[1264] 端坐位からの立ち上がり動作における上半身の推定重心位置の軌跡の滑らかさに関与する要因の検討
Keywords:立ち上がり, JERK最小モデル, 協調性
【はじめに，目的】
端坐位からの立ち上がり動作（以下，立ち上がり動作）の分析として，関節可動域・筋活動・下肢筋力・関節モーメントなどのパラメータを測定している研究は多い。しかし，立ち上がり動作時の重心の軌跡に注目した報告は少ない。動作の効率を考えるとき，重心移動の軌跡が滑らかであれば加速度の変化量（躍度）が小さくなり，効率良く動いていると判断できる。実際に効率よく立ち上がるというのは，どのような特徴を持つか。ここでは立ち上がり動作における上半身の推定重心位置の軌跡（以下，立ち上がり動作の軌跡）をもとに，その軌跡の滑らかさを指標として，どのような立ち上がり動作の要因や身体的要因に影響を受けるかを検討した。
【方法】
健常人20名（男性9名，女性11名，年齢20.0±1.9歳，身長162.7±8.4cm，体重53.6±7.0kg）を対象とした。被験者には，動画解析のために肩峰・体幹側面（剣状突起の高さ）・大転子・腓骨頭・外果にマーカーを貼付した。体幹側面のマーカーは，上半身の推定重心位置として貼付した。立ち上がり動作は，被験者をベッド上に端坐位とさせ，下腿を床面に対して垂直にし，両上肢を胸の前で組んでから，被験者が行いやすいと思う速さで行わせた。立ち上がり動作は3回行い，端坐位（動作開始）から立位（終了）までをボールを蹴る方の下肢とは反対側の矢状面からデジタルカメラ（CASIO社製EXFH100）にて30fpsで撮影した。また，立ち上がり動作の軌跡の滑らかさに関与すると考える要因として，大腿長，下腿長，足関節背屈可動域（足背屈ROM），下肢伸展挙上（SLR），腰椎の屈曲可動性，膝関節伸展筋力，股関節伸展筋力を測定した。大腿長，下腿長，足背屈ROM，SLRは背臥位で測定した。足背屈ROMは膝関節屈曲位・伸展位の両方で測定した。腰椎の屈曲可動性は，立位にて上後腸骨棘（PSIS）の中点とPSIS中点から15cm上方に印を付け，最大前屈時の印までの距離を求めた。膝関節伸展筋力，股関節伸展筋力はそれぞれ端坐位・腹臥位で，hand-held dynamometer（日本メディックス社製Mircro FET）を用いて測定した。筋力測定時，下肢はベルトを用いて固定した。撮影した動画から，体幹側面のマーカーの軌跡と，立ち上がり動作時の最大体幹前傾角度を求めた。体幹側面のマーカーの軌跡は，動画のX・Y座標計測ソフトMOA-2D 1.20（freeware）を用い，動作開始から終了まで1/30秒ごとにマーカーのX・Y座標を計測した。また，このとき求めた離殿時・動作終了時の座標からJERK最小モデル（Flashら，1985）を利用して，最も滑らかとなる理論的な立ち上がり動作の軌跡を求めた。理論的な軌跡と，実際の立ち上がり動作の軌跡の座標の差を2乗誤差で求め，それを動作時間で正規化した（以下，軌跡の滑らかさ）。軌跡はR 2.8.1（freeware）を利用し，関数を自作して解析した。最大体幹前傾角度はImageJ 1.47（freeware）を用い，床への垂直線と，肩峰・大転子を結ぶ直線がなす角度を求めた。統計的解析にはR 2.8.1を用い，従属変数を軌跡の滑らかさ，独立変数を最大体幹前傾角度，動作時間に対する離殿までの時間，大腿長，下腿長，足背屈ROM，SLR，腰椎の屈曲可動性，膝関節伸展筋力，股関節伸展筋力として，立ち上がり動作1回目，2回目，3回目ごとに，それぞれステップワイズ法による重回帰分析を行った。
【倫理的配慮，説明と同意】
この研究はヘルシンキ宣言に沿って行った。被験者には研究の目的・方法を十分説明した後，書面への署名によって実験参加への同意を得た。
【結果】
重回帰分析の結果，立ち上がり動作1回目・3回目の施行において，動作時間に対する離殿までの時間（p＜0.05）が選択された。それ以外の独立変数は選択されなかった。
【考察】
立ち上がり動作3施行のうち2施行で，軌跡の滑らかさに動作時間に対する離殿までの時間が影響した。離殿の時間が早い者では，JERK最小モデルにより作成される軌跡が，やや滑らかさに欠ける形となることから，このような傾向がみられたと考える。離殿の時間が遅いときに，立ち上がり動作の軌跡は滑らかとなり，結果的に躍度は小さくなり，効率的な運動を行っていると考える。しかし，軌跡の滑らかさだけで効率性を決定して良いものか，また一般に立ち上がり動作に影響するといわれる測定値が影響しないことから，今後，継続して軌跡の滑らかさの特性を追究する必要があると考えた。
【理学療法学研究としての意義】
