最大等尺性膝屈曲運動時のハムストリングスの筋活動について

理 学 療 法 学 　 第

26

巻 第

2

号 　

62

−

67

頁 （

1999

年1

報 　 　告

最

大 等

尺

性膝

屈

曲

運

動 時

の

ハ

ム ス

_トリ

ン

グ

ス の

筋 活 動

に

つ い

て

＊

大 西

秀 明

＊ ＊

池

田

知 純

八

木

　

了

赤 坂 清

和

大 山 峰 生 　

自 瀬 公 人

伊 橋 光

二

半 田 康 延

要 旨

　

本

研 究の

H

的 は

，

膝 関

節 屈

曲 運 動 時 に お けるハ ム ス トリングス4

筋

の 活 動 様 式の違い を 明らかにす るこ と と

，

最 大 随 意 収 縮 中の関 節

角

度 と

筋 活 動

お よ び 発

揮

トル クとの関

係 を

明 ら か に

す

るこ

と

で

あ

っ た，

、

対 象

は

健 常 男性

10

名

で

あ

っ た

．

．

運 動 課 題

は

5

秒 間

の

最 大 等

尺

性 膝 屈 山運 動

で

あ り

，

そ

の

時

の

発 揮 ト

ル ク

を測

定 し 同 時 に

半

腱

様 筋

・

半

膜

様 筋

・

大

腿

1

頭

筋 長

頭

・

大 腿二

頭 筋

短

頭

か ら

筋

電

図

を

導

川 し たt

／

運

動

は股

関節

0

度

の

腹 臥 位

で

，

膝

関

節 を

60

度

と

90

度

の

屈 川

1

角 度

で

ド腿

を

中 間 位

，

外 旋 位

お よ び

内 旋

f

・ン：に

固 定

し た

肢

1

・ン： で

行

っ た

。

筋

電

図

の

導 出

に は双

極

ワイヤ

ー

電 極

を

使 用

し

，

得

ら れ た

筋

電

図

を 全

波

整 流 し た

後 積 分 値

を

求

め

，

膝 屈 曲

ト ル クと

共

に関

節 角 度

との

関係

を

観 察

し た

。

その

結 果

，

膝 屈 曲 トル クは ド腿 回 旋 肢 位にか か わ らず

常

に

60

度 屈 曲 位

で

有 意

に

高

い

_{値 を示}

し た



L

_卜

腱

_{様 筋}

の

_{筋 電 図 積 分 値}

は

下腿 中 間 位

お よ び

外

旋

位

において

60

度 屈 曲 位

の

ノ

i

が

90

度 屈 曲

f

・

1

，：に比べ て

有 意

に

低

い

f

_{直 を}

_示

_{し た}

。

_判

_{莫様 筋}の

_積

分 値 も

1

司 様 に 下 腿 中 間 位 で

60

度 屈

11il

位

で

有 意

に

低

い

_値

を

_示

し

，

ド腿

外 旋

位で

60

度

屈

曲

位

の ノ∫が 低い 傾 向 を 示 し た

．

tt

．・

方

，

大 腿 1頭

筋 長 頭

の

積 分 値

は

，

ド腿

回

旋 肢 位

にか か わ ら

ず

60

度 屈 曲 位

で

得

ら れ た

値

の

_方

が

90

度 屈 曲

位

での

_値

よ り有

意

に

高

い

値

を

示

し た、 大 腿

．

：頭

筋

短

頭

の

積 分値

は ト腿 回 旋の肢 位 に か か わ ら ず

60

度 屈 山 位 で

得

ら れ た

値

と

90

度屈 曲 位

で

得

られた

値

との

間

に有 意 な 差 はみ ら れ な かっ た

。

これ らの ことよ り

，

最 大 努 力で膝 関 節 を

屈 曲

している

場 含

で も

，

i

鋤 作

筋であ るハ ム ス ト リングス4

筋

の

筋 活

動は関

節 角 度

に

影 響

さ れ て

変化

す ること と

，

膝 関

節

屈 曲 運 動 に 関 与 す るハ ム ス トリン グ ス

4

筋

の

活動 様 式

に

違

い が

あ

る ことが

示 さ

れた

、

， キ

ー

ワ

ー

ド

　

最 大 等 尺 膝 屈 山

，

ハ ムス ト リングス

，

筋

活

動

は

　

じ

　め 　

に

　

半 腱

様 筋

，

半 膜 様 筋

，

大

腿 二

頭 筋 長頭

およ び

大 腿

1

頭

筋 短

頭 か ら

構 成

さ れ るハ ムス ト リングスは

膝 関節 屈 曲

主 動 作 筋であ ると同

時

に

，

ド腿の囘

旋筋

で も ある

。

　

：

_関節

筋

で あ る

辱

閉

建

様 筋

，

Y

，

膜様 筋

，

大 腿

二

_{頭 筋 長 頭}

は

股 関節

伸 展 作 用 も有

している

、

、

ま た

．

ハ ム ス ト リングス は

，

足

が 地に

接

し てい る

状 態

（closed 　

kinetic

　chain ）では 脛 骨

を 後 方

に

引 き膝 関 節 伸 展 運動

に

働 く

と さ れているD

。

膝

関 節 屈

lm

運 動

に

着

目

す

る とこれ ら

4

筋 は 共 同

筋

で あ る

＊

　The　EMG 　Acti丶

・

［ties〔レf　Hと1rnstring 　MusclesduringNI

｝

ixinium 　 Is｛〕metric 　Knee　FLeXioiL

＊＊

_as

北

k

学 大 学 院 医 学 系 研 究 科 障 害 科 学 専 攻 運 動 機 能 再建 学 分 野 　 1 〒 98〔｝8575 宮 城 県仙 台 市 肯 葉 区星 陵町 2

