[0467] 扁平足の歩行の運動力学的解析
Keywords:足部アーチ, 歩行, 立脚後期
【はじめに，目的】
足部アーチの低下した扁平足では，衝撃吸収能の低下や運動連鎖により，足部やその近位のセグメントに疼痛や異常動作を惹起する。臨床上，アーチの低下により，足底腱膜炎や外反母趾，シンスプリント，膝蓋大腿関節炎などの障害を起こしやすい。扁平足の歩行に関して，諸家により中足部内側の接触面積の増大や最高圧の上昇，前足部外側の荷重量の低下などの現象が認められると報告されている。また，Huntは立脚後期のpush off時に足関節底屈モーメントが増加することを示した。つまり，扁平足は立脚後期の中足部や前足部の運動に影響を与えることが考えられる。しかし，臨床上問題となる膝蓋大腿関節症やシンスプリントなど，足部より近位のセグメントや足部での力学的負荷は十分に説明されていない。そこで本研究の目的はアーチの形態が立脚後期の力学的パラメータに及ぼす影響を明らかにすることである。
【方法】
対象は健常成人男女40名66肢（男性；52肢，女性；14肢，年齢22.0±3.6歳，身長167.9±7.7cm，体重64.7±11.1 kg）とした。アーチ高率の計測は大久保らの方法を用いて計測した。得られた全被験者の縦アーチ高率から四分位範囲を算出し，25%点にあたる12%以下の12足をlow arch（LA）群，75%点にあたる16%以上の10足をhigh arch（HA）群，25～75%範囲内の44足をnormal arch（NA）群として分類した。運動力学的因子の分析には足圧分布測定器Win-podを用いた。記録周波数は300Hzとし，裸足での歩行を1回計測した。なお，歩行率を113bpmにメトロノームで一定にし，十分な練習後に計測を行った。得られた足底圧と面積から足底に垂直方向に加わった力を算出し，踵離地から足尖離地までの時間で積分し，立脚後期の力積を算出した。また，踵接地から離地までのCOPの左右および前後の最大振幅をDAx，DAyとして算出した。また時間的因子として，踵接地から踵離地までの時間を踵離れのタイミング，踵離地から足尖離地までの時間を立脚期時間で正規化したものをDHTとした。さらに，運動学的因子として，TStにおけるMTP関節最大背屈角度（MTP角度）を算出した。MTP角度の計測は，記録周波数300Hzのデジタルビデオカメラ1台を用いて，側方から撮影し，Image-J（NIH）にて計測した。立脚後期の力積，DAx，DAy，踵離れのタイミング，DHT，MTP角度の6つのパラメータに関して3群間で比較した。統計学的手法には3群間の比較にKruskal Wallis test，post hoc testとして，bonfferoni法を用いた。なお，統計解析にはSPSS ver.18を用いて，有意水準は5％未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
対象者には本研究の趣旨および対象者の権利を口頭で説明し紙面上にて同意を得た。
【結果】
立脚後期の力積とDAxのみに有意差がみられた。2つのパラメータの中央値と四分位範囲を示す。立脚後期の力積はLA群248.9%（209.8-291.1），NA群236.2%（200.9-265.1），HA群203.6%（178.0-220.9）で，LAとHA群間で有意差を認めた。DAxはLA群14.6%（5.1-16.0），NA群16.1%（12.8-22.7），HA群19.3%（13.1-31.9）で，LAとHA群間で有意差を認めた。
【考察】
立脚後期は歩行の推進力を生みだす位相であり，重心は観察肢より前方に位置し，床反力ベクトルは進行方向へ向かう。先行研究からCOPの軌跡が内側に変移することや，中足部内側の接触面積の増大が報告されている。また，Huntにより扁平足ではpush off時の足関節底屈モーメントが増加することが報告されているが，これらの因果関係に関しては言及されていない。今回の結果から，立脚後期では力積が増加していた。これは床反力の垂直成分が増加した結果と考えられる。この床反力が強くなる要因として，足部の剛性が高まることや重心が後方へ残っていることが考えられる。歩行中の足部の剛性はウィンドラス機構により制御され，MTP関節が伸展するほど増加する。しかし今回の結果では3群間でMTP角度に有意差は確認されなかった。そのため，重心が後方化し，床反力ベクトルの傾きが垂直化した可能性が推察される。これは，DHT，踵離れのタイミングの結果から，LA群では踵離れが遅れる傾向があったこととも一致する。そのため，膝関節伸展モーメントは増加するため，膝蓋大腿関節症を惹起しやすく，歩行や走行においては足関節底屈モーメントが強くなるためシンスプリントやアキレス腱炎を生じやすくなると考察した。今後，床反力計を用いることで床反力作用線と重心の関係を証明したいと考える。
【理学療法学研究としての意義】
今回の結果から，立脚後期の前足部にかかる力積がLAで有意に増加していた。これは重心が後方化しているためと考えられ，扁平足に対する運動療法において，重心をより前方に移動させるスキルの強化が必要になると考えた。
