[0597] 変形性膝関節症における膝関節筋の機能
Keywords:膝関節筋, 変形性膝関節症, 超音波
【目的】膝関節筋は中間広筋の深層に位置し,大腿骨遠位前面を起始,膝蓋上包を停止とする筋である。大腿四頭筋と合わせて大腿五頭筋と称されることもあるが,その作用は大腿四頭筋とは異なり膝関節伸展時に膝蓋上包を牽引・挙上するとされ,機能不全が生じると膝蓋上包の挟み込みにより拘縮の原因になると考えられている。変形性膝関節症（以下,膝OA）の進行や症状には大腿四頭筋や膝蓋上包の機能低下が関与することが知られている。膝関節筋も起始・停止や作用を考慮するとその機能低下は膝OAに影響を及ぼす可能性があるが,明らかにされていない。本研究の目的は膝関節筋の機能に対する膝OAの影響を明らかにし,膝関節伸展可動域（以下,膝伸展ROM）や疼痛,重症度との関係を明らかにすることである。
【方法】膝OA患者17名24肢（膝OA群：平均年齢72歳）,健常高齢者50名100肢（高齢群：平均年齢69歳）,健常大学生16名32肢（若年群：平均年齢22歳）を対象とした。測定肢位は筋力測定機器Musculator GT30（OG技研社製）を使用し椅子座位にて体幹,骨盤,下腿遠位部をベルトで固定した。動作課題は膝関節屈曲30°位での最大等尺性膝伸展運動とし,このときの膝関節筋筋厚,膝関節筋停止部移動距離を超音波診断装置Hi vision Avius（日立アロカメディカル社製）を用いて測定した。測定には14MHzのリニアプローブを使用しBモードで行った。膝関節筋筋厚は筋膜間の最大距離を計測し,安静時の値に対する等尺性膝伸展運動時の値の変化率を求めた。膝関節筋停止部移動距離は安静時の画像上で膝関節筋停止部をマークし,等尺性膝伸展運動時の画像上でその点の移動距離を計測した。この移動距離は膝蓋上包が膝関節筋により挙上された距離と定義した。また膝OA群では膝伸展ROMを測定し,膝関節の疼痛をVisual analog scale（以下VAS）,膝OAの重症度をKellgren-Lawrence分類（K/L分類）を用いて評価した。各群間での膝関節筋筋厚および停止部移動距離の差を検定するため,一元配置分散分析およびTukey多重比較検定を行った。また膝OA群において膝関節筋筋厚および停止部移動距離と膝伸展ROM,VAS,K/L分類との関係をPearsonの相関係数を求めて検討した。統計解析にはSPSS19.0を使用し,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,本学の医学部倫理委員会（申請番号1035）の承認を得てから実施し,対象者には研究目的および研究方法を十分に説明し書面にて同意を得た。
【結果】安静時の膝関節筋筋厚は膝OA群1.86±0.20 mm,高齢群2.02±0.11 mm,若年群2.21±0.17 mmで膝OA群が高齢群,若年群に比べ有意に低く（いずれもp＜0.001）,高齢群が若年群より有意に低値であった（p＜0.001）。膝関節筋筋厚の変化率も膝OA群32.19±16.89％，高齢群72.42±12.27％，若年群124.61±35.13％で膝OA群が高齢群,若年群より有意に低値であり（いずれもp＜0.001）,高齢群は若年群に比べ有意に低かった（p＜0.001）。同様に膝関節筋停止部移動距離も膝OA群4.86±2.46 mm,高齢群9.67±2.74 mm,若年群10.44±2.65 mmで膝OA群が高齢群,若年群に比べ有意に低値を示したが（いずれもp＜0.001）,高齢群と若年群との間に有意差は認められなかった。膝OA群では膝関節筋の筋厚変化率および停止部移動距離と膝伸展ROMとの間に有意な正の相関を認め（それぞれr=0.616,r=0.828）,またVASとの間に有意な負の相関を認めた（それぞれr=-0.533,r=-0.777）。同様にK/L分類との間にも有意な負の相関を認めた（それぞれr=-0.691,r=-0.739）。
【考察】膝OA群では高齢群,若年群に比べ安静時の膝関節筋筋厚が低値であり,筋委縮が生じていると考えられる。また筋厚変化率も同様に膝OA群では他の2群よりも低いことから,膝関節筋の機能不全が生じていることが示唆され,その結果,膝蓋上包の動きの指標である膝関節筋停止部移動距離も低値を示したと考える。膝OA群では膝関節筋筋厚変化率と膝伸展ROM,VAS,K/L分類との間に有意な相関関係を認めたことから,膝関節筋の機能不全は膝伸展ROM制限や疼痛などの症状と関連し,膝OAの進行とも関係があると考えられる。また膝関節筋停止部移動距離でも同様に非常に高い相関関係を認め,膝OAの症状や進行には膝蓋上包の動きも大きな関わりがあることが示された。
