理学療法学 第
23
巻第4
号237〜 241
頁 (1996
年)報 告
Physiological
Cost
lndex
か ら
検 討
し
た
脚 長
差
に
対
す
る
靴補 高
の
必 要
性
*竹 井 仁
* *岩 崎 健 次
池
田
由 美
要
旨
本 研 究の 目的は
,
健 常 成 人 男 性9
名に対 する一
側 下 肢へ の作 為 的な脚 長 差によ る歩 行が,
歩
行諸
因 子,特
に歩行
効 率の指 標で あ る生 理 的コ ス ト指 数(
Physiological
Cost
lndex
:以 下PCI
) に及ぼす 影 響と靴補高
の必要性
にっ い て検討
するこ とで あ る。 運 動 課 題は,
0
〜
4cm
の5
種 類の脚 長 差を施し た条 件 下で の 「快 適 歩 行 速 度 」と 「最 大 歩 行 速 度 」の2
種 類 である。 分 析 項 目は,PCI ,
運 動 時 心 拍 数と安 静 時 心 拍 数の差,
歩 行 速 度,
ス ト ラ イ ド長,
歩行率
で あ る。 結 果,
歩 行 速 度,
ス ト ラ イ ド長,
歩 行 率は, 2
種 類の速 度 条件
ともに4cm
まで の脚
長 差な らば 有 意 差は な かっ た。 しか し,
快 適 歩 行 速 度 時に, PCI
は脚 長 差4cm
とO
cm,4cm
と1cm
との間に , 心拍数
差は4cm
とOcm
との間に そ れ ぞ れ有
意 差が 認め ら れ た。これ ら か ら, 脚 長
差
歩 行をPCI
や 心拍数
な どの身体
エ ネル ギー消費
の面か ら検 討 す る と,
脚 長 差が 4cm に な る と靴 補 高の 必 要 性があると考える。 キー
ワー
ド脚
長 差,歩行,PCI
は じ め に脚
長 差は,
下 肢 骨 長の短 縮,
下 肢の関 節 変 形,
骨
盤回旋や傾斜,仙
腸関 節 機 能 異 常,
脊 椎 側 轡な どによっ て生じ る。一
般的
に は脚長
差が3cm
以 下であれ ば身 体 各 部の代 償で著
明な跛行
は 呈 さ な いといわ れるIS )。 脚長
差歩行
の研究
には,歩行
速 度・
距 離 因 子 (歩 幅・
ス ト ライ ド長
な ど)・時
間因子
(歩行
周 期・
歩 行 率な ど)などを用い る場 *Necessityof SupPlying Shoes to Compensate for
Differences in Leg Length from the Standpoint of
Physiological Cost Index
’
*
束 京 都 立 医 療 技 術 短 期 大 学
(〒 U6 東京 都荒 川区東尾 久7
−
2−
10)Hitoshi Take1
,
RPT,
Kenji Iwasaki,
RP「
r,
Yumi Ikeda,
RPT
,
:Tokyo Metropolitan College of AIIied MedicalSciences (受 付目1994年12月 1日/受 理日 1996年 魂月1日)
合
が多い。 こ の際の測 定 方 法と しては, 短 距 離・
短 時 間の 直 線 歩 行 を三次 元 床 反 力 計や ビデオを 使 用 して 分析
する の が一
般
的で あ り,我
々も以前
に これ らの方 法で 実 験 を行 っ た経 験 を持っ 1)。今
回 は歩行因子
だ けで な く, 心 肺系因
子の う ち特
に歩行効 率
の指 標
で あ る生理 的 コ ス ト指数
(
PhysiQlogical
Cost
Index
:以 ドPCI
)7)8) に着目
し た。PCI
にっ い て は,
妥 当性 9)・
再 現 性10 )・
信 頼 性11)を含めて多 方 面での 研 究12一
陶 が行われて いる。PCI
を用いる利
点 としては,
PCI 値
が心拍
数の 変 化と歩
行 速度
か ら算出
で き る簡 単な方法で あ る こ と。PCI
(
縦 軸
:Y
)
と酸 素 摂
取 量(
METs )
との 問 に は,Y
=
=0.
01
× 2− 0.
07X
十 〇352
(
Ri :
:
0
.
