投球動作中のステップ側膝関節動作と肘関節外反トルクの関係性
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(2) 106. 理学療法学 第 47 巻第 2 号. 動作を呈しているとみなされた選手は肘関節に加わる力 学的負荷が高値を示したと報告しており. 5). ,Oyama ら. は体幹の非投球側への過度な側屈が球速を増大させる一 方で,肘関節に過度な負荷を与えることを報告してい る. 12). 。その他にも,ビデオカメラにより撮影した映像. を基に視覚的に評価可能なチェックポイントを示し,そ の妥当性を検討した研究は散見され,ビデオカメラを用 いた投球動作の評価がスポーツ現場や臨床現場で有用で あることが示されている. 13)14). 。. しかし,フットコンタクト以降のステップ脚の膝関節 動作は上肢関節の力学的負荷に影響を与えることも示さ れているにもかかわらず. 8). ,その動作を視覚的に評価す. 図 1 被験者に貼付したテーピング例. るための指標は提示されていない。近年,スポーツ分野 でもウェアラブル測定器の開発が進み,野球の分野で も,ボールの回転数を測定する機器や投球時に肘関節に 加わる外反トルクを測定する機器が開発され,研究の測. 計測する測定器であり,三次元動作解析装置によって測. 15)16). 定された肘関節外反トルクと motusBASEBALL により. 屋外マウンドでの測定が可能となり,従来の実験室内で. 測定された肘外反トルク値は相関係数 0.93 という高い. 行われてきた測定よりも実践的なデータを扱う研究を行. 相関関係が認められているものであることから測定機器. うことが可能となりつつある。そこで,本研究はウェア. としての信頼性は示されているセンサーである. ラブル測定器を用いて,屋外マウンドからの全力投球と. た,対象者の背面(右投手の場合は一塁側)からハイス. いう条件下での投球動作における肘関節外反トルクを測. ピードカメラ(240fps,CASIO 社製,EX-ZR400)によっ. 定し,肘関節負荷を増大させるステップ脚の膝関節動作. て投球動作を撮影した。. 定機器としての妥当性も報告されていることから. ,. 15). 。ま. (以下,ステップ膝動作)の特徴を検討することおよび. 解析は球速が最高速度を示した試技を採用し,その際. その動作に対する視覚的な評価基準を提示することを目. に身長・体重の影響を除外するために肘外反トルクを身. 的とした。. 長・体重で正規化された値を解析値とし,さらに過去の 報告でも用いられていた肘外反トルク値を球速で除した. 対象および方法. 値(以下,投球効率)も解析値として使用することとし 5). 対象者は当院が主催した野球教室に参加した中学野球. た 。ステップ膝動作の評価にはハイスピードカメラで. 選手の投手 27 名であった。なお,本研究は藤田整形外. 撮影した映像におけるフットコンタクト,肩関節最大外. 科・スポーツクリニック倫理委員会の承認を得て行われ. 旋位(Maximum External Rotation:以下,MER) ,ボー. た(承認番号 20181101) 。さらに,すべての対象者の保. ルリリースの 3 枚の画像を抽出し,それらを画像解析ソ. 護者および指導者に本研究の目的,個人情報の保護等に. フト imageJ によって合成させた 1 枚の写真を用いた。. ついて口頭および文書で説明し,文書にて同意を得た。. 評価基準は「フットコンタクトからボールリリースまで. 測定環境は屋外マウンドとし,18.44 m 先の捕手に向. の区間においてステップ膝の前方移動が見られたか,否. けて全力投球を行わせ,ストライクゾーンに入った 3 球. か?」とし,3 名の理学療法士(各検者の臨床経験年数. の試技を成功試技とした。測定前準備として,被験者の. 14 年,10 年,3 年)が個別に評価を行い,ステップ膝. 肘関節内側に投球中の肘関節トルクを測定する小型セン. の前方移動が見られなかった場合を固定群,それが見ら. サー motusBASEBALL(米国 Motus Global 社製)を貼. れた場合を前方移動群と判断することとした(図 2)。. 付し,図 1 に示す如くステップ脚の大転子および大. 遠. そして,その合成写真を評価した際に 3 名の意見が一致. 位部に画像解析に用いるテーピングを貼付した。測定項. したものを最終的な対象者とし,評価者間で判断が分か. 目は球速と肘外反トルクとし,球速は捕手の後方からス. れるものがいた場合はその対象者は除外することとし. ピードガン(米国ポケットレーダー社,ポケットレー. た。さらに,フットコンタクト・MER・ボールリリー. ダー)を用いて,肘外反トルクは motusBASEBALL に. スそれぞれの膝関節屈曲角度を imageJ によって算出し. よって測定した。なお,本センサーは肘関節内側上顆の. た(図 3)。その定義は大転子に貼付したテーピングの. 遠位 5 cm の部位に貼付した状態で投球を行うことに. 交点から大. よって,投球中の最大肘関節外反トルク(以下,肘外反. 線と下. トルク)を各被験者の身長・体重を入力することにより. メージと一致させるため得られた数値を 180 から減じた. 遠位部の貼付したテーピングの中央を結ぶ. 軸とのなす角度とした。解析には臨床的なイ.
