定として,上肢は胸の前で組み,踏み込み時は踵から接地するよう指示した。踏み込み幅は棘果長の50%とし,動作速度はメトロノームを毎分80拍に合わせて2拍で踏み込み,2拍で開始肢位に戻るよう指示した。各被験者は測定前に練習した後,健側・患側それぞれ3回ずつ行い,3回の平均を解析対象とした。動作解析は,被験者に直径25mmのカラーマーカーを22点貼付し,4台のビデオカメラ（SONY社製HDR-HC7）で構成される三次元動作解析装置（東総システム社製Tomoco）と床反力計（AMTI社製AccuGait）を用いて行った。得られた結果から,関節角度は解析ソフトTomoco-VMを用い,関節モーメントは解析ソフトTomoco-FPを用いて算出した。なお,Tomocoにて算出した関節角度の信頼性はICC（1.1）が0.78,ICC（2.1）が0.80であった。解析項目は,荷重時期の膝関節伸展モーメントピーク値と,その時点の股関節モーメント,足関節モーメント,股関節屈曲角度,膝関節屈曲角度,足関節背屈角度,体幹傾斜角度,骨盤傾斜角度,足圧中心位置,荷重圧量とした。なお,得られたデータを正規化するため関節モーメントは体重で除した値を用い,関節角度は静止立位時を0°とした相対角度とし,足圧中心位置は足長で除した値を用いた。統計処理は,統計処理ソフトR-2.8.1を用いて,各項目の健側と患側を比較するためt検定を行った。有意水準は5%未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究は,当院の倫理審査委員会（承認番号：2011-4）にて承認を得ている。対象者に対する研究の説明には研究説明書を用いて十分に説明し,研究に対する同意は書面で得た。また,対象者が未成年の場合にはその保護者についても同意を書面で得た。
【結果】
荷重時期の膝関節伸展モーメントピーク値は健側0.69±0.33Nm/kg,患側0.43±0.33Nm/kgと患側で有意に低い値を示した。この時点の股関節伸展モーメントは健側0.17±0.26 Nm/kg,患側0.42±0.33 Nm/kg,足関節底屈モーメントは健側0.78±0.21 Nm/kg,患側0.95±0.23 Nm/kgであり,いずれも患側で有意に高い値を示した。また,その他の項目において有意差はみられなかった。
【考察】
本研究結果より,患側において膝関節伸展モーメントピーク値は減少し,その時点の股関節伸展モーメントと足関節底屈モーメントは増大していた。膝関節伸展モーメントは大腿四頭筋,股関節伸展モーメントはハムストリングス,足関節底屈モーメントは下腿三頭筋に相対的に反映できるとされている。つまり今回の動作パターンは,ATTを制動しようとハムストリングスと下腿三頭筋の働きが高まった結果,大腿四頭筋の働きが弱まったのではないかと考える。また,身体重心の前方化が生じると前脚に加わる負荷が増大してくる。負荷の軽減,前方推進期の制動に対し,ハムストリングスと下腿三頭筋の活動性が高まった結果,股関節伸展モーメントと足関節底屈モーメントが増大したと考える。
【理学療法学研究としての意義】
患側の膝関節伸展モーメントピーク値の減少は,二次的損傷予防というリスク管理の点で有効的である。また,ACL損傷者における運動療法としてFLは有用的ではないかと考える。
前十字靭帯（以下ACL）損傷者では,二次的に関節軟骨・半月板損傷を起こすことは一般的によく知られている。理学療法では,二次的損傷予防のために脛骨前方変位（以下ATT）の制動に配慮する必要がある。これまで,ACL損傷者では歩行や段差昇降において膝関節伸展モーメントが減少する特徴的な動作パターンが報告されている。これは,動作中にATTを生じさせる大腿四頭筋の働きを抑えることでACL不全膝に対する代償作用が働いていると考えられている。しかし,これは歩行や段差昇降という日常生活に直結する動作にみられるものであり,フォワードランジ（以下FL）のようなスポーツ動作において,報告しているものは少ない。そこで本研究の目的は,ACL損傷者を対象に,FL荷重時期の健側と患側に代償作用または特徴的な動作パターンが出現するか動作解析を用いて検討することである。