88
)
の関係
が あ り,PCI
はエ ネル ギー
消費
の指標
と も な ることm 。 課 題の利 点と し て, 床 反力
計な ど を用い た 短距 離・
短時 間歩 行でJapanese Physical Therapy Association
NII-Electronic Library Service Japanese Physloal Therapy Assoolatlon
238 理学療法 学
第
23
巻 第4 号 は心 拍 数が定常状
態に達
する前に終 了に な る が,1 周
30m
の8
字 型 歩 行 路 を3
分 間歩行
さ せ る こ とで心拍 数は定 常 状 態に達 し,PCI
値 算 出の た め の安
定 した心拍数値
が得
られ ること。 ま た,直線
歩 行や円歩 行路
を同
一
方
向に のみ歩行
するの に比
べ て ,8
字
型歩行
路は両 側へ の 重 心移動
が可能
な た め, 例え ば片 麻 痺で も麻痺側
に関係な く歩 行 効 率 を 比 較 出来
ること な どで あ る。そ こで
本
研究
では,
健 常 者に対
する一
側下
肢へ の作為的
な脚長
差が,歩行効
率の指 標であるPCI
と他の歩 行 諸 因 子に及ぼ す影 響と,PCI
の変化
か ら靴 補高
の必要性
の有 無にっ いて 検討
し たの で報
告
す る。対象
お よ び方 法対象
は,脚
長 差の ない 健 常な男性
9
名
で, 平均 年齢
は 19.
7 (18
〜22) 歳
平均
身 長は172.
3
±5
.
6
cm,
平 均 体 重は66.
3
±4.
3
kg
で ある 。各 被 験 者に は,
実験
の 主旨を説 明 し同 意 を得
て か ら行
っ た。 被 験 者へ は実験開始前
の2
時 間は飲 食や喫 煙 を 禁 じた。 実験中
,被
験 者の着 衣は軽装
とし,靴
はウエヤ マ 製パー
ト ナー
シ ュー
ズを履か せ た。
な お,実
験 前に各 脚長
差を施
し た靴に馴 れ る た めに約 半日の歩 行 練習
を行
わ せ た。運 動 課 題は全 部で
10 項
目であ る。 脚 長 差Ocm
を 基 準に して,1
・
2
・3 ・4cm
の作為 的
な脚
長
差5
項 目に対して,
各 被 験 者に とっ て の主観 的 な 「快 適 歩 行 速 度」 と 「最大歩
行 速 度 」の2
種類
を実 施 し た。 「快
適歩
行 速 度 」 で は 「普段歩
き慣
れた,
最 も歩
き やすい速さ で」 と 口頭指
示 し,
「最大歩行速度
」 で は 「最 も速い 速度
で歩
くよう に1
と口頭 指 示 を行
っ た。 室内の1
周30m
の8
字 型 歩 行 路を用い て, 各々3
分 間の連 続 歩行
を さ せ た。脚長
差を施
すた めに,
左 側の靴底
全体
に硬 性ゴム (厚さ1cm
で重 量80
g
)を張 り付 けた 。 ま た,MP
関節
か ら先を削っ て踏み返し を容 易に し た。MP
関 節か ら先 を削っ た 理由
は,
補 高 脚が厚
い靴 底を通 して床 面 と接触
す る とい う不 自然な 状 態で の歩 行に よ る影響
を多
少で も解 消 する ため である。 測定
順 序と しては, 最 初に各 被 験者毎
に 脚 長 差Ocm
の状 態で測 定 をして,
そ の後各脚長
差の項 目 をそ れ ぞ れ 日 を改めて 無 作 為に行っ た。各項 目
の2
種 類の歩 行 速 度の運動課
題の 間には,
心拍 数が安 静 時の値に戻る まで5
分
以 上の休 息 を おいた。分析項
目は, 心 肺 系 因 子 としてPCI
と, 運 動時
心拍数
と安 静 時 心 拍数
との心拍数
差, 歩 行 因 子 と して,
歩 行 速 度,
ス ト ライ ド長,
歩行率
で あ る。 心 拍数測定
に はバ ン テー
ジXL
(ポー
ラエ レ ク ト ロ社製
)を用い,
メ モ リー
イ ンター
バ ル5
秒にて 測 定 した。 安静 時
心拍数
は安 静 椅 座 位15 分
以後
の心拍数
と し, 運 動 時 心 拍数
は実 験終
了 直 前の10
秒間
か ら算
出した。 歩行
速度
は3
分 閻の歩 行距離
か ら算
出し,
ス ト ライ ド長
は1
分 間の歩行距
離 を ス ト ラ イ ド数で除
して算 出 した。 PCI
はMacGregor
ら7)s)によ る方 法で,
