人工膝関節全置換術患者の両下肢間協調性について

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(1)理学療法学第 402 47 巻第 5 号 402 ∼ 410 頁（2020 年）理学療法学第 47 巻第 5 号. 研究論文（原著）. 人工膝関節全置換術患者の両下肢間協調性について＊和中秀行 1）# 岩田晃 2）佐野佑樹 3）大嶺俊充 2）4）山本沙紀 2）杣友ひかり 3）安田晴彦 3）西井孝 3） . 要旨【目的】人工膝関節全置換術（以下，TKA）前後の歩行中の両下肢間協調性の変化と影響を与える要因について，Phase coordination index（以下，PCI）を用いて検討した。【方法】対象は TKA 患者 55 名とし，各対象者の術前と退院前日の PCI を比較した。また，各時期で PCI と基本属性，術側膝関節痛，両膝関節伸展筋力，両膝関節可動域の関係について，相関係数および重回帰分析を用いて検討した。【結果】TKA 患者の PCI は術前 6.43 ± 3.20% で，退院前日（術後約 17 日）7.01 ± 3.14% と同程度であった。また，術前は PCI と非術側膝関節伸展筋力，疼痛と有意な相関が認められ，非術側筋力がもっとも影響の強い項目として抽出された。一方，術後は PCI と年齢とにのみ有意な相関が認められた。【結論】TKA 術前後の歩行中の両下肢間協調性は同程度であるが，各時期で関連する要因が異なることが明らかとなった。キーワード人工膝関節全置換術，両下肢間協調性，Phase coordination index. 数は増加傾向にある. はじめに. 6）. 。歩行能力に関しては，歩行速度. や下肢の運動学的パターンの研究. 変形性膝関節症（Knee osteoarthritis：以下，膝 OA） 1）. は，高齢者の代表的な疾患のひとつであり，本邦における有疾患患者数は 2,530 万人と推定されている. 2）. 。膝. OA のおもな症状は罹患側の疼痛や下肢の機能低下であり，反対側の機能低下も観察されることが多い. 3）. 4）. これらの症状は，加齢による歩行機能の低下を助長. 。. 1）. 7‒10）. から，TKA の. 有用性が示されてきた。しかし，転倒リスクに関しては TKA により減少する. 11）. ものの，依然として健常高齢. 者よりも高いことが報告されている. 12）. 。転倒リスクは. 歩行中の動的安定性との関連性が示されている. 13）. ため，. TKA 患者に関しても，歩行動的安定性に着目した歩行分析が必要と考えられる。. し，転倒リスクを高める 5）ことが報告されている。. 歩行動的安定性とは，歩行中のステップごとの変動が. このような末期膝 OA の疼痛や歩行能力の改善を目. 小さく，内的および外的な動揺が生じても直立のバラン. 的に行われる治療手段のひとつに人工膝関節全置換術. スを維持できる能力であると定義されている. 6）. 13）. 。歩行. （Total knee arthroplasty：以下，TKA）がある。TKA. 動的安定性に関する指標は様々あり，これまでに TKA. は本邦において年間 70,000 例が施行されており，その. 患者では 1 歩行周期時間や単脚支持時間，歩隔・歩幅，. ＊. Interlimb Coordination in Patients Undergoing Total Knee Arthroplasty 1）神戸労災病院（〒 651‒0053 兵庫県神戸市中央区籠池通 4‒1‒23） Hideyuki Wanaka, PT, MSc: Kobe Rosai Hospital 2）大阪府立大学大学院総合リハビリテーション学研究科 Akira Iwata, PT, PhD, Toshimitsu Ohmine, PT, MSc, Saki Yamamoto, PT, MSc: Faculty of Comprehensive Rehabilitation, Osaka Prefecture University 3）大阪急性期・総合医療センター Yuki Sano, PT, MSc, Hikari Somatomo, PT, Haruhiko Yasuda, PT, Takashi Nishii, MD, PhD: Osaka General Medical Center 4）運動器ケアしまだ病院 Toshimitsu Ohmine, PT, MSc: Shimada Hospital ＃ E-mail: h.wanaka0531@gmail.com （受付日 2018 年 12 月 12 日／受理日 2020 年 2 月 18 日）［J-STAGE での早期公開日 2020 年 7 月 18 日］. 歩行中の下肢関節角度などの変動性や体幹加速度を用いた評価などが行われてきた. 6）7）14）. 。しかし，Earhart 15）. は歩行中の下肢の協調性が歩行動的安定性の重要な規定因子であると報告しており，歩行中の下肢の協調性に着目する必要性を示唆している。さらに，歩行中の下肢の協調性には，同側の股−膝関節間の動きの関係のような一側下肢の各関節の動きの関連性により評価される単一下肢の肢節間協調性と，両側下肢間の動きの関連性により評価される両下肢間協調性がある. 16）. 。これらのうち，. 歩行は周期的に動く両下肢間の協調性が要求される運動課題であり. 17）. ，両下肢間の協調性の方が外的環境や疾.

