国際医療福祉大学審査学位論文 ( 博士 ) 大学院医療福祉学研究科博士課程片脚スクワット動作における膝関節外反と姿勢の関係平成 29 年度保健医療学専攻福祉支援工学分野福祉支援工学領域学籍番号 :15S3054 氏名 : 肥田直人研究指導教員 : 山本澄子教授副研究指導教員 : 東

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国際医療福祉大学審査学位論文（博士）

大学院医療福祉学研究科博士課程

片脚スクワット動作における膝関節外反と姿勢の関係

平成 29 年度

保健医療学専攻・福祉支援工学分野・福祉支援工学領域学籍番号：15S3054 氏名：肥田直人

研究指導教員：山本澄子教授

副研究指導教員：東畠弘子教授

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片脚スクワット動作における膝関節外反と姿勢の関係

肥田直人

要旨

臨床現場において膝関節外反に伴い膝関節前面に疼痛を有する患者は多く，Patella Femoral Pain Syndrome (以下 PFPS)と呼ばれている．本研究の目的は，片脚スクワット動作における膝関節外反と姿勢の関係を運動学・運動力学的に分析することで，PFPSを予防するための有益な情報を得ることとした．対象は健常若年女性20名（40肢）とし，動作課題は片脚スクワットとした．

結果は，立位で足部の内がえし角度が大きいほど，膝関節外反角度が大きい傾向がみられた．また片脚スクワット動作に伴い，骨盤後傾角度が大きく，股関節伸展モーメントが小さく，膝関節伸展モーメントが大きい被検者ほど，膝関節外反角度が大きい傾向がみられた．本研究結果から，

PFPSを予防するためには，立位での足部内がえし角度を減少させるような介入や，矢状面での骨盤や股関節の姿勢に対しての介入の必要性が示唆された．

キーワード

片脚スクワット，三次元動作分析，膝関節外反，姿勢

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Relationship between knee valgus and posture during a single leg squat

Naoto Hida

Abstract

In clinical situation, there are many patients who are having knee injuries called Patella Femoral Pain Syndrome (PFPS) resulted from knee valgus. In order to obtain useful information to prevent from PFPS, the purpose of this study was to analyze kinematically and kinetically the relationship between knee valgus and posture during a single leg squat. The subjects were 20 healthy young women (40 limbs), and the task of movement was a single leg squat. Results showed that the larger the knee valgus angle is, the larger the foot inversion angle in static position. In addition, the lager the knee valgus angle is, the larger the pelvic

backward tilt angle and the knee extension moment, and the smaller the hip extension moment. Results suggested that in order to prevent from PFPS it was important to reduce foot inversion angle in standing position, and approach to pelvic and hip posture in sagittal plane.

Keywords

Single leg squat, three-dimensional motion analysis, knee valgus, posture

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序論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1-1. 本研究の背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1-2. 本研究に関する先行研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1-3. 本研究における足関節・足部運動の用語の定義．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 1-4. 本研究の仮説．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 1-5. 本研究の目的と臨床的意義．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 1-6. 本研究の構成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1-7.

倫理的配慮．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第二章

片脚スクワット動作における膝関節外反角度と身体機能および立位・片脚立位姿勢との関係. 10 2-1. はじめに．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 10 2-2. 方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 2-2-1. 対象．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 2-2-2. 身体機能計測項目．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 2-2-3. 計測方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 2-2-4. 計測課題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 2-2-5. 分析項目と解析方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 2-2-6. 統計学的解析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 2-3. 結果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 2-3-1. 算出データの平均値および標準偏差．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 2-3-2. 片脚スクワット動作における膝関節外反角度と身体機能計測項目の関係．．．．．．．22 2-3-3. 片脚スクワット動作における膝関節外反角度と立位姿勢の関係．．．．．．．．．．．．．．．23 2-3-4. 片脚スクワット動作における膝関節外反角度と片脚立位姿勢の関係．．．．．．．．．．．25 2-4. 考察．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 第三章

片脚スクワット動作における膝関節外反角度と姿勢の関係．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 3-1. はじめに．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 3-2. 方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 3-2-1. 対象．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 3-2-2. 計測方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 3-2-3. 計測課題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 3-2-4. 分析項目と解析方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 3-2-5. 統計学的分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

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ii

3-3. 結果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 3-3-1. 算出データの平均値および標準偏差．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 3-3-2. 膝関節外反角度と重心・床反力作用点移動量との関係...33 3-3-3. 膝関節外反角度と下肢関節モーメントとの関係．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36 3-3-4. 膝関節外反角度と下肢・骨盤・胸郭角度との関係．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38 3-3-5. 重回帰分析の結果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41 3-4. 考察．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42 第四章

結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47 4-1. 本研究の統括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47 4-2. 本研究の限界と今後の課題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48 謝辞．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49 文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50 付録．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

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1

第一章序論

1-1. 本研究の背景

理学療法の臨床現場において，膝関節の前面に疼痛を訴える患者は多い．膝関節前面に生じる疼痛としては，大きく膝蓋靱帯炎や膝蓋大腿関節症（Patella Femoral Pain Syndrome:以下 PFPS）という二つの疾患が挙げられる．

膝蓋靱帯炎とは膝蓋骨下極の膝蓋腱付着部を主体とした靱帯が微小な損傷の繰り返しにより変性し，膠原線維の増殖や血管新生といった炎症反応を伴っている病変とされている^1）．この膝蓋靱帯炎は膝伸展機構の障害とされ，膝蓋靱帯炎の患者の特徴としては，身体重心が後方に位置することで，膝関節伸展モーメントが大きくなり，膝の伸展筋群には大きな張力が要求されていると考えられている^2）．そのため，膝蓋靱帯炎に対する介入としては，膝関節伸展モーメントを軽減させるために，股関節伸展モーメントを増大することを主体とした運動療法が行われており

3），矢状面における介入がなされている．

一方でPFPSとは，膝蓋大腿関節に関節症変化を認める病変であり，多くは膝蓋骨が外側に偏位し，膝蓋大腿関節の外側に軟骨の摩耗，骨棘形成を認めるとされている（図1-1）^4）．膝蓋骨が外側に偏位する要因としては，膝関節屈曲動作時の膝関節外反が挙げられている^5）．この膝関節外反がPFPSの要因となる理由としては，膝蓋大腿関節の構造が関係している．膝蓋大腿関節の構造として外側小関節面は内側小関節面よりも前方に突出しているため^6），膝関節外反角度が大きくなると膝蓋骨の外方偏位が大きくなり⁷⁾，膝蓋大腿関節の狭小化が生じ，PFPSに繋がることが考えられる（図1-2）．またPFPS患者は，荷重位での膝関節屈曲動作時の膝関節外反角度が大きいことの報告もなされている^8）．これらのことから，PFPSでは膝蓋骨の外方偏位が問題となり，膝蓋靭帯炎と大きく違う点としては，矢状面だけではなく前額面での影響も考慮する必要があることである．