立ち上がり動作の軌跡の滑らかさは運動の効率を表す指標となる可能性がある。今後，その特徴を明らかにすることができれば，理学療法評価の有効な手段として活用できることが期待される。
端坐位からの立ち上がり動作（以下，立ち上がり動作）の分析として，関節可動域・筋活動・下肢筋力・関節モーメントなどのパラメータを測定している研究は多い。しかし，立ち上がり動作時の重心の軌跡に注目した報告は少ない。動作の効率を考えるとき，重心移動の軌跡が滑らかであれば加速度の変化量（躍度）が小さくなり，効率良く動いていると判断できる。実際に効率よく立ち上がるというのは，どのような特徴を持つか。ここでは立ち上がり動作における上半身の推定重心位置の軌跡（以下，立ち上がり動作の軌跡）をもとに，その軌跡の滑らかさを指標として，どのような立ち上がり動作の要因や身体的要因に影響を受けるかを検討した。
【方法】
健常人20名（男性9名，女性11名，年齢20.0±1.9歳，身長162.7±8.4cm，体重53.6±7.0kg）を対象とした。被験者には，動画解析のために肩峰・体幹側面（剣状突起の高さ）・大転子・腓骨頭・外果にマーカーを貼付した。体幹側面のマーカーは，上半身の推定重心位置として貼付した。立ち上がり動作は，被験者をベッド上に端坐位とさせ，下腿を床面に対して垂直にし，両上肢を胸の前で組んでから，被験者が行いやすいと思う速さで行わせた。立ち上がり動作は3回行い，端坐位（動作開始）から立位（終了）までをボールを蹴る方の下肢とは反対側の矢状面からデジタルカメラ（CASIO社製EXFH100）にて30fpsで撮影した。また，立ち上がり動作の軌跡の滑らかさに関与すると考える要因として，大腿長，下腿長，足関節背屈可動域（足背屈ROM），下肢伸展挙上（SLR），腰椎の屈曲可動性，膝関節伸展筋力，股関節伸展筋力を測定した。大腿長，下腿長，足背屈ROM，SLRは背臥位で測定した。足背屈ROMは膝関節屈曲位・伸展位の両方で測定した。腰椎の屈曲可動性は，立位にて上後腸骨棘（PSIS）の中点とPSIS中点から15cm上方に印を付け，最大前屈時の印までの距離を求めた。膝関節伸展筋力，股関節伸展筋力はそれぞれ端坐位・腹臥位で，hand-held dynamometer（日本メディックス社製Mircro FET）を用いて測定した。筋力測定時，下肢はベルトを用いて固定した。撮影した動画から，体幹側面のマーカーの軌跡と，立ち上がり動作時の最大体幹前傾角度を求めた。体幹側面のマーカーの軌跡は，動画のX・Y座標計測ソフトMOA-2D 1.20（freeware）を用い，動作開始から終了まで1/30秒ごとにマーカーのX・Y座標を計測した。また，このとき求めた離殿時・動作終了時の座標からJERK最小モデル（Flashら，1985）を利用して，最も滑らかとなる理論的な立ち上がり動作の軌跡を求めた。理論的な軌跡と，実際の立ち上がり動作の軌跡の座標の差を2乗誤差で求め，それを動作時間で正規化した（以下，軌跡の滑らかさ）。軌跡はR 2.8.1（freeware）を利用し，関数を自作して解析した。最大体幹前傾角度はImageJ 1.47（freeware）を用い，床への垂直線と，肩峰・大転子を結ぶ直線がなす角度を求めた。統計的解析にはR 2.8.1を用い，従属変数を軌跡の滑らかさ，独立変数を最大体幹前傾角度，動作時間に対する離殿までの時間，大腿長，下腿長，足背屈ROM，SLR，腰椎の屈曲可動性，膝関節伸展筋力，股関節伸展筋力として，立ち上がり動作1回目，2回目，3回目ごとに，それぞれステップワイズ法による重回帰分析を行った。
【倫理的配慮，説明と同意】
この研究はヘルシンキ宣言に沿って行った。被験者には研究の目的・方法を十分説明した後，書面への署名によって実験参加への同意を得た。
【結果】
重回帰分析の結果，立ち上がり動作1回目・3回目の施行において，動作時間に対する離殿までの時間（p＜0.05）が選択された。それ以外の独立変数は選択されなかった。
【考察】
立ち上がり動作3施行のうち2施行で，軌跡の滑らかさに動作時間に対する離殿までの時間が影響した。離殿の時間が早い者では，JERK最小モデルにより作成される軌跡が，やや滑らかさに欠ける形となることから，このような傾向がみられたと考える。離殿の時間が遅いときに，立ち上がり動作の軌跡は滑らかとなり，結果的に躍度は小さくなり，効率的な運動を行っていると考える。しかし，軌跡の滑らかさだけで効率性を決定して良いものか，また一般に立ち上がり動作に影響するといわれる測定値が影響しないことから，今後，継続して軌跡の滑らかさの特性を追究する必要があると考えた。
【理学療法学研究としての意義】
立ち上がり動作の軌跡の滑らかさは運動の効率を表す指標となる可能性がある。今後，その特徴を明らかにすることができれば，理学療法評価の有効な手段として活用できることが期待される。