(2) 人工膝関節全置換術患者の両下肢間協調性について. 403. 患による影響を受けやすい 16）ことから，TKA による. 2．計測方法. 歩行中の下肢の協調性への影響を評価するためには，両. 対象者の基本属性として年齢，性別，身長，体重，. 下肢間協調性を評価する必要があると考えられる。しか. Body mass index（以下，BMI），Kellgren-Laurence 分. し，これまでに TKA 患者において歩行中の両下肢間協. 類（以下，KL），非術側膝関節既往歴を調査した。. 調性を評価した研究は実施されておらず，TKA によっ. 歩行機能として歩行速度，歩行中の両下肢間協調性と. てどのように変化するかについて明らかにされていな. して PCI，膝関節機能として術側膝関節痛，両側膝関節. い。そこで，TKA 術前後の歩行中の両下肢間協調性の. 伸展筋力，両側膝関節屈曲および伸展可動域を計測し. 変化を明らかにすることを本研究の第一の目的とした。. た。歩行速度，PCI，膝関節機能の計測は手術前日（以. 本研究では，歩行中の両下肢間協調性を，Phase coor-. 下，術前）および退院前日（以下，術後）に行った。対. dination index（以下，PCI）を用いて評価した。PCI は. 象者は 30 m の直線歩行路を独歩にて快適速度で歩行し. 左右の一歩の時間の対称性とその対称性の変動性を総合. た。歩行速度は，30 m の歩行路のうち中央 20 m に要. 的に評価した指標である. 17）. が，膝 OA 患者では歩行の. 対称性や変動性が疼痛や筋力低下により増悪することが報告されているから軽減する. 18‒23）. 24）25）. した時間をストップウォッチにて計測し算出した。 PCI の算出は Salarian ら. 28）. の方法にしたがい踵接地. 。疼痛は，TKA により術後早期. とつま先離地の時間を同定し行った。まず，3 軸角速度. ため，疼痛に着目すると歩行中の両. 計（MicroStone 社製，MVP-RF8-HC）を対象者の両側. 下肢間協調性が向上する可能性が考えられる。一方で，. の外果上方に，x 軸が前後方向，y 軸が下. 筋力は，TKA 術後早期では術前の 50 ∼ 60% 程度まで. 行になるように弾性バンドにて固定（図 1）し，サンプ. 低下する. 26）27）. ため，筋力に着目すると歩行中の両下肢. リング周波数を 200 Hz として歩行中の両下. の長軸と平の角速度. 間協調性が低下する可能性が考えられる。このように，. を計測する。次に，歩行中に得られた z 軸回りの矢状面. 疼痛の軽減と筋力の低下という，相反する膝関節機能の. 上の角速度データに対して数値解析ソフト（Mathworks. 変化のために，TKA 術後の歩行中の両下肢間協調性は. 社製，MATLAB R2017a）を用いて 0.25 Hz のハイパス. 向上も低下もどちらも起こりうると考えられる。しか. フィルターと 30 Hz のローパスフィルターでフィルタ. し，これまでにどのような因子が TKA 患者の歩行中の. リング処理を行った。その後グラフ化し，目視にて定常. 両下肢間協調性に影響を与えるか，という基本的な特徴. 歩行中の踵接地とつま先離地の時間を同定した。同定の. について明らかにされていない。そこで，術前，術後の. 手順は以下の通りである。まず，上向きの最大角速度で. 各時期における歩行中の両下肢間協調性に影響する因子. ある遊脚中期を特定する。遊脚中期を基準として，直前. の検討を行うことを本研究の第二の目的とした。これに. の負のピークがつま先離地となる。また，遊脚中期後の. より，TKA 患者の歩行中の両下肢間協調性を改善する. いくつかある負のピークのうちの，1 つ目のピークが踵. ための治療方針を決定するための一助となると考える。. 接地となる（図 2）。. 対象および方法. 上記方法で得られた踵接地とつま先離地の時間から PCI を算出した。PCI の算出方法は以下の通り. 17）. であ. 1．対象. る。まず，遊脚時間の長い側の下肢の踵接地の時間を. 大阪急性期・総合医療センターで膝 OA の診断を受. tLi とし，次の同側の踵接地の時間を tL(i+1) とする。次. け，片側の TKA 施行予定の入院患者を対象とした。選. に先ほどの 2 つの踵接地の間の反対側の踵接地の時間を. 択基準は見守りあるいは自立にて，独歩で 30 m 以上の. tSi とし，tLi から tL(i+1) までの 1 歩行周期時間に，tLi か. 連続歩行が可能な者とした。除外基準は膝 OA 以外に. ら tSi までの 1 歩の時間が占める割合を算出する。これ. 歩行に支障をきたす疾患をもつ者，術後に当センターのリニカルパスは，術後翌日から離床，2 日目から歩行練. に 1 歩行周期時間を 360 度とし，掛け合わせることで t ‒t × t Si ‒Lit ] を算出する（図 3）。 gait phase (φ )[φ i = 360° L(i+1) Li つまり，1 歩時間がまったくの左右対称であれば 1 歩時. 習，関節可動域運動，筋力増強運動を開始し，術後 18. 間は 1 歩行周期時間のちょうど半分となるため，φ ＝. ∼ 21 日で退院となり，入院期間中は週 5 日の理学療法が退院前日まで実施される。すべての対象者に対して研. 180 °となる。対称性の指標（φ ABS）は gait phase と 180°との差の絶対値の平均値（φ ABS = ¦φ i ‒ 180°¦）で. 究の目的および内容について説明し書面で同意を得た。. 表される。また，変動性の指標（φ CV）は gait phase の. なお，本研究は大阪急性期・総合医療センター研究倫理. 変動係数（φ CV = 100 × φ SD /φ Mean）で表される。さら. 委員会（承認番号 29-C0104），および，大阪府立大学大. に占める割合 [Pφ ABS ＝ 100 × (φ ABS/ に，φ ABS が 180°. 学院総合リハビリテーション学研究科研究倫理委員会の. 180)] を算出し，φ CV と合計することで歩行中の両下肢. 承認（承認番号 2016-102）のもと実施した。. 間協調性の指標である PCI（PCI ＝ Pφ ABS + φ CV）を. クリニカルパスから逸脱した者とした。当センターのク. 算出する。よって PCI の最小値は 0 となり，値が小さ.