【方法】
対象は,ACL損傷患者18名とした（男性10名,女性8名,平均年齢23.2±6.7歳,身長167.1±9.8cm,体重64.2±12.8kg,損傷から測定までの期間4.1±2.8ヵ月）。取り込み基準は,対象肢を両側とするため一側は膝関節損傷の既往のない健常肢を有する者とし,除外基準は,疼痛などにより動作遂行困難である者とした。動作課題はFLとし,静止立位から片脚を前方に踏み込み,踏み込んだ姿勢から開始肢位に戻るまでの一連の動作とした。動作時の規定として,上肢は胸の前で組み,踏み込み時は踵から接地するよう指示した。踏み込み幅は棘果長の50%とし,動作速度はメトロノームを毎分80拍に合わせて2拍で踏み込み,2拍で開始肢位に戻るよう指示した。各被験者は測定前に練習した後,健側・患側それぞれ3回ずつ行い,3回の平均を解析対象とした。動作解析は,被験者に直径25mmのカラーマーカーを22点貼付し,4台のビデオカメラ（SONY社製HDR-HC7）で構成される三次元動作解析装置（東総システム社製Tomoco）と床反力計（AMTI社製AccuGait）を用いて行った。得られた結果から,関節角度は解析ソフトTomoco-VMを用い,関節モーメントは解析ソフトTomoco-FPを用いて算出した。なお,Tomocoにて算出した関節角度の信頼性はICC（1.1）が0.78,ICC（2.1）が0.80であった。解析項目は,荷重時期の膝関節伸展モーメントピーク値と,その時点の股関節モーメント,足関節モーメント,股関節屈曲角度,膝関節屈曲角度,足関節背屈角度,体幹傾斜角度,骨盤傾斜角度,足圧中心位置,荷重圧量とした。なお,得られたデータを正規化するため関節モーメントは体重で除した値を用い,関節角度は静止立位時を0°とした相対角度とし,足圧中心位置は足長で除した値を用いた。統計処理は,統計処理ソフトR-2.8.1を用いて,各項目の健側と患側を比較するためt検定を行った。有意水準は5%未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究は,当院の倫理審査委員会（承認番号：2011-4）にて承認を得ている。対象者に対する研究の説明には研究説明書を用いて十分に説明し,研究に対する同意は書面で得た。また,対象者が未成年の場合にはその保護者についても同意を書面で得た。
【結果】
荷重時期の膝関節伸展モーメントピーク値は健側0.69±0.33Nm/kg,患側0.43±0.33Nm/kgと患側で有意に低い値を示した。この時点の股関節伸展モーメントは健側0.17±0.26 Nm/kg,患側0.42±0.33 Nm/kg,足関節底屈モーメントは健側0.78±0.21 Nm/kg,患側0.95±0.23 Nm/kgであり,いずれも患側で有意に高い値を示した。また,その他の項目において有意差はみられなかった。
【考察】
本研究結果より,患側において膝関節伸展モーメントピーク値は減少し,その時点の股関節伸展モーメントと足関節底屈モーメントは増大していた。膝関節伸展モーメントは大腿四頭筋,股関節伸展モーメントはハムストリングス,足関節底屈モーメントは下腿三頭筋に相対的に反映できるとされている。つまり今回の動作パターンは,ATTを制動しようとハムストリングスと下腿三頭筋の働きが高まった結果,大腿四頭筋の働きが弱まったのではないかと考える。また,身体重心の前方化が生じると前脚に加わる負荷が増大してくる。負荷の軽減,前方推進期の制動に対し,ハムストリングスと下腿三頭筋の活動性が高まった結果,股関節伸展モーメントと足関節底屈モーメントが増大したと考える。
【理学療法学研究としての意義】
患側の膝関節伸展モーメントピーク値の減少は,二次的損傷予防というリスク管理の点で有効的である。また,ACL損傷者における運動療法としてFLは有用的ではないかと考える。