[0892] 方向転換動作における予測の有無が運動戦略に与える影響
Keywords:方向転換, 予測, 三次元動作解析
【はじめに，目的】
臨床において歩行中の方向転換時に動作がスムーズに遂行されず,バランスを崩し転倒に至るケースを経験することが少なくない。特に急な方向転換は難易度が高く,転倒発生も多い。しかしその原因として,方向転換前の準備が影響しているのか,方向転換中の問題なのか統一した見解はなされていない。そこで,本研究は予測の有無による方向転換動作の運動戦略を明らかにすることを目的に行った。
【方法】
被検者は健常成人男性18名（年齢28.6±5.2歳）で,体幹や下肢に整形外科的既往のあるものは除外した。計測には三次元動作解析装置（VICON MX,サンプリング周波数100Hz）,床反力計（AMTI社製,サンプリング周波数100Hz）,赤外線カメラ8台,赤外線センサーチャイム（YAZAWA社製）を用いた。運動課題は直進,予測下（先に方向転換する方向とステップ方法を伝える）での45°方向転換,非予測下（赤外線センサーのアラームがなったら曲がる）での45°方向転換とし歩行速度は自由速度とした。分析方法は床反力計上を歩行路とし右踵接地～左踵接地を1歩目,左踵接地～右踵接地を2歩目,右踵接地～左踵接地を3歩目と定義し計測を行った。方向転換は2歩目の下肢を軸足に方向転換するように指示し,赤外線センサーは2歩目の左踵設置直後にアラームが鳴るように設置した。各条件で左右の方向転換を計測し右のみ分析対象とした。比較パラメータは床反力3成分（前後,左右,鉛直成分）,股関節内外転モーメント,頭部,胸郭,骨盤,股関節回旋角度とし床反力は1歩目,2歩目の前後成分,左右成分,鉛直成分のピーク値を各条件で比較した。股関節内外転モーメントは1歩目,2歩目のピーク値を各条件で比較した。統計処理は歩行条件を比較するために一元配置分散分析を行った後に多重比較検定を実施した。統計学的有意水準は危険率5%未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
ヘルシンキ宣言に則し被検者には本研究の目的と方法について事前に口頭及び書面で説明し,同意を得た上で計測を行った。なお,大学倫理審査委員会の承認を得ている。（承認番号13-26）
【結果】
方向転換前（1歩目）では全てのパラメータで予測下,非予測下において直進と比較して有意差は認められなかった。2歩目では予測下において床反力後方成分,左右成分で直進,非予測下に対し有意に高値を示し,股関節外転モーメントは有意に低値を示していた。非予測下では,股関節外転モーメントは直進に対し有意に低値を示した。3歩目では非予測下で頭部,胸郭,骨盤,股関節の回旋角度が有意に高値を示した。回旋タイミングを見ると予測下において方向転換開始前から頭部の回旋が開始され次いで胸郭,骨盤の順で行われていたのに対し非予測下では頭部,胸郭,骨盤はほぼ同時に回旋が起こり,さらに3歩目の股関節内外旋角度も有意に高値を示した。
【考察】
予測下においては,動作に先行する視線の動きに伴って1歩目に予測的な頭部の回旋が起きていた。2歩目で床反力左右成分は有意に高値を示したが,股関節外転モーメントは低値を示した。これは頭部,胸郭の回旋に伴い,すでに身体重心が右方向へ移動を開始しているため,左下肢で大きく側方へ蹴りだす必要がなくなるためと考える。また方向転換時には減速を必要とするため床反力後方成分が大きくなると報告されており,本研究も同様の結果となった。非予測下においては,2歩目の左踵接地時にアラームがなり急な身体重心の移動をしなければならないため,左股関節の外転制御では対応することができず体幹を傾斜させ右股関節外旋位で踵接地を迎える。そのため左股関節外転モーメントは直進と比べて低値を示したと考える。3歩目で推進方位を右へ変更するため右股関節外旋位で接地し,その後骨盤を大きく回旋する必要がある。そこでクロスステップを選択したことにより骨盤,右股関節回旋角度変化量が有意に高値を示したと考える。本研究により,方向転換動作において身体重心の変更は股関節の側方への蹴りだしではなく,予測下では頭部の回旋が先行し,次いで胸郭,骨盤と下降性に回旋が起こり,時々刻々と角度変化させることにより,身体重心を側方へ移動させることが明らかになった。非予測下では急な推進方位の変更のため,ほぼ同時に頭部,胸郭,骨盤の回旋が起こり,さらに股関節の大幅な回旋が起こりクロスステップを選択していた。
【理学療法学研究としての意義】
転倒発生の多い非予測的な方向転換では頭部,胸郭,骨盤のねじれは生じておらず,股関節回旋を利用しクロスステップを選択することが明らかになり,臨床においてクロスステップを制御するための股関節機能の着目が重要であることを,本研究は示唆している。