(3) 404. 理学療法学第 47 巻第 5 号. 図 1 角速度計装着位置と各軸の方向. 図 2 代表的な下の矢状面上の z 軸回りの角速度波形はじめに，上向きの最大角速度である遊脚中期を特定する．遊脚中期を基準として，直前の負のピークがつま先離地となる．また，遊脚中期後のいくつかある負のピークのうちの， 1 つ目のピークが踵接地となる．. 図 3 φ i の算出方法 tLi：遊脚時間の長い側の i 番目の踵接地の時間 tL(i+1)：遊脚時間の長い側の i+1 番目の踵接地の時間 tSi：遊脚時間の短い側の i 番目の踵接地の時間 t ‒t φ i = 360°× Si ‒Li tL(i+1) tLi.

(4) 人工膝関節全置換術患者の両下肢間協調性について. 405. 表 1 基本属性および術後計測日. いほど歩行中の両下肢間協調性が高いことを意味する。 PCI の算出に用いた歩行周期の数は，27.4 ± 11.0 歩行. 年齢（歳）. 75.8 ± 7.3. 周期であった。. 性別（人）. 男性：11，女性：44. 疼痛の評価には，Visual analog scale（以下，VAS）. 身長（cm）. を用いた。歩行時に生じる術側膝関節の自覚的な疼痛の. 体重（kg）. 149.9 ± 6.9 60.3 ± 11.0 2. 程度を 100 mm の直線上に対象者自身が記載した。疼. BMI（kg/m ）. 痛の程度が大きいほどその値は大きくなる。. KL（人）. 膝関節伸展筋力は先行研究. 29）. に基づいて両膝関節等. 非術側（人）. 26.7 ± 4.0 Ⅱ : 2，Ⅲ : 28，Ⅳ : 25 OA : 36，TKA : 16. 尺性伸展筋力をハンドヘルドダイナモメーター（アニマ. 術後日数（日）. 社製，μ Tas F-1）を用いて計測した。計測方法は以下. 平均値±標準偏差 BMI：Body mass index KL：Kellgren-Laurence 分類. の通りである。まず，対象者は足底が地面につかない高. 17.3 ± 2.7. さのベッドに座る。計測姿位は股関節屈曲 90 度，膝関節屈曲 60 度とした。次に，外果から 5 cm 近位側の高さの下. 遠位前面にセンサーパッドの中心をあて，固定. 用ベルトが下. の長軸と垂直になるように下. 後方の支. 結果. 柱に固定した。体幹は垂直位を保つようにし，両手は胸. 本研究では，術中に骨折や筋の裂傷が生じた 3 名，術. の前で組むように指示した。体幹の固定は行わず，対象. 後の転倒骨折 1 名，術後疼痛のために歩行困難であった. 者にその姿勢を保持させ，約 5 秒間最大限に膝関節を伸. 2 名，体調不良により術後の計測が困難であった 2 名の. 展するように指示した。非術側の筋力を 2 回計測し，そ. 計 8 名を除く，55 名で TKA 術前後での計測が可能で. の後に術側の筋力を 2 回計測した。各下肢の計測間には. あった。. 30 秒の休憩時間を設けた。2 回のうちの最大値を採用し. 術前後で計測が可能であった TKA 患者の基本属性お. た。また，術前および術後のレントゲン上で，術側およ. よび計測日の術後日数を表 1 に示す。TKA 患者の平均. び非術側の脛骨外側顆から外果上方 5 cm の位置までの. 年齢は 75.8 歳であった。非術側の既往歴は膝 OA が 36. 長さを計測し最大膝関節伸展トルクを算出した。. 名（KL Ⅰ：3 名，Ⅱ：5 名，Ⅲ：8 名，Ⅳ：20 名），TKA が. 膝関節屈曲可動域および伸展可動域の計測は，被験者. 16 名であった。計測日の術後日数は約 17 日であった。. を背臥位にて膝関節を露出させ，検者が他動的に最大屈. なお，術式は全例 medial parapatellar approach であった。. 曲位，最大伸展位を取って計測した。計測は日本整形外. 歩行機能に関しては，歩行速度が術後に有意に低下し. 科学会と日本リハビリテーション医学会による「関節可. ていた。一方，歩行中の両下肢間協調性の指標である，. 30）. に則し，ゴニオメーター. PCI およびその下位項目である φ ABS，φ CV は TKA 術. （sakaimed 社製）を用いて 1 回計測し，5 度単位で記録. 前後に有意差は認められなかった。膝関節機能に関して. 動域表示ならびに測定法」した。. は，VAS は術後に有意に改善した。さらに，術側膝関節伸展筋力は術後に有意に低下し，非術側膝関節伸展筋. 3．統計解析. 力は術前後で有意差は認められなかった。また，術側膝. 術前後の歩行速度，歩行中の両下肢間協調性（PCI，. 関節屈曲可動域は術後に有意に低下し，術側および非術. φ ABS，φ CV），膝関節機能（VAS，両側膝関節伸展筋力，. 側膝関節伸展可動域は術後に有意に改善した。非術側膝. 両側膝関節可動域）の比較に対応のある t 検定を用いた。また，術前，術後の各時期における，歩行中の両下肢間. 関節屈曲可動域は術前後で有意差は認められなかった（表 2）。. 協調性と基本属性（年齢，BMI）および膝関節機能との. 相関分析において，術前に関して，PCI は VAS，非. 関係を明らかにするために，Pearson の相関係数を用い. 術側膝関節伸展筋力とに有意な相関が認められた。ま. た。さらに，相関分析で歩行中の両下肢間協調性と有意. た，φ ABS は VAS，非術側膝関節伸展筋力，BMI とに. な相関が認められた項目が複数ある場合は，それらの項. 有意な相関が認められ，φ CV は非術側膝関節伸展筋力，. 目を独立変数とし，歩行中の両下肢間協調性項目を従属. 年齢とに有意な相関が認められた（表 3）。術後に関し. 変数とした重回帰分析（強制投入法）を行った。その際，. ては，PCI は年齢とにのみ，φ CV は非術側膝関節伸展. 多重共線性（VIF）について確認をした。統計解析ソフ. 筋力とにのみ有意な相関が認められ，φ ABS については. トは R commander，version 2.5-1 を使用し，有意水準. 有意な相関が認められる項目はなかった（表 4）。. はすべて 5％とした。. 次に，術前は PCI，φ ABS，φ CV のすべてで複数の項目と有意な相関が認められたため，重回帰分析を行った。その結果，PCI と φ CV で非術側膝関節伸展筋力の.

