[1393] 下肢アライメント異常を伴う膝痛症例の歩行解析
Keywords:回内扁平足, 足底板, 三次元動作解析
【はじめに，目的】
扁平足や回内足に伴う下肢アライメント異常は膝関節のストレスを増加させる一因とされており,その治療として内側アーチサポート（medial arch support：以下MAS）の着用が有効であるとの報告が散見される。演者らはMASが有効であった下肢アライメント異常を伴う膝痛症例の運動学的解析を行い,MAS着用により歩行立脚期における脛骨の内旋変化量が減少し,これが膝痛改善の一因であると報告した。しかしMASが奏功する運動力学的メカニズムについては十分に解明されていない。本研究の目的は,下肢アライメント異常に起因する膝痛症例においてMAS着用による歩行の運動力学的変化を解明することである。
【方法】
平成20年8月から平成21年3月までの期間,運動後の膝痛を訴えて当院を受診した症例でMRIを施行したものは40例であった。そのうち理学所見とMRI所見から半月板損傷と靭帯損傷が否定された症例は35例であり,さらにknee-inと回内扁平足の下肢アライメント異常が両側に認められた症例が31例であった。それらの症例でMASが処方されたものが25例であった。そのうち経過観察が不可能であった7例を除外しかつ症状の改善が得られた18例中,動作解析を実施し得た11例22膝（男性5例,女性6例,年齢15.4±1.7歳）を対象とした。疼痛改善の指標としてVisual Analog Scale（以下VAS）を用いた。MAS着用により運動後のVASが平均6.9±1.2から3.3±2.6へと有意に改善していた。下肢アライメント異常は熟練した医師および理学療法士により視認されたknee-inや回内扁平足とした。Knee-inの定義は片脚スクワット時に前額面上において膝関節が足部の前後軸に対して内方に偏位するものとした。また,回内扁平足は荷重時に距骨下関節が過度に回内し,内側縦アーチが著しく低下するものとした。内側縦アーチ低下はWilliamsらの舟状骨高を用いて評価した。全症例において舟状骨高は正常値より低値を示した。研究で用いたMASは8mm高の内側縦アーチを原則としたが,第3中足骨頭部の中足骨パッドおよびヒールカップも追加された。計測は三次元動作解析システム（赤外線カメラ4台,床反力計2枚,各々120Hz）を用い定常歩行を計測した。ポイントクラスター法および逆動力学計算により外部モーメントを算出した。さらに床反力計により足圧中心位置を確認した。算出されたデータは一歩行周期を100%として規格化し,足関節と膝関節におけるモーメントのピーク値および平均値,そして足圧中心位置について,各々MAS着用とMAS着用なしで比較検討した（paired t-test,p＜0.05）。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究はヘルシンキ宣言に則り,倫理委員会の承認,また計測前に十分なインフォームド・コンセントを得て実施された。
【結果】
外部足関節外反モーメントはMAS着用により立脚中期において有意に減少した。また,そのピーク値も有意に減少した。外部膝関節内反モーメントはMAS着用により立脚中期において有意に増加し,またそのピーク値も有意に増加した。外部脛骨内旋モーメントはMAS着用により立脚中期において減少傾向であった。足圧中心位置は立脚期全体を通してMAS着用により11.9±2.8mm有意に内側へ移動した。
【考察】
本研究結果から,歩行立脚期においてMAS着用により外部足関節外反モーメントは減少し,外部膝関節内反モーメントは増加した。さらに,外部脛骨内旋モーメントは減少する傾向であった。また,MAS着用により足圧中心位置はより内側へ移動した。以上より床反力ベクトルの作用線は足関節中心へ近接し,かつ膝関節のより内側を通過したと推察され,この変化が関節モーメントの変化の主要因と考えられた。MAS着用による外部足関節外反モーメントの減少は足部の過回内を抑制し,また外部膝内反モーメント増加や外部膝内旋モーメント減少は,よりhigh demandingな動作においてknee-inのような下肢アライメント異常を抑制する可能性が考えられた。扁平足やknee-inなどの下肢アライメント異常によって膝蓋腱や膝周囲筋付着部は過度な張力を受ける。オーバーユースによるこれらの張力の蓄積は腱炎や腱周囲炎を惹起することが考えられる。MAS着用による運動力学的変化はこれらの張力の蓄積を軽減し,運動により生じる膝痛軽減に有効であることが考えられた。
【理学療法学研究としての意義】下肢アライメント異常に起因する膝痛症例においてMAS着用が膝痛の軽減に有効であるメカニズムは十分に解明されてこなかった。本研究はMAS着用により足関節のみならず膝関節においても運動力学的変化が生じることを示した。これはMASの有効性におけるメカニズムの一端を明らかにしたと考えられる。