−

1〕

　 Hideakl し＞nishl

、

　RPT

、

　MS

，

　Tomozumi　IkedとL

，

　MS

．

　Ry〔♪Yagi

．

　M1）

．

　 Kiyokazu　Akasaka

，

　RPT

、

　MS

，

　Minピ【〕Oyama

，

　OTR

，

　MS

、

　Kimir（，

　 M〔，nluse

，

　RPT

，

　MS

．

　K〔｝uJl　Ihash［

．

　RPT

，

　PhD

、

／

’

nsuii 〔｝bu　Ilandとi

　 MD ：Deparmlen吐 of 　Rest（，ra 口ve　N〔

・

urorl 川s〔

・

ulとLr　Surger＞

・

an（l

　 Rehabili匸［

・

］tioll

，

　Toh〔，ku　UIliversit》　Graduate　S⊂hooi 〔｝f　NIし

・

dicine

　 ｛受

f

・

s

日　　1998（_i

・

_{8月　3H／受 1堅｝i　 1珊 年}：　月　30日 ｝ が

，

ド腿

の

回 旋作 用

に

着

目

す

る と

内

側ハ ム ス ト リングス と

外側

ハ ム ス ト リング スは

拮 抗

筋である

。

こ のよ うに膝

関節

1

出曲筋 群

は

伸 展 筋僻

に比べ て

複 雑

な

制御

を 受 けてい る と

考

え ら れ る

。

ハ ム ス ト リングス

各

筋の解 剖 学 的 な 特

徴

は 数 多 く報 告 さ れている が25 ，

_，

ハ ムス ト リン グス

各

筋

の

_機

能の違い につ いての報 告は少 ない6）

，

、

そこ で

，

ま ず 膝 関

節

屈 山 運 動 に 関「

j・

す

るハ ム ス ト リン グ ス

4

筋

の

活

動 様 式の違い を 明らか に する 目 的で

，

最 大

等

尺

性 膝 屈 曲

運 動 時にお ける

各筋

の

筋 活動 量

と 関

節 角 度

との

関係

を

観

察 し

、

検

討

’

と

文献 的 考 察 を加 え

た，

対 象

お よ び 方 法

1

．

対

．

象

と 実 験 手 川貞

　

対

象

は 健 常 男

性

10

名

で

あ

り

，

平 均 年 齢

は

3

ユ

．

0

歳

であ っ た

。

被

験

者

に は

実 験 内 容

を ト分に説 明し て インフ ォ

ー

ム ドコ ンセ ン トを

得

た。

被験 筋

は

右

側の

半

腱

様

筋， 半 膜

様 筋

．

大 腿 顧

筋

長 頭 お よ び 大 腿 願 筋 短 頭 と し た

。

運

動

課 題 は

5

秒 間の

最 大 等

尺

性 膝

屈

曲運 動

で

あ り

，

等 速性

最 大 等 尺 性 膝 屈 曲 運 動 時のハ ム ス ト リングス の筋 活 動につ い て 63 a） 下 腿中間位

，

b）

　

図1

　

最大 等 尺 性 膝 屈 曲 運 動 時の足 部 固定方 法 卜腿外 旋 位

，

c） F腿内 旋 位

．

a 　 　 　 図

2

a ）ガイ ド針 と双 極ワイヤ

ー

電 極 　 電 極は筋 肉の動 きに追 従 する ように先 端 を折 り返して い る

。

また

，

　 双 極 電 極の折 り返し部 分は篭 樽 間 距 離が変 化し ないように固 定し 　 ている

。

b）ワ イ ヤ

ー

電極皮膚 貫通 部 　 直径 約 lcmの ル

ー

プ を 作 り皮 膚に 固定し た

，

b

筋 力測 定 機 器

（

KIN −COM ，

　

Chattanooga

　

TN

） を使 用 し

て

行

っ た

。

測

定

は

腹

臥

位

で下 腿の回

旋 角 度 を 中

間

位

・

最

大 外 旋 位

・

最 大 内旋 位 と

し

，

各

回

旋 肢 位

で

膝 関節 屈 曲角

度 を

60

度 お

よ び

90

度

に

固 定 し

た

肢 位

で

行

っ た。

ま

た

，

測 定 中

の

体 幹

お よび

股 関節

の

動

き を

防 ぐ

ため に

股 関節 屈

曲

0

度

で

腰 部

お よ び

殿 部

をベ ル トで

強 く固 定

し た。

測 定

手

順 は 下腿 回 旋 肢

位

3

種

類 と 膝 関

節

屈 曲 角 度

2

種

類の合

計

6

肢 位 を

ランダム

化

して

各 肢 位

で

2

回

ず

つ

行

っ た

。

疲

労

の

影響

を

避

ける た め に

各 施 行

間に

3

分

問の

休 息 を

入れ た。

また

，

足 関 節

の

内 外 反 運 動

お よ び

底 背 屈 運 動 を防 ぎ

，

か

つ

下腿 を

正

確

に

固 定 す

るた めに

各被 験 者

の

下腿

お よ び

足 部

に

合

わせた

両 側

か ら

挟

み

込

む

簡 易

装

具

を

作 成

し足

関

節 を底 背 屈

・

内 外 反 中 間 位

に

固 定

し た

（

図

1

）

。

2

．

筋 電 図

導

出 と解 析

　

筋 電

図の

導 出

に は

，

テ フ ロ ン で

被 覆

さ れ た

直径

75

μm の ス テ ン レ ス

製

ワイ ヤ

ー

電 極

（

A

−

MSystems

，

　

WA

_）

の先

端

2mm

の テ フロ ン を 剥いた もの を 用い

，

電 極 間 距 離

5mm

の 双 極 電 極 と し て 使 用 し た7〕

。

この ワイ ヤ

ー

電

極 法

で は

容 積

の

大 きな筋 を 対 象

に

し

た と

き

で

も

1

組

の ワ イヤ

ー

電 極

か ら

得

ら れ た

筋 電 図 積 分 値

は

発 揮 張 力

と

強

い

相 関 関係 を示 す

こ と が

報 告 され

てい る8

−

12）。

ま

た

，

筋

の

動 き

に

電 極

が

追 従 し

，

かつ

_{複 数 回}

の

筋 収 縮 中

に

電 極 間距

離

が 変

動

し ない よ

_う

に ワイヤ

ー

の テ フロ ン

_被

覆

部

をフ ッ

素 樹 脂 表 面 処

理

剤

にて

処

理 し た

後

双

極

の ワイ ヤ

ー

を 生

体

用ア ロ ンア ル フ ァに て 間 定 し 先 端 部 分 を 折 り返 し たll〕

（

図

2a

）

。

電 極

は

25G

の カテ ラン

針 を

用いて

双 極 同 時

に

筋 内

に

刺

入 し

，

カ テ ラ ン

針

の み

抜 去

し て

電 極

を

留 置

し た。

電 極

の

刺 入位 置

は

，

半 腱 様 筋

は

大 腿 骨 内側

上

顆

と

坐 骨 結

節 を結

ん だ

線

の

中点 付 近

，

腎

ド膜 様 筋

は

大腿

一

二

頭 筋

と

半 腱

様 筋腱

で

形 成

され る

“

v

”