(5) 406. 理学療法学第 47 巻第 5 号. 表 2 TKA 術前後の歩行機能，歩行中の両下肢間協調性と膝関節機能の変化. 歩行速度（m/s）. 術前. 術後. 0.94 ± 0.25. 0.89 ± 0.23. p 0.02. PCI（%）. 6.43 ± 3.20. 7.01 ± 3.14. 0.21. φ ABS（°）. 6.78 ± 4.52. 7.75 ± 4.38. 0.17. φ CV（%）. 2.66 ± 1.22. 2.67 ± 1.31. 0.95. VAS（mm）. 31.5 ± 25.0. 23.9 ± 20.4. < 0.05. 術側膝関節伸展筋力（Nm）. 43.1 ± 23.8. 25.4 ± 11.1. < 0.01. 非術側膝関節伸展筋力（Nm）. 55.5 ± 24.7. 52.6 ± 20.4. 0.14. 術側膝関節屈曲可動域（°）. 123.5 ± 14.7. 120.1 ± 9.1. < 0.05. 術側膝関節伸展可動域（°）. ‒10.5 ± 6.9. ‒4.8 ± 5.0. < 0.01. 非術側膝関節屈曲可動域（°）. 128.0 ± 13.8. 128.4 ± 13.5. 0.59. 非術側膝関節伸展可動域（°）. ‒7.2 ± 6.9. ‒5.8 ± 6.7. 0.02. 平均値±標準偏差 TKA：Total knee arthroplasty PCI：Phase coordination index φ ABS：φ Absolute value φ CV：φ Coefficient of variation VAS：Visual analog scale. 表 3 術前歩行中の両下肢間協調性と基本属性および膝関節機能の相関係数 PCI. φ ABS. 年齢. 0.21. 0.10. BMI. 0.21. 0.31 *. VAS. 0.31 *. 0.27 *. φ CV 0.35 ** ‒0.11 0.26. 術側膝関節伸展筋力. ‒0.19. ‒0.16. ‒0.18. 非術側膝関節伸展筋力. ‒0.38 **. ‒0.28 *. ‒0.43 **. 術側膝関節屈曲可動域. 0.04. 0.08. ‒0.07. 術側膝関節伸展可動域. ‒0.11. ‒0.07. ‒0.15. 非術側膝関節屈曲可動域. ‒0.19. ‒0.11. ‒0.26. 非術側膝関節伸展可動域. ‒0.02. ‒0.04. 0.02. *：p < 0.05，**：p < 0.01 BMI：Body mass index VAS：Visual analog scale PCI：Phase coordination index φ ABS：φ Absolute value φ CV：φ Coefficient of variation. み有意な項目として抽出され，φ ABS では BMI，非術. た。統計学的に有意な低下が認められたが，臨床的に意. 側膝関節伸展筋力が有意な項目として抽出された。すべ. 義のある変化は 0.10 ‒ 0.17 m/s. ての回帰式において，各変数の VIF 値は 2 未満であり，. ら，術後約 17 日で，歩行機能は術前と術後で著明な変. 31）. 化はなかったと考えられる。一方で，歩行中の両下肢間. 多重共線性の問題が起こるとされる VIF 値は 5 以上. 32）. とされていることか. であることから，多重共線性の問題は生じていないこと. 協調性に関しては，PCI は術前が平均 6.43%，術後約 17. が確認された（表 5）。. 日で平均 7.01% であり，両時期に有意な差は認められな. 考察. かった。この結果から，歩行速度と同様に，歩行中の両下肢間協調性も術前後で著明な変化が認められなかった. 本研究は TKA 術前後の歩行中の両下肢間協調性の変. と考えられる。しかし，健常高齢者の PCI が 3 ∼ 4% 程. 化を明らかにし，各時期における，歩行中の両下肢間協. 度である. 調性に影響する要因を検討した。まず，本研究において，. 患者の歩行中の両下肢間協調性は明らかに低下している. 歩行機能をもっとも反映する指標とされている歩行速度. ことが示唆された。また，Plotnic. は，術前と比較して，術後に平均 0.05 m/s 低下してい. 均年齢 69.1 歳の健常高齢者の φ ABS，φ CV はそれぞれ. 17）33）34）. ことを考慮すると，術前後ともに TKA 17）. らの報告では，平.

(6) 人工膝関節全置換術患者の両下肢間協調性について. 407. 表 4 術後歩行中の両下肢間協調性と基本属性および膝関節機能との相関係数 PCI 0.28 *. 年齢. φ ABS. φ CV. 0.25. 0.21. BMI. ‒0.23. ‒0.24. ‒0.13. VAS. 0.21. 0.17. 0.20. 術側膝関節伸展筋力. ‒0.04. ‒0.02. ‒0.07. 非術側膝関節伸展筋力. ‒0.24. ‒0.16. ‒0.27 *. 術側膝関節屈曲可動域. 0.01. ‒0.04. 0.07. 術側膝関節伸展可動域. ‒0.09. ‒0.10. ‒0.04. 非術側膝関節屈曲可動域. ‒0.02. 0.05. ‒0.12. 0.00. ‒0.08. 0.13. 非術側膝関節伸展可動域 *：p < 0.05 BMI：Body mass index VAS：Visual analog scale PCI：Phase coordination index φ ABS：φ Absolute value φ CV：φ Coefficient of variation. 表 5 術前歩行中の両下肢間協調性と基本属性および膝関節機能との重回帰分析従属変数 PCI. 独立変数. 標準化係数 β. VIF. 自由度調整済み R2. 0.03. 1.07. 0.16 **. ‒0.04 *. 1.07. VAS 非術側膝関節伸展筋力. φ ABS. BMI. 0.39 **. 1.05. VAS. 0.02. 1.09. 非術側膝関節伸展筋力. φ CV. 年齢非術側膝関節伸展筋力. ‒0.05 *. 1.11. 0.04. 