扁平足や回内足に伴う下肢アライメント異常は膝関節のストレスを増加させる一因とされており,その治療として内側アーチサポート（medial arch support：以下MAS）の着用が有効であるとの報告が散見される。演者らはMASが有効であった下肢アライメント異常を伴う膝痛症例の運動学的解析を行い,MAS着用により歩行立脚期における脛骨の内旋変化量が減少し,これが膝痛改善の一因であると報告した。しかしMASが奏功する運動力学的メカニズムについては十分に解明されていない。本研究の目的は,下肢アライメント異常に起因する膝痛症例においてMAS着用による歩行の運動力学的変化を解明することである。
【方法】
平成20年8月から平成21年3月までの期間,運動後の膝痛を訴えて当院を受診した症例でMRIを施行したものは40例であった。そのうち理学所見とMRI所見から半月板損傷と靭帯損傷が否定された症例は35例であり,さらにknee-inと回内扁平足の下肢アライメント異常が両側に認められた症例が31例であった。それらの症例でMASが処方されたものが25例であった。そのうち経過観察が不可能であった7例を除外しかつ症状の改善が得られた18例中,動作解析を実施し得た11例22膝（男性5例,女性6例,年齢15.4±1.7歳）を対象とした。疼痛改善の指標としてVisual Analog Scale（以下VAS）を用いた。MAS着用により運動後のVASが平均6.9±1.2から3.3±2.6へと有意に改善していた。下肢アライメント異常は熟練した医師および理学療法士により視認されたknee-inや回内扁平足とした。Knee-inの定義は片脚スクワット時に前額面上において膝関節が足部の前後軸に対して内方に偏位するものとした。また,回内扁平足は荷重時に距骨下関節が過度に回内し,内側縦アーチが著しく低下するものとした。内側縦アーチ低下はWilliamsらの舟状骨高を用いて評価した。全症例において舟状骨高は正常値より低値を示した。研究で用いたMASは8mm高の内側縦アーチを原則としたが,第3中足骨頭部の中足骨パッドおよびヒールカップも追加された。計測は三次元動作解析システム（赤外線カメラ4台,床反力計2枚,各々120Hz）を用い定常歩行を計測した。ポイントクラスター法および逆動力学計算により外部モーメントを算出した。さらに床反力計により足圧中心位置を確認した。算出されたデータは一歩行周期を100%として規格化し,足関節と膝関節におけるモーメントのピーク値および平均値,そして足圧中心位置について,各々MAS着用とMAS着用なしで比較検討した（paired t-test,p＜0.05）。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究はヘルシンキ宣言に則り,倫理委員会の承認,また計測前に十分なインフォームド・コンセントを得て実施された。
【結果】
外部足関節外反モーメントはMAS着用により立脚中期において有意に減少した。また,そのピーク値も有意に減少した。外部膝関節内反モーメントはMAS着用により立脚中期において有意に増加し,またそのピーク値も有意に増加した。外部脛骨内旋モーメントはMAS着用により立脚中期において減少傾向であった。足圧中心位置は立脚期全体を通してMAS着用により11.9±2.8mm有意に内側へ移動した。
【考察】
本研究結果から,歩行立脚期においてMAS着用により外部足関節外反モーメントは減少し,外部膝関節内反モーメントは増加した。さらに,外部脛骨内旋モーメントは減少する傾向であった。また,MAS着用により足圧中心位置はより内側へ移動した。以上より床反力ベクトルの作用線は足関節中心へ近接し,かつ膝関節のより内側を通過したと推察され,この変化が関節モーメントの変化の主要因と考えられた。MAS着用による外部足関節外反モーメントの減少は足部の過回内を抑制し,また外部膝内反モーメント増加や外部膝内旋モーメント減少は,よりhigh demandingな動作においてknee-inのような下肢アライメント異常を抑制する可能性が考えられた。扁平足やknee-inなどの下肢アライメント異常によって膝蓋腱や膝周囲筋付着部は過度な張力を受ける。オーバーユースによるこれらの張力の蓄積は腱炎や腱周囲炎を惹起することが考えられる。MAS着用による運動力学的変化はこれらの張力の蓄積を軽減し,運動により生じる膝痛軽減に有効であることが考えられた。
【理学療法学研究としての意義】下肢アライメント異常に起因する膝痛症例においてMAS着用が膝痛の軽減に有効であるメカニズムは十分に解明されてこなかった。本研究はMAS着用により足関節のみならず膝関節においても運動力学的変化が生じることを示した。これはMASの有効性におけるメカニズムの一端を明らかにしたと考えられる。