投球動作における肩関節周囲筋筋電図の連続時系列変化に関する分析

報 　 　告

投 球動作

に

お

け

る

肩 関節 周 囲筋 筋 電 図

の

　　　　

連続 時

系

列 変

化

に

関

す

る

_分析

＊

金 子 文 成

1）

　

車 谷

　

洋

2）

　

増

田

　

正

3）

　　　　

村

上

恒

二

2）

　

［

IJ

根 雅 仁

4）

要 旨

　

本

研

究

の 目

的

は

，

　

・

連

の

投 球 動 作 中

に

変 化 す

る

筋 活 動

の

様 相

につ いて

，

先 行

研 究 に あ る よ う に 投 球 相 毎 に

平 均 化 す

るの では

な く

，

連 続 的 時系 列

デ

ー

タ

と

し て

動 的 変 化 を

示 し，

肩

関

節

回

旋筋

腱

板

を

構 成 す

る

筋

に

お け

る

活 動 動 態

の

差 異

につ いて

検 討 す

るこ

と

で

あ

っ た

。

大

学

生 野

球

部投 手

1

名

の

投 球 中 （

球 種

は

直 球 ）

に

，

肩

関 節 回

旋

筋 腱 板 を

構

成

す

る

4

筋

か ら

筋 電 図

を

記録

し た。

そ

の

うち 棘

上

筋

，

小 円筋

，

肩

甲

下

筋

に はワ イ ヤ

電 極

を

使 用

し た。

棘 下 筋

に は

能 動 型 表 面 電 極 を用

い

た

。

筋 電

図 は

振

幅

お よ び

時 間 軸 共

に

規 格 化

し た

（

nRMS

）

。

各 関 節 運 動

の

加 速 度

は ビ デ オカ メ ラで

記 録

し た 画

像

か ら

算

出 し た。

反 復

し た

投 球 間

にお

け

る

，

nRMS の ぱ らつ き で あ る 変 動 係 数 は

，

筋 に よっ て

異

な る

特 徴

を

示

し た。

筋 活 動 動 態

の

連 続 時 系 列 的 変 化 と

して_，

10

_球

分の nRMS を

平 均

し た

（

nRMSavg

） 曲線

の

最 大 値 出現 時 間

は，

筋 毎

に

異

なっ てい た

。

投球

に おい て

動 的機 能

が 重

要視

さ れ る

肩 関 節 回 旋 筋 腱 板

に

お

い て

，

nRMSavg が

時

々

刻

々

と

入 れ

代

わ る

様

子

が

明

ら かになっ た。

筋 聞

の

相 関 性 も筋

の

組

み

合

わ せ に よっ て 異 な り

，

棘 下 筋 と 小 円

筋

が

強 く相 関

していた。

反

復

し た

投 球

に お け る

筋 活 動

動

態

の ば らつ き

，

連続 時 系 列 的 な

nRMSavg の

変 化

，

そ し

て

筋 間

の

相 関 性

の

特

徴

は

，

個

人

内

で の

筋 活 動 動 態

の

特 徴 を検 出 す

るため の

指 標

と し て 有 効 で あ る 可 能

性

が あ る と

考

え た

。

キ

ー

ワ

ー

ド



投 球

，

肩

関

節

，

筋

電 図 は じ め に

　

投 球

に よ る

肩

関

節

の

慢 性

的 な

障 害 〔

投 球 障 害 ）

は

，

1

）

反

復

する筋

・

腱へ の

微 細

な

外 力

に よっ て

微 細 損 傷

など の い _{わ ゆ る}

_{疲 労 が 蓄 積 す}

_る

，

2

_{） 疲 労}

_{に 引}

_き続

い て

炎

症 症

状 が 誘 発

さ れ

筋 機 能

が

低

ド

す

る

t3

〕

筋

の 動 的

機

能

低

下 が 原 因 と なっ て 損 傷 部 位 が 広 が る

，

とい う

段

階 的メ カニ

＊

　