1.09. ‒0.02 **. 0.19 **. 0.20 **. 1.09. *：p < 0.05，**：p < 0.01 PCI：Phase coordination index φ ABS：φ Absolute value φ CV：φ Coefficient of variation BMI：Body mass index VAS：Visual analog scale. 3.06%，1.60% であった。本研究の TKA 患者は術前が. 影響する要因を検討したところ，術前は，術側膝関節痛，. それぞれ 6.78%，2.66% であり，術後が 7.75%，2.67% で. 非術側膝関節伸展筋力と関連があり，なかでも非術側膝. あったことから，対称性と変動性のどちらも健常高齢者. 関節伸展筋力が重要な要因であることが明らかとなっ. より低下している可能性が示唆された。さらに，PCI と. た。歩行速度に関して，非術側の膝関節伸展筋力の重要. 転倒の関係について調査した先行研究において，PCI の. 性が報告されている. 値で四分位に分けた際に，PCI が 5.7% 以上（第 3・4 四. 同様に，歩行中の両下肢間協調性に関しても非術側膝関. 分位群）の人々は，それ以下の人々と比較して転倒リス. 節伸展筋力が重要であることが示された。また，膝関節. クが 4 倍以上にもなると報告されている. 35）. 。また，Short. 37）38）. 。本研究により，歩行速度と. の疼痛は歩行時の遊脚膝関節屈曲角度，最大屈曲モーメ 39）. physical performance battery のような移動能力の指標. ント，体幹の側方傾斜などの左右対称性を低下させる. との相関も示されており，PCI の値が高いほど移動能力. ことから，疼痛が歩行中の両下肢間協調性に影響を与え. 36）. 。先行研. た可能性が考えられる。さらに，PCI の下位項目である. 究において，膝 OA 患者，TKA 術後患者のいずれも移. φ ABS，φ CV の結果から，歩行の対称性には BMI と非. が低下していることが明らかにされている動能力の低下. 1）7）8）. や転倒リスクの増大 5）12）が報告さ. 術側膝関節伸展筋力が，対称性の変動性には非術側膝関. れているが，本研究の結果は，歩行中の両下肢間協調性. 節伸展筋力が強い影響を与えることが明らかとなった。. の面からも先行研究を支持するものであった。. BMI が高いほど，膝関節の負担を軽減するために，ス. 次に，歩行中の両下肢間協調性である PCI とそれに. トライド幅の減少や立脚時の膝関節屈曲モーメントの減.

(7) 408. 理学療法学第 47 巻第 5 号. 少など，歩行パターンを変化させることが報告されてい 40）. その結果，TKA 術後早期の歩行中の両下肢間協調性は. ことから，疼痛や筋力低下による対称性の低下を. 術前後で大きく変化することはないが，関連する要因は. 助長させている可能性が考えられる。一方，術後に歩行. 時期によって異なることが明らかとなった。本研究によ. 中の両下肢間協調性と関連が認められたのは，年齢のみ. り，術前，術後ともに歩行中の両下肢間協調性を改善す. であった。また，対称性の変動性と非術側膝関節伸展筋. る必要性が示され，今後は TKA 術後に PCI に関与する. 力には関連が認められたが，歩行の対称性には関連が認. 要因を明らかにすること，術前後で各時期における効果. められる項目がなく，疼痛の影響が認められなくなるな. 的な治療介入を検討する必要性があることが示唆された。. る. ど，術前とは異なる傾向を示した。歩行中の両下肢間協調性は加齢とともに低下することが明らかにされている. 17）. 。本研究において，術後に年齢と歩行中の両下肢. 間協調性に関連が認められたのは，TKA 術後に疼痛の. 利益相反本研究を実施するにあたり，開示すべき利益相反はない。. 影響が認められなくなったことで，年齢の影響が相対的に強まり，有意な相関が認められるようになった可能性. 謝辞：本研究を進めるうえで，ご協力いただいた大阪急. が考えられる。さらに，疼痛の影響が認められなかった. 性期・総合医療センターリハビリテーション科スタッフ. 原因としては，疼痛の軽減によって，疼痛が歩行に与え. の皆様，そしてなによりもご協力いただいた患者様，ご. る影響が低下した可能性が考えられる。また，本研究で. 家族様に心より感謝申し上げます。. は，歩行中の両下肢間協調性と他の測定項目との間に関連が認められなかったことから，歩行中の下肢アライメントや深部感覚など，本研究で計測できていない他の要因の影響が強くなったことも考えられるが，本研究ではこれらの点について言及することが困難なため，今後さらなる研究を進める必要があると考える。本研究により，TKA 患者の歩行中の両下肢間協調性は，術前後で大きく変化しないことが明らかとなった。しかし，各時期における歩行中の両下肢間協調性に関連する要因は異なり，術前に関しては非術側膝関節伸展筋力の重要性が示された。また，先行研究における健常高齢者と比較すると，TKA 患者の歩行中の両下肢間協調性は，術前後ともに明らかに低下しているため，今後は TKA 術後に歩行中の両下肢間協調性に関与する要因を明らかにし，術前後の各時期における効果的な治療介入を検討する必要性が示唆された。本研究の限界として，術前と術後早期の 2 回のみの計測しか行えておらず，歩行中の両下肢間協調性の入院中の回復過程や退院後の変化を評価できていない点が挙げられる。そのため，本研究の結果からは，術直後から歩行中の両下肢間協調性は変化していないのか，あるいは一度低下してから術前と同程度まで回復しているのか，また，退院後の長期的な経過で改善するのかは明らかでない。今後は入院中や退院後に複数回の計測を行うことで術後早期の経過や，術後数ヵ月単位の長期的な経過についても検証する必要があると考える。結論本研究は TKA 術前後の歩行中の両下肢間協調性の変化を明らかにし，さらに，各時期における歩行中の両下肢間協調性に影響する要因を明らかにすることを目的に行った。. 文献 1）Barden JM, Clermont CA, et al.: Accelerometer-based step regularity is lower in older adults with bilateral knee osteoarthritis. Front Hum Neurosci. 