運 動時
心拍 数
(
歩行終
了時)
と安 静 時 心 拍数
の 差を歩 行 速 度で 除 して算 出 した。統計処
理 と しては,PCI ,
運 動時
心拍数
と安
静時
心拍数
の 心拍数
差,歩行
速度
, ス ト ラ イ ド長,
歩行率
にっ いて 各々の平均値
と標
準 偏 差を算出
し た。 ま た各項 目
に関して,
脚 長 差,被験者
を要
因 とし た二 元 配 置 分 散 分 析 を 行っ た 。 その 後,
脚 長 差要
因に有 意 差があっ た項 目
にっ い て,一
元 配置
分散分
析と多
重 比較検
定(
LSD
法 )を
行
っ た。 統 計 処 理にはSPSS
/PC
+を用いた。 結 果表
1
は各 脚長
差に お け る分 析 項 目の平均値
,標
準 偏 差と,脚
長 差 要 因に よる二元 配置分散
分 析 結 果, 多 重 比 較 検 定結果
を示す。各 脚 長 差にお け る
PCI
は,
快 適 歩行
速度
で は3cm
か ら上 昇 し始
め4cm
で さ らに 上 昇 し, 最 大 歩 行 速度
では1cm
で上 昇 しそれ 以降
は滑
ら か に ヒ昇
す る。PCI
と,
それに影 響を 及 ぼ す 心拍 数 差と歩
行 速 度をみ ると,
快 適歩行
速度
で は脚 長 差 が大き く な る にっ れPCI
の値
と 心拍 数 差は増 加 す る傾 向を示し,
最 大 歩行
速度
で もこれ らは わ ず か な がら増 加 する傾向
を示し た。 快 適 歩 行 速 度 と 最 大 歩 行 速度
の2
種類
ともに心 拍 数 差はPCI
と N工 工一
Eleotronlo LlbraryPhysiological Cost lndex か ら検討し た脚 長差に対する靴補 高の必要性
239
表1 各 計 測項R
の平均 値 (上 段 )・
標 準 偏 差 (.
ド段 ),
多 重 比 較 検 定 (LSD
法 ) 結 果 二 元 配 置 分 散 分 析 結 果 (脚 長 差 要 因 ) と 歩行速 度 快適 歩行速 度1
一
二元 配 置 i 分 散 分 析 最大歩 行速度i
二元配.
置 … 分 散 分 析.
脚長差 (cm )01234iF
値 (P
)01
234iF
値 (P)PCI (bts
・
m−
1) 0,
281O.
289O.
2980.
3260 .
36ね
.
65C 。05)・
・0.
5270,
5570.
5620,
571:
O
.
589i2.
38(.
073)ns0.
074O .
0680 .
074O .
0890 ,
094i
i
0.
1080 .
1250 .
1110 .
1230 .
121i
… *i
… : 心 拍 数 差 21.
823,
1 * 23.
626,
3;
.
29.
7i4.
86(.
004)半 * 63.
9’
67,
6 68,
670,
0i
コ
71.
8i1.
51(.
224)ns (bts・
mi ガ1)6.
16
,
56
,
57
.
39
.
3i
l
16,
3
ユ7.
9
15,
2
上7.
917 .
3i
l
: 1 歩 行 速 度77.
179.
2
串78.
880 ,
6
,
r
1i2 .
i80
35
(.
076
)ns120.
2120 ,
4121 .
7121 .
9
亅
i12L3i
16
(.
955
)ns(m
・
min−
L) 4.
56,
65,
55.
29.
oi 1 10.
38.
8 7.
57.
97,
5i
I
ス ト ラ イ ド長 140.
1143.
7142,
4143.
8142,
9 }.
36C838
)ns173.
0172.
517L9174,
7170.
4 ….
85C507 )ns (CIn)8.
013 .
410 .
712 .
615 ,
1i
7.
01L3
9.
61L1
9.
1i
コ
歩行 率(steps・
108,
9110 .
9110.
9110,
7rllO
.
9i,
55(.
704)ns : 139.
6138.
7139.
1139.
1.
139.
8… 11(.
977)ns : Inin一
う0.
55
.
43
,
85
.
25
,
8i
.
9.
88
.
26.
26
.
68
.
5
…
.
二元 配 置 分散分析に おける脚長 差要因の自由度は全て4.
”
’
p<0.
05.
nsl 有 意 差な し.
