ログイン
ランキング
お知らせ
ログイン
文献詳細
文献概要
特集 変形性股関節症とメカニカルストレス
Free momentと変形性股関節症の関係
著者： 大川孝浩1
所属機関： 1文京学院大学保健医療技術学部
ページ範囲：P.137 - P.144
文献購入ページに移動はじめに
運動器疾患を対象とした理学療法ではバイオメカニクスの観点から，対象となる疾患部位のメカニカルストレス軽減を目的に直接あるいは遠隔的に介入する場合が多い．したがって理学療法士には身体に生じるメカニカルストレスについての理解が必要となる．
筆者は歩行時の身体に生じるメカニカルストレスを考えるうえでは，地球上での直立二足歩行という重力があるがゆえのストレスに加えて，床面と足底の間に生じた摩擦によるストレスも同様に重要であると考えている．前者は片脚立位時に生じる外部股関節内転モーメント1）や変形性膝関節症患者が増大する外部膝関節内転（内反）モーメント2〜4）といったストレスである．後者の摩擦によるストレスは剪断力として，フットケアの観点から研究5〜7）が行われているが，前者に比べてその報告は極めて少ない．
立脚期では足底は床面との摩擦によって固定されているにもかかわらず，身体は絶えず水平面上で回旋運動を伴っており8），それによって下肢には捻じれストレスが生じている9）．臨床においても歩行時に生じる回旋ストレスに起因すると考えられる症例は少なくない．光学式3次元動作解析装置によって計測された関節回旋運動に関する精度の限界もある10）ため，そのような回旋ストレスをどう軽減させるかは理学療法士の経験やイメージによるところが大きい．
歩行中の摩擦による捻じれストレスを定量化するべく，筆者はfree moment（FM）というパラメータに着目して研究を行っている．今なお試行錯誤の研究段階ではあるものの，歩行時のFMの振幅には股関節が重要な役割を担っていることがわかってきた．
本稿では歩行時の下肢に生じるメカニカルストレスの指標としてFMを紹介し，股関節機能とFMとの関係および変形性股関節症患者のFMについて考察していく．本稿を通じたFMに関する知見が，読者にとって歩行時の回旋運動について再考する一助となれば幸甚である．
運動器疾患を対象とした理学療法ではバイオメカニクスの観点から，対象となる疾患部位のメカニカルストレス軽減を目的に直接あるいは遠隔的に介入する場合が多い．したがって理学療法士には身体に生じるメカニカルストレスについての理解が必要となる．
筆者は歩行時の身体に生じるメカニカルストレスを考えるうえでは，地球上での直立二足歩行という重力があるがゆえのストレスに加えて，床面と足底の間に生じた摩擦によるストレスも同様に重要であると考えている．前者は片脚立位時に生じる外部股関節内転モーメント1）や変形性膝関節症患者が増大する外部膝関節内転（内反）モーメント2〜4）といったストレスである．後者の摩擦によるストレスは剪断力として，フットケアの観点から研究5〜7）が行われているが，前者に比べてその報告は極めて少ない．
立脚期では足底は床面との摩擦によって固定されているにもかかわらず，身体は絶えず水平面上で回旋運動を伴っており8），それによって下肢には捻じれストレスが生じている9）．臨床においても歩行時に生じる回旋ストレスに起因すると考えられる症例は少なくない．光学式3次元動作解析装置によって計測された関節回旋運動に関する精度の限界もある10）ため，そのような回旋ストレスをどう軽減させるかは理学療法士の経験やイメージによるところが大きい．
歩行中の摩擦による捻じれストレスを定量化するべく，筆者はfree moment（FM）というパラメータに着目して研究を行っている．今なお試行錯誤の研究段階ではあるものの，歩行時のFMの振幅には股関節が重要な役割を担っていることがわかってきた．
本稿では歩行時の下肢に生じるメカニカルストレスの指標としてFMを紹介し，股関節機能とFMとの関係および変形性股関節症患者のFMについて考察していく．本稿を通じたFMに関する知見が，読者にとって歩行時の回旋運動について再考する一助となれば幸甚である．
参考文献
1）Rose J, et al：Human walking, 3rd ed. pp53-34, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, 2006
2）Landry SC, et al：Knee biomechanics of moderate OA patients measured during gait at a self-selected and fast walking speed. J Biomech 2007；40：1754-1761
3）Hunt MA, et al：Lateral trunk lean explains variation in dynamic knee joint load in patients with medial compartment knee osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage 2008；16：591-599
4）Linley HS, et al：A biomechanical analysis of trunk and pelvis motion during gait in subjects with knee osteoarthritis compared to control subjects. Clin Biomech（Bristol, Avon） 2010；25：1003-1010
5）Yavuz M, et al：Plantar shear stress distributions：comparing actual and predicted frictional forces at the foot-ground interface. J Biomech 2007；40：3045-3049
6）Rajala S, et al：Plantar shear stress measurements-a review. Clin Biomech（Bristol, Avon） 2014；29：475-483
7）Yavuz M, et al：Peak plantar shear and pressure and foot ulcer locations：a call to revisit ulceration pathomechanics. Diabetes Care 2015；38：e184-e185. doi：10.2337/dc15-1596
8）Levens AS, et al：Transverse rotation of the segments of the lower extremity in locomotion. J Bone Joint Surg Am 1948；30：859-872
