[0646] 変形性膝関節症患者の降段動作における前額面での運動学的特徴に関連する要因分析
Keywords:変形性膝関節症, 降段動作, 運動学的特徴との関連要因
【はじめに，目的】
我々は第48回日本理学療法学術大会にて，変形性膝関節症（以下，膝OA）患者の降段動作における前額面での運動学的特徴を報告した。その結果，膝OA患者では，上部体幹・骨盤の遊脚側への傾斜量および下腿の外側傾斜量，身体重心と膝関節中心間の距離が増大し，膝関節への内反モーメントが増大することが予測された。今回は，それらの運動学的特徴が生じる要因を明らかにすることを目的にROM，下肢筋力，膝OAの病期分類との関係性を検討した。
【方法】
対象は，膝関節に既往のない対照群10人（女性10人，平均年齢56.8±7.6歳）と膝OAと診断された膝OA群10人（女性10人，平均年齢59.7±6.3歳）。Kellgren-Lawrence分類（以下，KL分類）は，Grade1が4人，Grade2が4人，Grade3が1人，Grade4が1人であった。関節角度変化の計測は，三次元動作解析システムKinema Tracer（キッセイコムテック社製）を使用した。左右の肩峰，最下肋骨下縁，上前腸骨棘，上後腸骨棘，大転子，膝関節裂隙，外果，第5中足骨頭に直径30 mmの蛍光マーカを貼付した。課題動作は，高さ15.5cmの台から二足一段で降段動作を行い，測定肢は後脚下肢とし，自由速度にて，3回施行した。非測定肢のつま先離地からつま先接地までを解析範囲とし，つま先離地から立脚側への重心移動が最大となる時期を立脚初期，立脚側への重心移動が最大となった後からつま先接地までを立脚後期と定義し，身体体節角度の変化量，前額面における身体重心と膝関節中心間の距離の変化量の解析を行った。ROMは，股関節外旋，内旋，内転，膝関節屈曲，伸展の角度を測定した。下肢筋力はアニマ社製μTas F1を使用し，股関節伸展，外転，膝関節伸展，屈曲筋力を測定した。ROM・下肢筋力ともに3回計測を行い，関節角度変化，ROMは3回試行の平均値を，下肢筋力は3回試行の最大値を被験者代表値として採用した。統計学的解析は，膝OA群と対照群の比較は対応のないt検定を行った。膝OA群の要因分析にはstepwiseの重回帰分析を行い，膝OA群と対照群の関節角度変化量で有意差を認めた項目を従属変数とし，関節角度変化量，ROM，下肢筋力，KL分類を説明変数とした。有意水準は5％未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
当院の倫理委員会の承諾を受けた上で，対象者には，ヘルシンキ宣言に基づき本研究の趣旨を口頭および文書にて説明した。同意が得られた場合のみ測定を実施した。
【結果】
膝OA群が対照群と比較して，降段動作の関節角度変化において，立脚後期の上部体幹の遊脚側への傾斜量，骨盤の遊脚側への傾斜量，下腿の外側傾斜量が有意に大きく，前額面上での身体重心と膝関節中心間の距離も有意に大きかった。ROMは，膝OA群が対照群と比較して，膝関節屈曲可動域が有意に小さく，下肢筋力では，膝関節伸展筋，膝関節屈曲筋，股関節外転筋，股関節伸展筋，足関節背屈筋の筋力が有意に小さかった。Stepwiseの重回帰分析の結果，骨盤傾斜量は下腿傾斜量（β=-0.78，p＜0.05），膝関節伸展筋力（β=0.709，p＜0.05），体幹傾斜量（β=0.586，p＜0.05），下腿傾斜量は膝関節伸展筋力（β=-0.807，p＜0.01），KL分類（β=0.624，p＜0.01），骨盤傾斜量（β=-0.78，p＜0.05）が推定に寄与する要因であった。
【考察】
膝OA群の降段動作時における下腿傾斜量は，膝関節伸展筋力，KL分類，骨盤傾斜量が影響を与える要因であった。下腿傾斜量と膝関節伸展筋力の関係において負の関係を認め，下腿の外側傾斜を抑制するためには膝関節伸展筋力の強化を図る必要性があると考えられる。また，下腿傾斜量とKL分類の関係において正の関係を認め，膝OAの重症度が高いほど下腿傾斜量が大きくなる可能性が示唆された。下腿傾斜量と骨盤傾斜量の関係では正の関係を認め，下腿傾斜量が大きいほど骨盤の遊脚側への傾斜量が大きくなる可能性があり，骨盤傾斜量と膝関節伸展筋力の関係において，負の関係を認めたことから，下腿の外側傾斜に関与する骨盤の遊脚側への傾斜を抑制する上でも，膝関節伸展筋力の強化を図る必要性があると考えられる。
【理学療法学研究としての意義】
本研究では，膝OA患者の降段動作における運動学的特徴が生じる関連要因を検討した。今回の知見から，降段動作における下腿傾斜量は膝OAの重症度が関連し，降段動作時の下腿傾斜量を抑制することが膝OAの病態悪化を予防できる可能性がある。理学療法介入として，下腿傾斜とそれに関連する骨盤傾斜量を抑制するためには，膝関節伸展筋力の強化を図る必要がある一方で，膝OAの構造学的な病態により不可逆的な下腿傾斜運動が生じている場合も考えられるため，機能改善による運動制御がどの程度可能かどうかを評価する必要があることが明らかとなった。