PFPSに関す報告としては，PFPSは理学療法士が最も多く経験する症状だと言われており

9)10），年間に1000人のうち22人が発症すると推察されている¹¹⁾．また， PFPSは女性に多く発

症しやすく¹²⁾，女性は男性に比べて2.23倍発症しやすいことや¹¹⁾，女性の有病率は13％であったとの報告がなされている¹³⁾．さらに，女性は膝蓋靭帯炎などの膝伸展機構に障害を認める症例は少なく，逆にPFPSなど膝蓋大腿関節面に病態を有する症例が多かったことが報告されており

14），PFPSは多くの女性にとって問題となっていることが示唆されている．そのため，本研究では健常女性を対象とし，動作時の膝関節外反に伴うPFPSを予防するための方策を検討していく．

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2

図1-1．膝蓋大腿関節症（文献^4）より引用）

図1-2. 膝関節外反とPFPSの関係

荷重位での膝関節屈曲動作時に膝関節外反が生じる要因としては，足部に着目した報告が多くなされている．足部アライメントと膝関節外反の関係は，運動連鎖の観点から，足部が全体として外がえしすると，膝は内方を向き膝関節外反が生じると言われている^15）（図1-3）．また，膝関節外反と足部に関する報告として，立位で内側縦アーチの降下量が大きいと，下腿が内側に倒れることで，膝関節外反角度が増大することや¹⁶⁾，動作時の後足部外がえし角度と膝関節外反角度には相関があるとの報告がなされている^17）．そのため，臨床現場では「膝関節外反＝足部外がえし」という考えが一般的になっており，膝関節外反に対して足部から介入する際，内側縦アーチを挙上する介入が多くなされている^18)19）（図1-4）．また，内側ウェッジは膝関節外反を軽減できたとの，報告がなされている^20）21）．

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3

図1-3. 足部外がえしと膝関節外反（文献^15）より引用改変）

図1-4. 臨床現場における内側縦アーチを挙上する介入方法（文献^18）より引用改変）

しかし実際の臨床現場では，臥位や立位において，足部が外がえししているケースよりも内がえしを伴っているケースが多い印象がある．それは，足関節の構造として内果が外果の上方に位置しており，内がえし方向のストレスに対して骨性にロックしにくい^22）ためだと考える．また，足部内がえし角度が大きいケースほど荷重位にて膝関節を屈曲させると，膝関節外反角度が大きくなる場面が多く見受けられる．研究報告としても，navicular drop test の値が小さい場合（立位でアーチが低くならない場合）のほうが，動作時の最大膝関節外反角度が大きくなるとの報告もあり^23），動作時の膝関節外反角度と立位での足部内がえし角度との間には関連があるのではないかと考えた．

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4

本研究では膝関節外反が生じるメカニズムを検討し，PFPSを予防するための知見を得るために，膝関節屈曲動作時の姿勢にも着目した．膝関節外反角度が大きい被検者は，膝関節の内反モーメントが大きい等の特徴的な姿勢を呈していることが予想され，膝関節屈曲動作時の姿勢を分析することがPFPSの予防には重要と考えた．

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5

1-2．本研究に関する先行研究

PFPSが発症する要因の一つとして，荷重位での膝関節屈曲動作時の膝関節外反が挙げられている⁸⁾．しかし，荷重位での膝関節屈曲動作時の膝関節外反と立位でのＱ-angleとの関係を調べた研究では，動作時の膝関節外反角度と立位時のＱ-angleには関連が無かったことが報告がされている^24）．また，PFPS患者の重症度と立位時のＱ-angleには関連が無かったことが報告されている²⁵⁾．そのほかにも，PFPS患者の動作時の膝関節外反角度は 1.44°健常者より大きくなっていたが，立位時の膝関節外反角度には差が無かったとの報告がある^26）．これらのことから，

PFPSと関連が大きいのは荷重位での膝関節屈曲動作時の膝関節外反角度であり，立位時の膝関節外反角度との関連はないことが示唆される．また，立位時に膝関節内反を呈している被検者はより動作時の膝関節外反が大きかったとの報告もある²⁷⁾．これらの報告から,動作時に膝関節外反を呈する被検者は，立位姿勢においても膝関節外反が大きいとは限らず，膝関節内反を呈している可能性があることが示唆される．そのため，本研究では動作時の膝関節外反角度と，立位下肢関節角度との関係も検討していく必要があると考えた．

動作時の膝関節外反と股関節機能に関する報告としては，大腿骨の前捻角が大きいと動作時の膝関節外反角度が大きいとの報告や^28），股関節外転筋の筋力低下と膝関節外反角度には関係があるとの報告がなされている^29）30）．これらの報告から，本研究では大腿骨前捻角や股関節外転筋力の計測も行い，股関節の身体的特徴と動作時の膝関節外反との関係も合わせて検討していく．

次に，膝関節外反と膝関節屈曲動作時の姿勢に関する報告としては，体幹を非荷重側に側屈した姿勢では膝関節外反角度が大きかったとの報告や^31），頭頚部伸展位では膝関節外反角度が大きかったとの報告がされている^32）．さらに，体幹トレーニングを行うと，片脚スクワット動作時の体幹側方移動量が減少し，膝関節外反角度が軽減したとの報告もあり^33），動作時の膝関節外反角度に関しては上半身の影響も大きいことが示唆される．また，男性と女性におけるドロップジャンプテスト時の膝関節外反モーメントおよび外反角度を分析した研究では，女性は男性と比較し膝関節最大外反角度が大きかったことや^34），膝関節内反モーメントが大きかったことが報告されている^35）．よって，女性は男性と比較し，膝関節内反モーメントが大きくなるような姿勢を取ることで，膝関節外反角度が大きくなることが示唆される．これらのことから，PFPSの発症と膝関節屈曲動作時の姿勢は大きく関わっていることが考えらえた．

本研究ではこれらの知見を踏まえたうえで，動作時の膝関節外反に着目し，動作時の膝関節外反と関連が高いと考えられている，足部や股関節の身体的機能や，立位下肢関節角度および膝関節屈曲動作時の姿勢との関係を，運動学・運動力学的に分析することによりPFPSを予防する方法を検討していく．

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6 1-3. 本研究の足関節・足部運動の用語の定義

足関節・足部運動の用語の定義は統一されておらず，特に前額面上での動きに関しては，内がえし(inversion)・外がえし(eversion)と記載されているものや，回外（supination）・回内