2016; 10: 625. 2）Yoshimura N, Muraki S, et al.: Prevalence of knee osteoarthritis, lumbar spondylosis, and osteoporosis in Japanese men and women: the research on osteoarthritis/ osteoporosis against disability study. J Bone Miner Metab. 2009; 27: 620‒628. 3）Heiden TL, Lloyd DG, et al.: Clinical biomechanics knee joint kinematics, kinetics and muscle co-contraction in knee osteoarthritis patient gait. Clin Biomech. 2009; 24: 833‒841. 4）Steidle-Kloc E, Wirth W, et al.: Is pain in one knee associated with isometric muscle strength in the contralateral limb? Data from the osteoarthritis initiative. Am J Phys Med Rehabil. 2015; 94: 792‒803. 5）Muraki S, Akune T, et al.: Risk factors for falls in a longitudinal population-based cohort study of Japanese men and women: The ROAD Study. Bone. 2013; 52: 516‒523. 6）Hiyama Y, Asai T, et al.: Gait variability before surgery and at discharge in patients who undergo total knee arthroplasty: A cohort study. PLoS One. 2015; 10: e0117683. 7）Kiss RM, Bejek Z, et al.: Variability of gait parameters in patients with total knee arthroplasty. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2012; 20: 1252‒1260. 8）Turcot K, Sagawa Y Jr, et al.: How gait and clinical outcomes contribute to patients’ satisfaction three months following a total knee arthroplasty. J Arthroplasty. 2013; 28: 1297‒1300. 9）Hatfield GL, Hubley-Kozey CL, et al.: The effect of total knee arthroplasty on knee joint kinematics and kinetics during gait. J Arthroplasty. 2011; 26: 309‒318. 10）Arnold JB, Mackintosh S, et al.: Improvements in knee biomechanics during walking are associated with increased physical activity after total knee arthroplasty. J Orthop Res. 2015; 33: 1818‒1825. 11）Si HB, Zeng Y, et al.: The effect of primary total knee arthroplasty on the incidence of falls and balance-related functions in patients with osteoarthritis. Sci Rep. 2017; 7:.

(8) 人工膝関節全置換術患者の両下肢間協調性について. 16583. 12）Matsumoto H, Okuno M, et al. Incidence and risk factors for falling in patients after total knee arthroplasty compared to healthy elderly individuals. Yonago Acta Med. 2014; 57: 137‒145. 13）Iosa M, Fusco A, et al.: Development and decline of upright gait stability. Front Aging Neurosci. 2014; 6: 14. 14）Tereso A, Martins MM, et al.: Evaluation of gait performance of knee osteoarthritis patients after total knee arthroplasty with different assistive devices. Res Biomed Eng. 2015; 31: 208‒217. 15）Earhart GM: Dynamic control of posture across locomotor tasks. Mov Disord. 2013; 28: 1501‒1508. 16）Haddad JM, van Emmerik RE, et al.: Adaptations in interlimb and intralimb coordination to asymmetrical loading in human walking. Gait Posture. 