(3) 投球動作中のステップ側膝関節動作と肘関節外反トルクの関係性. 107. 図 2 評価に用いた合成写真(左固定群,右前方移動群). 図 3 各位相における抽出写真と合成写真. 数値を解析値とした。そして,各群の身体機能を比較す るためのデータとして,片脚で台から立ち上がって座る. 結 果. までの動作の可否を評価する Single Leg Up Down テス. ステップ膝動作の評価により,固定群は 14 名,前方. 17). 移動群は 6 名に群分けされ,3 名の評価者の判断が分か. ト(以下,SLUD テスト) ,One Leg Hop テスト(以 18). に よ っ て 筋 力 を 評 価 し,Finger. れた 7 名は除外した。検者間信頼性 Fleiss の k 値は 0.65. Floor Distance(以下,FFD)によって柔軟性を評価. (95% 信頼区間:0.43 ‒ 0.88)であり,中等度の一致度で. 下,OLH テ ス ト ) した。. あった。各検者の検者内信頼性 k 値は 0.89,0.89,0.78(臨. 統計学的解析として,本評価指標の検者間信頼性を. 床経験年数 14 年,10 年,3 年)であり,すべての検者. Fleiss の k 値,検者内信頼性を kappa 値(以下,k 値). において非常に高い一致度を示した。膝関節屈曲角度の. によって検討し,膝関節屈曲角度の検者内信頼性を級内. ICC(1,1) はフットコンタクトで 0.90,MER で 0.97,ボー. 相関係数(以下,ICC(1,1))によって検討した. 19). 。また,. ルリリースで 0.99 であり,非常に高い信頼性を示した。. 各群のフットコンタクト・MER・ボールリリースそれ. 次に,それぞれの各位相における膝関節屈曲角度は表. ぞれの膝関節屈曲角度を投入した反復測定二元配置分散. 1 に示す通りであり,群間×位相間に有意な交互作用が. 分析(群間×位相間)によって解析し,単純主効果が. 見られ,群間の単純主効果の検定結果から MER および. あった場合に多重比較(Scheffe 法)を行った。各群の. ボールリリースにおける群間の膝関節屈曲角度に差が認. 肘外反トルクと投球効率,OLH テスト,FFD の平均値. められた(表 1)。位相間の膝関節屈曲角度においては. 各項目を対応のない t- 検定によって群間比較し,SLUD. 両群ともに単純主効果が認められ,多重比較の結果から. テストの結果を過去の報告を基に 20 cm をカットオフ. 固定群は MER とボールリリース間に,前方移動群は. 値としてテスト遂行の可否をカイ二乗検定によって比較. フットコンタクトと MER およびフットコンタクトと. した. 17). 。各検定の有意水準は 5%とし,すべての解析. ボールリリース間に差が認められた(図 4)。. はエクセル統計 2015(SSRI 社製)を用いて行い,有意. 各群の基本特性および身体機能評価で有意な差は見ら. 差が認められた項目に対しては効果量(effect size: 以. れなかったが肘外反トルクは固定群 0.28 ± 0.10,前方. 下,E.S.)として Cohen’s d も算出した。. 移 動 群 0.39 ± 0.03(Nm/kg*m), 投 球 効 率 は 固 定 群.