Analysis　on 　the　Sequentia］Dynamic 　Change　in　Etectromyugram

　 Recロrded 　fru

［

n　

Shou

且

der

　Muscles　during　Throwing 1） 独i／

t

行 政 法 人 産 業技 術 総 合丗究 所　人 間 福 祉 医工学研究 部門

　 （〒305

一

δ566 茨 城 県つ くば 市東1

−

1

−

1）

　 FuuLinari　Kancko

．

　RPT

，

　 PhD：　 Neuromuscular　 Assistive 　 Techneiogy　Group

，

　InsLLLute　for　Iluman　Science　and 　Biomedica ］

　 Engineertng

，

　National　Institute　of 　Advanced　IndustrLai　

Scicnce

　 und 　Teじhnutogy

2）広 島 人 学 大 学 院保 健 学 研 究 科

　 Hiroshi　Kurumadani

，

　OTR

，

　MS

，

　Tsuneji　Murakaml

．

　MD

．

　PltD： 　

Gruduate

　Schoot　of　Heatth　Sciences

，

　Hireshiina　Univer＄iLy

3｝東 京 医 科 歯 科 大 学　大 学 院疾 患 生 命科学 研究部

　 Tadashi　Masuda

、

　PhD：School　of　BinmedLcul　Science

．

　Tokyo 　 MediCd且and　Dentul　Untversity

4）広 島 東 洋カ

ー

プ

　 Masahito　Yamane：Hiroshima　Toyo　

Cu

_叩

Coh

　Ltd

．

＃

　 E

・

mail ：f

−

kaneko＠aist

．

_go

．

jp

　 ぐ受 付 日　 2e02 年5月27日　 受 理 口　2005年2月26目〕 ズ ムが

考

え ら れて い る1）

。

そ して

，

投 球

に よる

腱 板 炎

の

原 因

の

一

つ は

，

上

肢

の

減 速

に

あ

る とい わ

れ

てい る。

す な

わ

ち

，

腱 板

の

表 面 が そ れ 以 外

の

器官

か ら

物

理

的

刺

激 を

受

け な く て も

，

投 球 動 作の

_減

速 期 に

肩 関 節

の

水 平 内転

，

内

旋

，

お よ び

肩 甲

上

腕 関 節

へ の

牽 引力

に

対 抗 し

て

遠 心 性

に

強

い

収 縮

を

強

い ら れ

，

そ

の

機 能 的役 割 自体

によ

り微 細 損

傷

を

受 け

る とい

う

こ と であ る2）3｝

。

この よ

う

な

投 球 障 害

に 関

す

る メ カニ

_ズ

ムは 組

織 病

理

学 的 所 見

と

投 球 動作 分 析

結

果 か ら 理 論 的に

構

築 さ れて き た もの である

。こ の こ

と か ら

，

投 球 動 作 分 析に よ り

投 球

に

関

わる

筋

の

機 能 的 役 割

を

明

ら

か

に

す

るこ と

は

，

投 球 障 害 を

予

防

・

治療 す

る

際

の

理論 構 築

の

た

め に

重 要

で

あ

る

と

い

え

る

。

我々は

，

筋

の走

行 な ど

の

解 剖

学 的

知

見 と

，

過 去 に 行っ た 動 作 筋 電 図

学

的 研

究

7

−

9） か ら

得

ら れ た

知 見

と を

考 え合

わ せ

，

肩 関 節 回

旋筋

腱

板

に

含 ま

れる

筋 群

におい て

も

，

動 作 中

に 果 た

す 機

能 的役 割

の

詳細

は

異 な

る

も

の との

仮 説 を持

っ ている

、

，

実

際

に

そ う

で

あ れ ば

，

そ

の

機 能 的 役 割 を

_考

慮

し た 理

学

療法

プログラム

が立 案

さ れ るべ

き

で

あ

る

。

しか し

，

投

球

動

作

を 動 作 筋 電 図

学

的 に

研

究 し たこれ まで の

報 告

4

−

7，では

，

共

通 して

投 球 動 作

の

相 毎

に

筋 電 図 を積 分 し

て

示 し

ている

NII-Electronic Library Service

U6

理 学 療 法 学　第

32

巻 第

3

号 た め

，

時 間 経 過

に

従

っ て

時

々

刻

々 と 変

化

す る 連 続 時

系

列 的

筋 活 動 動 態 を知

るこ と はで

き な

い

、

そこで

今

回 は

，

す で に

我

々が

報

告 し た

．

　

