[0976] フォワードランジにおける下肢筋力と膝関節屈曲モーメントの関係
Keywords:フォワードランジ, 筋力, 膝関節屈曲モーメント
【目的】
片脚を前に踏み出すフォワードランジ（以下,FL）はスポーツ動作の中で多用される動作であり,動作トレーニングや動作確認を行う際に用いられる事が多い。スポーツ疾患の中で,膝蓋靭帯炎やOsgood-Schlatter病は膝伸展機能の障害とされており,運動時の膝関節屈曲モーメント（本抄録中のモーメントは外的モーメントとして表記）が大きい事が原因の一つと考えられている。膝蓋靭帯炎やOsgood-Schlatter病の発生要因は過去の報告より靱帯断裂など1回の大きな外力により発生するスポーツ外傷とは違い,繰り返し局所にストレスが生じる要因があり,この要因を探し出す事が予防や治療の基本となるとされている。その内的要因として筋柔軟性,アライメント,筋力などが挙げられているが,FLにおける下肢筋力が膝関節屈曲モーメントにどのような影響を及ぼすのか明らかでない。そこで今回,FLにおいて下肢筋力と膝関節屈曲モーメントの関係について検討し,膝関節屈曲モーメントを軽減するためには下肢のどの運動方向の筋力が必要なのかを調べる事を目的とした。
【方法】
対象は,下肢運動機能に問題が無く,週1回以上レクリエーションレベル以上のスポーツを行っている健常者40名80肢（男性16名,女性24名,平均年齢17.6±3.1歳,平均身長162.9±8.4cm,平均体重57.3±8.7kg）とした。FLの計測は,踏み込み側の膝関節最大屈曲角度を90度とし,動作中の膝関節角度は電子角度計Data Link（BIOMETRICS社製）を用いて被験者にフィードバックした。規定方法として頚部・体幹は中間位,両手は腰部,歩隔は身長の1割,足部は第二中足骨と前額面が垂直となるように指示した。ステップ幅は棘果長とし,速度はメトロノームを用いて2秒で前進,2秒で後退,踏み出し時の接地は踵部からとした。各被検者は測定前に十分練習した後,計測対象下肢を前方に踏み出すFLを連続して15回行い,7・8・9・10・11回目を解析対象とした。動作の計測には,三次元動作解析装置VICON-MX（VICON MOTION SYSTEMS社製）および床反力計OR6-7（AMTI社製）を用い,足関節最大背屈時の関節角度,関節モーメント,体重比床反力を算出した。筋力は等尺性最大収縮を測定し,股関節屈曲,伸展,外転,内転,足関節背屈,底屈は筋力計μtasMT-1（ANIMA社製）を用い,膝関節屈曲,伸展はアイソフォース（OG技研社製）を用いた。筋力は3回計測し最大値を採用し,得られた値を体重で除して正規化した。統計学的手法は下肢の筋力値と最大背屈時の関節角度,関節モーメント,体重比床反力をピアソンの相関係数を用いて解析した。
【倫理的配慮,説明と同意】
本研究の実施にあたり被検者へは十分な説明をし,同意を得た上で行った。尚,本研究は,豊橋創造大学生命倫理委員会にて承認されている。
【結果】
膝関節屈曲モーメントと股関節外転筋力（r=-0.26・p＜0.05）の間に有意な弱い負の相関が認められたが,その他の筋力との間に相関は認められなかった。また股関節外転筋力と胸郭前傾角度（r=-0.26・p＜0.05）,体重比床反力（r=-0.26・p＜0.05）との間に有意な弱い負の相関を認めた。胸郭前傾角度と股関節屈曲モーメント（r=0.29・p＜0.01）,足関節背屈モーメント（r=0.25・p＜0.05）との間に有意な弱い正の相関を認めた。またすべての筋力と骨盤前後傾角度,骨盤前後傾角度と膝関節屈曲モーメントの間に有意な相関は認められなかった。
【考察】
股関節外転筋力が弱いほどFL動作において胸郭が前傾し,体重比床反力が増加するため膝関節屈曲モーメントが大きくなると示唆された。膝関節屈曲モーメントが増加すると膝蓋腱部や,膝蓋靭帯の付着部である脛骨粗面部に伸張ストレスがかかると考えられる。本研究では相関は弱いものの伸張ストレスが動作の中で繰り返し生じる事で障害につながる事が考えられる。また胸郭が前傾すると股関節屈曲モーメント,足関節背屈モーメントの増加が認められた。これは股関節外転筋力の低下を股関節伸展,足関節底屈筋力で補おうとした代償動作と考えられた。また閉鎖性エクササイズとしてよく用いられているスクワット動作の先行研究では骨盤後傾により上半身重心が後方移動する為,膝関節屈曲モーメントが増すと報告されている。しかし本研究では,骨盤前後傾角度と筋力との間に相関関係は認められず,骨盤前後傾角度と膝関節屈曲モーメントの間にも相関を認めなかった。そのためFLにおいて骨盤前後傾角度は膝関節モーメントへの関与は少ないと考えられた。
【理学療法学研究としての意義】
FLにおいて膝関節屈曲モーメントを軽減するためには下肢筋力として股関節外転筋力が必要と考えられた。FLの動作観察においては骨盤前後傾以外に,胸郭の傾きを確認する事が必要と考えられた。