字

型の

頂 点

で

半

腱

様 筋

腱の

外

側 部付 近

，

大 腿

二

_{頭 筋 長 頭}

は

腓 骨 頭

と坐

骨 結 節

と を

結

ん だ 線の中 点

，

大 腿二頭 筋 短 頭 は 腓 骨 頭 よ り

4

横 指 近 位 部 で 大 腿二頭 筋 長 頭 腱の 内 側 部 付 近 と し た】3）

。

さ ら に

，

電 極

を 正

確

に

刺

人

留 置 す

る た め に

電 気刺 激

を

行

い なが ら

電 極

を

刺 人

し

，

目的

と し た

筋

の

収 縮

を

確 認 す

ることに よ りその深 さ を 決

定

し た

。

電 気 刺 激に よ る

各 筋

の

確

認 は

半

腱

様 筋

と 半 膜

様

筋 につ い て は 膝 窩 部

内

側 で 両

筋

の 停

止

腱

64 理学 療法 学

　

第

26

巻 第2号 を

触 診 す

る こ とに よ

り行

い

，

大

腿二頭

筋

長 頭 と

短

頭 につ い ては 坐

骨 結 節 部

で の

筋 収 縮

の

有 無

お よ

び膝 窩 部 外 側

で の

停

止 腱 を

触 診

す るこ とによ

り確 認 し

た。 ガ

イ ド針 を抜

去

して

，

再 度 電

気

刺 激 を

行

い

_半

腱

様 筋

と

半 膜 様 筋

の

違

い お よ び 大 腿二頭

筋

長

頭

と

短 頭

の

_違

いを

確 認

し た。 こ の と

き各 筋

の

違

いが 明

確

に

確

認 で き な け れ ば 電

極

を

抜 去

して

再 度 新 し

い

電 極 を刺 入

し

た

。

筋 収 縮

に

伴 う筋

の

動

きに ワ イヤ

ー

電 極

が

追 従 す

る よ

う

に ガイ ド

針

を

抜

去 し た 後 皮

虜

か

らでた ワ

イ

ヤ

ー

を直 径 約

1cm

の

輪 を作

り

皮 膚

に 固

定

し た

（

図

2b

）

。

筋 電 図

は

前 置 増 幅 器 （

DPA −

10A

，

ダ イ ヤ メ ディカ ル シ ス テ ム

，

東 京 ）

で

2

倍

に

増 幅

した

後

， 周

波 数特 性

が

5Hz

か ら

3000

　

Hz

の

増 幅 器

（

BIOTOP6R

　

12，

NEC

三

栄

，

東 京 ）

を

用

いて

200

倍

に

増 幅 し

デ

ー

タ レコ

ー

_{ダ （}

_RX

−

₈₀₀

_，

　

TEAC

，

_{東 京}

）に

記 録

した

。

筋 電 図

の

解

析

に は 生

体 情 報 解 析

シス テム

BIMUTAS

_（

キ ッ セ イ コムテック

，

松 本 ） を使

用 し た

。

デ

ー

タ レコ

ー

ダ に

記 録

し た

筋

電 図 は

12bitAfD

変 換 ボ

ー

ド （

ADI2 −

16U

（

98

）

EH

，

　

Contec，

_{大 阪 ） を 使}

_{用 し}

5000

　

Hz

_{の サンプ リン グ}

周 波 数

で

A

／

D

変 換 を行

いパ

ー

ソナル コンピュ

ー

_タ

ー

_に

取 り込

んだ

後

，

10Hz

か ら

1000

　

Hz

_の バ ン ドパ ス フ ィル タ

処

理 を

行

っ た 14〕 。

各 肢 位

で

2

回

施 行

の

う

ち

発 揮 張 力

の

大 き

かっ た

施 行 を対 象

と

し

て

運 動 開始 後

1

秒 後 以 降

で

張

力

の

最 も 強

い

時 点

か ら

500msec

間 を

筋 電

図

解 析

の

対 象

期 間 と した

。

解 析 対 象

と した

期 間

の

筋 電 図 信 号

を 全

波 整

流 し た

後

，

積

分

値

（

integrate

　electromyography 以

下

IEMG

と略 す ） を算 出

し た

。

算

出 さ れ た

IEMG

お よ び 膝

屈 曲

トル ク

を 膝

関

節

屈 曲

90

度

・

下 腿 回 旋 中 間 位 での値

を基

に

正 規 化

し

，

下

腿

回

旋 中

間

位

・

外 旋 位

・

内旋 位

に お い て

60

度 屈 曲位

で

得 ら

れ

た値 と

90

度 屈 曲 位

で

得

ら れ た

値 を

比

較検 討

した。

統 計 処

理に は

paired

　

t

検 定

を 用い た

。

結 果

1

．

最

大

等

尺

性 膝 屈 曲

トル クと

膝 関 節 屈 曲 角 度

との

関 係

　

下

腿

回

旋 中 間 位

で の

膝 屈 曲

トル クは

60

度 屈 曲 位

で

12

ユ

．

1

±

21，

0

％ （平 均±標

準

偏 差

）

で あ り，

90

度 屈

曲

位

での

発 揮

トルク よ

り有 意

に

高

い

値 を

示 し た

。

下 腿 最 大

外

旋 位

で の

膝

屈

曲

トル ク は

60

度

屈 曲 位で

ll3

，

4

±

28．

2

％ で

あ り

90

度 屈 曲位

で の

値 （

99，

0

±

21．

1

_％

_）

_よ

_{り有 意}

_に

_高

い

値 を示 し

た

。

下 腿 最 大 内旋 位

で

も同様

に

膝 屈 曲

トルク は

60

度 屈 曲 位

で

110

，

2

±

17

．

9

_％で

あ り

，

90

度

屈

曲 位

で の

値 （

88

．

4

±

12

．

6

_{％ ）}

よ

_{り有 意}

に

高

い

_{値 を示 し}

た

_（

_表

1

）

。

2．IEMG

と

膝

関 節 屈 曲 角 度

との

関 係

　