足部アーチの低下した扁平足では，衝撃吸収能の低下や運動連鎖により，足部やその近位のセグメントに疼痛や異常動作を惹起する。臨床上，アーチの低下により，足底腱膜炎や外反母趾，シンスプリント，膝蓋大腿関節炎などの障害を起こしやすい。扁平足の歩行に関して，諸家により中足部内側の接触面積の増大や最高圧の上昇，前足部外側の荷重量の低下などの現象が認められると報告されている。また，Huntは立脚後期のpush off時に足関節底屈モーメントが増加することを示した。つまり，扁平足は立脚後期の中足部や前足部の運動に影響を与えることが考えられる。しかし，臨床上問題となる膝蓋大腿関節症やシンスプリントなど，足部より近位のセグメントや足部での力学的負荷は十分に説明されていない。そこで本研究の目的はアーチの形態が立脚後期の力学的パラメータに及ぼす影響を明らかにすることである。
【方法】
対象は健常成人男女40名66肢（男性；52肢，女性；14肢，年齢22.0±3.6歳，身長167.9±7.7cm，体重64.7±11.1 kg）とした。アーチ高率の計測は大久保らの方法を用いて計測した。得られた全被験者の縦アーチ高率から四分位範囲を算出し，25%点にあたる12%以下の12足をlow arch（LA）群，75%点にあたる16%以上の10足をhigh arch（HA）群，25～75%範囲内の44足をnormal arch（NA）群として分類した。運動力学的因子の分析には足圧分布測定器Win-podを用いた。記録周波数は300Hzとし，裸足での歩行を1回計測した。なお，歩行率を113bpmにメトロノームで一定にし，十分な練習後に計測を行った。得られた足底圧と面積から足底に垂直方向に加わった力を算出し，踵離地から足尖離地までの時間で積分し，立脚後期の力積を算出した。また，踵接地から離地までのCOPの左右および前後の最大振幅をDAx，DAyとして算出した。また時間的因子として，踵接地から踵離地までの時間を踵離れのタイミング，踵離地から足尖離地までの時間を立脚期時間で正規化したものをDHTとした。さらに，運動学的因子として，TStにおけるMTP関節最大背屈角度（MTP角度）を算出した。MTP角度の計測は，記録周波数300Hzのデジタルビデオカメラ1台を用いて，側方から撮影し，Image-J（NIH）にて計測した。立脚後期の力積，DAx，DAy，踵離れのタイミング，DHT，MTP角度の6つのパラメータに関して3群間で比較した。統計学的手法には3群間の比較にKruskal Wallis test，post hoc testとして，bonfferoni法を用いた。なお，統計解析にはSPSS ver.18を用いて，有意水準は5％未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
対象者には本研究の趣旨および対象者の権利を口頭で説明し紙面上にて同意を得た。
【結果】
立脚後期の力積とDAxのみに有意差がみられた。2つのパラメータの中央値と四分位範囲を示す。立脚後期の力積はLA群248.9%（209.8-291.1），NA群236.2%（200.9-265.1），HA群203.6%（178.0-220.9）で，LAとHA群間で有意差を認めた。DAxはLA群14.6%（5.1-16.0），NA群16.1%（12.8-22.7），HA群19.3%（13.1-31.9）で，LAとHA群間で有意差を認めた。
【考察】
立脚後期は歩行の推進力を生みだす位相であり，重心は観察肢より前方に位置し，床反力ベクトルは進行方向へ向かう。先行研究からCOPの軌跡が内側に変移することや，中足部内側の接触面積の増大が報告されている。また，Huntにより扁平足ではpush off時の足関節底屈モーメントが増加することが報告されているが，これらの因果関係に関しては言及されていない。今回の結果から，立脚後期では力積が増加していた。これは床反力の垂直成分が増加した結果と考えられる。この床反力が強くなる要因として，足部の剛性が高まることや重心が後方へ残っていることが考えられる。歩行中の足部の剛性はウィンドラス機構により制御され，MTP関節が伸展するほど増加する。しかし今回の結果では3群間でMTP角度に有意差は確認されなかった。そのため，重心が後方化し，床反力ベクトルの傾きが垂直化した可能性が推察される。これは，DHT，踵離れのタイミングの結果から，LA群では踵離れが遅れる傾向があったこととも一致する。そのため，膝関節伸展モーメントは増加するため，膝蓋大腿関節症を惹起しやすく，歩行や走行においては足関節底屈モーメントが強くなるためシンスプリントやアキレス腱炎を生じやすくなると考察した。今後，床反力計を用いることで床反力作用線と重心の関係を証明したいと考える。
【理学療法学研究としての意義】
今回の結果から，立脚後期の前足部にかかる力積がLAで有意に増加していた。これは重心が後方化しているためと考えられ，扁平足に対する運動療法において，重心をより前方に移動させるスキルの強化が必要になると考えた。