[O-KS-14-6] 側方転倒回避のサイドステップとクロスオーバーステップの運動学的分析
Keywords:サイドステップ, クロスオーバーステップ, 運動学的分析
【はじめに，目的】
転倒回避のための側方ステップにおいて，サイドステップ（以下，SS）とクロスオーバーステップ（以下，CS）の2つの動作戦略がある。CSは，着地後に転倒リスクの高い複数回ステップにつながり易く，着地時の姿勢と関連がある。従って，CSはSSに比べ着地後の姿勢が不安定になることが予想されるが，CSとSSのステップ後の安定性について運動学的に分析した研究は見当たらない。本研究の目的は，若年者を対象に側方ステップを実験的に誘発し，SSとCSのステップ着地後の安定性の違いを運動学的に分析することである。
【方法】
対象は健常成人女性9名とした（20～22歳，身長158±3.6cm，体重50.4±5.1kg）。被験者のステップ動作の解析には三次元動作解析装置と床反力計を使用した。被験者の右骨盤部分に牽引ケーブルを装着し，側方から牽引した状態で身体を左傾斜させ，体重を牽引側と反対の下肢である左下肢にほぼ全荷重させた。牽引ケーブルには，切り離し装置と牽引量確認のためのロードセルを介在させた。被験者に，あらかじめSSかCSを行うよう指定し，一歩で踏みとどまるよう指示した。初期傾斜姿勢における牽引量（体重比；%BW）を徐々に増やしていき，被験者に複数回ステップが出現した時を失敗とした。失敗時の牽引量-3%BWを最大牽引量（maxBW）とし，SS，CSそれぞれ記録した。maxBW，およびmaxBWから-3%，-6%，-9%BWの牽引量におけるSSとCSから運動学的データを記録した。牽引解除から踏み出し脚の踵離地までの時間を反応時間，ステップの遊脚時間ステップ時間とした。さらに，ステップ着地時の両脚足部マーカー間の距離から支持基底面の大きさと，身体前額面方向の足圧中心変位が左方向に最大になる時点の位置の関係から，不安定指標（足圧中心位置/支持基底面の大きさ）を算出した。SSとCSのMaxBWの比較にはWilcoxon符号順位検定を用い，反応時間，ステップ時間，不安定指標には，ステップ要因（SS，CS）と4種の牽引量要因（maxBW，-3%，-6%，-9%BW）の2要因で反復測定分散分析を用い比較した。
【結果】
maxBWはSS（中央値23%BW）がCS（中央値20%BW）と比べ有意に大きかった（p＜0.05）。反応時間は全ての牽引量においてSS（MaxBW時，0.29±0.08 sec）がCS（0.13±0.04 sec）よりも有意に遅かった（ステップ要因主効果p＜0.01）。ステップ時間はSS（MaxBW時，0.12±0.03 sec）がCS（0.34±0.04 sec）よりも有意に短かった（ステップ要因主効果p＜0.01）。不安定指標はSS（MaxBW時，0.45±0.02）がCS（0.51±0.04）よりも有意に小さい値であった（ステップ要因主効果p＜0.05）。
【結論】
SSと比較してCSでは，反応時間が短く，外乱が生じた後に素早く下肢を踏み出せる反面，支持脚をまたぐために遊脚時間が長くなり，さらに着地後姿勢は支持基底面の狭さに加え，体幹が外乱方向に大きく変位するため，不安定になることが明らかとなった。
転倒回避のための側方ステップにおいて，サイドステップ（以下，SS）とクロスオーバーステップ（以下，CS）の2つの動作戦略がある。CSは，着地後に転倒リスクの高い複数回ステップにつながり易く，着地時の姿勢と関連がある。従って，CSはSSに比べ着地後の姿勢が不安定になることが予想されるが，CSとSSのステップ後の安定性について運動学的に分析した研究は見当たらない。本研究の目的は，若年者を対象に側方ステップを実験的に誘発し，SSとCSのステップ着地後の安定性の違いを運動学的に分析することである。
【方法】
対象は健常成人女性9名とした（20～22歳，身長158±3.6cm，体重50.4±5.1kg）。被験者のステップ動作の解析には三次元動作解析装置と床反力計を使用した。被験者の右骨盤部分に牽引ケーブルを装着し，側方から牽引した状態で身体を左傾斜させ，体重を牽引側と反対の下肢である左下肢にほぼ全荷重させた。牽引ケーブルには，切り離し装置と牽引量確認のためのロードセルを介在させた。被験者に，あらかじめSSかCSを行うよう指定し，一歩で踏みとどまるよう指示した。初期傾斜姿勢における牽引量（体重比；%BW）を徐々に増やしていき，被験者に複数回ステップが出現した時を失敗とした。失敗時の牽引量-3%BWを最大牽引量（maxBW）とし，SS，CSそれぞれ記録した。maxBW，およびmaxBWから-3%，-6%，-9%BWの牽引量におけるSSとCSから運動学的データを記録した。牽引解除から踏み出し脚の踵離地までの時間を反応時間，ステップの遊脚時間ステップ時間とした。さらに，ステップ着地時の両脚足部マーカー間の距離から支持基底面の大きさと，身体前額面方向の足圧中心変位が左方向に最大になる時点の位置の関係から，不安定指標（足圧中心位置/支持基底面の大きさ）を算出した。SSとCSのMaxBWの比較にはWilcoxon符号順位検定を用い，反応時間，ステップ時間，不安定指標には，ステップ要因（SS，CS）と4種の牽引量要因（maxBW，-3%，-6%，-9%BW）の2要因で反復測定分散分析を用い比較した。
【結果】
maxBWはSS（中央値23%BW）がCS（中央値20%BW）と比べ有意に大きかった（p＜0.05）。反応時間は全ての牽引量においてSS（MaxBW時，0.29±0.08 sec）がCS（0.13±0.04 sec）よりも有意に遅かった（ステップ要因主効果p＜0.01）。ステップ時間はSS（MaxBW時，0.12±0.03 sec）がCS（0.34±0.04 sec）よりも有意に短かった（ステップ要因主効果p＜0.01）。不安定指標はSS（MaxBW時，0.45±0.02）がCS（0.51±0.04）よりも有意に小さい値であった（ステップ要因主効果p＜0.05）。
【結論】
SSと比較してCSでは，反応時間が短く，外乱が生じた後に素早く下肢を踏み出せる反面，支持脚をまたぐために遊脚時間が長くなり，さらに着地後姿勢は支持基底面の狭さに加え，体幹が外乱方向に大きく変位するため，不安定になることが明らかとなった。