下

腿

回

旋 中

間

位

での

等

尺 性 最 大 膝

屈

曲

時

に

得

られた

各

筋

の

正 規 化

した

IEMG

（normalized 　

IEMG

_{以 下}

NIEMG

と

略 す ） と膝 関 節 角 度 と

の関

係

を み る と，

60

度

屈

曲

位

で の

半 腱 様 筋

の

NIEMG

は

78

．

2

±

19

，

2

_％

で

あ り

，

90

度

屈 曲位

で の

NIEMG

よ

り有 意

に

低

い

値

を

示

した

。

半 膜 様

筋

の

NIEMG

は

60

度 屈 曲 位

で

79

．

6

±

20

．

3

_％

で

あ り

，

半

腱

様 筋

と

同様

に

90

度 屈 曲位

で の

値

よ

り有 意

に

低

い

値 を

示 し た

。

大 腿二 頭

筋

長

頭

の

NIEMG

は

60

度 屈 曲 位

で

135

．

9

±

30

．

7

％ で あ

り

，

90

度 屈 曲位

で の

値

に

比

べ

_{有 意}

に

高

い

値

を 示 し た

。

大 腿二 頭

筋

短

頭

の

NIEMG

は

60

度 屈

曲位

で

98

．

7

±

24

．

6

％ で あ り

90

度

屈 曲

位

で の

NIEMG

と

有 意

な

差

は認め られ な かっ た

（

表

2

）

。

　 下 腿 最 大 外 旋 位

で は

，

半 腱 様 筋

の

NIEMG

は

60

度

屈

曲 位

で

72

．

5

±

13

．

3

_％

で

あ り

，

90

度 屈 曲 位

で の

値

（

83

．

3

±

15

．

1

％

）

よ

り有 意

に

低

い

値

を

示

した。

半 膜 様 筋

の

N

工

EMG

は

60

度 屈 曲位

で

64

．

4

±

20

．

7

_％

で

あ り

，90

度

屈

曲

位

での

値 （

75

．

4

±

9

．

4

_％

_〉

_{と 比}べ て

低

い

傾 向 を示 し

た

。

大 腿二 頭 筋 長 頭の

NIEMG

は

60

度 屈 曲位

で

146

．

O

±

41．

6

％ で あ り，

90

度 屈 曲 位

での

値 （

123

．

6

±

40

．

5

％ ）

よ

り有 意

に

高

い

値

を 示 し た

。

大 腿 二頭

筋

短 頭の

NIEMG

は

60

度

屈 曲 位：で

1018

±

22

．

1

％ で あ り

，

90

度 屈 曲 位での値

（

UL3

±

19

．

3

％

）

と比 べ て

有 意

な

差

は み ら れ な かっ た

（

表

3

）

。

　

ド腿

最

大

内 旋 位

で は

，

半

腱

様 筋

の

NIEMG

の

値

をみ る と

60

度 屈 曲 位で

87

．

8

±

29

，

7

％であ り

，

90

度

屈

曲

位

で の

値

（

83．

6

±

27

．

6

％ ） と 比べ て

有

意 な 差 は み ら れ な かっ た。

半 膜 様 筋

も 同

様

に

60

度 屈 曲 位で

96

．

0

±

42

．

6

％で あ り

，

90

度 屈 曲 位 での 値 （

90

．

6

±

19

．

5

％ ） と 比べ 有 意 な 差 は 表

2

下 腿 回 旋 中 間 位 での最 大 等 尺 性 膝 屈 曲 運動時の

　 　

NIEMG

と

膝

屈曲

角

度 との _関係 膝 関 節 屈 曲 角 度

60

度 go度 ￥

一

月建様 筋　　　　　　　

78

．

2±19

．

2

“

＊

半膜 様 筋　　　　　　79

．

6±20

，

3



＊

大腿r

一

頭 筋 長頭

　　　

135

，

9

±

30

．

7 ＊ ＊ 大 腿二頭 筋短 頭 　 　 　98

．

7±24

．

6n

．

s 100100100 ］oo 平 均値±標 準 偏 差 〔％）

，

paired　t

　

test

，“

＊

：pくO

．

Ol

，“

；p＜e

、

OS

．

，

表

3

　

ド腿

外

旋 位で の最 人

等

尺

性 膝

屈 曲 運動 時のNIEMG と膝 　 　 屈 曲角度 との 関 係 膝 関節 屈 曲角 度 表

1

最 大等尺 性 膝 屈 曲 トルク と 膝 関 節 角 度 との関 係 60度 90度 下 腿 回

旋

肢 位 膝 関節 屈 曲角 度 　下腿 中間位 　 下 腿外 旋 位 　 　ド腿内旋 位 60度 90度

1

器

’±21_ρ

ト

1

_灘

：

諺

1

：

1

ド

螺

：

：

li

；

：

1

］

・ 半腱

様筋

半 膜 様 筋 大 腿二頭 筋 長 頭 大 腿二頭 筋 短 頭

72

．

5

±

13

．

3

　　＊　　　　　　

83

．

3

±

15

ユ

64

．

4

±

20

．

7

　　†　　　　　　

75

．

4

±

9

．

4

146

．

0

±

41

．

6

　　＊＊　　　　

123

．

6

±

40

，

5

101

．

8

±

22

．

1

_n

．

_s

lll

．

3

士

19

．

3

最大等尺 性 膝屈 曲 運 動 時のハ ム ス ト リン グ ス の筋 活 動につ い て

65

表4 下 腿 内 旋位での

_最

大 等 尺 性 膝 屈 曲 運 動 時のNIEMG と 膝

　 　