片脚を前に踏み出すフォワードランジ（以下,FL）はスポーツ動作の中で多用される動作であり,動作トレーニングや動作確認を行う際に用いられる事が多い。スポーツ疾患の中で,膝蓋靭帯炎やOsgood-Schlatter病は膝伸展機能の障害とされており,運動時の膝関節屈曲モーメント（本抄録中のモーメントは外的モーメントとして表記）が大きい事が原因の一つと考えられている。膝蓋靭帯炎やOsgood-Schlatter病の発生要因は過去の報告より靱帯断裂など1回の大きな外力により発生するスポーツ外傷とは違い,繰り返し局所にストレスが生じる要因があり,この要因を探し出す事が予防や治療の基本となるとされている。その内的要因として筋柔軟性,アライメント,筋力などが挙げられているが,FLにおける下肢筋力が膝関節屈曲モーメントにどのような影響を及ぼすのか明らかでない。そこで今回,FLにおいて下肢筋力と膝関節屈曲モーメントの関係について検討し,膝関節屈曲モーメントを軽減するためには下肢のどの運動方向の筋力が必要なのかを調べる事を目的とした。
【方法】
対象は,下肢運動機能に問題が無く,週1回以上レクリエーションレベル以上のスポーツを行っている健常者40名80肢（男性16名,女性24名,平均年齢17.6±3.1歳,平均身長162.9±8.4cm,平均体重57.3±8.7kg）とした。FLの計測は,踏み込み側の膝関節最大屈曲角度を90度とし,動作中の膝関節角度は電子角度計Data Link（BIOMETRICS社製）を用いて被験者にフィードバックした。規定方法として頚部・体幹は中間位,両手は腰部,歩隔は身長の1割,足部は第二中足骨と前額面が垂直となるように指示した。ステップ幅は棘果長とし,速度はメトロノームを用いて2秒で前進,2秒で後退,踏み出し時の接地は踵部からとした。各被検者は測定前に十分練習した後,計測対象下肢を前方に踏み出すFLを連続して15回行い,7・8・9・10・11回目を解析対象とした。動作の計測には,三次元動作解析装置VICON-MX（VICON MOTION SYSTEMS社製）および床反力計OR6-7（AMTI社製）を用い,足関節最大背屈時の関節角度,関節モーメント,体重比床反力を算出した。筋力は等尺性最大収縮を測定し,股関節屈曲,伸展,外転,内転,足関節背屈,底屈は筋力計μtasMT-1（ANIMA社製）を用い,膝関節屈曲,伸展はアイソフォース（OG技研社製）を用いた。筋力は3回計測し最大値を採用し,得られた値を体重で除して正規化した。統計学的手法は下肢の筋力値と最大背屈時の関節角度,関節モーメント,体重比床反力をピアソンの相関係数を用いて解析した。
【倫理的配慮,説明と同意】
本研究の実施にあたり被検者へは十分な説明をし,同意を得た上で行った。尚,本研究は,豊橋創造大学生命倫理委員会にて承認されている。
【結果】
膝関節屈曲モーメントと股関節外転筋力（r=-0.26・p＜0.05）の間に有意な弱い負の相関が認められたが,その他の筋力との間に相関は認められなかった。また股関節外転筋力と胸郭前傾角度（r=-0.26・p＜0.05）,体重比床反力（r=-0.26・p＜0.05）との間に有意な弱い負の相関を認めた。胸郭前傾角度と股関節屈曲モーメント（r=0.29・p＜0.01）,足関節背屈モーメント（r=0.25・p＜0.05）との間に有意な弱い正の相関を認めた。またすべての筋力と骨盤前後傾角度,骨盤前後傾角度と膝関節屈曲モーメントの間に有意な相関は認められなかった。
【考察】
股関節外転筋力が弱いほどFL動作において胸郭が前傾し,体重比床反力が増加するため膝関節屈曲モーメントが大きくなると示唆された。膝関節屈曲モーメントが増加すると膝蓋腱部や,膝蓋靭帯の付着部である脛骨粗面部に伸張ストレスがかかると考えられる。本研究では相関は弱いものの伸張ストレスが動作の中で繰り返し生じる事で障害につながる事が考えられる。また胸郭が前傾すると股関節屈曲モーメント,足関節背屈モーメントの増加が認められた。これは股関節外転筋力の低下を股関節伸展,足関節底屈筋力で補おうとした代償動作と考えられた。また閉鎖性エクササイズとしてよく用いられているスクワット動作の先行研究では骨盤後傾により上半身重心が後方移動する為,膝関節屈曲モーメントが増すと報告されている。しかし本研究では,骨盤前後傾角度と筋力との間に相関関係は認められず,骨盤前後傾角度と膝関節屈曲モーメントの間にも相関を認めなかった。そのためFLにおいて骨盤前後傾角度は膝関節モーメントへの関与は少ないと考えられた。
【理学療法学研究としての意義】
FLにおいて膝関節屈曲モーメントを軽減するためには下肢筋力として股関節外転筋力が必要と考えられた。FLの動作観察においては骨盤前後傾以外に,胸郭の傾きを確認する事が必要と考えられた。