原著論文
肩関節屈曲による交互滑車運動器使用時における
肩甲骨の動きからみた肩甲上腕リズムの検討
寒川貴雄(RPT)1) 成末友祐(RPT)2) 新枝誠人(RPT)1) 原田貴志(RPT)1) 澤近知代(RPT)3)Key Word
交互滑車運動器・肩関節屈曲・肩甲骨の動き・肩甲上腕リズム要旨
本研究の目的は，上肢の交互滑車運動器（以下，上肢プーリー）使用時の肩甲骨の動きからみた肩甲上腕リズ ムへの影響について調査し，上肢プーリー使用時の運動指導について検討する指標とするためである．対象は， 平均年齢22.96±2.88 歳の健常人 24 名（男性 11 名，女性 13 名）で，48 肩であった．方法は，①何も持たない 自然挙上群，②上肢プーリー自動運動群，③上肢プーリー牽引群の3 群に分け，肩関節の屈曲を 0°∼180°ま で30°ごとに挙上し，肩甲骨の動きをゴニオメーターで計測した．その結果，肩甲胸郭関節と肩甲上腕関節は， 90°，180°の間で牽引群と他の 2 群との間に有意差があった．肩甲上腕リズムは，60°，90°の間に牽引群と 他の2 群との間に有意差があった．よって，上肢プーリーは，60°，90°までの間の肩甲骨の評価と運動指導が 必要であり，その際は，自動運動で行うべきであることが示唆された． 1) 医療法人 和光会 前田病院 2) 医療法人 康雄会 介護老人保健施設すばる 3) 医療法人 和光会 高松老人保健施設フローラ 1）住所；〒761-8054 香川県高松市東ハゼ町 824 1）TEL；087-865-7111（代） 筆頭著者 E-mail；[email protected]研究の目的 上肢における交互滑車運動器（以下，上肢プーリ ー）は，1955 年，Toussaint D ら1)によってその使 用方法が報告されており，わが国では，1968 年に山 口2)によって紹介されている通り，古くからある運 動療法機器である． また，簡便な機器であるため，多くの病院や施設 などに設置されており，肩関節における関節可動域 の増大などを目的とした理学療法として，しばしば 処方される運動療法の1 つである． しかし，服部ら 3)によって，前挙，側挙などの使 用方法が報告されているものの，その報告数1-5)は少 ない． 実際の臨床現場では，理学療法士が上肢プーリー について患者に対し，適切な訓練指導を行うことは 少なく，敬遠されがちな運動療法機器となっており， 施設に上肢プーリーがあるにもかかわらず使用され ていないか，患者や利用者独自の使用方法に任せた 状態で施行している場合がある． その結果，肩関節の正常な動きを破綻させ，痛み の出現や増強があるという可能性を否定することは できない． そこで我々は，上肢プーリー使用時の正常な肩関 節の動きを把握し，運動指導を行う際の指標とする ため，今回は，肩関節の屈曲に焦点を当てた． 上肢プーリーを使用し，肩関節の屈曲動作を健常 人が行った場合，肩甲骨がどのような動きをし， 1934 年に Codmann6)が提唱して以来，肩関節の機 能的な動きとして捉えられてきた肩甲上腕リズムに， どのような影響を及ぼしているのかを調査，検討し， 若干の使用方法も含めて考察したので報告する． 対象 対象は，事前調査として肩関節周囲の重篤な疾患 の有無をアンケートし，その結果，疾患が無く今回 の研究の趣旨を説明した上で，賛同の得られた平均 年齢22.96±2.88 歳の健常人 24 名（男性 11 名，女 性13 名）の 48 肩であった． 方法 上肢プーリーについては，OG 技研株式会社製の 交互牽引滑車運動器GH-412 を使用した． 方法は，全ての被検者に，①自然挙上による肩甲 骨の動きを把握するため，何も無い状態で両上肢を 肘関節伸展位，前腕を回内外中間位で，両肩関節を 自動運動にて屈曲させる自然挙上群（以下，自然挙 上群）（図1-a）． ②上肢プーリーを用いて，両上肢の開始肢位を肘 関節屈曲位，前腕を回内外中間位とし，最終肢位と して，肘関節伸展位，前腕を回内外中間位となるよ う徐々に肘関節の伸展を伴いながら肩関節の屈曲を 行い，どちらかの上肢が挙上を行う際には，反対側 の上肢は，肩関節および肘関節を同時に伸展させる 自動運動を行う，肩関節を屈曲させる自動運動群（以 下，自動運動群）（図1-b）． ③上肢プーリーを用いて，自動運動群と同様の方 法にて肩関節の屈曲を行い，挙上肢は，脱力した状 態にて施行し，反対側の上肢にて牽引するように挙 上させ，肩関節を屈曲させる牽引群（以下，牽引群） （図1-c）の 3 動作を行ってもらい，その 3 群間に て群間比較を行った． 全ての方法において，脊椎の棘突起を結んだ線が 床面と垂直になるように座位にて施行し，Inman7) a b c a，自然挙上群 b，自動運動群 c，牽引群