同様
の変化
を 示し た。 歩 行 速度
は,
快 適歩
行 速 度 と最 大歩
行 速度
ともに脚長
差の違
い に よっ て もほ ぼ一
定
に保た れてい た。 ま た, 二 元 配置分散分析
結 果か ら快 適 歩行
速 度において,
PCI
と 心拍数
差 は各 脚 長 差に有 意 差 (p
くO.
Ol
)が み ら れ た。 こ れ らの項 目
につ い て の多
重 比較
検 定 (LSD
法 ) を行
っ た結
果,PCI
では脚長
差4cm
とOcm
,4cm
と1cm
との 間に有 意差 (p<0
.
05
)が認め られ,
心 拍 数 差で は脚
長差 4
cm とOcm
の問に の み有 意 差 (p<0.
05
)が認められ た。 ス ト ライ ド長
の変化
と歩行率
の変化
に は快
適歩行
速度
,最
大歩行速度
と もに有
意 差は 認 め な か っ た。考
察
PCI
に影 響を与 える直接の因子は,
運 動 時 心 拍数
と安静時
心 拍 数 との心 拍 数 差 と,歩
行 速度
であ る。歩行
速度
の 増 加に比 較して運 動 時 心拍数
の増 加が高
け れ ばPCI
は高値
を示
す。表
の結
果か ら, PCI の各
脚 長差にお け る変化
は,歩行
速 度が ほ ぼ一
定
で心拍数
差がPCI
と同様
の変化
をす るこ と か ら,
心拍数
の変化
に影響
を受
け るこ と が わ か る。 こ の変 化は快 適 歩 行 速 度におい て特に著
明で あり,PCI
に影 響 を及ぼ し た心 拍 数の上昇
は,脚長
差が増
すに従
い,一
旦低
くな っ た重心 を 上方
向に持ち 上 げる ため にエ ネル ギー
が消
費さ れ ること が原 因 で あ る と考
え る。 快 適 歩 行 速 度における多 重 比 較 検 定の結 果か ら,
PCI
は脚長
差4cm
とOcm , 4cm
と1cm
との間
に, 心拍数
差は4cm
とOcm
との 問にそ れ ぞ れ有意差 (p
く0.
05
)が認め られ た が,PCI
が歩 行効率
の指標
である こと を考
え る と,脚長
差が4
cm にな るとエ ネル ギー
消 費の面
か ら靴 補高
の 必要性
が あ るこ と が示唆
さ れ た。一
方
, 最 大歩
行 速 度におい て,
各 脚 長 差 間でPCI
値に有 意な差が み られなかっ た理 由と し て は,
上下動
のエ ネル ギー
消費
の割合
が,被験者
が最大
速 度 を 維 持 する ための前 方へ の重 心 移 動の割
合に 比べ小
さ く な り ,結果
と して補高
の影響
が埋 没 し て し まっ たこ と が原 因と考
え る。 これ ら か ら,
PCI
の観
点か ら み る と, 最 大 歩 行 速 度の場 合に は, 快 適歩行
速 度の場 合よりも脚 長 差の影 響は少ない こ と も示 唆さ れ た。次
に脚
長差 によ る歩 行 因子の変 化につ い て 考 察 する。 各 脚 長 差にお ける ス ト ラ イ ド長の変 化と歩Japanese Physical Therapy Association
NII-Electronic Library Service Japanese Physioal Therapy Assooiation
240 理学療法学 第
23
巻第4
号行率
の変化
には有意差
は認め な か っ た。 我々 は以 前に,
三次 元 床 反 力 計を用いて,
健 常 人を対 象に 作 為 的な脚 長 差 (0 〜 4cm )
をっ け,自由歩行
の 間の各種歩行
因 子にっ い て検 討しだ) 。 その結 果と して,
ス ト ライ ド長は脚 長 差の増 大に従い滅少傾向
にあ り,補高脚歩幅
と非補高脚歩 幅
平均
に は有
意 差は認め ら れ な かっ た。 しか し,補高脚
で歩幅
が調節
さ れ ることにより,
相 対 的に非 補 高 脚 の歩 幅が増 大 し,
非 補 高 脚の振り出 しが容 易にな る傾 向が認められた。 ま た歩行
速度
や歩行率
に は有
意 差は 認 め ら れず,歩行
周期
も一
定
に保た れて い た。 ま た江 畑ら 3) も, 健 常 成 入に0
〜4cm
の作為
的補高
を行
い,補高直後
と練習 5 分後
の歩行
を 三 次 元 床 反 力 計 とビ デ オで分析
し た結果
,練習
後
に身体各部
の関節角度
を調節
して効 果 的な代 償 を行 うよ うにな り,
脚 長 差の代 償は主に長 下 肢側
で行われてい ると報告
して いる。唐
川 ら 4)は ,健
常人
の一
側
.