(4) 108. 理学療法学 第 47 巻第 2 号. 表 1 各群の膝関節屈曲角度の比較 単純主効果 固定群 n=14 名. 前方移動群 n=6 名. F値. フットコンタクト. 46.0 ± 13.8. 48.7 ± 7.2. 0.2. 0.67. 肩関節最大外旋位. 50.6 ± 9.6. 70.2 ± 13.0. 9.8. p<0.01. ボールリリース. 42.7 ± 15.0. 67.6 ± 15.7. 15.8. p<0.01. p値. 交互作用 F値. p値. 13.5. <0.01. 図 4 各群の膝関節屈曲角度の比較. 表 2 基本特性,身体機能評価,投球パフォーマンス測定の群間比較 固定群 n=14 名. 前方移動群 n=6 名. p値. E.S.. 年齢(歳). 13.6 ± 0.6. 13.0 ± 1.1. n.s.. −. 身長(cm). 164.7 ± 7.0. 166.3 ± 10.9. n.s.. −. 体重(kg). 56.0 ± 6.6. 52.3 ± 9.6. n.s.. −. 10 [71]. 2 [33]. n.s.. −. 1.02 ± 0.1. 1.00 ± 0.1. n.s.. −. 2.5 ± 6.6. 1.2 ± 6.9. n.s.. −. 0.0026 ± 0.0009. 0.0039 ± 0.0003. <0.01. 1.7. 0.39 ± 0.03. <0.05. 1.0. <0.05. 1.19. 基本特性. 身体機能評価 Single Leg Up Down テスト. ※1. One Leg Hop テスト(m:% 身長) Finger Floor Distance(cm) 投球パフォーマンス測定 投球効率(Nm/m*kg*km/h) 肘外反トルク(Nm/ m*kg) 球速(km/h). 0.28 ± 0.10 111.3 ± 9.2. 100.8 ± 7.5. ※ 1:カイ二乗検定,結果は 20 cm 台からのテスト遂行可能数 [%] その他は対応のない t- 検定. 0.0026 ± 0.0009,前方移動群 0.0039 ± 0.0003(Nm/kg* m*km/h)であり,前方移動群が固定群と比して有意に. 考 察. 高値を示した。それぞれの E.S. は 1.7,1.0 であり,高い. 本研究は肘外反トルクを増大させるステップ膝動作を. 効果量が検出された。球速は固定群 111.3 ± 9.2 km/h,. 検討し,その動作に対する視覚的に評価可能な評価基準. 前方移動群 100.8 ± 7.5 km/h であり,前方移動群が固. を設定することを目的とし,その動作別に各位相におけ. 定群と比して有意に低値を示し,E.S. は 1.19 であり,高. る膝関節屈曲角度および肘外反トルクと球速を比較した. い効果量であった(表 2)。. ところ,固定群の特徴はフットコンタクトと MER 間に.
(5) 投球動作中のステップ側膝関節動作と肘関節外反トルクの関係性. 109. 図 5 ステップ膝動作の典型例(上固定群,下前方移動群). 角度変化が見られなかったこと,MER からボールリ. 深いと考えられている。. リース間に伸展方向に角度変化していたことであり,前. こ の 位 相 の 下 肢 関 節・ 体 幹 動 作 の 分 析 と し て,. 方移動群の特徴はフットコンタクトから MER・ボール. Escamilla らは MER からボールリリースにおいてステッ. リリース間において膝関節角度が増大する傾向を示した. プ側膝関節伸展運動に付随して,近位セグメントである. ことであった。また,それらの角度は MER とボールリ. 体幹の前方への回転動作が生じ,体幹前傾角度が増大す. リースの各位相において群間で差が認められた。さら. ることを報告している. に,肘関節に加わる負荷の指標である肘外反トルクと投. 運動と球速の関連について体幹および投球腕の運動を剛. 球効率において,前方移動群は固定群と比して高値を示. 体リンクモデルによって動力学的に分析したところ,. した一方で球速は低値を示す傾向が明らかになった。. ボールへ伝えられるエネルギーの大部分が手関節の関節. 投球パフォーマンスの指標である球速とステップ膝動. トルクパワーに起因しているものの,それらの多くは体. 作の関連として,Matsuo らは球速が低値を示す選手は. 幹や肩関節の運動によって生み出される力学的エネル. フットコンタクト以降に膝関節が徐々に屈曲していく傾. ギーが関節や筋・腱を介して転移することによってもた. 向にある一方で,球速が高値を示す選手はボールリリー. らされていることを明らかにしている. ス時には伸展する傾向にあることを示しており. 20). ,. 23). 。さらに,宮西らはその体幹. 24). 。これらの知. 見を基に考察すると,固定群は MER からボールリリー. Kageyama らも同様に球速が高速度の選手はフットコン. ス間に膝関節が伸展方向に角度変化していたことから,. タクトから MER・ボールリリースまでの区間において. 伸展角速度の増大が関節トルクパワーおよび正仕事の増. ステップ脚の膝関節が伸展方向に角度変化することを報. 大につながったことや膝関節伸展運動に伴って体幹の前. 21). 。さらに,逆動力学解析の結果からこの. 傾角度運動が生じ,末端部への力学的エネルギーの増大. 位相における膝関節の伸展による正仕事(伸展角速度の. へとつながったことが球速増大の一助になったことが推. 増大)は球速と正の相関が認められていることや陸上競. 察される。本研究では体幹前傾角度の推移などを算出し. 技におけるやり投げの動作解析においてもリリース時に. ていないことから,推論の域を脱することができないが. 膝関節の運動が少ないことが体幹および投球側上肢の前. 固定群のステップ膝動作が球速を増大させるメカニズム. 方推進力を加速させる一助になると報告されていること. の一要因になった可能性が示唆された(図 5)。. 告している. から. 22). ,MER 以降の膝関節伸展動作は球速との関連が. 次に,伊藤らはステップ脚の膝関節屈曲角度がフット.
