Kubo, Masayoshi

Takabayashi, Tomoya

久保, 雅義

高林, 知也

Niigata Regional Repository

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階段昇段方法の違いが膝関節間力に与える影
響
 
新潟医療福祉大学院 理学療法分野・高林知也，久保雅義 
【背景】
変形性膝関節症の主訴は荷重時痛であり，リハビリテー
ションにおいて膝関節の負荷を軽減することが重要であ
る．臨床現場では患側を後続脚とした二足一段歩行での昇
段動作が推奨されているが，実際にどの程度膝に負担がか
かっているかを算出した研究は少なく，算出には様々な方
法があるため一致した見解は得られていない．近年，筋電
図情報を取り入れた最適化手法（以下，EAO）が着目され
てきており，この手法により非侵襲的に筋張力を推定する
ことが可能である．さらに，その推定した筋張力と，関節
間力（関節の圧迫力）と筋張力をベクトル合成したものと
して表される体節間浸透力から，関節間力を算出すること
が可能である．
本研究では，EAO により求めた筋張力の値を基に，階
段昇段動作での膝関節間力を算出することを目的とした．
【方法】
対象者は健常成人男性 6 名とした． 解析区画は，一足一
段歩行，二足一段歩行ともに踵接地から次の同側踵接地まで
の一歩行周期とした．なお，被験脚は右脚とし，二足一段歩
行は後続脚を解析対象とした．各動作の膝関節間力の最大値
を被験者間で平均値を算出し，ウィルコクソン符号付順位和
検定にて検証した．有意水準は 5 %とした．
動作解析にはCCDカメラ11台を含む3次元動作解析装置
（VICON MX: Oxford Metrics 社），床反力計（OR6-6-6 2000: 
AMTI）6台，反射マーカーは計15箇所に貼付した．CCDカメ
ラは100 Hz，床反力計は1000 Hzのサンプリング周波数にて
課題動作の計測を行った．
 筋電図の導出は表面電極（Blue Sensior NF-50: Ambu Inc）
を用いた双極誘導とし，電極間距離は1 cmとした．電極貼付
位置は大腿直筋，内側広筋，半腱様筋，大腿二頭筋，前脛骨
筋，腓腹筋外側頭，ヒラメ筋の7筋とした．サンプリング周
波数1000Hzとし，運動学的データと同期して計測した．
 床反力およびマーカー位置情報よりローパスフィルター，
関節中心計算，関節モーメントの処理をDIFF_GA ITにて行っ
た．体節間浸透力はJ_MOME5にて算出した．体節間浸透力
は関節間力と筋張力をベクトル合成したものである．筋電図
データはCalca3grを用いて，基線ぶれの補正，全波整流およ
びスムージングの処理を行い，各筋の最大等尺性収縮（以下，
IMVC: Isometric Maximam Voluntary Contracti on）時の筋電
位にて正規化した． 
 推定筋張力の算出にはEAOを用いた．推定筋張力の波形パ
ターンとしての妥当性の検証をするために，推定筋張力と
EMGとの間の相関係数をピアソンの積率相関係数を用いて
検証し，有意水準は5 %とした．本研究の筋骨格モデルは膝
関節矢状面モデルとし，脛骨長軸方向への圧迫力を算出した．
【結果】
 一足一段歩行に関して，RF，VS，HAMMは推定筋張力と
EMG において高い相関関係が見られた（それぞれ r = 0.9，r = 
0.89，r = 0.62）．二足一段歩行に関して，RF，VS，HAMM，
HAML は推定筋張力と EMG において高い相関関係が見られ
た（それぞれ r = 0.88，r = 0.82，r = 0.77，r = 0.93）．
 図に一足一段歩行と二足一段歩行の一歩行周期の膝関節間
力を示した．一足一段歩行では立脚前期に膝関節間力は最大
となった．二足一段歩行では立脚終期に膝関節間力は最大と
なった．膝関節間力の最大値は，一足一段歩行では 39.4±3.3 
N/kg，二足一段歩行では 17.4±4.5 N/ kg であった．一足一段
歩行と二足一段歩行で有意な差が認められ（p<0.05），二足
一段歩行では一足一段歩行と比較して有意に減少した． 
 
図 点線：一足一段歩行 実線：二足一段歩行 
【考察】
 一足一段歩行，二足一段歩行ともに推定筋張力は高い相関
関係であり，また類似した波形パターンを示していたため，
EAO により推定された筋張力の妥当性を支持する結果とな
り，間接的に膝関節間力の値も妥当であると考えられた．
 一足一段歩行における膝関節間力は立脚前期で最大となり，
最大値は 39.4±3.3 N/kg を示した．二足一段歩行における膝
関節間力は立脚終期で最大となり，最大値は 17.4±4.5 N/kg 
を示した．一足一段歩行と比較して二足一段歩行の膝関節間
力の最大値は約 56 %減少したため，二足一段歩行は，立脚期
において後続脚の負担を軽減できると考えられた．本研究の
限界として，本研究は矢状面の筋骨格モデルにて解析を行っ
た．しかし，膝 OA は外的な膝内反モーメントの過大により，
内側コンパートメントに圧縮応力を及ぼすことから，前額面
からの解析も重要になってくることが考えられた．
【結論】
二足一段歩行は，一足一段歩行と比較して膝関節への負担
を軽減できる歩行様式であることが示唆された．  
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本文id6.indd   30 12/10/05   10:55
プロセスシアンプロセスマゼンタプロセスイエロープロセスブラックDIC 643p


階段昇段方法の違いが膝関節間力に与える影響

http://nirr.lib.niigata-u.ac.jp/bitstream/10623/37331/1/030_w1201.pdf

階段昇段方法の違いが膝関節間力に与える影響

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