臨床において歩行中の方向転換時に動作がスムーズに遂行されず,バランスを崩し転倒に至るケースを経験することが少なくない。特に急な方向転換は難易度が高く,転倒発生も多い。しかしその原因として,方向転換前の準備が影響しているのか,方向転換中の問題なのか統一した見解はなされていない。そこで,本研究は予測の有無による方向転換動作の運動戦略を明らかにすることを目的に行った。
【方法】
被検者は健常成人男性18名（年齢28.6±5.2歳）で,体幹や下肢に整形外科的既往のあるものは除外した。計測には三次元動作解析装置（VICON MX,サンプリング周波数100Hz）,床反力計（AMTI社製,サンプリング周波数100Hz）,赤外線カメラ8台,赤外線センサーチャイム（YAZAWA社製）を用いた。運動課題は直進,予測下（先に方向転換する方向とステップ方法を伝える）での45°方向転換,非予測下（赤外線センサーのアラームがなったら曲がる）での45°方向転換とし歩行速度は自由速度とした。分析方法は床反力計上を歩行路とし右踵接地～左踵接地を1歩目,左踵接地～右踵接地を2歩目,右踵接地～左踵接地を3歩目と定義し計測を行った。方向転換は2歩目の下肢を軸足に方向転換するように指示し,赤外線センサーは2歩目の左踵設置直後にアラームが鳴るように設置した。各条件で左右の方向転換を計測し右のみ分析対象とした。比較パラメータは床反力3成分（前後,左右,鉛直成分）,股関節内外転モーメント,頭部,胸郭,骨盤,股関節回旋角度とし床反力は1歩目,2歩目の前後成分,左右成分,鉛直成分のピーク値を各条件で比較した。股関節内外転モーメントは1歩目,2歩目のピーク値を各条件で比較した。統計処理は歩行条件を比較するために一元配置分散分析を行った後に多重比較検定を実施した。統計学的有意水準は危険率5%未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
ヘルシンキ宣言に則し被検者には本研究の目的と方法について事前に口頭及び書面で説明し,同意を得た上で計測を行った。なお,大学倫理審査委員会の承認を得ている。（承認番号13-26）
【結果】
方向転換前（1歩目）では全てのパラメータで予測下,非予測下において直進と比較して有意差は認められなかった。2歩目では予測下において床反力後方成分,左右成分で直進,非予測下に対し有意に高値を示し,股関節外転モーメントは有意に低値を示していた。非予測下では,股関節外転モーメントは直進に対し有意に低値を示した。3歩目では非予測下で頭部,胸郭,骨盤,股関節の回旋角度が有意に高値を示した。回旋タイミングを見ると予測下において方向転換開始前から頭部の回旋が開始され次いで胸郭,骨盤の順で行われていたのに対し非予測下では頭部,胸郭,骨盤はほぼ同時に回旋が起こり,さらに3歩目の股関節内外旋角度も有意に高値を示した。
【考察】
予測下においては,動作に先行する視線の動きに伴って1歩目に予測的な頭部の回旋が起きていた。2歩目で床反力左右成分は有意に高値を示したが,股関節外転モーメントは低値を示した。これは頭部,胸郭の回旋に伴い,すでに身体重心が右方向へ移動を開始しているため,左下肢で大きく側方へ蹴りだす必要がなくなるためと考える。また方向転換時には減速を必要とするため床反力後方成分が大きくなると報告されており,本研究も同様の結果となった。非予測下においては,2歩目の左踵接地時にアラームがなり急な身体重心の移動をしなければならないため,左股関節の外転制御では対応することができず体幹を傾斜させ右股関節外旋位で踵接地を迎える。そのため左股関節外転モーメントは直進と比べて低値を示したと考える。3歩目で推進方位を右へ変更するため右股関節外旋位で接地し,その後骨盤を大きく回旋する必要がある。そこでクロスステップを選択したことにより骨盤,右股関節回旋角度変化量が有意に高値を示したと考える。本研究により,方向転換動作において身体重心の変更は股関節の側方への蹴りだしではなく,予測下では頭部の回旋が先行し,次いで胸郭,骨盤と下降性に回旋が起こり,時々刻々と角度変化させることにより,身体重心を側方へ移動させることが明らかになった。非予測下では急な推進方位の変更のため,ほぼ同時に頭部,胸郭,骨盤の回旋が起こり,さらに股関節の大幅な回旋が起こりクロスステップを選択していた。
【理学療法学研究としての意義】
転倒発生の多い非予測的な方向転換では頭部,胸郭,骨盤のねじれは生じておらず,股関節回旋を利用しクロスステップを選択することが明らかになり,臨床においてクロスステップを制御するための股関節機能の着目が重要であることを,本研究は示唆している。