球

毎

の時

系列 分 析

に

耐

え

う

る

精

度

で

筋 電 図 を 記録

で

き

る

方 法

に よ り

採 集

した デ

ー

タを

示

す

。

そ し

て

，

　

・

例

の

野 球 投 ／

が 反

復

し て 投 球 し た 場

合

の 連 続 的 筋 活 動 動

態 を示

すことに より

，

肩

関 節 回 旋 筋 腱 板 を

構

成 す る

筋

に お け る

活 動 動 態

の

羔 異

につ い て

検 討 す

る こ と

を 試

み た

、

、

方

法

　

筋 電 図

の

記 録

方 法 は

著 者

らll）

と 重複 す

る

部 分 が 多

い の で

，

詳細

はそ ちらを 参 照 さ れ たい

．

本 論 で は

主

に

，

筋

電 図 デ

ー

ダ の

処 理 方 法

と

投 球 動 作 分 析 方法

に的 を

絞

っ て 述べ る

。

　 　 　 　

1

．

Raw

　

EMG

　　　 　　　 　　 ↓

　　　 　　　 2

．

Fi

】tering

　　　 　　　 　　 ↓

　

3．Calculation

　of　root　mcan 　sqUare

　　　 　　　 　　 ↓

　　　 　　

4．Smoothing

　　　　　　　　 ↓

　　　

5．Amptitu

（辷normalizin9

　　　 　　　 　　 ↓

6．Data

　

int

_叩 olation

，

　

Timc

　nomlalizing

　 　 　 ↓

　　

7．Superimposition

，　

Ave

鳳

ging

Fig

．

1



［

コ

rocess　of　EMG 　analysis

図1　 筋 電 図の処 理 過 程

L

対 象

　

被 験 者 は

，

中 国 地

区 大学

リ

ー

グ でベ ス トナ インに選 出

さ

れ る レベ ル の大

学

野

球

pe

　

T

一

で

あ り

，

オ

ー

バ

ー

スロ

ー

で

右 投 げ

で

あ

っ た。

　

ま た

，

捕 球

は チ

ー

ム でバ ッテ リ

ー

を 組 んでいる

捕 手

に

依

頼 した

，

．

被 験 者

は

，

あ

ら か じめ

我

々が

所

属 す る 研 究 所 で

承 認

さ れ た

説 明

書

に

基

づい て

十 分 な 説 明 を 受 け

．

同 意

書

に

署 名

し た。

2

．

測 定 手 順

　

「

1

常 的

に

行

っ てい _るス トレ ッ _チングな どの ウ ォ

ー

ミ ン グァ ッ プ

を実 施

し

た 後

に

，

筋 電 図

の

_電極

を 装

着

し た

。

筋 電 図 を

導 出す

る ための

電 極

と

し

て

，

棘

上

筋

，

小

円筋

．

肩

甲 ド筋

にはワイ ヤ 電 極 を 使 用 した

。

また

．

棘

ド

筋

に は

能

動 型 表面 電 極

CDE−

2

．

ユ

，

　

Delsys

　

Inc，

，

　

U ．

S．

A

）を

使

用 した

．

電

極

の

装 着 後

，

徒 手 筋 力 検 査 法

（

MMT

） で

各

電 極 が 標

的

に し た 筋の 活 動 を 記 録 して いる か ど うか を

確 認

した

。

そ

の

後

，

投 球 練 習

を

30

球 行い

．

その間 に

適 切 な 筋 電 位

の

増 幅 度 を 決 定

し た

，

投 球

は 屋 内 野

球

練 習

場

のマ ウン ド か ら キャッ チ ャ

ー

に

向

かっ て

行

なっ た

。

球 種 は 直 球 で あ り

，

試 験 投

球

は

10

球 と

し た

、

　