（pronation）と記載されているものがあり混同している．

本研究では用語の統一を図るため，日本足の外科学会用語委員会が提案している「足関節・足部・趾の運動に関する用語案」³⁶⁾を基に，前額面における足関節・足部の動きは足部外がえし・

内がえしで表記する（図1-5）．

図1-5. 本研究における足関節・足部運動の定義（文献³¹⁾より引用）

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7 1-4. 本研究の仮説

荷重位での膝関節屈曲動作において，膝関節外反を呈する被検者の立位における足部は外がえしを呈しているとは限らず，内がえしを呈している可能性がある．

立位の状態で足部内がえし角度が大きいということは，外がえしできる可動性も大きいということである（図1-6）．また，足部内がえし角度が大きい状況では，足部内側面が地面と接していないため不安定となっており，代償的に足部内側面を地面に接触できるように足部の外がえし角度の変化量が大きくなる³⁷⁾．その際に足部の外がえしに連動して，下腿が内側に傾斜し膝関節外反角度が大きくなるのではないかと考えた．

また，荷重位での膝関節屈曲動作において膝関節外反角度が大きくなる被検者は，膝関節内反モーメントが大きくなるような姿勢を取っていることが仮説として考えられる．

図1-6. 立位での足部内がえし角度と外がえし可動性に関する仮説

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1-5. 本研究の目的と臨床的意義

本研究の目的は，荷重位での膝関節屈曲動作における，膝関節外反角度と身体機能および，立位・片脚立位・片脚スクワット動作時の姿勢との関係を分析することで，膝関節外反を呈する被検者の特徴的な姿勢を明らかにすることである．

本研究の臨床的意義は，膝関節外反に伴う PFPS を予防するための有益な情報を得ることである．

本研究は臨床現場で膝関節外反に伴う PFPS を予防するための，基礎的な研究として位置づける．

1-6. 本研究の構成

本論文は以下の構成により成り立っている．

第1章序論

本研究の背景，先行研究，用語の定義，仮説，目的を提示した．また，倫理的配慮について記した．

第2章片脚スクワット動作における膝関節外反角度と身体機能および立位・片脚立位姿勢との関係

身体機能計測項目として計測した，アーチ高率・足幅・クレイグテスト・股関節外転筋力の結果と，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度との関係を検討する．また，立位および片脚立位時の下肢関節角度と，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度との関係を分析することで，膝関節外反を呈する被検者の立位および片脚立位時の姿勢の特徴を検討した．

第3章片脚スクワット動作における膝関節外反角度と姿勢の関係

片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と胸郭・骨盤・下肢関節角度の関係を分析することで，膝関節外反を呈する被検者の動作時の姿勢の特徴を分析する．また，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と，床反力作用点・身体重心・下肢関節モーメントの関係を分析することで，

膝関節外反が生じるうえでのメカニズムの検討を行った．

第4章総括

本研究で得られた結果をまとめ，本研究の限界と今後の課題を述べた．

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9 1-7. 倫理的配慮

本研究の参加者には，研究の目的や方法を口頭および書面にて説明し，同意が得られた者のみを対象として計測を行った．

なお，本研究は，国際医療福祉大学大学院倫理委員会（15-If-95）の承認を得て行われた．

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第二章

片脚スクワット動作における膝関節外反角度と身体機能および立位・片脚立位姿勢との関係

2-1. はじめに

荷重位での膝関節外反を評価する運動課題としては，片脚スクワット動作やドロップジャンプテストが多く用いられているが，本研究では，片脚スクワット動作を選択した．片脚スクワット動作は最も端的に膝関節外反を反映する評価する課題として考えられており³⁸⁾³⁹⁾，臨床現場では片脚スクワット動作を行うことは多い．また，片脚スクワット動作とドロップジャンプテストの比較を行った研究では，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と，ドロップジャンプテストでの膝関節外反角度に，関係があったとの報告がされており^40)41），片脚スクワット動作は動作時の膝関節外反を評価するうえで信頼性があると考えた．さらに， PFPS患者は片脚スクワット動作において膝関節外反角度が大きくなったとの報告がされている^8）．これらのことから，片脚スクワット動作は膝関節外反に伴うPFPSを予測するための運動課題として有用と考え，本研究では三次元動作解析装置を用いて片脚スクワット動作の計測を実施した．

また，PFPSはランナーに最も多い慢性疾患とされており¹²⁾，PFPSはランニングのように片脚で体重を支持しながら膝関節の屈伸を伴う動作との関連が強いことが考えられる．そのため，本研究では片脚での膝関節屈伸を伴う運動課題として，両脚ではなく片脚スクワット動作を選択した．片脚スクワット動作の分析を行うことで，ランニングや階段昇降のような日常生活において片脚で膝関節の屈伸を行う際の，PFPSを予防するための動作指導方法を検討できればと考えた．

本研究における片脚スクワット動作時の膝関節屈曲角度は45度に設定した．膝関節屈曲45度では，膝蓋骨のみが大腿四頭筋を大腿骨顆と分けている組織であるので，膝関節屈曲時に体重のすべてを膝蓋骨の狭い接触部分で受けると言われており⁴²⁾，PFPSの発症には膝関節屈曲45度の姿勢が大きく影響していると考えたからである．また，PFPSと関連が大きいと考えているランニングにおける膝関節最大屈曲角度は約45度とされていることから^43），本研究においても膝関節屈曲45度に着目し分析を行った．

片脚スクワット動作時の膝関節外反と足部に関しては，座位と立位において足幅の変化量が大きく，足のアーチの高の変化量が小さい被検者ほど，片脚スクワット動作時の膝関節外反が大きいとの報告がなされている^44）．そのため，座位と立位における足幅やアーチ高の変化量と，膝関節外反には関係があることが示唆されており，本研究においても，座位と立位における足幅・アーチ高の変化量を計測し，膝関節外反との関連を検討した．

本章では，動作時に膝関節外反を呈する被検者の立位における足部は外がえしを呈していると

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は限らず，内がえしを呈している可能性があるとの仮説を証明するために，まず，身体機能の計測としてアーチ高率，アーチ変化量，足幅変化量，クレイグテスト，股関節外転筋の筋力を計測した．また，立位時の股関節内外転・膝関節内外反・後足部内外がえし・前足部内外がえし角度を三次元動作解析装置で算出した．さらに，立位時の下肢関節角度は片脚立位での姿勢にも影響を及ぼすと考えたため，片脚スクワット動作を行う前の片脚立位時の下肢関節角度も併せて分析を行った．これらの身体機能計測項目および立位・片脚立位時の下肢関節角度と，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度との関係を分析していくことで，膝関節外反を呈する被検者の身体機能および立位・片脚立位姿勢の特徴を明らかにしていく．