ド肢
に8
種(
0
〜 50mm
) の脚 長 差 を施
し大
型床
反 力計
を用い て歩 行 諸 因 子を計 測し た結 果,
速 度,一
歩の歩 幅,
左 右の歩 幅は,
補 高Ocm
とそれ 以 外の補 高 量 との間に は有 意 差は み ら れ ず, ま た歩数
にっ い て は特
に一
定の傾 向は み られず 有 意 差 も認め な か っ た として い る。実 験 条 件は異な る が これらの
諸
研究
を考
え合
わ せ る と,本
研究
の 結 果で はス ト ライ ド長の 変 化と 歩 行 率の変 化がほぼ一
定に保たれて い る こと か ら,
左 右の歩 幅の比 率 変 化で 歩 行 速 度 が一
定に 調 節さ れて い たこ と が推
測でき る。 ま た こ の歩行
速度
の 調節
には, 約 半日の歩 行 練 習が各 被 験 者の脚 長 差 歩 行に対 する習 熟に影 響 した ことも考え られる。以上 の結
果
と考察
か ら,歩行因子 (
歩行
速度
, ス ト ライ ド長,
歩 行率)
におい て は4cm
までの脚長
差な らば, 左右歩幅
比率
や,
股・
膝・
足 関節
角度
,骨
盤傾斜
・
回旋
角 度,
重心移 動な ど を任 意 に調 節して, 歩 行 様 式に習 熟して い く能 力を持っ こ と が示 唆 さ れ た。 しか し,
個 人 が ある程 度 脚 長 差歩
行に習
熟し た後
にPCI
を計測
し たに も関
わ らず, 4cm
に おい て 有 意 差 を生 じ たこ と は,
健常
人に おい て も4cm
とい う脚長
差がエ ネル ギー
消費
に対
して効
果的
な代 償が困難
と な る高さであ ると言え る。 よ っ て,
心肺系因子 (
PCI
と, 運動
時 心 拍 数 と安 静 時 心 拍 数 との心 拍数
差)
な どの エ ネル ギー
消費
の 面か ら脚
長差歩
行を考
え る と,
脚 長 差が4cm
にな る と靴 補 高の必 要 性 が 生 じると 考え る。稿
を終
える にあ た り御 協 力 頂 きま した,
本 学 理 学 療 法 学 科の ス タッ フ・
学 生の方々に 深 謝 致 しま す。
参考
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消 費と心 仕 事 量の検 討,
リハ 医 学 30(D
:49
− 53,
1993.
14)
Nerle
AV
:Physiological
costindex
of walkingin able
−bodied
adolescents and adults.
Clin
Rehabil 7 :319−
326,
1993,
Physielogical
Cost
lndex
th)
6
ltEIt
L
t::
moftEIC
kit
6
vavaF,'i"
di,25-j}ll15) Jit-Jabhtsb,
XAvaas・de:BfiffbecDew・waikab>"
{1}:39-42,
1994.
Jitmaptzagdi
PCIrele&tgS-re#.mautll!ve
9241
<Abstarct>
Necessity
ofSupplying
Shoes
to
Compensate
fer
Differences
in
Leg
Length
from
the
Standpoint
ofPhysiologica}
Cost
Index
Hitoshi
TAKEI,
RPT,
Ken"
IWASAKI,
RPT,
Yumi
IKEDA,
RPT
7bkyo
Metmpolitan
Colgege
of
Allied
Medical
Sciences
This
study wasdesigned
to
investigate
the
influence
ofgait,
withdifferent
pro-sthetic
lengths
of oneleg,
on various walkingfactors,
particularly
theindex
ofwalk-ing
eMciency,physiological
costindex
(PCI),
andthe
necessity of supplementing shoeheight
in
9
healthy
adult men.The
subjects engagedin
exercise underthe
con-ditions
in
which5
different
leg
lengths,
O-4
cm,had
been
prepared, andthe
comfort-able walking speed and maximal walking speed were assessed.The
items
analyzed werePCI,
differences
in
heart
ratebetween
during
exertien and at rest, walklng speed, stridelength
and walking rate.Under
the
two
distinct
speed conditions,there
was no significantdifference
in
walking speed, stridelength
or walking rate, whenthe
difference
in
leg
length
was within4cm.
At
the
cemfortable walkingspeed,