筋 電 図 と 同

期

さ せ て

3

方 向 か ら

の ビデ オ

撮 影

を

行

っ た

、

、

そ れに よ り投 球 相 を確 認 し

，

運

動 学

的 に

投 球 動 作

を

解 析

し

た

。

3

．

筋 電 図 分

析

　

筋 電 図

デ

ー

タ の処 理 は

Fig．1

に

示 す 手 順

で

行

っ た。

5

ま

で の

詳細

は

，

我

々 の 過

去

の

報 告

で

述

べ

た 通 り

で

あ

る itl

、

さら に

，

各筋

内にお け る 活 動 動 態のば らつ き

，

お よ び

各

筋

の

10

投 球

で

得

ら

れ

た

EMG

デ

ー

タの

_{振 幅 値}

を 平 均 し た

．

、

ま

た

，

10

投 球

に

含 ま れ

る

各投 球

に お け る

筋 活

動 動

態

のば らつ _{き な ど を 比 較 す}る た め に は全て の

投 球

に よ る

EMG

デ

ー

タ

数

を

均

一

一

一

化

し な くて はならない

。

こ の た め

，

各

投 球 で 記 録 さ れ たデ

ー

タの時 間 軸 を 規

格 化

した

。

本 研

究

にお け る

分 析 区 間

で あ るコ ッ キング後 期 か ら

減 速 期

の

区 問

に

要

し た

時 間

は

216

．

15

±

18

．

05msec

（

平

均±標

準

偏 差 ）で あっ た

．

各 投 球

の

EMG

デ

ー

タ は

MATLAB

Vcr．

7

．

0

〔

The

　

MathWorks

　

Inc．

，

　

USA

） に よ

り



”

illterpl

”

関 数

で

・

次 元

の

内挿 補 問

を

行

い

．

実 測

し た

各

投

球

の 分

析

時 間

区 間 に 依

存

して決

定

され る

内 挿 点

で

値

を

推 定

し た

。

分 析 区 間

が

最

も 長 かっ た 投 球 に お け る

時

間 に

合

わ せ て

，

時 間 軸 最

大

値

を

250mscc

と し

、

250

ポ イン トの デ

ー

タ を 再

構

．

築

し た

、

，

す な

わ ち

．

AD

変 換

のサン プ リング 周 波 数 が

1000

　

Hz

_{だっ た}こ

と

か ら

EMG

生

デ

ー

タ のサ ンプル 時 問 間 隔 は

lmsec

で あっ たのに

対

．

し て 11〕

．

内 挿 時 間 聞

隔

（

St

） は

各投 球

の分

析

区 間 時 間 （

Tt

） を

250

で 除 し た

値

CSt；T

レ

25

ω

と

し

た

．

，

そ れ

に よ

り

，

各投 球

の

分 析

区 問 時 間

内

に

含 ま

れ る

EMG

デ

ー

タサ ンプル

数 を

，

250

ポ イン トに

規 格 化

した

。

　 振 幅 お

よ び

時 間 軸 共

に

規 格 化

さ れ た

EMG

デ

ー

タ （ilRMS ：

Normalized

　

