[1530] Toe-outでのサイドステップカッティング動作が膝関節運動学，筋活動様式に及ぼす影響
Keywords:前十字靭帯損傷, サイドステップカッティング, Toe-out
【はじめに，目的】
膝前十字靭帯（anterior cruciate ligament；ACL）損傷はストップやジャンプ着地動作，サイドステップカッティング（sidestep cutting；SSC）動作で多く発生している。一般的に“Knee-in ＆ Toe-out”という下肢アライメントの組み合わせが，マルアライメントの代表的なものとしてあげられる。SSC動作の筋活動について，Xieら（2012）はストップ期において大腿四頭筋に対するハムストリングの比（H/Q比）は，側方移動期よりも低値を示したとしている。また，ACL損傷のリスクである膝関節の過度の外反を制動するためには，大腿四頭筋とハムストリングの同時収縮をタイミングよく行う必要がある。よって，ACL損傷のメカニズムや予防を考慮すると，筋活動量だけでなく筋活動のタイミングを検討することは重要であると考える。SSCは足部運動との関連が示されており，足部の外側接地（Dempseyら，2009）や後足部での接地（Cortesら，2012）がACL損傷のリスクになるとされている。しかし，足部の方向（Toe-out）とSSCの関連を調べたものはみあたらない。本研究は，Toe-outでのSSCが膝関節運動学，筋活動様式に及ぼす影響を検討することを目的とした。仮説は，Toe-outでのSSCはNeutralと比較して膝関節外反角度が大きく，H/Q比が低いとし，さらに筋電位ピーク到達時間が遅延するとした。
【方法】
対象は下肢に整形外科的疾患の既往がない，健常な女性バスケットボール選手6名（年齢20.0±1.4歳，身長158.0±3.5cm，体重49.3±5.3kg，競技歴9.3±5.3年）とした。対象は5m離れた地点から最大努力速度で助走し，軸脚の左脚で踏み切り，右90°方向へSSCを行った。その際，着地条件として足部Neutral（条件N）と足部Toe-out（条件TO）の2条件を設定し，3試行ずつ実施した。なお，反射マーカーを対象の左下肢8ヶ所に貼付し，ハイスピードカメラ（フォーアシスト社）5台を用い，サンプリング周波数200HzでSSCを撮影した。撮影した映像を動作解析ソフト（Ditect社）に取り込み，DLT法で各マーカーの3次元座標を求め，膝関節屈曲，外反角度を算出した。本研究ではSSCを足部接地から膝関節最大屈曲位までのストップ期，膝関節最大屈曲位から足部離地までの側方移動期の2期に分割し，各期の膝関節最大外反角度を分析に用いた。筋活動の記録には表面筋電図（追坂電子機器社）を用いた。被験筋は外側広筋（VL），内側広筋（VM），大腿二頭筋（BF），半膜様筋（SM）とした。筋電図は生波形からRMS（root mean square）に変換して解析した。本研究ではVLとVMの活動量の平均値を大腿四頭筋の活動量，BFとSMの活動量の平均値をハムストリングの活動量とした。Initial contact（IC）を基準（0）とし，筋電波形の振幅がピークに達する時間をピーク到達時間と規定した。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究は，広島大学大学院保健学研究科心身機能生活制御科学講座倫理委員会の承認を得て実施した（承認番号1327，1335）。対象に本研究の趣旨を十分に説明し，書面にて同意を得た。
【結果】
膝関節最大外反角度はストップ期の条件Nで7.0±3.8°，条件TOで8.8±5.5°であった。側方移動期の条件Nで4.6±3.9°，条件TOで7.9±5.4°であり，条件TOで有意に高値を示した（p＜0.05）。H/Q比はストップ期の条件Nで0.33±0.08，条件TOで0.33±0.13であった。側方移動期の条件Nで0.67±0.22，条件TOで0.48±0.12であり，条件TOで有意に低値を示した（p＜0.05）。各筋のピーク到達時間は，条件NでVMは119.9±49.1msec，VLは114.3±49.6msec，SMは102.1±76.1msec，BFは175.4±79.5msecであった。条件TOでVMは145.2±26.2msec，VLは151.9±24.8msec，SMは88.6±62.6msec，BFは194.1±58.8msecであった。条件TOでVMのピーク到達時間が有意に遅延していた（p＜0.05）。
【考察】
本研究の結果より，Toe-outでのSSCはNeutralと比較して，側方移動期の膝外反角度が高値となり，H/Q比が低値を示した。膝関節外反角度が大きく，H/Q比が低いことは大腿四頭筋優位となりACL損傷のリスクが高いことを示している。さらに，VMのピーク到達時間の遅延を認めた。また，有意差はなかったもののSMのみピーク到達時間がNeutralよりも早期であった。VMは内側ハムストリング（SM）と協同して内側機構の支持に働き，膝関節の安定性に関与している（Myerら，2005）。したがって，内側安定機構であるSMとVMのピーク到達時間のずれは，過度の膝関節外反の制動を困難にしていることが考えられる。
【理学療法学研究としての意義】
Toe-outでのSSCが膝関節運動学，筋活動様式に与える影響を明らかにすることは，ACL損傷メカニズムを解明する一助になるだけでなく，スポーツ現場やリハビリテーション場面において，ACL損傷の予防につながると考える。
