[1232] 踵接地から立脚中期における下腿回旋角度と膝関節内反モーメントの関係
Keywords:下腿回旋, 三次元動作解析, 膝関節内反モーメント
【はじめに，目的】
変形性膝関節症は臨床で多くみられる疾患であるが,膝関節内反モーメントと下腿の回旋についての報告は少ない。横山らは,変形性膝関節症患者の立脚期での内反モーメントのファーストピークは健常人の1.5倍と報告している。またSasakiらは,内側変形性膝関節症に対して外側楔型足底板を使用することで,大腿骨頭から踵骨までの荷重線を変化させると報告している。さらにNakajimaらは,外側楔型足底挿板にアーチサポートを付加すると後足部の運動が保たれ,かつ膝関節内反モーメントを減少させ足底挿板の効果を高めると報告している。我々は変形性膝関節症の患者に,Nakajimaらの足底挿板を参考にした簡易インソールを挿入し,下腿内旋角度・膝関節内反モーメントが減少することを三次元動作解析装置にて確認した。膝内反モーメントは下腿回旋に影響されるが,健常人での下腿回旋角度は未だ報告されていない。今回健常者に対し,オイラー角を用いて正常歩行時の下腿回旋角度を明らかにすることを目的とした。
【方法】
本研究の対象は,下肢に整形外科的既往の無い健常男性9名（年齢28.6±5.97歳，身長173.4±5.43cm，体重66±7.12kg）とした。裸足での歩行を三次元動作解析装置と床反力計を用いて計測し,歩行速度は快適速度とした。三次元動作解析装置（アニマ社 ローカス3D MA3000）を用いて下腿のオイラー角を計測し,同時に床反力計（アニマ社MG100）にて床反力のモーメントを計測した。下腿のオイラー角は,踵接地0.01秒前を基準（0°）とし測定し,制動期終了時を立脚中期としデータを算出した。また,各個人の踵接地から立脚中期までの時間を100%表示に正規化した。オイラー角の平均と膝関節内反モーメントの平均をSpearmanの順位相関係数を用いて統計処理を行った。統計処理ソフトは,R2.8.1を使用し行った。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究はヘルシンキ宣言に沿った研究であり,阪奈中央病院倫理員会の承認を得た。また,対象者に対して研究の主旨と内容,得られたデータは研究以外で使用しないこと,及び個人情報漏洩に注意することについて十分に説明し,同意を得て研究を行った。
【結果】
踵接地から立脚中期にかけての最大外旋角度13.71°～0.56°と個人差があり平均4.71±2.6°であった。最大内旋角度は8.41°～-1.03°と個人差が見られ平均は2.03±2.27°であった。今回の計測では大きく分けて3パターン確認され,①下腿外旋-下腿内旋の（2 times of rotation）パターン（5例）②下腿内旋-下腿外旋-下腿内旋の（3 times of rotation）パターン（2例）③踵接地から立脚中期まで常に下腿外旋位である（1 time of rotation）パターン（2例）に分類できた。下腿回旋角度と膝関節内反モーメントはr2＝0.584と中等度の相関関係にあることがわかった。3パターンのオイラー角の平均を,フリードマン検定より多重比較を行った結果はp＜0.01と有意差が認められた。
【考察】
今回三次元動作解析装置を使用し,下腿と大腿を面として捉えオイラー角を計測することで,踵接地から立脚中期にかけての下腿回旋角度を計測することができた。堀本らは,健常人の70.6％が距骨下関節回外位で踵接地を行い,29.6％が距骨下関節回内位で踵接地すると述べている。今回の結果では9例中7例が踵接地後下腿外旋位に変位し,2例が踵接地後下腿内旋していることが確認できた。運動連鎖から考えると距骨下関節回外位での踵接地により下腿外旋し,距骨下関節回内位での踵接地により下腿内旋していると考えられ,堀本らと同様の結果となった。踵接地以降の下腿回旋角度は,足底圧中心軌跡が足部のどの位置を通過するかにより,下腿の回旋パターンが変化すると考えられる。今回の結果では,下腿回旋角度と膝関節内反モーメントとの相関がみられた。我々が先行して行った変形性膝関節症患者への簡易インソール挿入前後の比較では,挿入により下腿外旋が増加し健常人の下腿外旋-下腿内旋の（2 times of rotation）パターンに近い結果となった。また,内反モーメントの比較では,挿入により内反モーメントの減少がみられ疼痛の減少が確認できた。我々の先行研究と今回の結果より,下腿回旋角度をコントロールすることで,内反モーメントを制御できると考えられた。
【理学療法学研究としての意義】
今回の研究で歩行時の下腿回旋角度が測定することができ,3パターンに分類することができた。今後さらに研究を進め対象数を増加させることで,より明確なパターン分類が期待できると考える。