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12 2-2. 方法

2-2-1. 対象

被検者は，本研究の趣旨および目的に対して，同意が得られた健常若年女性（30歳以下）20 名とした．左右の下肢を各々計測したため，40肢の計測を行った．被検者の除外基準は，既往歴に整形外科的疾患，重篤な呼吸器・循環器疾患，皮膚疾患がない者とした．被検者の年齢は 23.9±3.6歳であり，身長は159.1±5.5cm，体重は53.9±4.5kgであった．

2-2-2. 身体機能計測項目

本章では，膝関節外反角度と身体機能の特徴の関係を分析するため，身体機能計測項目としてアーチ高率，アーチ変化量，足幅変化量，クレイグテスト，股関節外転筋の筋力を計測した．

＜身体機能計測項目＞

 アーチ高率（％）

アーチ高の測定には，大久保らによるアーチ高率の測定を行った^45）（図2-1）．立位において，フットゲージ（DYMOCO社製）を用いて足長を計測し，定規を用いて舟状骨粗面までの高さを計測し，舟状骨高を算出した．

また，以下の計算式を用いてアーチ高率を算出した．

アーチ高率＝舟状骨高／足長 ×100

図2-1. アーチ高率（文献^45）より引用）

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 アーチ変化量（mm）

立位と座位で，各々定規を用いて舟状骨粗面までの高さを計測し，舟状骨高を算出した．

また，以下の計算式を用いて，アーチ変化量を算出した．

アーチ変化量＝座位での舟状骨高－立位での舟状骨高

 足幅変化量（mm）

立位と座位で，各々フットゲージを用いて足幅を計測した．

足幅は，第1中足骨頭から第5中足骨頭までの直線距離^46）を計測した．

また，以下の計算式を用いて，足幅変化量を算出した．

足幅変化量＝立位での足幅－座位での足幅

 クレイグテスト（°）

クレイグテストは大腿骨前捻角を評価するうえで有効な手段と報告されているため^47），大腿骨前捻角の評価方法としてクレイグテストを用いた．

クレイグテストは，腹臥位にて検者が大転子を触診しながら股関節内旋方向に動かし，大転子が外側に最も突出した位置での股関節内旋角度をゴニオメーターで計測した．

 股関節外転筋力（kgf）

股関節外転筋力の測定には，仰臥位にてハンドヘルドダイナモメーター（HHD）μTas F-1

（アニマ社製）を使用した．ハンドヘルドダイナモメーターを用いた股関節外転筋筋力の計測では，固定ベルトを使用した方法が再現性が高いと報告されているため⁴⁸⁾⁴⁹⁾，本研究では固定ベルトを用いた．計測では，センサーを遠位大腿外側に固定ベルトで固定し，股関節内外転中間位において最大努力での等尺性股関節外転運動を約5秒間計測し，1分以上の間隔を空けて再度計測した．2回の計測の最大値を採用した．

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14 2-2-3. 計測方法

計測課題動作の運動学・運動力学的データの計測には，三次元動作解析装置VICON MX（VICON

Motion System社製）と2枚の床反力計（AMTI社製）を用いた．赤外線カメラのサンプリング周

波数は100Hzとし，対象者の身体に貼付した赤外線反射マーカーを撮影することにより運動学・

運動力学的データを得た．赤外線反射マーカー貼付位置はPlug in Gait modelとOxford foot

modelのマーカー貼付位置に準じて貼付した．赤外線反射マーカーの貼付位置は，左右前頭部

（FHD）・左右後頭部（BHD）・胸骨頸切痕（CLAV）・剣状突起（STRN）・第7頸椎棘突起（C7）・第 10胸椎棘突起（T10）・右肩甲骨（RBAK）・左右肩峰（SHO）・左右上腕（UPA）・左右上腕骨外側上顆（ELB）・左右前腕（FRA）・左右橈骨茎状突起（WRA）・左右尺骨茎状突起（WRB）・左右第2趾 MP関節（TOE）・左右上前腸骨棘（ASI）・左右上後腸骨棘（PSI）・左右大腿（THI）・左右膝関節中心外側（KNE）・左右腓骨頭（HFB）・左右脛骨粗面（TUB）・左右脛骨前方突出部（SHN）・左右下腿外側（TIB）・左右内果（MMAL）・左右外果（LMAL）・左右舟状骨粗面（NAV）・左右第5中足骨底

（P5MT）・左右第5中足骨頭（D5MT）・左右第2中足骨頭（TOE）・左右母趾（HLX）・左右第1中足骨頭（D1MT）・左右第1中足骨底（P1MT）・左右踵外側（LCA）・左右踵内側（STL）・左右踵

（CAL1）・左右踵近位部（CPEG）左右踵より上部（CAL2）の合計67点とした（図2-2）．

図2-2. 赤外線反射マーカー貼付位置

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15 2-2-4. 計測課題

手順①

三次元動作解析装置を用いて，静止立位の計測を5秒間実施した．

手順②

片脚立位となる．（片脚スクワット動作開始前の片脚立位の姿勢も三次元動作解析装置で計測している．）

手順③

片脚スクワット動作を，左右各5試行実施した．片脚スクワット動作時の膝関節屈曲角度は 45度とし，VICONで膝関節が45度屈曲すると音がなるようトリガーの設定を行った．また，電子メトロノームを使用し，1秒で膝を曲げて1秒で膝を伸ばすよう指示を行った．

口頭指示としては，「体幹は正面を向いたまま，メトロノームのリズムに合わせてスクワットしてください．また，音が鳴るまで膝を曲げ，音が鳴ったら膝を伸ばしてください．」とした．

計測は裸足で行い，足部の向きは正面を向くよう統一して実施した（図2-3）．

先行研究を参考にし^27），計測の際に対側下肢が地面に接触したり，極端に体幹が動揺したり，

骨盤が傾いたりした場合は試行失敗とし，5回成功するまで試行を繰り返した．

図2-3. 片脚スクワット動作姿勢

(21)

16 片脚スクワット動作の分析期間

本研究では，片脚スクワット動作を分析するうえで，動作開始時から膝関節が45度屈曲するまでの期間を，分析対象としている（図2-4）．

図2-4. 片脚スクワット動作の分析期間

(22)

17 2-2-5. 分析項目と解析方法

三次元動作解析装置によってサンプリングされた，各赤外線反射標点の三次元座標データと床反力データをPlug in Gait全身モデルとOxford foot modelを使用して計算処理を行い，立位・片脚立位・片脚スクワット動作時の運動学的パラメーターを算出した．

＜立位算出パラメーター＞

 後足部・前足部内外がえし角度（°）

Oxford foot model を用いて，後足部・前足部内外がえし角度を算出した．

Oxford foot model では，踵を後足部・中足骨を前足部と定義しており^50），立位時の下腿に対する後足部内外がえし角度，下腿に対する前足部内外がえし角度を各々算出した．