2006; 23: 429‒434. 17）Plotnik M, Giladi N, et al.: A new measure for quantifying the bilateral coordination of human gait: Effects of aging and parkinson’s disease. Exp Brain Res. 2007; 181: 561‒ 570. 18）Creaby MW, Bennell KL, et al.: Gait differs between unilateral and bilateral knee osteoarthritis. Arch Phys Med Rehabil. 2012; 93: 822‒827. 19）Mills K, Hettinga BA, et al.: (2013) Between-limb kinematic asymmetry during gait in unilateral and bilateral mild to moderate knee osteoarthritis. Arch Phys Med Rehabil. 2013; 94: 2241‒2247. 20）Kiss RM: Effect of degree of knee osteoarthritis on balancing capacity after sudden perturbation. J Electromyogr Kinesiol. 2012; 22: 575‒581. 21）Kang HG, Dingwell JB: Separating the effects of age and walking speed on gait variability. Gait Posture. 2008; 27: 572‒577. 22）Smith JW, Christensen JC, et al.: Muscle force and movement variability before and after total knee arthroplasty: A review. World J Orthop. 2014; 5: 69‒79. 23）Matsuda K, Ikeda S, et al.: Factors affecting the coefficient of variation of stride time of the elderly without falling history: a prospective study. J Phys Ther Sci. 2015; 27: 1087‒1090. 24）Gstoettner M, Raschner C, et al.: Preoperative proprioceptive training in patients with total knee arthroplasty. Knee. 2011; 18: 265‒270. 25）中村睦美，山元佐和子，他：人工膝関節置換術後患者の日常生活活動能力の経時的変化．理学療法科学．2011; 26: 221‒224. 26）Mizner RL, Petterson SC: Quadriceps strength and the time course of functional recovery after total knee. 409. arthroplasty. J Orthop Sports Phys Ther. 2005; 35: 425‒ 436. 27）Meier W, Mizner RL, et al.: Total knee arthroplasty: muscle impairments, functional limitations, and recommended rehabilitation approaches. J Orthop Sports Phys Ther. 2008; 38: 246‒256. 28）Salarian A, Russmann H, et al.: Gait assessment in parkinson’s disease: Toward an ambulatory system for long-term monitoring. IEEE Trans Biomed Eng. 2004; 51: 1434‒1443. 29）Holm B, Kristensen MT, et al.: Loss of knee-extension strength is related to knee swelling after total knee arthroplasty. Arch Phys Med Rehabil. 2010; 91: 1770‒1776. 30）米本恭三，石神重信，他：関節可動域表示ならびに測定法．リハビリテーション医学．1995; 32: 207‒217. 31）Bagheri A, Midi H: Robust Estimations as a Remedy for Multicollinearity Caused by Multiple High Leverage Points. J Math Stat. 2010; 5: 311‒321. 32）Bohannon RW, Glenney SS: Minimal clinically important difference for change in comfortable gait speed of adults with pathology: A systematic review. J Eval Clin Pract. 2014; 20: 295‒300. 33）Plotnik M, Giladi N, et al.: Bilateral coordination of gait and Parkinson’s disease: the effects of dual tasking. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2009; 80: 347‒350. 34）Mirelman A, Bernad-Elazari H, et al.: Effects of aging on arm swing during gait: The role of gait speed and dual tasking. PLoS One. 2015; 10: e0136043. 