図1 各運動の測定方法
自動運動 牽引 脱力 挙上 挙上肩甲上腕関節角（∠ｃ） 日整会ならびにリハ医学会による肩関節屈曲角3,4)（∠ｂ）+（180°−体幹肩甲棘角（∠ａ）） 体幹肩甲棘角可動値 0°から180°の30°ごとの体幹肩甲棘角角度−0°位での体幹肩甲棘角 肩甲上腕関節可動値 0°から180°の30°ごとの肩甲上腕関節角度−0°位での肩甲上腕関節角 肩甲上腕リズム 肩甲上腕関節角÷体幹肩甲棘角（肩甲胸郭関節：肩甲上腕関節＝１：変数） 表１ 各計算により算出した角度の計算方法 肩関節屈曲角度 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° 体幹肩甲棘角の 自然挙上群 101.46±3.99 102.29±3.99 107.92±5.63 117.71±4.25 128.23±5.21 140.31±3.63 148.33±3.62 測定値 自動運動群 102.81±3.85 104.17±4.87 110.10±7.03 119.48±6.38 129.48±6.12 142.29±4.25 150.42±4.23 （単位=°） 牽引群 102.81±3.85 104.69±4.43 108.54±8.44 113.96±10.91 130.00±8.69 142.81±6.01 154.06±4.69 体幹肩甲棘角の 自然挙上群 0 0.83±1.88 6.46±4.25 16.25±4.06 26.77±6.06 38.85±4.75 46.88±4.91 可動値 自動運動群 0 1.35±2.68 7.29±5.83 16.67±5.49 26.67±5.49 39.48±4.52 47.61±4.73 （単位=°） 牽引群 0 1.88±3.36 5.73±8.05 11.15±10.98 27.19±8.99 40.00±7.15 51.25±5.97 肩甲上腕関節の 自然挙上群 0 29.17±1.88 53.54±4.25 73.75±4.06 93.23±6.06 111.15±4.75 133.13±4.91 可動値 自動運動群 0 28.65±2.68 52.71±5.83 73.33±5.49 93.33±5.49 110.52±4.52 132.40±4.73 （単位=°） 牽引群 0 28.13±3.36 54.27±8.05 78.85±10.98 92.81±8.99 110.00± 128.75±5.97 自然挙上群 1 25.83±9.42 17.56±20.81 4.93±1.67 3.75±1.28 2.92±0.49 2.88±0.43 自動運動群 1 27.40±7.72 19.92±23.56 5.12±2.55 3.70±1.02 2.85±0.46 2.82±0.42 牽引群 1 22.50±11.84 35.22±27.36 29.29±35.89 4.02±2.10 2.87±0.71 2.56±0.43 *（自然挙上群，牽引群間）・+（自動運動群，牽引群間）：P<0.01 表2 体幹肩甲棘角の測定値，各可動値，肩甲上腕リズムの平均 肩甲上腕リズム （体幹肩甲棘＝1） + * + * + * + * + * + * + * + * +
図2 基本となる測定法
直線Ｇ：脊柱の棘突起を通る垂線，直線Ｓ：肩甲棘軸，直線Ｈ：上 腕骨軸，直線Ｊ：肩峰から下ろした垂線，∠ａ：体幹肩甲棘角，∠ ｂ：日整会およびリハ医学会による肩関節の可動域測定角10,11)， ∠ｃ：肩甲上腕関節角，直線Ｇ // 直線Ｊ G S H J ∠ｂ ∠ｃ ∠a らの肩関節の運動範囲における区分を参考にし，肩 関節の屈曲を 0°・30°・60°・90°・120°・ 150°・180°と 30°ごとに挙上していった． その時の体幹肩甲関節における肩甲骨の動きは， 非常に簡便であり，ゴニオメーターがあれば測定が 可能なDoody ら8）や唐沢ら9)の肩甲骨を捉える方法 を参考にし，脊椎棘突起を結んだ垂線（図2-G）を 基本軸，肩甲棘軸（図 2-S）を移動軸とした体幹肩 甲棘角（図 2-∠a）（以下，∠a）を，測定の誤差を 少なくするために同一の検者が，ゴニオメーターに て挙上肢の屈曲角度毎に挙上肢の肩甲骨の動きを， 左右どちらも計測した． なお，肩関節の屈曲角度（図2-∠b）（以下，∠b） は，日本整形外科学会ならびに日本リハビリテーシ ョン医学会による関節可動域測定法10,11）に基づき計 測した． 