屈 曲

角

度との 関係 膝 関 節 屈 曲角 度

60

度 90度 半 腱 様 筋

覧

_{ド膜 様 筋} 大 腿二頭 筋 長 頭 大腿二頭 筋 短 頭

87

．

8

±29

．

7n

．

s 96

．

0±42

．

6n

，

S 922±39

．

4＊ 75

．

7：ヒ15

．

8

　 n

．

s

83

，

6

±

27

．

6

90

．

6±19

．

5

68

．

6

±

25

．

6

77

．

7

±15

，

7

tlt

_{均±標 準 偏 差 1％）}

_，

_{paired　t　test}

_，

’

：p＜0

、

05

．

み ら れ な か っ た

。

大 腿

．

二

頭 筋 長 頭

は

60

度 屈 曲 位

で

92

．

2

±

39．

4

％ で あ り

，

90

度 屈 曲 位

で の

値 （

68

．

6

±

25

，

6

％

）

に比べ て 有 意 に

高

い

値 を 示

し た。 大

腿

二 頭

筋

短 頭 の

NIEMG

は

60

度 屈 曲 位

で

75

．

7

±

15

．

8

％で あ り

，

90

度 屈

曲 位

で の

値 （

77

．

7

± ユ

5

．

7

％

）

と 比べて 有 意 な

差

は み ら れ なかっ た

（

表

4

）

。

考

察

1

．

最

大

等

尺 性

膝

屈

曲

トルク

と膝 関節 屈 曲角 度

との

関係

　

人 を 対 象 と し た 随

意

的

膝

関

節 屈 曲

ト ル クと

膝 関 節 角

度 との関 係 は 下 腿 回

旋

中 間

位

で

等 速 性 運 動

と

等 尺 性 運 動

と の比

較

や

，

年 齢

での

比 較

，

性 差

で の比

較

，

膝 伸 展

トルク との比

較

など

数 多 く

の

報 告

が ある1518 〕

。

これ らの

報 告

で は

膝 関節

が

15

度

か ら

30

度 付

近 で 発

揮

トル クが 最 大 と

な り

，

そ

の

後 屈 曲 角 度

が 増 加 す る につ れ て

発 揮

トル クは

徐

々 に減 少 す るこ と が 示 さ れ てい る

。

本実 験

で

も ド腿 回

旋 中 間位

で

膝 関 節

60

度 屈

曲位

で

得

ら れた

値

の

方

が

90

度

屈

曲 位 で

得

ら れ た

値

よ

り大 き く先 行 文献

の

結 果

と

．

一

致 し てい る

。

膝 関節 屈 曲主 動 作 筋

で

あ

るハ ム ス ト リン グス は 下 腿の回

旋 作

用

も有 す

るため

各筋

の

筋 活 動

や発

揮

張 力 は 下 腿 回

旋 肢 位

に

影 響 さ

れる こ と が

推 測

さ れ る

。

しか し， 下

腿

の回

旋 肢 位 を変 化 さ

せて

発 揮 張 力

と

関節

角

度 との 関

係

を

報 告

した ものは ない

。

_{本 実 験}では 下 腿 回 旋 中 間 位で の

結 果

に

加

え

，

下

腿

外 旋 位

お よ び

内旋 位

で

も

同

様

の

結 果

を

得

る こ と が で き た

。

これ らの こ

と

は

，

下

腿

の回

旋 肢 位

にか か わ ら ず 膝 関 節

60

度 屈

曲 位

で の

発揮

ト ル ク の

方

が

90

度 屈 曲 位での

発揮

トル ク よ

り

大

き

い こ と を

示

唆 して い る と

考

え られる

。

　 筋

の 長 さ

と発 揮 張 力

との

関係

につ い ては

占 く

か ら

報

告 さ れている

。

Gordon

ら は

1966

年

に カエ ルか ら

mPu

“

筋 線

維

を

取 り出

し

，

筋節

長 と発 揮 張 力 との 関 係 を 明 ら かに し

“

滑 り説

”

を

提

唱 し た19〕

。

その

後

，

Lieber

ら はカエ ル の

半

腱

様

筋の筋 長

（

膝

関

節 角 度 ）

と

膝 関 節 を介

し た

発揮

ト ル クとの関 係 を 観 察 し

，

発揮

トル ク は

筋 節 長

に

影 響

さ れ る だ け で な く

筋

のモ

ー

メ ントア

ー

ム の

影 響 も考 慮

し な け れ ばいけ ない こ

と を報 告 し

てい る2ω。 し か し その

後 彼

ら はモ

ー

メ ン トア

ー

ム の

影 響

は

小

さい と

_報

告 して い る2P

。

本

実 験

で

得

ら れ

た最 大 等 尺 性 膝 屈 曲

トル ク と 膝 関

節 角 度 と

の

関 係 を

み ると

，

下 腿 回旋 肢 位

に か か わ ら

ず

60

度

屈

曲位

で

得

ら れた

屈 曲

トル ク の方 が

90

度

屈

曲位

で の トル ク よ

り有 意

に大 きい

_値

を 示 し た

。

ハ ム ス トリ ン グ ス の モ

ー

メン トア

ー

ムの平 均

値

は 屈

曲 角 度

が

増 加 す

る に つ れて増 加 す るこ とが

報 告

さ れて

お り

4｝

，

本 実 験

の

屈 曲

トル ク と

関 節 角

度 との 関

係 も

モ

ー

メ ン ト ア

ー

ムの

影 響

よ り筋 長 に 強 く

影 響

さ れ たこ とが

推 測

で

き

，

Lieber

らの

報 告

と

一・

致 す

る

。

2．IEMG

と膝

関

節 屈 曲角 度

との

関係

　

最 大 随 意 収 縮 中

の

発 揮

トルク と

筋

長 （関 節

角

度 ） との 関

係

は

多 く

の

報 告

が あ る が6H5

−

18｝22

．

25’