35）James EG, Leveille SG, et al.: Coordination impairments are associated with falling among older adults. Exp Aging Res. 2017: 43: 430‒439. 36）James EG, Leveille SG, et al.: Gait coordination impairment is associated with mobility in older adults. Exp Gerontol. 2016; 80: 12‒16. 37）Mizner RL, Snyder-Mackler L: Altered loading during walking and sit-to-stand is affected by quadriceps weakness after total knee arthroplasty. J Orthop Res. 2005; 23: 1083‒1090. 38）小林巧，山中正紀，他：変形性膝関節症患者の歩行速度に関連する因子について．理学療法科学．2015; 30: 583‒587. 39）Creaby MW, Bennell KL, et al.: Gait differs between unilateral and bilateral knee osteoarthritis. Arch Phys Med Rehabil. 2012; 93: 822‒827. 40）Harding GT, Hubley-Kozey CL, et al.: Body mass index affects knee joint mechanics during gait differently with and without moderate knee osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 2012; 20: 1234‒1242..

(9) 410. 理学療法学第 47 巻第 5 号. 〈Abstract〉. Interlimb Coordination in Patients Undergoing Total Knee Arthroplasty. Hideyuki WANAKA, PT, MSc Kobe Rosai Hospital Akira IWATA, PT, PhD, Toshimitsu OHMINE, PT, MSc, Saki YAMAMOTO, PT, MSc Faculty of Comprehensive Rehabilitation, Osaka Prefecture University Yuki SANO, PT, MSc, Hikari SOMATOMO, PT, Haruhiko YASUDA, PT, Takashi NISHII, MD, PhD Osaka General Medical Center Toshimitsu OHMINE, PT, MSc Shimada Hospital. Purpose: In this study, we compared interlimb coordination in patients before and after total knee arthroplasty (TKA) using the phase coordination index (PCI). Additionally, we investigated its association with other variables at each time. Methods: This study included 55 patients who underwent TKA (mean age 76.1 ± 7.4 years). We assessed and compared the preoperative PCI with the PCI measured on the day before discharge (approximately 17 days after TKA). Pearson’s correlation and multiple regression analyses were used to determine factors affecting the PCI. Results: We observed no significant difference between the pre- (6.73% ± 3.09%) and post-TKA (6.94% ± 2.97%) PCI. The pre-TKA PCI was significantly correlated with knee extension strength on the nonoperative side and knee pain on the operative side, and knee extension strength on the nonoperative side was selected as an independent variable in this study. Postoperatively, a significant correlation was observed only between the PCI and patient age. Conclusions: This study showed that pre- and post-TKA interlimb coordination was comparable; however, different factors were associated with the pre- or post-TKA PCI. Key Words: Total knee arthroplasty, Interlimb coordination, Phase coordination index.

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