(6) 110. 理学療法学 第 47 巻第 2 号. コンタクトから MER にかけて増大する動作を一般的に. 評価指標になる可能性があると考えられた。また,本研. 「膝の縦割れ」と表現される未熟な投球動作であること. 究は各校の主力級の投手を対象としているため,ある程. 25). 。本研究ではフットコンタクト以降. 度の投球技術を有する選手を対象としているが,高校生. の各位相における膝関節屈曲角度を測定したところ,前. 以上の選手でも同様の結果を示すかは定かではない。そ. 方移動群は固定群と比較して MER およびボールリリー. のため,今後は幅広い年代の対象者にも同様の検討を行. ス時の屈曲角度が高値を示したことやフットコンタクト. うことが重要であると考えられた。. を定義している. から MER にかけて膝関節屈曲角度が増大する動作であ ることが明らかになったことから,前方移動群は「膝の. 結 論. 縦割れ」と表現される不良な投球動作を呈していた選手. 本研究は肘外反トルクを増大させるステップ膝動作に. を抽出できていたと考えられる。. 対する視覚的に評価可能な基準を設定することを目的と. そして,本研究において,前方移動群は固定群と比較. した。「フットコンタクトからボールリリースまでの区. して肘外反トルクが高値を示したことから,前方移動群. 間においてステップ膝の前方移動が見られたか,否. はフットコンタクト以降の膝の縦割れを呈し,肘関節に. か?」という評価基準を用いた評価において,前方移動. 過度な負荷が加わる投球動作を呈したことが推察され. 群はフットコンタクトから MER にかけて膝関節屈曲角. た。また,固定群の投球効率が前方移動群より低値を示. 度が増大する「膝の縦割れ」を呈した投球動作であり,. したが,これは肘外反トルクに加えて球速に群間差が. 肘外反トルクが高値を示して球速が低値を示した。よっ. あったことが影響しており,先に述べた如く固定群のス. て,前方移動群は近位セグメントの前方推進力が小さい. テップ膝動作が末端部への力学的エネルギーの増大へと. 投球動作を呈していたことが推察され,野球肘の理学療. つながったことがこの結果に関与した可能性があると考. 法において投球動作中のステップ膝動作の評価は臨床推. えられた。. 論の一助になり得ると考えられた。. 以上のことから,投球動作中のステップ膝動作は肘関 節に加わる力学的負荷に影響を与える可能性が示唆され たことから,野球肘の理学療法において,ステップ膝動 作の評価を行うことが重要であり,その評価を本研究で 用いた評価基準により行うことは有用であると考えられ た。近年はハイスピードカメラのみならずスマートフォ ンでもスロー動画を撮影することが可能であるため,臨 床現場においても本評価を用いて選手に自身の動きを視 覚的に認識させることは,指導前後の比較により理学療 法の介入効果を示す観点や,選手に対する教育的な側面 としても有用性は高いものであると考えられた。 本評価の問題点として,検者間信頼性が中等度の一致 度に留まったことが挙げられ,3 名の評価者の結果が一 致しなかった 7 名を除外したことにより被験者数が群間 で差がでた点が挙げられる。検定後に,有意差が認めら れた投球効率・肘外反トルク・球速に対して,事後の検 定力分析を G*Power によって算出したところ,それぞ れの検出力(1 − β )は 0.90・0.49・0.64 であることが 示された. 26). 。すなわち,球速も加味した投球効率を算. 出することにより,本研究結果の検出力は高まるものの 肘外反トルクのみで今回の結果を論ずるには対象者の数 を増やす必要があると考えられたため,今後の検討課題 としたい。このような群間差がでた要因として膝関節の 前方移動をどの程度まで許容するか否かの判断基準を明 確に提示できていなかったことにより除外される被験者 数が増えた点が挙げられる。そのため,今後の検討では 膝関節位置の評価に加えて,地面と下. 軸のなす角度を. 定量的に測定するなどの工夫を加えることで精度の高い. 利益相反 申告すべき利益相反はない。 文 献 1)原田幹生,高原正利,他:少年野球選手の野球肘の発症 に関する危険因子の検討.日本肘関節学会雑誌.2007; 14: 172‒175. 2)Lyman S, Fleisig GS, et al.: Longitudinal study of elbow and shoulder pain in youth baseball pitchers. Med Sci Sports Exerc. 