[P-KS-14-5] 片脚着地動作におけるWBIと脊柱・下肢関節の衝撃吸収能の関係
三次元動作解析装置と床反力計による検討
Keywords:WBI, 三次元動作解析, 床反力
【はじめに，目的】地球上の重力下にて歩行を可能とするためには，床反力を身体で吸収しなければならない。ヒトは瞬時に運動を予測し，足部接地時の衝撃を各関節によって吸収している。第50回学術大会にて，両脚着地動作時の衝撃吸収能に脊柱の屈伸角度の関与を示唆した。歩行や走行時の足部接地時の床反力のエネルギーは，片脚足部から鉛直方向にエネルギーが伝達し，衝撃を吸収する。黄川らによると体重支持指数（以下，WBI）は，人が重力に対してどれだけの運動機能を持っているかを示す指数であるとしている。よって今回，WBIと衝撃吸収能の関係を三次元動作解析装置と床反力計を用い，片脚着地動作時の脊柱を含めた下肢関節角度と床反力を計測しその関係性について検討した。
【方法】対象は身体機能に問題のない健常成人男性28名，（平均年齢19．3±1.4歳，平均身長170.4±5.3cm，平均体重60.9±6.7kg）とした。WBIの測定にはBiodex社製system3を用い，膝関節70°屈曲位での膝伸展筋群等尺性最大筋力を5秒間，左右1回ずつ測定し，体重比にて算出した。着地動作方法は40 cm台に片脚で立ち，開眼にて直前にある床反力計に片脚で着地するように指示し，両下肢とも測定した。着地動作の測定には三次元動作解析装置（VICON社製），床反力計（AMTI社製）1枚，サンプリング周波数1000Hzの床反力計と100Hzの赤外線カメラ6台を用いた。直径14mmの赤外線反射マーカーをPlug-In-Gait full Body modelに準じて貼付した。得られたマーカー位置座標から着地時の脊柱，股，膝，足関節の矢状面角度を算出した。床反力の記録を開始した時を開始時，床反力が最大となる時を最大時とした。最大時の床反力最大値，開始時から最大時までの床反力積分値を計測し，体重で正規化した。また，開始時から最大時までの時間（以下，出現時間）を計測した。WBIと最大時の各関節角度，最大値，積分値，出現時間の相関をみた。統計処理にはSPSS version 17.0を用いた。統計学的解析はPearsonの相関係数を用い，有意水準は5%未満とした。
【結果】各項目の平均は，WBI113.1±26.4，脊柱屈曲6.9±7.7°，股関節屈曲11.5±8.4°，膝関節屈曲23.3±7.2°，足関節底屈6.4±12.6°，最大値48.4±7.1N/kg，積分値1022.8±205.5N・msec，出現時間0.052±0.008秒であった。WBIと脊柱角度（r=-0.47，p＜0.01）に負の相関，股関節角度（r=0.46，p＜0.01），積分値（r=0.45，p＜0.01），出現時間（r=0.30，p＜0.01）に正の相関を認めた。
【結論】本研究の結果，WBIと脊柱に負の相関，股関節に正の相関があるということは，WBIが高いほど脊柱の弯曲を強め，床反力が最大値になるまでにゆっくり時間をかけて，多くの衝撃を吸収していることが考えられる。また，WBIが低いほど質量が大きい体幹の屈曲により衝撃を吸収している。着地動作時の衝撃吸収の方法は，WBIの大小によって脊柱，股関節の肢位を変化させている。
【方法】対象は身体機能に問題のない健常成人男性28名，（平均年齢19．3±1.4歳，平均身長170.4±5.3cm，平均体重60.9±6.7kg）とした。WBIの測定にはBiodex社製system3を用い，膝関節70°屈曲位での膝伸展筋群等尺性最大筋力を5秒間，左右1回ずつ測定し，体重比にて算出した。着地動作方法は40 cm台に片脚で立ち，開眼にて直前にある床反力計に片脚で着地するように指示し，両下肢とも測定した。着地動作の測定には三次元動作解析装置（VICON社製），床反力計（AMTI社製）1枚，サンプリング周波数1000Hzの床反力計と100Hzの赤外線カメラ6台を用いた。直径14mmの赤外線反射マーカーをPlug-In-Gait full Body modelに準じて貼付した。得られたマーカー位置座標から着地時の脊柱，股，膝，足関節の矢状面角度を算出した。床反力の記録を開始した時を開始時，床反力が最大となる時を最大時とした。最大時の床反力最大値，開始時から最大時までの床反力積分値を計測し，体重で正規化した。また，開始時から最大時までの時間（以下，出現時間）を計測した。WBIと最大時の各関節角度，最大値，積分値，出現時間の相関をみた。統計処理にはSPSS version 17.0を用いた。統計学的解析はPearsonの相関係数を用い，有意水準は5%未満とした。
【結果】各項目の平均は，WBI113.1±26.4，脊柱屈曲6.9±7.7°，股関節屈曲11.5±8.4°，膝関節屈曲23.3±7.2°，足関節底屈6.4±12.6°，最大値48.4±7.1N/kg，積分値1022.8±205.5N・msec，出現時間0.052±0.008秒であった。WBIと脊柱角度（r=-0.47，p＜0.01）に負の相関，股関節角度（r=0.46，p＜0.01），積分値（r=0.45，p＜0.01），出現時間（r=0.30，p＜0.01）に正の相関を認めた。
【結論】本研究の結果，WBIと脊柱に負の相関，股関節に正の相関があるということは，WBIが高いほど脊柱の弯曲を強め，床反力が最大値になるまでにゆっくり時間をかけて，多くの衝撃を吸収していることが考えられる。また，WBIが低いほど質量が大きい体幹の屈曲により衝撃を吸収している。着地動作時の衝撃吸収の方法は，WBIの大小によって脊柱，股関節の肢位を変化させている。