肩甲上腕関節角（図 2-∠c）（以下，∠c）は，計 算式（表１）にて，その角度を求めた． また，∠a と∠c については，それぞれの動いた角 度（以下，可動値）を知るために，∠ｂの0°位で の角度を基準とした角度を，30°から 180°の30° ごとにおける各∠ｂのそれぞれの関節角度−0°位 という計算式（表1）にて，それぞれの可動値を求 めた． 肩甲上腕リズムについては，0°から 180°の 30°ごとの∠b にて，表 1 のごとくに算出した． その後，各測定値，計算値から肩関節屈曲角度毎 に3 群間にて一元配置分散分析を行い，その後，有 意差のあった角度に関しては，t-検定にて検討した． その際の有意水準は，1％とした． 結果 Ⅰ，計測値 ∠a の計測値は，表 2 のごとくであった． 自然挙上群と他の2 群との有意差は，∠ｂの 180° 位にて自動運動群と牽引群が有意に高値であった．0°から180°の30°ごとの体幹肩甲棘角角度−0°位での体幹肩甲棘角 A， 肩甲胸郭関節 B， 肩甲上腕関節 図3 各関節の可動値 （単位=°） A 0 10 20 30 40 50 60 70 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° ∠bの角度 肩 甲 胸 郭 関節 の 可 動値 自然挙上群 自動運動群 牽引群 ＊ ＊ ＊ ＊ ＊：P＜0.01 B 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° ∠bの角度 肩 甲 上 腕 関節 の 可 動値 自然挙上群 自動運動群 牽引群 ＊ ＊ ＊ ＊ ＊：P＜0.01 自動運動群と牽引群との間の有意差は，∠ｂの 90°位にて，牽引群が有意に低値であった． Ⅱ，可動値 可動値は，表2，図 3 のごとくであり，その推移 は，図4 のごとくであった． ⅰ，体幹肩甲棘角 全ての群において，∠ｂの30°位および 60°位 では，3 群間に有意な差はなく，肩甲骨の動きは， ほとんど認められなかった． ∠ｂの90°位では，肩甲骨の動きが 3 群共に軽度 ではあるが認められた．しかし，自然挙上群は16.25 ±4.06°，自動運動群は 16.67±5.49°であったが， 牽引群は11.15±10.98°であり，他の 2 群と比べて 肩甲骨の動きが，有意に低値を示した． ∠ｂの120°位および 150°位では，3 群間に有 意な差はなく，肩甲骨の動きが認められた． ∠ｂの180°位では，肩甲骨の動きが 3 群共に認 められた．しかし，自然挙上群は 46.88±4.91°， 自動運動群は47.61±4.73°であったが，牽引群は 51.25±5.97°であり，他の 2 群と比べて肩甲骨の 動きが，有意に高値を示した． 推移は，自然挙上群と自動運動群は，ほとんど同 じ動きにて，∠ｂが30°付近まではどちらも横ばい であり，60°付近から上昇していき，150°付近に Ａ，自然挙上群 Ｂ，自動運動群 Ｃ，牽引群 図4 各関節における可動値の推移 （単位=°） A 0 20 40 60 80 100 120 140 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° ∠b 可 動値 肩甲胸郭関節 肩甲上腕関節 B 0 20 40 60 80 100 120 140 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° ∠b 可 動値 肩甲胸郭関節 肩甲上腕関節 C 0 20 40 60 80 100 120 140 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° ∠b 可 動値 肩甲胸郭関節 肩甲上腕関節 てその上昇角度が緩やかに推移した． しかし，牽引群は，90°付近まで緩やかな上昇で あり，そこから急激な上昇に転じた． ⅱ，肩甲上腕関節 全ての群において，∠ｂの30°位および 60°位 では，3 群間に有意な差はなく，主に上腕骨の動き であった． ∠ｂの90°位では，肩甲骨の動きが 3 群共に軽度 ではあるが認められた．