2001; 33: 1803‒1810. 3)Sakata J, Nakamura E, et al.: Physical risk factors for a medial elbow injury in junior baseball players: A prospective cohort study of 353 players. Am J Sports Med. 2017; 45: 135‒143. 4)Fleisig GS, Andrews JR, et al.: Kinetics of baseball pitching with implications about injury mechanisms. Am J Sports Med. 1995; 23: 233‒239. 5)Davis JT, Limpisvasti O, et al.: The effect of pitching biomechanics on the upper extremity in youth and adolescent baseball pitchers. Am J Sports Med. 2009; 37: 1484‒1491. 6)島田一志,阿江通良,他:野球のピッチング動作における 体幹および下肢の役割に関するバイオメカニクス的研究. バイオメカニクス研究.2000; 4: 47‒60. 7)宮下浩二,小林寛和,他:投球動作で要求される下肢関節 機能に関する検討.J Athlet Rehabil.1999; 2: 65‒72. 8)内田智也,大久保吏司,他:中学野球選手におけるステッ プ脚膝関節および股関節の力学的仕事量と肩関節トルクの 関係.理学療法学.2018; 45: 75‒81. 9)内田智也,大久保吏司,他:中学野球選手のステップ脚股 関節動作に関する生体力学的分析.日本臨床スポーツ医学 会誌.2018; 26: 410‒416. 10)松尾知之,平野裕一,他:投球動作指導における着眼点の 分類と指導者間の意見の共通性 プロ野球投手経験者およ び熟練指導者による投球解説の内容分析から.体育学研.
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(8) 112. 理学療法学 第 47 巻第 2 号. 〈Abstract〉. The Relationship between the Step Side Knee Joint Movement and Elbow Valgus Torque. Tomoya UCHIDA, PT, MS, Hiroyuki FURUKAWA, PT, PhD, Shintaro MATSUMOTO, PT, Minoru KOMATSU, PT, MS, Michiru TSUKUDA, PT, Hiroyuki DONJO, PT, Kenji FUJITA, MD Fujita Orthopaedic & Sports Clinic Satoshi OKUBO, PT, MS Kobegakuin University. Purpose: The purpose of this study was to investigate that the characteristic of the step leg motion that increase elbow valgus torque. Method: Twenty-seven youth baseball pitchers participated in this study. Elbow valgus torque measurement and video analysis were performed on outdoor mound. The participants divided by the qualitative assessment of stride knee motion, then compared elbow valgus torque and flexion angle of step knee joint between both groups. Result: There was significant greater flexion knee joint angle at maximum external rotation and ball release and greater joint torque of elbow and less ball speed for the forward movement group. Conclusion: This group showed inadequate bracing the knee of step leg. It caused increasing elbow torque. To evaluate the stride leg motion is important for assessment of risk on elbow injury. Key Words: Pitching motion, Elbow values torque, The motion of the step leg.
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