[P2-B-0537] 歩行時における股関節疾患患者の下肢力学的エネルギーの流れの定量的解析
Keywords:体節間浸透力パワー, 力学的エネルギー, 歩行
【目的】
変形性股関節疾患患者（OA患者）の跛行に関する研究として，運動力学的視点から，股関節に作用する内部関節モーメントの特性について検討した研究は多い。しかし，股関節への力学的負担の増大の原因が，隣接関節からどのような力学的エネルギーの流れ込みの結果，生じているのか十分解明されていない。そこで本研究の目的は，OA患者の歩行時の下肢体節間の力学的エネルギーの流れをについて詳細に定量化する方法を構築することである。
【対象】
対象は健常成人（健常者）1名（女性，年齢：39歳，身長：168.0 cm，体重：53 kg）及び，両側OA患者1名（女性，年齢：49歳，身長：157.0 cm，体重：59 kg）。日整会点数は，疼痛20点，可動域（屈曲：11点，外転：4点），歩行能力15点，日常生活動作18点であった。病期分類は両側進行期レベルであった。
【方法】
計測はカメラ10台を用いた三次元動作解析装置Vicon MX-T40S（Vicon-Peak社製）と6枚の床反力計（AMTI社製）を用いた。直径9mmの反射マーカーを使用し身体33カ所に貼付した。得られたマーカ座標から7剛体リンクモデルを作成し，各セグメント間の連結部を関節中心点と定義した。次に関節モーメント及び体節間浸透力を算出し，歩行周期が100%となるよう正規化した。解析側は右下肢とし，床反力垂直成分が増大する荷重応答期（歩行周期0%～12%）における関節モーメント，関節パワー，そして体節間浸透力の積分値を算出した。力学的エネルギーは上記の体節間浸透力によるエネルギー変化（体節間浸透力パワー）と関節モーメントによるエネルギー変化（関節パワー）と定義した。
【結果】
1．内部関節モーメント（Nms/kg）：健常者の股関節モーメントは，伸展（0.465），外転（0.685），内旋（0.016）であった。膝関節モーメントは，伸展（0.104），外反（0.747），外旋（0.019）であった。足関節（足部）モーメントは，背屈（0.106），外転（0.388），回外（0.040）であった。OA患者の股関節モーメントは，伸展（0.243），外転（0.359），外旋（0.012）であった。膝関節モーメントは，伸展（0.172），外反（0.429），外旋（0.031）であった。足関節（足部）モーメントは，底屈（0.017），外転（0.138），回外（0.003）であった。
2．関節パワー（w/kg）：健常者の関節パワーは，股関節（-0.154），膝関節（-0.252），足関節（-0.008）であった。OA患者の関節パワーは，股関節（-0.470），膝関節（-0.055），足関節（-0.066）であった。
3．体節間浸透力パワー（w/kg）：健常者の体節間浸透力パワーは，骨盤遠位（0.135），大腿近位（0.007），大腿遠位（0.662），下腿近位（-0.473），下腿遠位（0.199），足部近位（-0.117）であった。OA患者の体節間浸透力パワーは，骨盤遠位（0.169），大腿近位（-0.291），大腿遠位（0.759），下腿近位（-0.580），下腿遠位（-0.019），足部近位（0.054）であった。
【考察】
股関節パワーは，OA患者が負のパワー，健常者が正のパワーを示した。そのためOA患者では股関節伸展モーメントを発揮している筋は遠心性収縮（骨盤前傾運動）であることが分かる。さらにこの時の体節間浸透力パワーをみるとOA患者の場合，骨盤遠位は正のパワー，大腿近位は負のパワーであることから，大腿から骨盤への力学的エネルギーの流れが生じたと考えられる。これに対して健常者の場合，大腿近位の体節間浸透力パワーは，極めて低値を示しており，大腿部からの力学的エネルギーの流れは殆ど生じていないと考えられる。つまり，本OA患者の場合，骨盤前傾運動により大腿から骨盤への力学的エネルギーの流れを得ることで股関節伸展モーメントを作り出していることが示唆された。同様に膝関節においては，健常者，OA患者共に下腿から大腿への力学的エネルギーの流れが生じていることが示された。足関節においては，健常者の場合，足部から下腿への力学的エネルギーの流れが認められたのに対し，OA患者では逆の流れが認められた。
【理学療法学研究としての意義】
本研究により，各体節間での力学的エネルギーの流れを明確化することが可能であり，臨床において有用な評価手段になり得ると考える。