後足部・前足部内外がえし角度は，正の値を内がえしとしており，負の値を外がえしとしている．

 膝関節内外反角度（°）

Plug in Gait を用いて，立位時の膝関節内外反角度を算出した．

膝関節内外反角度は，正の値を外反としており，負の値を内反としている．

 股関節内外転角度（°）

Plug in Gait を用いて，立位時の股関節内外転角度を算出した．

股関節内外転角度は，正の値を内転としており，負の値を外転としている．

(23)

18

＜片脚立位算出パラメーター＞

 後足部・前足部内外がえし角度（°）

Oxford foot model を用いて，片脚立位時の下腿に対する後足部内外がえし角度，下腿に対する前足部内外がえし角度を各々算出した．

Plug in Gait を用いて，片脚立位時の膝関節内外反角度を算出した．

Plug in Gait を用いて，片脚立位時の股関節内外転角度を算出した．

(24)

19

＜片脚スクワット動作算出パラメーター＞

Plug in gait を用いて立位および，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度を算出した．

片脚スクワット動作時の膝関節屈曲45度における膝関節内外反角度を算出し（図2-4），その値から立位時の膝関節内外反角度の平均値を引くことで，立位での角度を0°と基準して変化量を求めた．

膝関節内外反角度の分析では，5試行の平均値を算出した．

図2-5．膝関節屈曲45度における膝関節内外反角度を算出

(25)

20 2-2-6. 統計学的分析

片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と，身体機能計測項目との関係をみるために相関分析を行った．相関分析には，Pearson の相関係数（以下，r）を用いた．相関係数の大きさは, 0≦｜r｜≦0.25：相関はない，0.25＜｜r｜≦0.50：弱い相関あり，0.50＜｜r｜≦0.75：相関あり，0.75＜｜r｜：強い相関ありを目安とした^51）．

なお，統計学的処理にはSPSS 22 （IBM社製）を用い，有意水準は5％とした．

(26)

21 2-3. 結果

2-3-1. 算出データの平均値および標準偏差

本章では身体機能計測項目および立位・片脚立位時下肢関節角度，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度を算出しており，各算出パラメーターの40肢の平均値および標準偏差を表2- 1，表2-2，表2-3，表2-4に示す．

表2-1. 身体機能計測項目の平均値および標準偏差

身体機能計測項目 40肢の平均値±SD

アーチ高率（％） 15.9±1.7

アーチ変化量（mm） 5.1±2.0

足幅変化量（mm） 3.8±2.1

クレイグテスト（°） 24.8±10.2

股関節外転筋力（kgf） 18.2±5.8

表2-2. 立位時下肢関節角度の平均値および標準偏差

立位時下肢関節角度 40肢の平均値±SD 後足部内外がえし角度（°） 13.2±10.6 前足部内外がえし角度（°） 12.3±10.0

膝関節内外反角度（°） -1.4±4.9

股関節内外転角度（°） -3.0±4.6

表2-3. 片脚立位時下肢関節角度の平均値および標準偏差

片脚立位時下肢関節角度 40肢の平均値±SD 後足部内外がえし角度（°） 6.7±11.5 前足部内外がえし角度（°） 8.4±9.8

膝関節内外反角度（°） -0.7±5.5

股関節内外転角度（°） 2.6±5.9

表2-4. 片脚スクワット動作時膝関節内外反角度の平均値および標準偏差

片脚スクワット動作時下肢関節角度 40肢の平均値±SD

膝関節内外反角度（°） 2.1±10.4

(27)

22

2-3-2. 片脚スクワット動作における膝関節外反角度と身体機能計測項目の関係

片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と身体機能計測項目との関係を明らかにするため，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と各パラメーターの相関分析を行った．表2-5に結果を示す．

相関分析の結果，膝関節内外反角度と身体機能計測項目との間に，相関関係は認められなかった．

表2-5. 膝関節内外反角度と身体機能計測項目との相関分析結果

膝関節内外反角度との相関係数

分析項目相関係数ｐ値

アーチ高率 -0.094 n.s.

アーチ変化量 -0.021 n.s.

足幅変化量 -0.144 n.s.

股関節外転筋力 -0.100 n.s.

クレイグテスト 0.042 n.s.

n.s.: not significant

(28)

23

2-3-3. 片脚スクワット動作における膝関節外反角度と立位姿勢の関係

片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と立位姿勢との関係を明らかにするため，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と立位下肢関節角度との相関分析を行った．表2-6に結果を示す．

相関分析を行った結果，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と立位時後足部内外がえし角度と前足部内外がえし角度の間には弱い正の相関があった（図2-6）（図2-7）．この結果から，立位時後足部および前足部内がえし角度が大きい被検者ほど，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度も大きくなる傾向にあることが分かった.

表2-6. 膝関節内外反角度と立位下肢関節角度との相関分析結果

膝関節内外反角度

立位後足部内外がえし角度 0.467 * 0.002 立位前足部内外がえし角度 0.378 * 0.016 立位膝関節内外反角度 -0.286 n.s.

立位股関節内外転角度 -0.311 n.s.

n.s. : not significant , ＊: p<0.05

図2-6. 膝関節内外反角度と立位時後足部内外がえし角度の散布図

(29)

24

図2-7. 膝関節内外反角度と立位時前足部内外がえし角度の散布図

(30)

25

2-3-4. 片脚スクワット動作における膝関節外反角度と片脚立位姿勢の関係

片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と片脚立位姿勢との関係を明らかにするため，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と片脚立位下肢関節角度との相関分析を行った．表2-7に結果を示す．

相関分析を行った結果，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と片脚立位時後足部内外がえし角度と前足部内外がえし角度の間には弱い正の相関があった（図2-8）（図2-9）．この結果から，立位時と同様に片脚立位時の後足部および前足部内がえし角度が大きい被検者ほど，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度も大きくなる傾向にあることが分かった.

表2-7. 膝関節内外反角度と片脚立位下肢関節角度との相関分析結果

膝関節内外反角度

片脚立位後足部内外がえし角度 0.436 * 0.005 片脚立位前足部内外がえし角度 0.418 * 0.007 片脚立位膝関節内外反角度 0.203 n.s.