変形性膝関節症は臨床で多くみられる疾患であるが,膝関節内反モーメントと下腿の回旋についての報告は少ない。横山らは,変形性膝関節症患者の立脚期での内反モーメントのファーストピークは健常人の1.5倍と報告している。またSasakiらは,内側変形性膝関節症に対して外側楔型足底板を使用することで,大腿骨頭から踵骨までの荷重線を変化させると報告している。さらにNakajimaらは,外側楔型足底挿板にアーチサポートを付加すると後足部の運動が保たれ,かつ膝関節内反モーメントを減少させ足底挿板の効果を高めると報告している。我々は変形性膝関節症の患者に,Nakajimaらの足底挿板を参考にした簡易インソールを挿入し,下腿内旋角度・膝関節内反モーメントが減少することを三次元動作解析装置にて確認した。膝内反モーメントは下腿回旋に影響されるが,健常人での下腿回旋角度は未だ報告されていない。今回健常者に対し,オイラー角を用いて正常歩行時の下腿回旋角度を明らかにすることを目的とした。
【方法】
本研究の対象は,下肢に整形外科的既往の無い健常男性9名（年齢28.6±5.97歳，身長173.4±5.43cm，体重66±7.12kg）とした。裸足での歩行を三次元動作解析装置と床反力計を用いて計測し,歩行速度は快適速度とした。三次元動作解析装置（アニマ社 ローカス3D MA3000）を用いて下腿のオイラー角を計測し,同時に床反力計（アニマ社MG100）にて床反力のモーメントを計測した。下腿のオイラー角は,踵接地0.01秒前を基準（0°）とし測定し,制動期終了時を立脚中期としデータを算出した。また,各個人の踵接地から立脚中期までの時間を100%表示に正規化した。オイラー角の平均と膝関節内反モーメントの平均をSpearmanの順位相関係数を用いて統計処理を行った。統計処理ソフトは,R2.8.1を使用し行った。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究はヘルシンキ宣言に沿った研究であり,阪奈中央病院倫理員会の承認を得た。また,対象者に対して研究の主旨と内容,得られたデータは研究以外で使用しないこと,及び個人情報漏洩に注意することについて十分に説明し,同意を得て研究を行った。
【結果】
踵接地から立脚中期にかけての最大外旋角度13.71°～0.56°と個人差があり平均4.71±2.6°であった。最大内旋角度は8.41°～-1.03°と個人差が見られ平均は2.03±2.27°であった。今回の計測では大きく分けて3パターン確認され,①下腿外旋-下腿内旋の（2 times of rotation）パターン（5例）②下腿内旋-下腿外旋-下腿内旋の（3 times of rotation）パターン（2例）③踵接地から立脚中期まで常に下腿外旋位である（1 time of rotation）パターン（2例）に分類できた。下腿回旋角度と膝関節内反モーメントはr2＝0.584と中等度の相関関係にあることがわかった。3パターンのオイラー角の平均を,フリードマン検定より多重比較を行った結果はp＜0.01と有意差が認められた。
【考察】
今回三次元動作解析装置を使用し,下腿と大腿を面として捉えオイラー角を計測することで,踵接地から立脚中期にかけての下腿回旋角度を計測することができた。堀本らは,健常人の70.6％が距骨下関節回外位で踵接地を行い,29.6％が距骨下関節回内位で踵接地すると述べている。今回の結果では9例中7例が踵接地後下腿外旋位に変位し,2例が踵接地後下腿内旋していることが確認できた。運動連鎖から考えると距骨下関節回外位での踵接地により下腿外旋し,距骨下関節回内位での踵接地により下腿内旋していると考えられ,堀本らと同様の結果となった。踵接地以降の下腿回旋角度は,足底圧中心軌跡が足部のどの位置を通過するかにより,下腿の回旋パターンが変化すると考えられる。今回の結果では,下腿回旋角度と膝関節内反モーメントとの相関がみられた。我々が先行して行った変形性膝関節症患者への簡易インソール挿入前後の比較では,挿入により下腿外旋が増加し健常人の下腿外旋-下腿内旋の（2 times of rotation）パターンに近い結果となった。また,内反モーメントの比較では,挿入により内反モーメントの減少がみられ疼痛の減少が確認できた。我々の先行研究と今回の結果より,下腿回旋角度をコントロールすることで,内反モーメントを制御できると考えられた。
【理学療法学研究としての意義】
今回の研究で歩行時の下腿回旋角度が測定することができ,3パターンに分類することができた。今後さらに研究を進め対象数を増加させることで,より明確なパターン分類が期待できると考える。