本研究の一部は，日本学術振興会科学研究費補助金（基盤研究C課題番号25350655）の採択を受けて実施した。
変形性股関節疾患患者（OA患者）の跛行に関する研究として，運動力学的視点から，股関節に作用する内部関節モーメントの特性について検討した研究は多い。しかし，股関節への力学的負担の増大の原因が，隣接関節からどのような力学的エネルギーの流れ込みの結果，生じているのか十分解明されていない。そこで本研究の目的は，OA患者の歩行時の下肢体節間の力学的エネルギーの流れをについて詳細に定量化する方法を構築することである。
【対象】
対象は健常成人（健常者）1名（女性，年齢：39歳，身長：168.0 cm，体重：53 kg）及び，両側OA患者1名（女性，年齢：49歳，身長：157.0 cm，体重：59 kg）。日整会点数は，疼痛20点，可動域（屈曲：11点，外転：4点），歩行能力15点，日常生活動作18点であった。病期分類は両側進行期レベルであった。
【方法】
計測はカメラ10台を用いた三次元動作解析装置Vicon MX-T40S（Vicon-Peak社製）と6枚の床反力計（AMTI社製）を用いた。直径9mmの反射マーカーを使用し身体33カ所に貼付した。得られたマーカ座標から7剛体リンクモデルを作成し，各セグメント間の連結部を関節中心点と定義した。次に関節モーメント及び体節間浸透力を算出し，歩行周期が100%となるよう正規化した。解析側は右下肢とし，床反力垂直成分が増大する荷重応答期（歩行周期0%～12%）における関節モーメント，関節パワー，そして体節間浸透力の積分値を算出した。力学的エネルギーは上記の体節間浸透力によるエネルギー変化（体節間浸透力パワー）と関節モーメントによるエネルギー変化（関節パワー）と定義した。
【結果】
1．内部関節モーメント（Nms/kg）：健常者の股関節モーメントは，伸展（0.465），外転（0.685），内旋（0.016）であった。膝関節モーメントは，伸展（0.104），外反（0.747），外旋（0.019）であった。足関節（足部）モーメントは，背屈（0.106），外転（0.388），回外（0.040）であった。OA患者の股関節モーメントは，伸展（0.243），外転（0.359），外旋（0.012）であった。膝関節モーメントは，伸展（0.172），外反（0.429），外旋（0.031）であった。足関節（足部）モーメントは，底屈（0.017），外転（0.138），回外（0.003）であった。
2．関節パワー（w/kg）：健常者の関節パワーは，股関節（-0.154），膝関節（-0.252），足関節（-0.008）であった。OA患者の関節パワーは，股関節（-0.470），膝関節（-0.055），足関節（-0.066）であった。
3．体節間浸透力パワー（w/kg）：健常者の体節間浸透力パワーは，骨盤遠位（0.135），大腿近位（0.007），大腿遠位（0.662），下腿近位（-0.473），下腿遠位（0.199），足部近位（-0.117）であった。OA患者の体節間浸透力パワーは，骨盤遠位（0.169），大腿近位（-0.291），大腿遠位（0.759），下腿近位（-0.580），下腿遠位（-0.019），足部近位（0.054）であった。
【考察】
股関節パワーは，OA患者が負のパワー，健常者が正のパワーを示した。そのためOA患者では股関節伸展モーメントを発揮している筋は遠心性収縮（骨盤前傾運動）であることが分かる。さらにこの時の体節間浸透力パワーをみるとOA患者の場合，骨盤遠位は正のパワー，大腿近位は負のパワーであることから，大腿から骨盤への力学的エネルギーの流れが生じたと考えられる。これに対して健常者の場合，大腿近位の体節間浸透力パワーは，極めて低値を示しており，大腿部からの力学的エネルギーの流れは殆ど生じていないと考えられる。つまり，本OA患者の場合，骨盤前傾運動により大腿から骨盤への力学的エネルギーの流れを得ることで股関節伸展モーメントを作り出していることが示唆された。同様に膝関節においては，健常者，OA患者共に下腿から大腿への力学的エネルギーの流れが生じていることが示された。足関節においては，健常者の場合，足部から下腿への力学的エネルギーの流れが認められたのに対し，OA患者では逆の流れが認められた。
【理学療法学研究としての意義】
本研究により，各体節間での力学的エネルギーの流れを明確化することが可能であり，臨床において有用な評価手段になり得ると考える。
本研究の一部は，日本学術振興会科学研究費補助金（基盤研究C課題番号25350655）の採択を受けて実施した。