片脚立位股関節内外転角度 -0.311 n.s.

n.s. : not significant , ＊: p<0.05

図2-8. 膝関節内外反角度と片脚立位後足部内外がえし角度の散布図

(31)

26

図2-9. 膝関節内外反角度と片脚立位前足部内外がえし角度の散布図

また，立位時足部内外がえし角度と片脚立位時の足部内外がえし角度との関係を明らかにするため，相関分析を行った．表2-8，表2-9に結果を示す．相関分析の結果から，立位時の足部内外がえし角度と片脚立位足部内外がえし角度の間には強い正の相関があった．この結果から，立位の状態で足部内がえし角度が大きい被検者は，片脚立位の状態においても足部内がえし角度は大きい傾向にあることが分かった．

表2-8. 立位後足部内外がえし角度と片脚立位後足部内外がえし角度との相関分析結果

立位後足部内外がえし角度

片脚立位後足部内外がえし角度 0.921 * 0.001 n.s. : not significant , ＊: p<0.05

表2-9. 立位前足部内外がえし角度と片脚立位前足部内外がえし角度との相関分析結果

立位前足部内外がえし角度

片脚立位前足部内外がえし角度 0.888 * 0.001 n.s. : not significant , ＊: p<0.05

(32)

27 2-4. 考察

本研究結果では，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と，身体機能計測項目として計測したアーチ高率・アーチ変化量・足幅変化量・クレイグテスト・股関節外転筋力との間には有意な相関はみられなかった．先行研究では膝関節外反角度とアーチ高率・クレイグテスト・股関節外転筋力には関係があるとの報告がされているが16)23)28)29)30)，本研究結果では先行研究と異なる結果となった．

一方，三次元動作解析装置で算出された，立位・片脚立位時後足部・前足部内外がえし角度と片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度には弱い正の相関がみられた（図2-6，図2-7, 図2-

8, 図2-9）．また，立位時足部内外がえし角度と片脚立位時足部内外がえし角度には強い正の相

関がみられたことから，立位時の足部内外がえし角度が大きい被検者は，片脚スクワット動作を行う前の片脚立位時にも足部内がえし角度が大きい傾向がみられた．これらの結果から，動作時の膝関節外反角度と，立位時の足部内がえし角度は関係していることが示唆され，これは本研究の仮説を支持する結果となった．立位時の足部内がえし角度が大きいと，動作時の膝関節外反角度が大きくなる要因としては，仮説で述べたように動作前に足部部内がえし角度が大きいと，足部外がえしの可動性が大きくなるため，動作時に足部外がえしに連動して膝関節外反角度が大きくなることが関与していると考える．

本研究結果から，立位時の足部内がえし角度を軽減させることが，膝関節外反角度を軽減し PFPSの予防に繋がる可能性が示唆された．そのため，臨床現場においても足部の内がえし角度を軽減させることが必要であり，足部の内がえしを行う筋として挙げられている後脛骨筋や，前脛骨筋，長趾屈筋，長母趾屈筋，ヒラメ筋，長母趾伸筋^52）の緊張を評価し，緊張が高ければ徒手的に緊張を落とし立位での足部内がえし角度を軽減させる介入が必要ではないかと考える．また，臨床現場におけるPFPSを予防するための足底板療法として，立位で足部の外側を挙上し，

立位における足部内がえし角度を軽減させる介入も有効ではないかと考える（図2-10）．

図2-10. 立位において足部外側にウェッジを挿入する介入

(33)

28

第三章

片脚スクワット動作における膝関節外反角度と姿勢の関係

3-1. はじめに

第二章では片脚スクワット動作時の膝関節外反角度が大きい被検者の立位下肢関節角度の特徴として，立位時の足部内がえし角度が大きい傾向にあることが分かった．本章では，片脚スクワット動作時の姿勢に着目し，三次元動作解析装置を用いて，片脚スクワット動作を運動学・運動力学的に分析を行った．片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と胸郭・骨盤・下肢関節角度の関係を分析することで，膝関節外反を呈する被検者の動作時の姿勢の特徴を分析した．また，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と，床反力作用点（Center of Pressure:以下 COP）・身体重心（Center of Gravity:以下 COG）移動量と，下肢関節モーメントの関係を分析することで，

膝関節外反が生じるうえでのメカニズムの検討を行った．

さらに，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度を従属変数として，重回帰分析を行うことで，膝関節外反に対する貢献度の高いパラメーターの検討を行った．

3-2. 方法

3-2-1. 対象

第二章で対象とした健常若年女性20名を対象とした．

3-2-2. 計測方法

第二章と同様，計測課題動作の運動学・運動力学的データの計測には，三次元動作解析装置 VICON MX（VICON Motion System社製）と2枚の床反力計（AMTI社製）を用いた．赤外線カメラのサンプリング周波数，マーカー貼付位置も第二章と同じ手法を用いた．

3-2-3. 計測課題

第二章の計測で得られた，片脚スクワット動作の計測データを解析に用いた．

(34)

29 3-2-4. 分析項目と解析方法

本章では，Plug in Gaitを用いて，COP・COG移動量，下肢関節モーメント，胸郭・骨盤・股関節・膝関節角度を算出し，Oxford foot model を用いて，後足部・前足部角度を算出した．各パラメーターの5試行の平均値を取り，この値を被検者それぞれの代表値として解析した．

関節角度の分析では，片脚スクワット動作時の膝関節屈曲45度における値を算出し，その値から立位での角度の平均値を引くことで，立位での角度を0°と基準にして変化量を求めた．また，下肢関節モーメントのデータは，各被検者の体重で正規化された値とし，内部モーメントで表示している．

＜算出パラメーター＞

 COP移動量（mm）

片脚スクワット動作開始時のCOP位置から，膝関節屈曲45度に達するまでに前方・後方・

外側・内側に最大に移動した距離を各々算出した．

 COG移動量（mm）

片脚スクワット動作開始時のCOG位置から，膝関節屈曲45度に達するまでに前方・後方・

外側・内側に最大に移動した距離を各々算出した．

 足関節モーメント（Nmm/kg）

片脚スクワット動作時の膝関節屈曲45度における，足関節底背屈・内外がえしモーメントを算出した．

足関節底背屈モーメントでは，正の値を底屈モーメントとしており，負の値を背屈モーメントとしている．

足関節内外がえしモーメントでは，正の値を外がえしモーメントとしており，負の値を内がえしモーメントとしている．

 膝関節モーメント（Nmm/kg）

片脚スクワット動作時の膝関節屈曲45度における，膝関節屈伸・内外反モーメントを算出した．

膝関節屈伸モーメントでは，正の値を伸展モーメントとしており，負の値を屈曲モーメントとしている．

膝関節内外反モーメントでは，正の値を内反モーメントとしており，負の値を外反モーメントとしている．

(35)

