[0344] 足趾把持筋力の低下が立位での前方牽引に対する動的バランス機能に及ぼす影響
Keywords:足趾把持筋力, 転倒, 動的バランス
【はじめに，目的】
超高齢社会となった日本において，高齢者の転倒予防は最重要課題の1つである。人の姿勢制御には前庭系に加え運動系と感覚系が関与し，中でも運動系の足趾運動機能と感覚系の足底感覚の協調は重要である。これらは加齢により低下し，動的バランスに影響を及ぼすとされている。先行研究の中には足部冷却の方法で足趾把持筋力と足底感覚を低下させて，動的バランスへの影響を調べたものもあるが，動的バランスには複数の要因が関与するが，それらの特定や程度は判定はなされていない。
そこで本研究は，足趾把持筋力のみの低下がもたらす動的バランスへの影響を明らかにし，高齢者の転倒予防の一助とすることを目的として行った。
【方法】
被験者は，足趾への運動負荷によって増悪する既往および現病歴のない健常若年男性8人（21.9±0.1歳）であった。
急激な牽引による前方外乱を動的バランス課題とし，被験者には2基の床反力計上で静止立位をとり，外乱が加わっても下肢を踏み出さずバランスを維持するよう指示した。また，予測的姿勢制御を防ぐためにイヤホンで音楽を聞かせ，暗幕で外乱装置とその操作者を遮閉した。反復試行による牽引力の予測を防ぐために，重量の異なる重りを無作為に使用して牽引力を変化させ，解析では体重の5%の重りを使用した試行のデータを用いた。外乱が加わった時刻は，腰部に巻いたベルトに貼付したテープスイッチ（東京センサ社製LS-023）からの電気的信号でその他のデータと時間同期させた。課題は，座位で動的バランスの前に体重の5%の重りを負荷したタオルギャザーを10分間行う条件（以下，足趾把持筋力低下条件）と，行わない条件（以下，通常条件）の2条件で行った。
動作中の各解剖学的標点計10点に貼付したマーカの3次元空間座標を，CCDカメラ4台からなる3次元動作解析システムKinema Tracer（キッセイコムテック社製）にて収録し，身体重心（center of mass：以下，COM）座標および各関節角度を算出した。さらに，床反力計（Advanced Mechanical Technology社製）2基を用いて，動作中の床反力を記録し，足圧中心（center of pressure：以下，COP）座標を算出した。被験者の形態的特徴を考慮すべき変数に対しては，身長もしくは体重にて正規化を行った。統計学的解析にはSPSS Ver.14.0 J for Windows（エス・ピー・エス・エス社製）を用い，有意水準は5%未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究はヘルシンキ宣言に沿った研究であり，研究の実施に先立ち，本研究を実施した機関の倫理委員会の承認を得た。また，被験者に対して研究の意義，目的について十分に説明し，口頭および文書による同意を得た後に実施した。
【結果】
COM変位収束時間，COM総軌跡長，COM前方最大変位量のCOM制御に関する変数は2条件間で有意な差を認めなかった。COP前方最大変位量，床反力鉛直成分最大値，床反力後方成分最大値は通常条件と比較して，足趾把持力低下条件で有意に低値を示した（p＜0.05）。また，下肢関節（股関節，膝関節，足関節）角度変化量は通常条件と比較して，足趾把持力低下条件で有意に低値を示した（p＜0.05）。
【考察】
COPはCOMを支持基底面内に留めるためにCOMに先回りして動くことが知られている。結果より，足趾把持筋力が低下した場合に前方および下方の床反力を高めることが困難となり，COPによるCOM制御能力が低下したことが推察される。しかし，COM制御は2条件間で有意差がなく，足趾把持筋力低下条件では，下肢関節角度変化を減じた応答を行ったものと思われる。
人は動揺に対して，下肢の拮抗筋が協調して収縮し，動揺の大きさや速度に応じて適切な姿勢制御を行っているとされる。しかし，高齢者では協同収縮系に破綻を生じ下肢関節の自由度を減じるような姿勢制御が行われるとされており，足趾把持筋力が低下すると，有意に下肢関節角度変化が低下し，同様の姿勢制御を行っていたと推察される。今回の被験者には転倒者は存在しなかったが，股関節戦略を超える動揺には踏み出し戦略を用いて支持基底面を創生する必要がある。このような条件下での応答は，足趾把持筋力，協同収縮系以外にも様々な身体機能が低下する高齢者にとって非常に困難となり，転倒リスクが大きくなることが示唆される。
【理学療法学研究としての意義】
足趾把持筋力の低下は，床面への荷重を増したCOP移動によるCOM制御困難とし，関節の自由度を減じる代償動作が生じ，身体機能の低下した高齢者では転倒リスクを高める可能性を示した。これにより，足趾把持筋力トレーニングによる足趾把持筋力向上が転倒と転倒後の外傷の予防につなげる手がかりとして示された。