しかし，自然挙上群は73.75 ±4.06°，自動運動群は 73.33±5.49°であったが， 牽引群は78.85±10.98°であり，他の 2 群と比べて 上腕骨の動きが，有意に高値を示した． ∠ｂの120°位および 150°位では，3 群間に有 意な差はなく，肩甲骨と上腕骨の動きが認められた． ∠ｂの180°位では，上腕骨と肩甲骨の動きが 3 群共に認められた．しかし，自然挙上群は 133.13 ±4.91°，自動運動群は 132.40±4.73°であったが， 牽引群は128.75±5.97°であり，他の 2 群と比べて 上腕骨の動きが，有意に低値を示した． 推移は，自然挙上群と自立運動群は，ほとんど同
0°から180°の30°ごとの体幹肩甲棘角角度−0°位での体幹肩甲棘角 Ａ， 肩甲上腕リズムの算出値 Ｂ，自然挙上群の肩甲上腕リズムの推移 Ｃ，自動運動群の肩甲上腕リズムの推移 Ｄ，挙上群の肩甲上腕リズムの推移 図5 肩甲上腕リズムの算出値とその推移（肩甲胸郭関節を1とした，肩甲上腕関節の対比） B 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° ∠ｂ C 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° ∠ｂ D 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° ∠ｂ A 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° ∠ｂ 自然挙上群 自動運動群 牽引群 * * * * * * ＊；P<0.01 じ動きで，∠ｂが30°付近まではどちらも上昇し， 60°付近からその上昇角度が緩やかに推移し， 150°付近にてもう一度，上昇角度が強くなった． しかし，牽引群は，他の2 群と異なり，90°付近 までほぼ直線的な推移であり，そこからやや緩やか な上昇に転じた． Ⅲ，肩甲上腕リズム 肩甲上腕リズムの算出値と推移は，表2，図 5 のごとくであった． ∠ａを1 として，∠ｂの 60°位では，自然挙上群 は17.56±20.81，自動運動群は 19.92±23.56 であ り，牽引群が35.22±27.36 と他の 2 群と比べて有 意に高値を示した． また，∠ｂの90°位では，自然挙上群は 4.93± 1.67，自動運動群は 5.12±2.55 であり，牽引群が 29.29±35.89と他の2群と比べて有意に高値を示し た． さらに，∠ｂの180°位では，自然挙上群は 2.88 ±0.43，自動運動群は 2.82±0.42 であり，牽引群が 2.56±0.43と他の2群と比べて有意に低値を示した． その他の∠ｂの30°位，120°位，150°位の角 度においては，3 群間に有位差は認められなかった． 推移は，自然挙上群と自動運動群は，∠ｂの30° 付近で算出値の最高位がみられた．その後，90°付 近から横ばいになり，一定のリズムであった． しかし，牽引群は，他の2 群と異なり，算出値の 最高位となる角度が遅く，60°から 90°の間にて 算出値の最高位がみられ，120°付近から横ばいと なり，一定のリズムとなった． 考察 今回，我々は，簡便な理学療法機器であるが，そ の使用方法について報告が少ない 1-5)上肢プーリー について，その使用に際し，正常な肩関節の動きを 把握するために，肩関節の屈曲について焦点を当て， 本研究を行った． 被検者には，3 種類の運動を行ってもらい，その 3 群間にて肩関節における肩甲骨の動きと肩甲上腕 リズムについてどのような違いがあるのかを調査し， 統計的に検討した． 肩関節は，ヒトの多くの関節の中でも非常に複雑 な関節の一つであり，解剖学的な関節である肩甲上 腕関節，肩鎖関節，胸鎖関節はもちろんであるが， 機能的な関節である，肩甲骨と胸郭間の肩甲骨の動 き自体を捕らえる肩甲胸郭関節，烏口肩峰アーチと 上腕骨頭間のメカニズムである第2 肩関節，烏口鎖 骨間のメカニズムである第2 肩鎖関節の6 個の関節 がある． その 6 個の関節が，種々の靱帯や多くの筋の作用， 働きによって，絶妙なバランスの中で複合的に可動 することにより複雑な動きを可能としており，どこ