30

 股関節モーメント（Nmm/kg）

片脚スクワット動作時の膝関節屈曲45度における，股関節屈伸・内外転モーメントを算出した．

股関節屈伸モーメントでは，正の値を伸展モーメントとしており，負の値を屈曲モーメントとしている．

股関節内外転モーメントでは，正の値を外転モーメントとしており，負の値を内転モーメントとしている．

片脚スクワット動作時の膝関節屈曲45度における膝関節内外反角度を算出した．

 後足部・前足部内がえし角度（°）

Oxford foot model では，踵を後足部・中足骨を前足部と定義しており^50），下腿に対する後足部内外がえし角度，下腿に対する前足部内外がえし角度を各々算出した．

片脚スクワット動作時の膝関節屈曲45度における股関節内外転角度を算出した．

 骨盤前後傾・挙上下制角度（°）

片脚スクワット動作時の膝関節屈曲45度における骨盤前後傾・挙上下制角度を算出した．

骨盤前後傾角度は，正の値を前傾としており，負の値を後傾としている．

骨盤挙上下制角度は，正の値を荷重側の挙上としており，負の値を荷重側の下制としている．

 胸郭前後傾・挙上下制角度（°）

片脚スクワット動作時の膝関節屈曲45度における胸郭前後傾・挙上下制角度を算出した．

胸郭前後傾角度は，正の値を前傾としており，負の値を後傾としている．

胸郭挙上下制角度は，正の値を荷重側の挙上としており，負の値を荷重側の下制としている．

(36)

31 3-2-5. 統計学的分析

片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と，片脚スクワット動作時の運動学・運動力学的パラメーターとの関係をみるために相関分析を行った．相関分析には，Pearson の相関係数を用いた．相関係数の大きさは,0≦｜r｜≦0.25：相関はない，0.25＜｜r｜≦0.50：弱い相関あり，

0.50＜｜r｜≦0.75：相関あり，0.75＜｜r｜：強い相関ありを目安とした⁵¹⁾．

また，相関分析により｜r｜＞0.25の運動学・運動力学的パラメーターに対して，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度を従属変数として，重回帰分析（ステップワイズ法変数増減法）

を行い，膝関節外反角度に対する貢献度の高い項目を検討した．

なお，統計学的処理にはSPSS 22 （IBM社製）を用い，有意水準は5％とした．

(37)

32 3-3. 結果

3-3-1. 算出データの平均値および標準偏差

本章では片脚スクワット動作時のCOP・COG移動量，下肢関節モーメント，下肢・胸郭・骨盤角度を算出しており，各算出パラメーターの40肢の平均値および標準偏差を表3-1，表3-2，表 3-3に示す．

表3-1. COP・COG移動量の平均値および標準偏差

片脚スクワット動作時COP・COG移動量 40肢の平均値±SD COP 前方移動量（mm） 17.2±8.6 COP 後方移動量（mm） 6.3±4.2 COP 外側移動量（mm） 5.3±2.5 COP 内側移動量（mm） 5.9±3.2 COG 前方移動量（mm） 17.3±7.4 COG 後方移動量（mm） 0.4±1.0 COG 外側移動量（mm） 1.3±1.0 COG 内側移動量（mm） 3.8±2.4

表3-2. 下肢関節モーメントの平均値および標準偏差

片脚スクワット動作時下肢関節モーメント 40肢の平均値±SD 足関節底背屈モーメント（Nmm/kg） 790.9±160.7 足関節内外がえしモーメント（Nmm/kg） -18.2±76.8 膝関節屈伸モーメント（Nmm/kg） -122.1±418.1 膝関節内外反モーメント（Nmm/kg） 306.0±213.0 股関節屈伸モーメント（Nmm/kg） -122.1±418.1 股関節内外転モーメント（Nmm/kg） 583.5±280.6

表3-3. 片脚スクワット動作時下肢・骨盤・胸郭角度の平均値および標準偏差

片脚スクワット動作時下肢・骨盤・胸郭角度 40肢の平均値±SD 後足部内外がえし角度（°） -22.7±6.7 前足部内外がえし角度（°） -19.7±6.6

股関節内外転角度（°） 8.4±3.8

骨盤前後傾角度（°） 3.6±6.5

骨盤挙上下制角度（°） 2.9±3.6

胸郭前後傾角度（°） 7.1±5.0

胸郭挙上下制角度（°） -1.9±3.2

(38)

33

3-3-2. 膝関節外反角度と重心・床反力作用点移動量の関係

片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と，片脚スクワット動作時のCOPおよびCOG移動量との関係を明らかにするため相関分析を行った．表3-4に結果を示す．

膝関節内外反角度とCOP内側移動量には弱い正の相関がみられた（図3-1）．また，膝関節内外反角度とCOG内側移動量にも弱い正の相関がみられた（図3-2）．

この結果から，片脚スクワット動作時のCOPおよびCOG内側移動量が大きいほど，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度も大きくなる傾向がみられた．

表3-4．膝関節内外反角度とCOPおよびCOG移動量の相関分析結果

COP 前方移動量 0.230 n.s.

COP 後方移動量 -0.015 n.s.

COP 外側移動量 -0.104 n.s.

COP 内側移動量 0.372 * 0.018

COG 前方移動量 0.098 n.s.

COG 後方移動量 -0.104 n.s.

COG 外側移動量 -0.211 n.s.

COG 内側移動量 0.371 * 0.018 n.s.: not significant, ＊: p<0.05

(39)

34 図3-1. 膝関節内外反角度とCOP内側移動量の散布図

図3-2. 膝関節内外反角度とCOG内側移動量の散布図

(40)

35

3-3-3. 膝関節外反角度と下肢関節モーメントとの関係

片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と，下肢関節モーメントとの関係を明らかにするため相関分析を行った．表3-5に結果を示す．

膝関節内外反角度と膝関節内外反モーメントには相関がみられなかったが，膝関節内外反角度と膝関節屈伸モーメントには正の相関があり（図3-3），膝関節内外反角度と股関節屈伸モーメントには強い負の相関がみられた（図3-4）．また，膝関節内外反角度と股関節内外転モーメントには，弱い負の相関がみられた（図3-5）．すなわち，膝関節伸展モーメントが大きく，股関節伸展モーメントと股関節外転モーメントが小さい被検者ほど，膝関節外反角度も大きくなる傾向がみられた．

この結果から，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度は膝関節内反モーメントよりも，膝関節伸展モーメントや，股関節伸展モーメント，股関節外転モーメントとの関係が深いことが分かった．

表3-5．膝関節内外反角度と下肢関節モーメントの相関分析結果

足関節底背屈モーメント 0.201 n.s.

足関節内外がえしモーメント 0.136 n.s.

膝関節屈伸モーメント 0.545 * 0.001

膝関節内外反モーメント -0.080 n.s.