，

最 大 随 意

収

縮

中

の

関 節 角 度

と

筋 電 図

との関 係 を

報 告

した

も

の は

少 な

い6｝21）2Z）v そ れ は

，

発 揮 さ れ る トルクは

筋 長

（

関 節 角

度

）

に影 響 さ れ る もの の

，

最

大 随意 収 縮

で は全て の運

動

単位

が

動 員

さ れ

，

導 出

され る

筋電 図

は

関節 角

度の変 化に

影 響

さ れ ない こ

と

が

推 測 され

るた めで

あ

る と

思

わ れ る

。

しか し

，

本 実

験

で は下

腿 中 間位

お よび

外 旋 位

において半 腱

様 筋

およ び

半 膜 様 筋

は

90

度 屈 曲 位

で 強 く活 動 し

，

大

腿

二

頭 筋 長 頭

は

60

度屈 曲位

で

強

い

活 動

を

示

し た

。

ま た， 下 腿

内 旋 位

で

も

大

腿

1

頭 筋

長 頭 は 膝 関 節

60

度 屈

曲 位

で

強

い

活 動

を

示

し た

。

こ れ らの こ と は

，

最 人 努

力

での

張 力

発 揮 時

に おい て

，

主 動 作

筋

で あっ て

も常

に

最 大 限

に

活 動

してい る わ けでは ない こ

とを 示

して い る と

考 え

ら れ る

。

す な わ ち

．

動 作

筋

電 図 を

解 析 す

る

際

に

一

定肢 位

で の

最

大 衰5

　

ハ ム ス ト リングの形態 学的

特

徴 半腱様 筋 半膜 様 筋 「頭 筋 長 頭 二頭

筋

短頭 作用関

節

数 回

旋

作用 神 経 支 配 筋 重量 （9）2’ 　 　 　 51 筋 容 積

Ccm3

） 生 理学的断面

積

（cmZ ＞m 羽 状

角

（

°

）m 筋 線 維長 （mm ）2

』

31 筋線 維組 成 （％type　l且

bers

_押

筋 節 長 （安 静 時

・

解 剖 学的 肢位） 二関 節 　 内 旋 脛 骨 神 経 　76

，

9260

．

1

　

16

．

2

　 5 ］55

，

6 二関 節 　 内旋 脛 骨

神

経

107

．

5291

．

9

　44

．

0

　 15 　63

．

3

．

．

二_{関 節} 　 外 旋 脛骨 神 経 128

_，

4241

．

4 　29

．

8 　 0 　

80266

．

9

単

関節 　 外 旋 腓 骨 神 経 ll8

．

1 　

7

．

9

　

23

、

3130

．

3

66

理 学療

1

去

ノ

詮　　第

26

巻第

2

写

・

収

縮 中に

得

ら れ た

筋 電

図 を

基

に 正焼

化

する こ と は

，

必ず し

もそ

の

筋

の

_{最 大 筋 放 雹}

を

基

に ［

1

規 化

してい る ことに は な ら ない こと を小 してい る

。

ま た

．

こ の

結 果

は

，

発揮

ト ル クと 関 節

角

度 との関 係 を 観 察 す る と き

，

筋 長や モ

ー

メ ン トア

ー

ム の 影

響

だ け で な

く

，

卞 動

作 筋

の

_活動

状

態

も

考

慮

し な け れ ばい け ない こ と を 示 唆 してい る と

考

え ら れ る

。

　 筋

を

形態 学 的

側

面

よ り みて

，

その

活

動 や

収

縮

張 力

に 影 響 を 及ぼす 要 因 と して は

，

筋 容

積

，

筋 生 理

籌

的 断

面 積

，

筋 線 維 長， 羽 状 角

，

筋

線

維 組 成

，

解 剖 学 的 肢 位 での

筋

節 長

，

モ

ー

メ ン トア

ー

ム な ど が あ るL

’

「

1

　

ま た

，

ハ ム ス ト リングス は

単

関 節

筋

と

1

関 節

筋

，

月 骨 内

旋

筋と外 旋

筋

に

分 類 す

る こ と

も

で

き

る

　

ハ ム ス ト リン グ ス

4

筋

の

Jl

：

彡

態 学

的 特 徴

を

表

5

に

示

し たL’ 1｛）

　

26〕

。

これ らの

う ち

，

膝 関節

角 度

の変

化

に

影 響

さ れ

．

し か も 大

腿

顕

筋 長頭

と

L

卜腱 様

筋

・

半膜 様 筋

と が

異 な

る

特 徴

を

示 す 可 能 性 が あ

る のは

．

一

・

定 肢 位

で の

筋 節 長

の み で

あ

る

　

1984

年

に

Herring

ら は

，

至 適

筋 節

長の

時

運

動 単 位

は

最

も

活 動

しやすい の で はない か と

仮 説 を

たて てい る27）。 これ らの こ と から

，

木 実 験

で の

IEMG

の変

動

は

，

筋 節 長

に

依 存

し た もの で あ る と

推

測で き

，

ハ ム ス トリン グス

4

筋の活 動

様

式に違い がみ ら れ たの は 膝

関 節

60

度 お よ び

90

度

屈 曲

位

での 筋

節

長 が

各筋

で 異 なっ てい た た め で は ない か と 考 え ら れ る

．

こ の こと は

，

ハ ム ス ト リングス

4

筋 が 膝 関 節 屈 曲 運 動 に 同 様 に 関 与 するので はな く

，

膝

関

節 角

度に影 響 さ れて活

動 様

式

が

変 動 す

るこ

と を 示

してい る

と 考

え ら れ る

．

し か し

，

人のハ ムス ト リングス

4

筋

の

一

定

肢 位での

筋

節 長は明 確 に さ れてい ない

．

しか も

，

よ り中

枢

レベ ル での 要 因 が 関 与 し ているn［

能性 も

あ り

，

本 実 験

か ら で は その原 因

を明

碓にする こ と は で き ず 今

後

の研

究

課 遺と し たい

、

、

本 稿

の

・

部

は

第

33

回

H

本

理

1

津療 法 診会

に て

発 表

し た

，

．

参 考 文 献

1〕Blaimont　

Pl

　

A

　

Pathogenic

　

Hypothesis

〔〕

f

　

Femoropatellur

　

Ostc

エ｝arthritis

．

　

Surgery

　＆　

．

＼rlhr〔〕sc（エpy　〔，

f

　the　

Knee

．

　

Springer

−

／

’

ertag

，

　

