抄録
【はじめに、目的】変形性膝関節症（以下、膝OA）は、膝関節の前額面での変形（内反膝）の合併による関節面への力学的ストレスの増大が、その病態を助長するといわれている。膝OAの代表的な異常歩行には、立脚初期に膝が外側に動揺するLateral thrust（以下、LT）が挙げられる。膝OAの運動療法では、股関節外転筋および内転筋群の筋力トレーニングが実施されている。股関節内転筋群（以下、内転筋群）の筋活動の増加はLTに対しては、軽減する方向に作用すると推測されるが、十分に検討はなされていない。LTは膝OAの病態悪化の一つとして挙げられている。LTの出現と関連する要因には膝関節の内反モーメントの増大が挙げられているが、関節モーメントの結果が諸家で異なっている。膝関節に対する力学的ストレスの大きさを表す関節間力は体節間浸透力と関節モーメントから推定される筋張力から求められる。本研究では前額面でのストレスである関節間力側方成分（以下、側方JRF）と膝関節に対する圧縮力である関節間力鉛直成分（以下、鉛直JRF）に着目し、内転筋群筋活動の膝関節ストレスに対する影響を検討すること目的とした。そこで問題となるのは、独立変数を内転筋群活動度、従属変数を歩行時の側方・鉛直JRFとして運動課題を設定する場合、歩隔・歩容は容易に変化し、他の独立変数を十分にコントロールすることの困難性である。そこで、本研究では内転筋群活動をシミュレーションにより増加させる方法で検討を試みた。自由歩行時の膝OA患者の内転筋群筋活動と側方および鉛直JRFの関係をシミュレーションにより検討した。【方法】対象は、変形性膝関節症女性患者14 名であった。被検者の体表面上にマーカーを貼付し、VICON社製三次元動作解析装置Vicon Nexus，Kisler社製フォースプレート4 枚を用いて自由歩行を計測した。得られたデータをバイオメカニクスソフトウエアSoftware for Interactive Musculoskeletal Modeling（以下SIMM）に取り込んだ。SIMMにて、関節角度，関節モーメント，関節パワーの算出と筋張力の推定をした。さらに筋張力と体節間浸透力から関節間力を算出した。関節間力は体重で除して正規化した。そのデータをもとに、シミュレーションとして股関節内転筋群の筋活動度を20％増加させた。シミュレーション前後の内転筋群の筋張力の変化を対応のあるt検定で行い、シミュレーションの確認を行った。その後、シミュレーション前後の側方および鉛直JRFの平均値の比較を対応のあるt検定で行った。次に、Pearsonの積率相関係数を用いて、シミュレーション前後の側方JRF変化量と鉛直JRFの変化量，大腿脛骨角（以下、FTA）との関係を検討した。同様に鉛直JRFの変化量でも行った。統計学的解析は、SPSSver.19（IBM社製）を用いて，有意水準は5%とした。【倫理的配慮、説明と同意】本研究はヘルシンキ宣言に則った研究であり、研究の開始に当たり所属施設の研究安全倫理委員会の承認を得た。また被検者には研究の意義、目的について十分に説明し、同意を得た後に実施した。【結果】内転筋群の筋張力は、シミュレーション前（36.4 ± 33.9N）と比べ、シミュレーション後（43.7 ± 36.1N）で有意に増加していた（p<0.05）。側方JRFはシミュレーション前（2.52 ± 1.34N）、シミュレーション後（2.54 ± 1.14N）で有意差はなかった。鉛直JRFはシミュレーション前（36.6 ± 12.0N）、シミュレーション後（41.5 ± 7.23N）で有意差はなかった。相関関係を検討した結果、側方JRFの変化量とFTA（R=0.60）、側方JRFの変化量と鉛直JRFの変化量（R=0.70）、鉛直JRFとFTA（R=0.60）が有意な相関を示した。【考察】本研究では、シミュレーションにより内転筋群の筋張力を増加させ歩容を変化させることなく内転筋群の活動が膝関節ストレスに対する影響を検討した。内転筋群の多くは、大腿骨に停止する。そのため大腿骨を介して膝関節を内側に引く力（外反方向への力）になり、側方JRFは減少すると考えたが、逆に増大する被検者がみられた。側方JRFとFTAの関係をみると、中等度の相関がみられた。FTAが大きくなると、増加した股関節内転モーメントをもとに戻す作用を持つ股関節外転筋のうち、脛骨に付着している大腿筋膜張筋の筋活動が増加し筋張力が増加していた。これはFTAが大きいと大腿筋膜張筋が脛骨を強く外側に牽引するため、側方JRFが大きくなったと考えられる。内転筋群が鉛直方向にも走行しているので膝関節に対して圧縮力を加え、鉛直JRFは増加したと考えられる。内転筋群にはFTAが大きくない症例に対し、膝関節のストレスを減少させる役割があることが示唆された。【理学療法学研究としての意義】シミュレーションを用いて、膝OAにおける関節剪断力の傾向が解明されることで、臨床や指導の一助になると考える。