我々は第48回日本理学療法学術大会にて，変形性膝関節症（以下，膝OA）患者の降段動作における前額面での運動学的特徴を報告した。その結果，膝OA患者では，上部体幹・骨盤の遊脚側への傾斜量および下腿の外側傾斜量，身体重心と膝関節中心間の距離が増大し，膝関節への内反モーメントが増大することが予測された。今回は，それらの運動学的特徴が生じる要因を明らかにすることを目的にROM，下肢筋力，膝OAの病期分類との関係性を検討した。
【方法】
対象は，膝関節に既往のない対照群10人（女性10人，平均年齢56.8±7.6歳）と膝OAと診断された膝OA群10人（女性10人，平均年齢59.7±6.3歳）。Kellgren-Lawrence分類（以下，KL分類）は，Grade1が4人，Grade2が4人，Grade3が1人，Grade4が1人であった。関節角度変化の計測は，三次元動作解析システムKinema Tracer（キッセイコムテック社製）を使用した。左右の肩峰，最下肋骨下縁，上前腸骨棘，上後腸骨棘，大転子，膝関節裂隙，外果，第5中足骨頭に直径30 mmの蛍光マーカを貼付した。課題動作は，高さ15.5cmの台から二足一段で降段動作を行い，測定肢は後脚下肢とし，自由速度にて，3回施行した。非測定肢のつま先離地からつま先接地までを解析範囲とし，つま先離地から立脚側への重心移動が最大となる時期を立脚初期，立脚側への重心移動が最大となった後からつま先接地までを立脚後期と定義し，身体体節角度の変化量，前額面における身体重心と膝関節中心間の距離の変化量の解析を行った。ROMは，股関節外旋，内旋，内転，膝関節屈曲，伸展の角度を測定した。下肢筋力はアニマ社製μTas F1を使用し，股関節伸展，外転，膝関節伸展，屈曲筋力を測定した。ROM・下肢筋力ともに3回計測を行い，関節角度変化，ROMは3回試行の平均値を，下肢筋力は3回試行の最大値を被験者代表値として採用した。統計学的解析は，膝OA群と対照群の比較は対応のないt検定を行った。膝OA群の要因分析にはstepwiseの重回帰分析を行い，膝OA群と対照群の関節角度変化量で有意差を認めた項目を従属変数とし，関節角度変化量，ROM，下肢筋力，KL分類を説明変数とした。有意水準は5％未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
当院の倫理委員会の承諾を受けた上で，対象者には，ヘルシンキ宣言に基づき本研究の趣旨を口頭および文書にて説明した。同意が得られた場合のみ測定を実施した。
【結果】
膝OA群が対照群と比較して，降段動作の関節角度変化において，立脚後期の上部体幹の遊脚側への傾斜量，骨盤の遊脚側への傾斜量，下腿の外側傾斜量が有意に大きく，前額面上での身体重心と膝関節中心間の距離も有意に大きかった。ROMは，膝OA群が対照群と比較して，膝関節屈曲可動域が有意に小さく，下肢筋力では，膝関節伸展筋，膝関節屈曲筋，股関節外転筋，股関節伸展筋，足関節背屈筋の筋力が有意に小さかった。Stepwiseの重回帰分析の結果，骨盤傾斜量は下腿傾斜量（β=-0.78，p＜0.05），膝関節伸展筋力（β=0.709，p＜0.05），体幹傾斜量（β=0.586，p＜0.05），下腿傾斜量は膝関節伸展筋力（β=-0.807，p＜0.01），KL分類（β=0.624，p＜0.01），骨盤傾斜量（β=-0.78，p＜0.05）が推定に寄与する要因であった。
【考察】
膝OA群の降段動作時における下腿傾斜量は，膝関節伸展筋力，KL分類，骨盤傾斜量が影響を与える要因であった。下腿傾斜量と膝関節伸展筋力の関係において負の関係を認め，下腿の外側傾斜を抑制するためには膝関節伸展筋力の強化を図る必要性があると考えられる。また，下腿傾斜量とKL分類の関係において正の関係を認め，膝OAの重症度が高いほど下腿傾斜量が大きくなる可能性が示唆された。下腿傾斜量と骨盤傾斜量の関係では正の関係を認め，下腿傾斜量が大きいほど骨盤の遊脚側への傾斜量が大きくなる可能性があり，骨盤傾斜量と膝関節伸展筋力の関係において，負の関係を認めたことから，下腿の外側傾斜に関与する骨盤の遊脚側への傾斜を抑制する上でも，膝関節伸展筋力の強化を図る必要性があると考えられる。
【理学療法学研究としての意義】
本研究では，膝OA患者の降段動作における運動学的特徴が生じる関連要因を検討した。今回の知見から，降段動作における下腿傾斜量は膝OAの重症度が関連し，降段動作時の下腿傾斜量を抑制することが膝OAの病態悪化を予防できる可能性がある。理学療法介入として，下腿傾斜とそれに関連する骨盤傾斜量を抑制するためには，膝関節伸展筋力の強化を図る必要がある一方で，膝OAの構造学的な病態により不可逆的な下腿傾斜運動が生じている場合も考えられるため，機能改善による運動制御がどの程度可能かどうかを評価する必要があることが明らかとなった。