膝前十字靭帯（anterior cruciate ligament；ACL）損傷はストップやジャンプ着地動作，サイドステップカッティング（sidestep cutting；SSC）動作で多く発生している。一般的に“Knee-in ＆ Toe-out”という下肢アライメントの組み合わせが，マルアライメントの代表的なものとしてあげられる。SSC動作の筋活動について，Xieら（2012）はストップ期において大腿四頭筋に対するハムストリングの比（H/Q比）は，側方移動期よりも低値を示したとしている。また，ACL損傷のリスクである膝関節の過度の外反を制動するためには，大腿四頭筋とハムストリングの同時収縮をタイミングよく行う必要がある。よって，ACL損傷のメカニズムや予防を考慮すると，筋活動量だけでなく筋活動のタイミングを検討することは重要であると考える。SSCは足部運動との関連が示されており，足部の外側接地（Dempseyら，2009）や後足部での接地（Cortesら，2012）がACL損傷のリスクになるとされている。しかし，足部の方向（Toe-out）とSSCの関連を調べたものはみあたらない。本研究は，Toe-outでのSSCが膝関節運動学，筋活動様式に及ぼす影響を検討することを目的とした。仮説は，Toe-outでのSSCはNeutralと比較して膝関節外反角度が大きく，H/Q比が低いとし，さらに筋電位ピーク到達時間が遅延するとした。
【方法】
対象は下肢に整形外科的疾患の既往がない，健常な女性バスケットボール選手6名（年齢20.0±1.4歳，身長158.0±3.5cm，体重49.3±5.3kg，競技歴9.3±5.3年）とした。対象は5m離れた地点から最大努力速度で助走し，軸脚の左脚で踏み切り，右90°方向へSSCを行った。その際，着地条件として足部Neutral（条件N）と足部Toe-out（条件TO）の2条件を設定し，3試行ずつ実施した。なお，反射マーカーを対象の左下肢8ヶ所に貼付し，ハイスピードカメラ（フォーアシスト社）5台を用い，サンプリング周波数200HzでSSCを撮影した。撮影した映像を動作解析ソフト（Ditect社）に取り込み，DLT法で各マーカーの3次元座標を求め，膝関節屈曲，外反角度を算出した。本研究ではSSCを足部接地から膝関節最大屈曲位までのストップ期，膝関節最大屈曲位から足部離地までの側方移動期の2期に分割し，各期の膝関節最大外反角度を分析に用いた。筋活動の記録には表面筋電図（追坂電子機器社）を用いた。被験筋は外側広筋（VL），内側広筋（VM），大腿二頭筋（BF），半膜様筋（SM）とした。筋電図は生波形からRMS（root mean square）に変換して解析した。本研究ではVLとVMの活動量の平均値を大腿四頭筋の活動量，BFとSMの活動量の平均値をハムストリングの活動量とした。Initial contact（IC）を基準（0）とし，筋電波形の振幅がピークに達する時間をピーク到達時間と規定した。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究は，広島大学大学院保健学研究科心身機能生活制御科学講座倫理委員会の承認を得て実施した（承認番号1327，1335）。対象に本研究の趣旨を十分に説明し，書面にて同意を得た。
【結果】
膝関節最大外反角度はストップ期の条件Nで7.0±3.8°，条件TOで8.8±5.5°であった。側方移動期の条件Nで4.6±3.9°，条件TOで7.9±5.4°であり，条件TOで有意に高値を示した（p＜0.05）。H/Q比はストップ期の条件Nで0.33±0.08，条件TOで0.33±0.13であった。側方移動期の条件Nで0.67±0.22，条件TOで0.48±0.12であり，条件TOで有意に低値を示した（p＜0.05）。各筋のピーク到達時間は，条件NでVMは119.9±49.1msec，VLは114.3±49.6msec，SMは102.1±76.1msec，BFは175.4±79.5msecであった。条件TOでVMは145.2±26.2msec，VLは151.9±24.8msec，SMは88.6±62.6msec，BFは194.1±58.8msecであった。条件TOでVMのピーク到達時間が有意に遅延していた（p＜0.05）。
【考察】
本研究の結果より，Toe-outでのSSCはNeutralと比較して，側方移動期の膝外反角度が高値となり，H/Q比が低値を示した。膝関節外反角度が大きく，H/Q比が低いことは大腿四頭筋優位となりACL損傷のリスクが高いことを示している。さらに，VMのピーク到達時間の遅延を認めた。また，有意差はなかったもののSMのみピーク到達時間がNeutralよりも早期であった。VMは内側ハムストリング（SM）と協同して内側機構の支持に働き，膝関節の安定性に関与している（Myerら，2005）。したがって，内側安定機構であるSMとVMのピーク到達時間のずれは，過度の膝関節外反の制動を困難にしていることが考えられる。
【理学療法学研究としての意義】
Toe-outでのSSCが膝関節運動学，筋活動様式に与える影響を明らかにすることは，ACL損傷メカニズムを解明する一助になるだけでなく，スポーツ現場やリハビリテーション場面において，ACL損傷の予防につながると考える。