Bertin

．

1988

，

2

） “1〔

k

しwicz 　

TL

．

　

R

（，y　

RR

，

　et　al

．

：

Muscle

　archi亡ecture 　of

　 匸he　

human

　

lowcr

　

timb

、

　

Ctinicat

　

Orth

〔｝paedics　and　

Related

　

Resaareh

　l79：275　

283

，

　1983

．

3〕

Friederich

　

JA．

　

Brand

　

R

へ　

Musde

　

fiber

　architecture 　

in

　 thc　

human

　

lo

、〜er　

limb

．

　

J

　

Biomecham

〔s　23　〔

t

）：

91

−

95

、

　

199

〔

1

．

4）Herzog　W

，

　Read　LJ：Lines 〔｝f　actio1 〕 and 　nloTnent 　arm

　 of　 the　 major 　

f

（，rce

．

carrying 　structures 　cro

．

　

ing

　 the

　 lluman　knee　

j

（nt

．

　

J

　Anat　I82：213

−

230

，

1993

．

5） 秋 問　広

，

久 野

匡

1普也 ：

MRI

に よ るヒ トの 膝仲 筋

・

膝 屈筋

　 に お け る形 態的特 徴お よ び

1

理 学 的 断 面 忙

li

たりの筋 張 　 力

．

体 力 科学

44

；

267

−

278

，

1995

，

6

）Onishi　H

，

　Ikeda　T

，

　et 　ai 　EMG 　activities 　of 　the　_pop［lteus

　 and 　hamstring　rnuscles 　during　maximum 　isokinetic　knee

　

tlexion

，

　Proc

．

　of 　l2th



Int

，

　Socl〔ty　of　ElecLr（，

physiDk

〕gy

　 　 ar］d　Kine〜1］IOkTy：4〔｝

−

41

，

1998

7〕

B

れsm 　1」　n　

JB，

　

SLecko

　

G

；

A

　new 　

bip

〔〕

lar

　eLectrQde 　

for

　 　eiectromyegraphy

．

　

J

　

Appl

　

Physiol

　l7：849

，

1962

．

8

）　（）nishi 　　

H

，

　 ］L

・

larsumura

　　

Y

，

　et　α

i

．

：　 〔〕

huracteristic

　　of

　 　

Ir

］tegrated 　

EMG

エ，

f

　the

Va

　tus

Lateralis

　Detected

by

　 　

Multiple

　Bipolar“

’

ire

　

Electrode

．

　

Proc

．

　of　lhe　

7th

　

Korea

・

　 　

Japan

　

FES

　

SymPosiun

ユ5

，



1996

，

9

）大西 秀 明

．

松 村 康弘

・

他：外側 広筋に 刺 人 し た 複 数の _ワイ 　 　ヤ

ー

亀極 から導 出さ れた 筋 電 図 と張 丿丿との関係

．

理 学療 法 　 　

’

f：24〔学／ ”

、

h

場rJ号♪　　

375

，

　

1997

1〔｝♪池

lli

知

1

純

，

大 西 秀 明

・

他：双 極ワイ ヤ

ー’

E

極による

kh

　Taf_図 　 　 擘出 法の検 討

．

一

電 極間 証巨離 およ び導出 而積か筋電 図へ 及 ぼ 　 　す影 響

一．

第1回Ll本電 気生 理運 動 学 会抄 録 集 　25

_，

1997

、

11〕池 田 知 純

，

大 西 秀 明

・

他：双 極ワイヤ

ー

電 極に よ る筋 竜 図 　 　 導出法の検u

・

1 −

1

極 間 固 定の有 凪が筋 電 図へ 及ぼす影 響 　 　

一．

第6回口本

FES

研 尤会 予稿 集 　24

，

1997

．

12＞Akasaka 　K

，

　

Onishi

　I

・

1

．

　et 　al

、

：EMG 　power 　specLr し1m 　and

　 　

integi

・

ated 　

EMG

　of 　ankle 　planterfiexors 　

during

　stepwise

　 　and　ramp 　conLraclbns

．

　Tohoku 　

J

　Exp　Med 　182：207

−

216

，

　 　1997

．

13）DeLagi　EF

，

　Pcrotto　

A

　E

・

t　at

』

iXnatomic 　Guidc　fQr　the

　 　

Electroniyogral

〕

her

．

　

Charles

し

．

　

Thomas

，

　

IUinois

，

⊥981

．

工

4

）

Basmajian

　

JV，

　

De

　

Luca

　

CJ

：　

Musck

　

Ali

、

・

e

．

　5th　cd

，

　 　

W

’

iLliams

＆ 一’

ilkins

，

　

Ba

］timorc

，

　1985

．

15

）

Yoon

　

TK

，

　

Park

　I）

S

．

　 t　at

、

二

Isometric

　and　

isokinetic

　torque

　 　curves 　at　the　

knee

　Jo］nt

．

　

Y

〔〕nsei　

Medical

　

Jc

♪urnal　

32

〔

1

）：

　 　

33

−

43

，

　1991

、

16

）

Lord

　

JP．

　Aitkens　

SG

．

　et α

l

　

JsQmetric

　an〔i　isokinetic　mea

−

　 　surement 〔＞f　hamstring　and 　quadriceps 　strength

．．

＼rch

　 　

Phys　Med 　R〔hnL　bEl　

73

：32

，

1

−．

330

，

　

1992

、

17〕Kannus　K

，

　Beynmon 　B：Peak τorque 　occurrellce ［n 　the

　 　rarlge 　Df　Il1〔，tion　during　

isokinetic

　exLe 且1sioll　_and　flexion

　 　of 　the 　knee

，

　Int　

J

　Spo「1　NドlcdL4_（8_）：422

−

426

，

　1993

．

18｝B〔）rges 　O：Isometric　and ［sokind ［c　knce　extcllsiQn 　an （l

　 　flexion　torque 　ir】men 　and 　w ⊂）rnen 　aged 　2D

−

70

．

　Scalld　

J

　 　Rehab　Med　21：45

．

．

53

，

　1989

．

19〕

Gordun

　

AM

，

　

Huxley

　

