[1013] 膝立ちからの一歩踏み出し動作における先行随伴性姿勢調節
Keywords:先行随伴性姿勢調節, 膝立ち位, 筋電図
【はじめに，目的】
膝立ち（以下,kneeling）やそこからの一歩踏み出し（以下,step）動作は,股関節周囲筋群や体幹筋群,特に伸展筋の筋力向上およびバランス能力向上に寄与し,脳血管障害などの有疾患者にもトレーニングの一環として使用されている。一方,立位からのstep動作において,主運動開始である踵離地開始に先行して前脛骨筋や中殿筋の筋放電の発現が明らかになっており,この主動作に先行する姿勢筋の筋活動は先行随伴性姿勢調節（Anticipatory postural adjustments：以下,APA）と呼ばれ,近年その重要性が注目されてきている。Kneelingからのstep動作において同様のメカニズムが働いていることが予想されるが,これらについて報告した先行研究は見当たらない。従って,本研究の目的はKneelingからのstep動作におけるAPAを明らかにすることである。
【方法】
健常男性5名（身長：171±3cm,体重：71±12kg,年齢：21±1歳）を対象とし,kneelingからのstep動作を課した。開始肢位は両脚を肩幅に開き手を腰にあてたkneelingとし,膝関節が90°となる姿勢とした。被験者には自然速でのstep動作を3回試行させた。踏出脚は,ボールをキックする利き脚とした。実験では表面筋電図（DL-500,S＆ME社製）と光学式モーションキャプチャ（MAC3D,MotionAnalysis社製）および床反力計（BP6001200,AMTI社製）を用いて筋活動,身体運動,床反力を計測した。サンプリング周波数は,筋電図と床反力で1kHz,モーションキャプチャで200Hzとした。対象筋は,脊柱起立筋,腹直筋,大殿筋,中殿筋,大腿二頭筋,縫工筋,外側広筋の全8筋（中殿筋のみ両側に,それ以外は踏出脚側）とし,電極を中心間距離20mmで筋線維に沿って貼付した。身体動作の計測ではヘレンヘイズマーカセットを用いた。計測データ分析ではVisual3D（C-Motion社製）を用いた。筋電図の信号処理では,計測遅延を補正後に,ノイズ除去のためのバンドパスフィルター（10-500Hz）を適用した。筋活動量を見積もるために整流し,平均2乗振幅値（以下,RMS）を求めた。筋活動の開始時点は,筋放電が開始したとみられる地点から約300ms前までの50ms間の平均放電量が1.5倍以上となった時点と定義した。本研究では,主運動である股関節屈曲動作を発現する縫工筋を主動作筋と定義し,縫工筋の筋放電に先行して,筋放電する筋の特定と時間的な活動順序を分析した。また,筋活動に伴う身体動作を定量解析した。
【倫理的配慮，説明と同意】
ヘルシンキ宣言に基づき研究の目的・方法を説明し,同意を得た上で実施した。
【結果】
I 全被験者に共通する縫工筋に先行した活動筋は,踏出脚中殿筋,外側広筋,大殿筋の3筋だった。
II 縫工筋を基準とした際の被験者の各筋の平均活動開始時間は,踏出脚中殿筋－210±97ms,外側広筋－178±62ms,大殿筋－149±91ms,支持脚中殿筋8±74ms,大腿二頭筋44±109ms,脊柱起立筋128±143ms,腹直筋140±136msだった。
III 被験者間および被験者内の施行毎で,縫工筋に先行した活動筋,活動筋の順序に差異が認められた。
【考察】
主動作筋である縫工筋に先行して,踏出脚側の中殿筋,外側広筋および大殿筋の筋活動がみられた。立位からの一歩踏み出し動作では,Michel and Do（2002）は前方推力が踏出脚によって生み出されているとし,Bruntら（1991）は踏出脚が支持脚側に体重を移す働きがあるとしている。本動作においてもこれを支持する結果となった。つまり,中殿筋は外転モーメントを生じさせstep動作に先行して支持脚側に重心を移動させ,大殿筋や外側広筋は股・膝関節の屈伸モーメントを生じさせることで重心の前方移動に貢献していると考えられる。筋活動順序については,被験者で差異を認め,また同被験者内でも施行によっては異なる結果となった。動作に体幹傾斜角度が大きいパターン,骨盤側方移動が多きいパターンなど個人間での特徴がみられ,この戦略の違いが被験者間の筋活動の差異につながったと考えられる。また,kneelingは支持基底面に対して重心が前方位に位置した姿勢で矢状面方向に不安定な要素をもっている。従って,kneelingの初期姿勢が施行毎に変化してしまい,筋活動順序に影響した可能性も考えられる。
【理学療法学研究としての意義】
リハビリテーション分野でトレーニングとして使用されているkneelingからのstep動作において,主動作筋に先行する活動筋の特定および活動筋の順序性を明らかにすることは,トレーニング方法の再考につながると考えられる。
