[O-0385] 歩行開始動作における高齢者と若年者の足部運動のMulti-segment Foot Modelによる解析
Keywords:三次元動作解析, 足部, 高齢者
【はじめに，目的】
高齢者では，若年者の歩行と比較し，歩行速度の低下，歩幅の減少，足関節の運動可動域の減少，足関節の最大底屈角度の減少，および足関節の生産パワーの減少が報告されている。それらの先行研究は，Single-segment Foot Modelによる計測であり，足部の複数の関節を考慮した解析はおこなわれていない。Multi-segment Foot Model（以下MFM）を用いた近年の運動学的研究では，高齢者において後足部の底屈角度ピーク値が減少し，中足部の運動可動域が減少すると報告されている。しかし，MFMを用いた若年者と高齢者の足部の運動力学的研究は報告されていない。
そのため，本研究の目的は，MFMを用いて高齢者と若年者の足部の運動学・運動力学解析をおこない，足部の運動の特徴を検討することである。
【方法】
研究参加者は整形外科的，神経学的障害を有さない地域在住高齢者12名（73.3±3.9歳），若年者12名（23.3±2.4歳）である。計測には三次元動作解析装置VICON NEXUS（Vicon社製）を使用し，赤外線カメラ10台と赤外線反射マーカー33個を使用し，床反力の計測には4枚のフォースプレート（Kisler社製）を使用した。MFM作成はSoftware for Interactive Musculoskeletal Modeling（以下SIMM，MusculoGraphics社製）上でおこない，足部を後足部（以下HF），中足部（以下MF），足趾（以下TO）の3segmentに分割した。計測動作は，歩行開始動作とし，中足-後足関節（以下MFHFJ），足趾-中足関節（以下TOMFJ）上で二枚のフォースプレートを踏み分けた立位をとった後，計測をおこなった。その後，計測データをもとにSIMMにて足部の運動学，運動力学計算をおこなった。
統計解析は，高齢者と若年者の歩行速度，歩幅，および，距腿関節（以下AJ）に対するMFHFJ，TOMFJ（MFHFJ/AJ，TOMFJ/AJ），MFHFJに対するTOMFJ（TOMFJ/MFHFJ）における運動可動域，関節モーメント，関節パワーの比に対し，対応のないt検定を実施した。統計解析にはIBM SPSS statics Ver.22を使用し，有意水準は5％とした。
【結果】
歩行速度は高齢者0.60±0.15（m/sec），若年者0.80±0.08（m/sec）であり，歩幅は高齢者58.6±11.2％，若年者74.9±8.1％であり，若年者に比べ，高齢者は有意に低値を示した。足部のモーメント比においては，MFHF/AJは，高齢者47.5±3.9％，若年者52.3±3.3％，TOMFJ/AJは，高齢者5.9±2.2％，若年者8.6±2.9％，TOMFJ/MFHFJは，高齢者12.1±4.7％，若年者16.5±5.2％であり，それぞれ高齢者は若年者に比べ，有意に低値を示した（p＜0.05）。運動可動域，関節パワーの比は，高齢者と若年者の間に有意な差は認めなかった。
【考察】
歩行の先行研究と同様に高齢者と若年者の歩行開始動作においても，歩行速度，歩幅は高齢者で小さい値を示した。そのため，関節モーメントや，関節パワーが歩行速度の低下によって，低値を示すことが考えられた。足部の運動力学解析の面では高齢者は，若年者と比較し，MFHFJ/AJ，TOMFJ/AJ，および，TOMFJ/MFHFJのモーメント比は有意に低値を示した。このことから，加齢に伴った足部機能の変化として，足部の近位に比べ，足部の遠位での支持・推進力がより低下しやすいことが示唆された。
【理学療法学研究としての意義】
理学療法を行ううえで，足部のアライメントや，運動機能の評価は重要であると考えられている。しかし，三次元動作解析の先行研究では，運動力学の視点から，高齢者と若年者の足部の運動機能を比較した報告はみられない。そのため，本研究における，高齢者と若年者の足部の運動力学的特徴は，加齢に伴う足部機能の変化を示す科学的根拠の一助となりえる。