AF

、

　et 　al

．

：

Tht

　variati （）n　

in

　

isometric

　 　tension　with 　sarco ［nere 　且ength 　m　ver てebra 匸e　Illuscic

　 　

fibres

．

　

J

　

Physiol

　

184

；

170

．

192

，

　1966

．

20）

Lieber



RL

，

　

Boak

｛：s　

JL

：

Sar

〔o［nere 　

length

　amd　

jQint

　

ki

囗e

．

　 　matics 　

during

　匸urque 　production　in　

frog

　hindlimd

．

　Am

　 　

JPhysiol

　

254

：

C759

−

C768

，

　1988

．

21

）Liebcr　RL

，

　B〔旧kes　

JL

：Muscle　f【，rce 　and 　【n りmerlt 　arrn

　 　contributions 　t〔｝terque　production　in　

frog

　

hindlimb

　へm

　 　

J

　Physil　254：

C769

．

Cア72

、

1988

．

22

）

Herzog

　

W

，

　ter　

Keurs

　IIEDJ

，

　et　ai

．

；

Force4ength

　relatien

　 　〔，f　

in

・

vivo 　huinun　rcctus 　fcm〔｝ris　Tnuscleg Eur　

J

　Phy

．

gio］

　 　411二642

．

．

647

，

　1988

．

23）Hcrzog　W

，

　tcr 　Keurs　HEDJ 　

，

et 　ai　A　met

．

hod　for　the

　 　determinal　Qn of 直11e　force

−

］ength rcレltion　of 　sekuted 　i1］

−

　 　Nlxo 　hurllan　skeletal 　lnuscles

．

　

Eur

　

J

　Ph｝ siol　411：

　 　637

．

641

，

　1988

、

24冫 しeedham 　

JS，

1

）owlingJJ

，

　et　al

．

：

Force

−

lcngt1

ユ

，

　torqt　

，

・

・

ngle

　 　a［ld　EMG

−joiTlt

　ang ］e　relatif｝risl］lps （，

f

　the　

humall

　ul　x　｝

　 　

b

　

・

ps　

brachii

．

　

Eur

　

J

　Apl　

Physiol

　70：

421

−

426

，

19

．

　

q

「

25）

S

エ｝

deberg

　

GL

．

　

Cook



TM

：

Elect

「〔〕my ｛，gr_叩hy

Im



b1

〔｝me

−

　 　（：hanics

．

　Physical　Th　rapy 　64 〔i2）：1813

．

．

1820

，

　1984

．

26

）

J

〔｝

hnson

　MA

，

　Weightnla【l　

JPD

，

　et　al

．

：Daτa　on　th　

dis

．

　 　tribution ‘）f　fibre　types　ill　thirty

−

six 　hulnan　musclcs 　all

　 　autopsy 　study

．

　

J

　

Neurol

　

Science

　

l8

：lll　

l29

，

1973

．

27）Hcrring　SW

，

　Grlmm 　AF

，

　nt　al

．

：Regulation　of　sarcom （，「e

　 　number 　

in

　skeletal　Illuscler　

A

　comparison 　of　

hypothes

．

　es

，

fit

ft

:C

/-

J-.:

･VI.

Ea

lt'ilWh

if

utH,i'-oii

2.x

l･

V

)i

et'

xa)

fi"

ifi

em

l:

t)vv.c 67

IAbstract>

The

EMG

Activities

of

Hamstring

Muscles

during

Maximum

Isometric

Knee

Flexion

Hideaki

0NISIII,

RPT,

MS,

Toniozutni

IKEDA,

MS,

Ryo

YAGI,

pt･'II)

Kivokazu

AKiXSAKA,

RP'I',

MS,

Mineo

OYiXpt'IA,

OTR,

MS,

Kimito

MOMOSE.

RPT,

MS,

Kouji

IHASHL

RPT.

Ph.D.

Yasttnobu

HANDA,

MI)

Department

of

Restorative

IVleuromuscutar

Surgerly

and

Rehabilitation,

lbhoha

Universit.y

Graduate

School

of

Medicine

The

_purpose

of

this

study was to

find

sonie

ditTerences

in

activities aniong

four

harnstring

rnuscLes

by

integrated

E)v'TG,

and to analyze the relationship among

E}v･IG,

torque and muscle

length

during

maximum

isornetric

knee

flexion.

Ten

healthy

male volunteers participated

in

thisstudy.

The

subject was

fixed

in

prone

pesition

on a

bed,

and Lhe

knee

joint

was

fixed

at

60-

or

90-degree

in

fiexion

with neutraL external and

internal

knee

rotation.

They

perforrr]ed

maximum isometric

knee

flexion

with

these

six

knee

positions.

Thon,

the

knee

flexion

torque was ineasured and

the

E)L･IG

data

were

detected

by

bipolar

fine

wire electrode

from

sernitendinosus, semimembranosus and

long

and short

head

of

biceps

femoris

muscle, simullaneously,

The

E]v'IG

data

were

full-wave

tified

and

integrated

(IEMG).

The

knee

1'lexionterque and the

detected

IEMGs

from

each

string muscLe at

60-degrec

were compared with the values at

90-degree

in

each

knee

rotated

tton,

As

a result, the

knee

ilexion torque ar

60-degrees

"ras

higher

than

thar at

9e-degree

less

of

knee

rotation.

The

IEMG

x,alues ot'the semitendinosus and semimembranosus muscle at

60-degree

in

knee

flexion

with neutral and external

knee

rotation

_position

were

Iower

than those

at

90-degree,

On

the

other

hand,

the

IEIv'IG

x,a[ue of the

long

head

of

biceps

femoris

at

60-degree

with neutraL external and

internal

knee

rotation were significantly

higher

than

those at

90-degree.

There

were no significan(

differences

in

IEMG

va]ues of short

head

of

biceps

femoris

between

degree

and

90-degree

with any rotational angles.

These

results

indicate

next two

insights.

First

there are obvious

differcnces

in

activiries among

four

hamstring

niLiscles

during

maximum

ric

knee

flexion.

Second.

the agonist muscles are not aLways

fully

active ex,en

if

thc

isorr)etric

inoverrient

is

_perl'orrried

with the inaxirriu;n efforts.