股関節屈伸モーメント -0.874 * 0.001 股関節内外転モーメント -0.437 * 0.005 n.s.: not significant, ＊: p<0.05

(41)

36

図3-3．膝関節内外反角度と膝関節屈伸モーメントの散布図

図3-4．膝関節内外反角度と股関節屈伸モーメントの散布図

(42)

37

図3-5．膝関節内外反角度と股関節内外転モーメントの散布図

3-3-4. 膝関節内外反角度と下肢・骨盤・胸郭角度との関係

片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と，下肢・骨盤・胸郭角度との関係を明らかにするため相関分析を行った．表3-6に結果を示す．

相関分析を行った結果，膝関節内外反角度と後足部および前足部内外がえし角度との間には弱い負の相関がみられた（図3-6，図3-7）．また，膝関節内外反角度と骨盤前後傾角度には弱い負の相関がみられた（図3-8）．

この結果から，片脚スクワット動作時に膝関節外反角度が大きくなる被検者ほど，後足部や前足部の外がえし角度も大きくなる傾向にあることが分かった．また，膝関節外反角度が大きくなる被検者ほど，骨盤も後傾位になりやすい傾向にあることが分かった．

(43)

38

表3-6. 膝関節内外反角度と下肢・骨盤・胸郭角度の相関分析結果

膝関節外反角度との相関係数

後足部内外がえし角度 -0.417 * 0.014 前足部内外がえし角度 -0.386 * 0.007

股関節内外転角度 0.083 n.s.

骨盤前後傾角度 -0.469 * 0.002

骨盤挙上下制角度 -0.145 n.s.

胸郭前傾角度 -0.038 n.s.

胸郭挙上角度 -0.177 n.s.

n.s.: not significant, ＊: p<0.05

図3-6．膝関節内外反角度と後足部内外がえし角度の散布図

(44)

39

図3-7．膝関節内外反角度と前足部内外がえし角度の散布図

図3-8. 膝関節内外反角度と骨盤前後傾角度の散布図

(45)

40 3-3-5. 重回帰分析の結果

第二章と第三章の結果を踏まえて，相関分析の結果で｜r｜＞0.25であった，立位での後足部内外がえし角度・COP内側移動量・膝関節屈伸モーメント・股関節屈伸モーメント・股関節内外転モーメント・後足部内外がえし角度（片脚スクワット）・骨盤前後傾角度に対して従属変数を膝関節内外反角度とし重回帰分析を行った．表3-7に結果を示す．

重回帰分析の結果，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度の説明変数として，片脚スクワット動作時の股関節屈伸モーメントおよび骨盤前後傾角度が選択された．また，重回帰分析式の決定係数（R²）および自由度決定済み決定係数（Adj.R²）がともに0.5以上であり，得られた式の精度がやや良いことが示された．この結果から，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度には，股関節屈伸モーメントおよび骨盤前後傾角度の2つのパラメーターとの関係が深いことが分かった．

表3-7. 膝関節内外反角度を従属変数とする重回帰分析結果

説明変数標準偏回帰係数相関係数

股関節屈伸モーメント * -0.807 * -0.874 骨盤前後傾角度 * -0.205 * -0.469

R² * 0.801

Adj.R² * 0.790

N 40

＊: p<0.05

(46)

41 3-4. 考察

本章では，前額面と矢状面に分けて考察を行う．

（1）前額面上での考察

片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と，片脚スクワット動作時のCOPおよびCOG内側移動量との間には弱い正の相関があった（図3-1，図3-2）．これらの結果から，膝関節外反に伴い膝関節が内側に移動する際に，COP・COGも連動して内側に移動していることが示唆された．

また，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と，片脚スクワット動作時の前足部内外がえし角度および後足部内外がえし角度との間には弱い負の相関がみられた（図3-6，図3-7）．そのため，運動連鎖の観点から言われているように^15），荷重位での膝関節屈曲動作に伴い，膝関節外反と足部の外がえしが連動して生じていることが，本研究結果からも考えられる．

下肢関節モーメントの結果では，片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と，片脚スクワット動作時の膝関節内外反モーメントには相関がみられなかった．仮説では，動作時の膝関節外反角度と膝関節内反モーメントには関係があると考えていたが，異なった結果となった．一方で，

片脚スクワット動作時の膝関節内外反角度と，片脚スクワット動作時の股関節内外転モーメントとの間には弱い負の相関がみられた（図3-5）．この理由としては，膝関節屈曲動作時にCOP・

COGが内側に移動し，それに伴い骨盤・下肢が全体的に内側に移動する被検者ほど，股関節の位置も内側に移動し，股関節外転モーメントが小さい姿勢を取っていたことが考えられる．（図3- 9）．

本研究結果から，片脚スクワット動作時に足部外がえしに連動してCOPおよびCOGの内側移動量が大きくなる被検者ほど，股関節外転モーメントも小さくなり，膝関節外反角度も大きくなる傾向にあることが示唆される．そのため，臨床におけるPFPSを予防するための前額面上での介入としては，動作時の足部外がえしに伴う，COP・COGの内側移動を軽減させることが必要と考えた．動作時の足部外がえしを軽減させる方法としては，足部の内がえしを行う筋として挙げられている後脛骨筋や，前脛骨筋，長趾屈筋，長母趾屈筋，ヒラメ筋，長母趾伸筋^52）の遠心性収縮のトレーニングを行うことで膝関節外反の軽減に繋がると考える．実際の介入としては，セラバンドを用いて足部の外がえし方向に抵抗を加えつつ，患者がその抵抗に抗しつつ足部がゆっくり外がえし方向に動くような，足部内がえし筋の遠心性収縮のトレーニングが挙げられる（図 3-10）．

臨床現場における足底板の介入方法として，足部の内側を挙上するような介入が多く行われて

いるが¹⁸⁾¹⁹⁾，これらの介入も片脚スクワット動作時の足部の外がえしを直接的に制限するため，

膝関節外反を軽減するうえでは有効なことが示唆される．

また，第二章の結果では，立位時の足部内がえしを軽減させることが必要であると示唆されているため，立位のような膝関節伸展位では過度な足部内がえしを軽減させ，荷重位での膝関節屈曲動作時には過度な足部外がえしを軽減させる必要があると考える．そのため，膝関節の屈伸を伴う動作として歩行を例とすると，膝関節伸展位で接地するイニシャルコンタクトの時期には過度な足部内がえしを制動し，膝関節が屈曲していくローディングレスポンスの時期には過度な足

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部外がえしを制動するような介入が考えられる．実際に足底板を挿入する際には，イニシャルコンタクトの時期にはCOPが踵にあるため踵の外側にウェッジを入れ，ローディングレスポンスの時期にはCOPが前方に位置しているため足部前方に内側ウェッジを入れるような介入が考えられる．

図3-9. COP・COG内側移動と股関節外転モーメントの関係