【理学療法学研究としての意義】以上より膝OA群では高齢群,若年群に比べ膝関節筋の機能不全が認められ,また膝関節筋の機能不全は膝OAの症状や進行と関連することが明らかとなった。したがって膝関節筋は膝OAに対する理学療法の重要な治療対象であると考えられ,膝伸展ROM制限や疼痛の改善,膝OAの進行の抑制には膝関節筋の収縮を促し,膝蓋上包を挙上することが重要であると考える。
【方法】膝OA患者17名24肢（膝OA群：平均年齢72歳）,健常高齢者50名100肢（高齢群：平均年齢69歳）,健常大学生16名32肢（若年群：平均年齢22歳）を対象とした。測定肢位は筋力測定機器Musculator GT30（OG技研社製）を使用し椅子座位にて体幹,骨盤,下腿遠位部をベルトで固定した。動作課題は膝関節屈曲30°位での最大等尺性膝伸展運動とし,このときの膝関節筋筋厚,膝関節筋停止部移動距離を超音波診断装置Hi vision Avius（日立アロカメディカル社製）を用いて測定した。測定には14MHzのリニアプローブを使用しBモードで行った。膝関節筋筋厚は筋膜間の最大距離を計測し,安静時の値に対する等尺性膝伸展運動時の値の変化率を求めた。膝関節筋停止部移動距離は安静時の画像上で膝関節筋停止部をマークし,等尺性膝伸展運動時の画像上でその点の移動距離を計測した。この移動距離は膝蓋上包が膝関節筋により挙上された距離と定義した。また膝OA群では膝伸展ROMを測定し,膝関節の疼痛をVisual analog scale（以下VAS）,膝OAの重症度をKellgren-Lawrence分類（K/L分類）を用いて評価した。各群間での膝関節筋筋厚および停止部移動距離の差を検定するため,一元配置分散分析およびTukey多重比較検定を行った。また膝OA群において膝関節筋筋厚および停止部移動距離と膝伸展ROM,VAS,K/L分類との関係をPearsonの相関係数を求めて検討した。統計解析にはSPSS19.0を使用し,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,本学の医学部倫理委員会（申請番号1035）の承認を得てから実施し,対象者には研究目的および研究方法を十分に説明し書面にて同意を得た。
【結果】安静時の膝関節筋筋厚は膝OA群1.86±0.20 mm,高齢群2.02±0.11 mm,若年群2.21±0.17 mmで膝OA群が高齢群,若年群に比べ有意に低く（いずれもp＜0.001）,高齢群が若年群より有意に低値であった（p＜0.001）。膝関節筋筋厚の変化率も膝OA群32.19±16.89％，高齢群72.42±12.27％，若年群124.61±35.13％で膝OA群が高齢群,若年群より有意に低値であり（いずれもp＜0.001）,高齢群は若年群に比べ有意に低かった（p＜0.001）。同様に膝関節筋停止部移動距離も膝OA群4.86±2.46 mm,高齢群9.67±2.74 mm,若年群10.44±2.65 mmで膝OA群が高齢群,若年群に比べ有意に低値を示したが（いずれもp＜0.001）,高齢群と若年群との間に有意差は認められなかった。膝OA群では膝関節筋の筋厚変化率および停止部移動距離と膝伸展ROMとの間に有意な正の相関を認め（それぞれr=0.616,r=0.828）,またVASとの間に有意な負の相関を認めた（それぞれr=-0.533,r=-0.777）。同様にK/L分類との間にも有意な負の相関を認めた（それぞれr=-0.691,r=-0.739）。
【考察】膝OA群では高齢群,若年群に比べ安静時の膝関節筋筋厚が低値であり,筋委縮が生じていると考えられる。また筋厚変化率も同様に膝OA群では他の2群よりも低いことから,膝関節筋の機能不全が生じていることが示唆され,その結果,膝蓋上包の動きの指標である膝関節筋停止部移動距離も低値を示したと考える。膝OA群では膝関節筋筋厚変化率と膝伸展ROM,VAS,K/L分類との間に有意な相関関係を認めたことから,膝関節筋の機能不全は膝伸展ROM制限や疼痛などの症状と関連し,膝OAの進行とも関係があると考えられる。また膝関節筋停止部移動距離でも同様に非常に高い相関関係を認め,膝OAの症状や進行には膝蓋上包の動きも大きな関わりがあることが示された。
【理学療法学研究としての意義】以上より膝OA群では高齢群,若年群に比べ膝関節筋の機能不全が認められ,また膝関節筋の機能不全は膝OAの症状や進行と関連することが明らかとなった。したがって膝関節筋は膝OAに対する理学療法の重要な治療対象であると考えられ,膝伸展ROM制限や疼痛の改善,膝OAの進行の抑制には膝関節筋の収縮を促し,膝蓋上包を挙上することが重要であると考える。