[O-KS-15-3] ハムストリングスと大殿筋における異なる膝関節角度での筋張力と筋活動の関連
受動的・能動的筋張力と筋活動の協調関係
Keywords:大殿筋, ハムストリングス, 筋張力
【はじめに，目的】
通常，受動的張力が生じる伸長位に比べ短縮位では筋張力が低下し筋力発揮には不利である。短縮位で同じトルクを発揮するには，神経的な筋活動増加による能動的筋張力の増加，もしくは共同筋での代償的な筋張力の増加が考えられる。従来，運動時の筋力の比較は筋活動の増加を指標に評価されてきたが，関節角度が変化すると受動的張力も変化するため，筋活動のみでの筋力の比較は困難であった。そこで，股伸展運動を対象に，異なる膝屈曲角度の条件下でハムストリングスと大殿筋の筋張力および筋活動を分析し，同じトルクを発揮するために両筋がどのように制御されているかを検証した。
【方法】
対象は，健常成人男性20名とした（年齢23.0±2.4歳）。測定肢位は，腹臥位で骨盤をベルトで固定し右下肢のみベッドから下垂させた肢位（右股45°屈曲位）で，膝屈曲10°位と80°位の2条件とした。この2条件では，膝および股関節中心から下腿重心線までの距離が同じとなり，負荷量が一定であればトルクが一定になる。課題は，2条件における股・膝関節を他動保持した時（rest；筋電図で活動がないことを確認），自動保持した時（active），3kgの重錘を下腿遠位に付けて自動保持した時（3kg）の負荷量3条件での計6課題とした。測定筋は，右側の大殿筋上部線維（UGM），大殿筋下部線維（LGM），大腿二頭筋長頭（BF）とした。筋張力の測定にはSuper Sonic Imagine社製超音波診断装置のせん断波エラストグラフィー機能を用い，各課題中の弾性率を指標として用いた。筋活動の測定にはNoraxon社製表面筋電計を用い，各課題中の安定した3秒間の平均筋活動を求め，各筋の最大等尺性収縮時の筋活動で正規化した。大殿筋はUGMとLGMを平均したGmaxとして算出した。筋張力，筋活動ともに3試行の平均値を解析に用いた。統計解析は，GmaxとBFの2筋における，筋張力について全6課題で，筋活動についてrest課題を除いた4課題で，膝角度，負荷量の2要因の反復測定二元配置分散分析およびBonferroni補正による多重比較を行った。有意水準は5％とした。
【結果】
Gmaxの筋張力・筋活動は，膝角度の影響はなく負荷量の増加に伴い増加した。一方，BFの筋張力では交互作用を認め，restでは膝屈曲10°位が80°位より有意に高く，active，3kgでは膝角度の違いによる差は認めなかった。しかし，BFの筋活動は，負荷量の増加による増加とともに，膝屈曲80°位が10°位より有意に増加した。
【結論】
BFは膝屈曲10°位よりも80°位で受動的張力が低下し，代償的に筋活動は膝屈曲10°位よりも80°位で増加した。結果として運動時の筋張力は両膝関節肢位で差がなかった。そのため，Gmaxは膝関節角度によらず一定の筋張力を発揮していた。関節角度に応じて受動的張力を含む筋張力が外的負荷に対し一定となるように，神経学的に筋活動が調節されている可能性が示唆された。
通常，受動的張力が生じる伸長位に比べ短縮位では筋張力が低下し筋力発揮には不利である。短縮位で同じトルクを発揮するには，神経的な筋活動増加による能動的筋張力の増加，もしくは共同筋での代償的な筋張力の増加が考えられる。従来，運動時の筋力の比較は筋活動の増加を指標に評価されてきたが，関節角度が変化すると受動的張力も変化するため，筋活動のみでの筋力の比較は困難であった。そこで，股伸展運動を対象に，異なる膝屈曲角度の条件下でハムストリングスと大殿筋の筋張力および筋活動を分析し，同じトルクを発揮するために両筋がどのように制御されているかを検証した。
【方法】
対象は，健常成人男性20名とした（年齢23.0±2.4歳）。測定肢位は，腹臥位で骨盤をベルトで固定し右下肢のみベッドから下垂させた肢位（右股45°屈曲位）で，膝屈曲10°位と80°位の2条件とした。この2条件では，膝および股関節中心から下腿重心線までの距離が同じとなり，負荷量が一定であればトルクが一定になる。課題は，2条件における股・膝関節を他動保持した時（rest；筋電図で活動がないことを確認），自動保持した時（active），3kgの重錘を下腿遠位に付けて自動保持した時（3kg）の負荷量3条件での計6課題とした。測定筋は，右側の大殿筋上部線維（UGM），大殿筋下部線維（LGM），大腿二頭筋長頭（BF）とした。筋張力の測定にはSuper Sonic Imagine社製超音波診断装置のせん断波エラストグラフィー機能を用い，各課題中の弾性率を指標として用いた。筋活動の測定にはNoraxon社製表面筋電計を用い，各課題中の安定した3秒間の平均筋活動を求め，各筋の最大等尺性収縮時の筋活動で正規化した。大殿筋はUGMとLGMを平均したGmaxとして算出した。筋張力，筋活動ともに3試行の平均値を解析に用いた。統計解析は，GmaxとBFの2筋における，筋張力について全6課題で，筋活動についてrest課題を除いた4課題で，膝角度，負荷量の2要因の反復測定二元配置分散分析およびBonferroni補正による多重比較を行った。有意水準は5％とした。
【結果】
Gmaxの筋張力・筋活動は，膝角度の影響はなく負荷量の増加に伴い増加した。一方，BFの筋張力では交互作用を認め，restでは膝屈曲10°位が80°位より有意に高く，active，3kgでは膝角度の違いによる差は認めなかった。しかし，BFの筋活動は，負荷量の増加による増加とともに，膝屈曲80°位が10°位より有意に増加した。
【結論】
BFは膝屈曲10°位よりも80°位で受動的張力が低下し，代償的に筋活動は膝屈曲10°位よりも80°位で増加した。結果として運動時の筋張力は両膝関節肢位で差がなかった。そのため，Gmaxは膝関節角度によらず一定の筋張力を発揮していた。関節角度に応じて受動的張力を含む筋張力が外的負荷に対し一定となるように，神経学的に筋活動が調節されている可能性が示唆された。