か一つの関節の働きが悪化するだけで，その動きは 大きく低下してしまう． 信原12）とKapandji13)は，肩甲上腕関節は肩甲骨 の臼蓋が浅く，非常に安定性の悪い関節であり，肩 関節を構成する種々の筋群や靭帯などによってその 安定性が確保されているとしており，W.Kahle14）は， 解剖学的に肩関節は，比較的強い靱帯は1 つも存在 せず，筋で保護された関節であるとしている． 挙上については，信原12)によると，60°までを上 腕骨頭が不安定に動く懸垂関節とし，120°から 150°は，肩甲骨の上方回旋により臼蓋が上方を向 き，上腕骨頭が肩甲骨の臼蓋に支点を求めた状態で ある要支持関節としている．そして，その間の60° から120°までを移行帯とし，大結節の動きは，移 行帯において上腕骨を内旋もしくは外旋させながら， 第 2 肩関節である肩峰の下を通過するとし，屈曲 120°あたりで関節包や烏口上腕靭帯などの靭帯に よって制限されるとしている．さらに，上腕骨頭の 動きが肩甲骨臼蓋関節窩の上方もしくは下方への滑 り運動と転がり運動がうまく組み合わさった運動で あるとしている． また，羽座15)による肩甲骨面での挙上に関する報 告では，上腕骨頭の関節窩での動きは，長径の1/30 ほどであり，挙上角80°から 110°までの上方への 動きとその後の下方への動きであるとしている． また，Ito16) や長岡17)は，肩関節挙上90°付近か ら，肩甲帯における僧帽筋などの諸筋の筋活動が活 発になるとしている． そこで、本研究についてだが，肩甲胸郭関節と肩 甲上腕関節の動きについては，牽引群と自然挙上群， 自動運動群との間で∠b の 90°と 180°にて，有意 差が認められ，（図3）肩甲上腕リズムでは，牽引群 における∠b の 60°，90°，180°の角度にて他の 2 群との有意差があり，全く異なるリズムであった． （図5） これらのことから牽引群は，肩甲骨の動き方はも ちろんだが，肩関節における本来の動きが行われて いないことが示唆された．（図5） 肩関節の挙上に関する報告 12，13，15-17)から，肩甲 骨の動きが，∠b の 90°，180°の角度，肩甲上腕 リズムが，∠b の 60°，90°，180°の角度にて， 牽引群と他の2 群に有意な差が出たのは，牽引群が 脱力して把持しているため，本来，肩甲上腕関節を 安定させ挙上させるために働く筋群12-14)の働きが少 なく，60°を超えるあたりから 90°付近までの肩 甲骨の動きが少なかったからと推察し，その結果， 肩甲上腕リズムが破綻したのではないかというが考 えられた． 以上より，上肢プーリーを用いて運動療法を行う 場合，全可動域において患者に自動運動にて行うよ うに指導するべきではないかと考え，肩関節の屈曲 60°から 90°付近では，十分に注意しながら肩甲 骨の動きを評価することが重要であると考えられた． また，Kumar ら18)によると脳卒中片麻痺患者の 運動療法において，上肢プーリーを用いることが最 も肩の疼痛を出現させているとしている． そのため，上肢プーリーを施行する場合は，施行 前，施行中，施行後における肩甲骨の動きを評価す ることが必要であると考え，特に，随意性が低下し ているなど麻痺のある肩関節に対しては，その評価 と共に，挙上肢の肩甲骨の動きに対し徒手的に肩甲 骨を動かすことが必要なのではないかと考えられた． 最後に，今回の研究では，肩関節の屈曲に着目し たが，今後は，肩甲骨面や外転での挙上における肩 甲骨の動きや肩甲上腕リズムについてなどのさまざ まな角度から研究を進め，その使用方法についても 研究，考察を重ねていきたい． 尚，この論文の要旨は，第2 回四国リハビリテーション学院同窓会 学会にて発表した． 文献 1) 山口二郎：滑車を用いての訓練．理・作・療法 2： 46-47，1968 2) 服部一郎，他：リハビリテーション技術全書， 第2 版，pp 454-489，医学書院，2004 3) 橋本淳，他：肩診療マニュアル，第 3 版：pp 253-267，医歯薬出版，2006 4) Rene Cailliet：萩島秀男（訳）：肩の痛み，第 3 版：pp 54-99，医歯薬出版，2004 5) 武富由雄：五十肩の理学療法．整形・災害外科 30：33-39，1987
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