高齢者では，若年者の歩行と比較し，歩行速度の低下，歩幅の減少，足関節の運動可動域の減少，足関節の最大底屈角度の減少，および足関節の生産パワーの減少が報告されている。それらの先行研究は，Single-segment Foot Modelによる計測であり，足部の複数の関節を考慮した解析はおこなわれていない。Multi-segment Foot Model（以下MFM）を用いた近年の運動学的研究では，高齢者において後足部の底屈角度ピーク値が減少し，中足部の運動可動域が減少すると報告されている。しかし，MFMを用いた若年者と高齢者の足部の運動力学的研究は報告されていない。
そのため，本研究の目的は，MFMを用いて高齢者と若年者の足部の運動学・運動力学解析をおこない，足部の運動の特徴を検討することである。
【方法】
研究参加者は整形外科的，神経学的障害を有さない地域在住高齢者12名（73.3±3.9歳），若年者12名（23.3±2.4歳）である。計測には三次元動作解析装置VICON NEXUS（Vicon社製）を使用し，赤外線カメラ10台と赤外線反射マーカー33個を使用し，床反力の計測には4枚のフォースプレート（Kisler社製）を使用した。MFM作成はSoftware for Interactive Musculoskeletal Modeling（以下SIMM，MusculoGraphics社製）上でおこない，足部を後足部（以下HF），中足部（以下MF），足趾（以下TO）の3segmentに分割した。計測動作は，歩行開始動作とし，中足-後足関節（以下MFHFJ），足趾-中足関節（以下TOMFJ）上で二枚のフォースプレートを踏み分けた立位をとった後，計測をおこなった。その後，計測データをもとにSIMMにて足部の運動学，運動力学計算をおこなった。
統計解析は，高齢者と若年者の歩行速度，歩幅，および，距腿関節（以下AJ）に対するMFHFJ，TOMFJ（MFHFJ/AJ，TOMFJ/AJ），MFHFJに対するTOMFJ（TOMFJ/MFHFJ）における運動可動域，関節モーメント，関節パワーの比に対し，対応のないt検定を実施した。統計解析にはIBM SPSS statics Ver.22を使用し，有意水準は5％とした。
【結果】
歩行速度は高齢者0.60±0.15（m/sec），若年者0.80±0.08（m/sec）であり，歩幅は高齢者58.6±11.2％，若年者74.9±8.1％であり，若年者に比べ，高齢者は有意に低値を示した。足部のモーメント比においては，MFHF/AJは，高齢者47.5±3.9％，若年者52.3±3.3％，TOMFJ/AJは，高齢者5.9±2.2％，若年者8.6±2.9％，TOMFJ/MFHFJは，高齢者12.1±4.7％，若年者16.5±5.2％であり，それぞれ高齢者は若年者に比べ，有意に低値を示した（p＜0.05）。運動可動域，関節パワーの比は，高齢者と若年者の間に有意な差は認めなかった。
【考察】
歩行の先行研究と同様に高齢者と若年者の歩行開始動作においても，歩行速度，歩幅は高齢者で小さい値を示した。そのため，関節モーメントや，関節パワーが歩行速度の低下によって，低値を示すことが考えられた。足部の運動力学解析の面では高齢者は，若年者と比較し，MFHFJ/AJ，TOMFJ/AJ，および，TOMFJ/MFHFJのモーメント比は有意に低値を示した。このことから，加齢に伴った足部機能の変化として，足部の近位に比べ，足部の遠位での支持・推進力がより低下しやすいことが示唆された。
【理学療法学研究としての意義】
理学療法を行ううえで，足部のアライメントや，運動機能の評価は重要であると考えられている。しかし，三次元動作解析の先行研究では，運動力学の視点から，高齢者と若年者の足部の運動機能を比較した報告はみられない。そのため，本研究における，高齢者と若年者の足部の運動力学的特徴は，加齢に伴う足部機能の変化を示す科学的根拠の一助となりえる。