9）Carter DR：Anisotropic analysis of strain rosette information from cortical bone. J Biomech 1978；11：199-202
10）Leardini A, et al：Human movement analysis using stereophotogrammetry. Part 3. Soft tissue artifact assessment and compensation. Gait Posture 2005；21：212-225
11）Holden JP, et al：The free moment of ground reaction in distance running and its changes with pronation. J Biomech 1991；24：887-897
12）Schoenhaus HD, et al：A preliminary report of computerized analysis of gait. J Am Podiatry Assoc 1979；69：2-10
13）Robertson DGE, et al：Research methods in biomechanics, 2nd ed. pp151-176, Human Kinects, Champaign, 2014
14）Milner CE, et al：Free moment as a predictor of tibial stress fracture in distance runners. J Biomech 2006；39：2819-2825
15）Yang PF, et al：Torsion and antero-posterior bending in the in vivo human tibia loading regimes during walking and running. PLoS One 2014；9：e94525. doi：10.1371/journal.pone.0094525
16）Hasan SS, et al：Reaction force patterns of injured and uninjured knees during walking and pivoting. J Electromyogr Kinesiol 1991；1：218-228
17）Stan G, et al：Human gait and postural control after unilateral total knee arthroplasty. Maedica（Buchar） 2014；9：356-360
18）Turner CH：Three rules for bone adaptation to mechanical stimuli. Bone 1998；23：399-407
19）Quinn TP, et al：The effect of ankle constraint on the torsional laxity of the knee during internal-external rotation of the foot. J Biomech 1991；24：511-525
20）Li Y, et al：Free vertical moments and transverse forces in human walking and their role in relation to arm-swing. J Exp Biol 2001；204（Pt1）：47-58
21）Almosnino S, et al：The free moment in walking and its change with foot rotation angle. Sports Med Arthrosc Rehabil Ther Technol 2009；1：19. doi：10.1186/1758-2555-1-19
22）Ohkawa T, et al：The free moment is associated with torsion between the pelvis and the foot during gait. Gait Posture 2017；58：415-420
23）Neumann DA（著），嶋田智明，他（監訳）：カラー版 筋骨格系のキネシオロジー，原著第2版．pp689-748，医歯薬出版，2012
24）Uemura K, et al：Hip rotation during standing and dynamic activities and the compensatory effect of femoral anteversion：an in-vivo analysis of asymptomatic young adults using three-dimensional computed tomography models and dual fluoroscopy. Gait Posture 2018；61：276-281
25）Watelain E, et al：Pelvic and lower limb compensatory actions of subjects in an early stage of hip osteoarthritis. Arch Phys Med Rehabil 2001；82：1705-1711
26）Kiss RM：Effect of walking speed and severity of hip osteoarthritis on gait variability. J Electromyogr Kinesiol 2010；20：1044-1051
27）Leigh RJ, et al：Kinematic gait patterns and their relationship to pain in mild-to-moderate hip osteoarthritis. Clin Biomech（Bristol Avon） 2016；34：12-17
28）福井 勉：力学的平衡理論，力学的平衡訓練．山嵜 勉（編）：整形外科理学療法の理論と技術．pp172-201，メジカルビュー，1997
29）Gregersen GG, et al：An in vivo study of the axial rotation of the human thoracolumbar spine. J Bone Joint Surg Am 1967；49：247-262
30）Inman VT：Biomechanics of the ankle joint. In Inman VR：The joints of the ankle. pp45-56, The Williams & Wilkins, Baltimore, 1976
掲載誌情報