超高齢社会となった日本において，高齢者の転倒予防は最重要課題の1つである。人の姿勢制御には前庭系に加え運動系と感覚系が関与し，中でも運動系の足趾運動機能と感覚系の足底感覚の協調は重要である。これらは加齢により低下し，動的バランスに影響を及ぼすとされている。先行研究の中には足部冷却の方法で足趾把持筋力と足底感覚を低下させて，動的バランスへの影響を調べたものもあるが，動的バランスには複数の要因が関与するが，それらの特定や程度は判定はなされていない。
そこで本研究は，足趾把持筋力のみの低下がもたらす動的バランスへの影響を明らかにし，高齢者の転倒予防の一助とすることを目的として行った。
【方法】
被験者は，足趾への運動負荷によって増悪する既往および現病歴のない健常若年男性8人（21.9±0.1歳）であった。
急激な牽引による前方外乱を動的バランス課題とし，被験者には2基の床反力計上で静止立位をとり，外乱が加わっても下肢を踏み出さずバランスを維持するよう指示した。また，予測的姿勢制御を防ぐためにイヤホンで音楽を聞かせ，暗幕で外乱装置とその操作者を遮閉した。反復試行による牽引力の予測を防ぐために，重量の異なる重りを無作為に使用して牽引力を変化させ，解析では体重の5%の重りを使用した試行のデータを用いた。外乱が加わった時刻は，腰部に巻いたベルトに貼付したテープスイッチ（東京センサ社製LS-023）からの電気的信号でその他のデータと時間同期させた。課題は，座位で動的バランスの前に体重の5%の重りを負荷したタオルギャザーを10分間行う条件（以下，足趾把持筋力低下条件）と，行わない条件（以下，通常条件）の2条件で行った。
動作中の各解剖学的標点計10点に貼付したマーカの3次元空間座標を，CCDカメラ4台からなる3次元動作解析システムKinema Tracer（キッセイコムテック社製）にて収録し，身体重心（center of mass：以下，COM）座標および各関節角度を算出した。さらに，床反力計（Advanced Mechanical Technology社製）2基を用いて，動作中の床反力を記録し，足圧中心（center of pressure：以下，COP）座標を算出した。被験者の形態的特徴を考慮すべき変数に対しては，身長もしくは体重にて正規化を行った。統計学的解析にはSPSS Ver.14.0 J for Windows（エス・ピー・エス・エス社製）を用い，有意水準は5%未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究はヘルシンキ宣言に沿った研究であり，研究の実施に先立ち，本研究を実施した機関の倫理委員会の承認を得た。また，被験者に対して研究の意義，目的について十分に説明し，口頭および文書による同意を得た後に実施した。
【結果】
COM変位収束時間，COM総軌跡長，COM前方最大変位量のCOM制御に関する変数は2条件間で有意な差を認めなかった。COP前方最大変位量，床反力鉛直成分最大値，床反力後方成分最大値は通常条件と比較して，足趾把持力低下条件で有意に低値を示した（p＜0.05）。また，下肢関節（股関節，膝関節，足関節）角度変化量は通常条件と比較して，足趾把持力低下条件で有意に低値を示した（p＜0.05）。
【考察】
COPはCOMを支持基底面内に留めるためにCOMに先回りして動くことが知られている。結果より，足趾把持筋力が低下した場合に前方および下方の床反力を高めることが困難となり，COPによるCOM制御能力が低下したことが推察される。しかし，COM制御は2条件間で有意差がなく，足趾把持筋力低下条件では，下肢関節角度変化を減じた応答を行ったものと思われる。
人は動揺に対して，下肢の拮抗筋が協調して収縮し，動揺の大きさや速度に応じて適切な姿勢制御を行っているとされる。しかし，高齢者では協同収縮系に破綻を生じ下肢関節の自由度を減じるような姿勢制御が行われるとされており，足趾把持筋力が低下すると，有意に下肢関節角度変化が低下し，同様の姿勢制御を行っていたと推察される。今回の被験者には転倒者は存在しなかったが，股関節戦略を超える動揺には踏み出し戦略を用いて支持基底面を創生する必要がある。このような条件下での応答は，足趾把持筋力，協同収縮系以外にも様々な身体機能が低下する高齢者にとって非常に困難となり，転倒リスクが大きくなることが示唆される。
【理学療法学研究としての意義】
足趾把持筋力の低下は，床面への荷重を増したCOP移動によるCOM制御困難とし，関節の自由度を減じる代償動作が生じ，身体機能の低下した高齢者では転倒リスクを高める可能性を示した。これにより，足趾把持筋力トレーニングによる足趾把持筋力向上が転倒と転倒後の外傷の予防につなげる手がかりとして示された。