膝立ち（以下,kneeling）やそこからの一歩踏み出し（以下,step）動作は,股関節周囲筋群や体幹筋群,特に伸展筋の筋力向上およびバランス能力向上に寄与し,脳血管障害などの有疾患者にもトレーニングの一環として使用されている。一方,立位からのstep動作において,主運動開始である踵離地開始に先行して前脛骨筋や中殿筋の筋放電の発現が明らかになっており,この主動作に先行する姿勢筋の筋活動は先行随伴性姿勢調節（Anticipatory postural adjustments：以下,APA）と呼ばれ,近年その重要性が注目されてきている。Kneelingからのstep動作において同様のメカニズムが働いていることが予想されるが,これらについて報告した先行研究は見当たらない。従って,本研究の目的はKneelingからのstep動作におけるAPAを明らかにすることである。
【方法】
健常男性5名（身長：171±3cm,体重：71±12kg,年齢：21±1歳）を対象とし,kneelingからのstep動作を課した。開始肢位は両脚を肩幅に開き手を腰にあてたkneelingとし,膝関節が90°となる姿勢とした。被験者には自然速でのstep動作を3回試行させた。踏出脚は,ボールをキックする利き脚とした。実験では表面筋電図（DL-500,S＆ME社製）と光学式モーションキャプチャ（MAC3D,MotionAnalysis社製）および床反力計（BP6001200,AMTI社製）を用いて筋活動,身体運動,床反力を計測した。サンプリング周波数は,筋電図と床反力で1kHz,モーションキャプチャで200Hzとした。対象筋は,脊柱起立筋,腹直筋,大殿筋,中殿筋,大腿二頭筋,縫工筋,外側広筋の全8筋（中殿筋のみ両側に,それ以外は踏出脚側）とし,電極を中心間距離20mmで筋線維に沿って貼付した。身体動作の計測ではヘレンヘイズマーカセットを用いた。計測データ分析ではVisual3D（C-Motion社製）を用いた。筋電図の信号処理では,計測遅延を補正後に,ノイズ除去のためのバンドパスフィルター（10-500Hz）を適用した。筋活動量を見積もるために整流し,平均2乗振幅値（以下,RMS）を求めた。筋活動の開始時点は,筋放電が開始したとみられる地点から約300ms前までの50ms間の平均放電量が1.5倍以上となった時点と定義した。本研究では,主運動である股関節屈曲動作を発現する縫工筋を主動作筋と定義し,縫工筋の筋放電に先行して,筋放電する筋の特定と時間的な活動順序を分析した。また,筋活動に伴う身体動作を定量解析した。
【倫理的配慮，説明と同意】
ヘルシンキ宣言に基づき研究の目的・方法を説明し,同意を得た上で実施した。
【結果】
I 全被験者に共通する縫工筋に先行した活動筋は,踏出脚中殿筋,外側広筋,大殿筋の3筋だった。
II 縫工筋を基準とした際の被験者の各筋の平均活動開始時間は,踏出脚中殿筋－210±97ms,外側広筋－178±62ms,大殿筋－149±91ms,支持脚中殿筋8±74ms,大腿二頭筋44±109ms,脊柱起立筋128±143ms,腹直筋140±136msだった。
III 被験者間および被験者内の施行毎で,縫工筋に先行した活動筋,活動筋の順序に差異が認められた。
【考察】
主動作筋である縫工筋に先行して,踏出脚側の中殿筋,外側広筋および大殿筋の筋活動がみられた。立位からの一歩踏み出し動作では,Michel and Do（2002）は前方推力が踏出脚によって生み出されているとし,Bruntら（1991）は踏出脚が支持脚側に体重を移す働きがあるとしている。本動作においてもこれを支持する結果となった。つまり,中殿筋は外転モーメントを生じさせstep動作に先行して支持脚側に重心を移動させ,大殿筋や外側広筋は股・膝関節の屈伸モーメントを生じさせることで重心の前方移動に貢献していると考えられる。筋活動順序については,被験者で差異を認め,また同被験者内でも施行によっては異なる結果となった。動作に体幹傾斜角度が大きいパターン,骨盤側方移動が多きいパターンなど個人間での特徴がみられ,この戦略の違いが被験者間の筋活動の差異につながったと考えられる。また,kneelingは支持基底面に対して重心が前方位に位置した姿勢で矢状面方向に不安定な要素をもっている。従って,kneelingの初期姿勢が施行毎に変化してしまい,筋活動順序に影響した可能性も考えられる。
【理学療法学研究としての意義】
リハビリテーション分野でトレーニングとして使用されているkneelingからのstep動作において,主動作筋に先行する活動筋の特定および活動筋の順序性を明らかにすることは,トレーニング方法の再考につながると考えられる。