R

］＞

IS

） を

平均

し （nRMSavg ）

，

全

投

球

に お ける

筋 活 動 動 態

のばらつ

き

を

表

す た めに

，

変 動

係 数

〔

CV

）

を 算 出 し た

。

続 計 学 的 処

理 と して

，

nRMSavg の

_{最 大値 出}

現

時 間

につ い て

一

一

元 配 置 分 散 分 析

を

行

っ た

／

t

多

電 比

較

に は

Tukey

−Kramer

法 を 用いたt

・

　 ま

た

，

各 筋 間

の

活 動 動 態

の

関係 性

を

時 系 列解

析 す る た め に

，

全

6

通 りの

組

み

合

わ せ につ いて nRMSavg の相 関

係

数 を

算

出 し た

。

相 関 係

数 算

出の た め の デ

ー

ダ

取

り 込み

区 問

は

IOO

ポ イン ト と し

，1

ポ イン ト

ず

つ

移 動

_し

なが ら

合 計

15

ユ回繰 り 返 し た

。こ

こで得 ら れ た

相

関

係 数

は

，

デ

ー

タ

取 り

込み

区 聞

の

中

央にプロ ッ ト し た

，

こ の結 果 をグ ラフ

化 す

る

と

分

析

区

間

の

開始

と

終

亅

’

20

％

が

時 系 列 解

析

に

含

ま れていない よ

う

に み

え

る が

，

プロ ッ ト し た

一

点

に は その ±

20

％ 時 間 区 間 分の情 報 が

含 ま

れてい ると

解 釈

Nエ エ

ー

Electronlc _Llbrary

で きる

。

な お

，

この 相 関 係 数 に 関 す る 直

線

回

帰

の

_有

意

性

を 検 討 す

ること に は

統 計

学 的 に 意 味 が ないた め

行

わ な か っ た

。

4

．

投 球 動 作 分 析

　

投 球 相

を 分 類 す る た めに

，

運 動 学 的に投

球 動 作

を

分 析

し た。

3

台

の デ ジタル ビ デ

オ

カ メ ラレコ

ー

ダ

ー

（

NV −

DJIOO

，

　

Maisushita

　

Electric

　

Industri

≡

d

　

Co．

　

Ltd

，

，

　

Japan

）

で

投 球

動

作

を 撮

影

し た

。

撮 影の シャ ッ タ

ー

速 度 は

li

’

200

秒

で

，

60

　

Hz

_{と し た} 。 ビ デオ カメラ は ビッ チ ャ

ー

マ ウ ン ドの正

面

（

捕 手

の

後 方 〉

，

お

よび

一

塁 側 と

一

三

塁 側

の 両 側

方

か らの

撮 影

と した

／

コ

投 球 動 作

0）

撮 影

に 先 立 ち

，

キャ リ ブ レ

ー

シ ョ ン フ レ

ー

ム （

一

辺ユ

．

5m

の Lン

1

方体 ）

を

撮 影

し た

，

．

ま た

．

筋

電 図 記 録

と

同期 さ

せ る た めに

投 球 直 前

に

光

信 号

を

撮 影 し

た。

光 信 号 発 生 装 置

か らの電

気

信 号 は

筋

電 図

と共

に

記 録

し た

。

身

体 部 位 標 点

は

左 有

の

足 尖 （

第

2

趾 ）

，

足

関

節

（

外

果）

，

膝 関

_節

（大

腿 骨 外 側 踝 旬

，

股 関 節 （

大

転 子 ）

，

肩

関

節

（

肩 峰

）

，

肘 関 節 （

肘 頭

｝

，

手 関節 （

橈骨

，

尺 骨

の

_{両 茎状 突 起 を結}

ん

だ 中 点

〉，

指 尖 （

第

3

指

）

，

お よ び

帽 了

のマ

ー

ク

，

ド

顎

，

ボ

ー

ル の

計

19

点

であっ たt

／

標

点

及び キャ リブ レ

ー

ショ ン フ レ

ー

ムの

2

次 元 座

標

は

動 作

解 析

シス テ ム 〔

Ariel

　

Performance

　

Analysis

　

System，

Ariel

　

I

）

_ynamics

　

Inc．

，

　

USA

_{〕 で}

分 析

_{し た}

、

，

標点

の

．

1

次 元 座 標 は

Direct

　

Lincar

　

TransformatioI1

法

に よ

り算 出 し

た

。

座

標

は 矢 状

一

水 平 軸

をx

軸

と

し

，

投 球 方 向 が 正

の

値

であ り

，

垂

直 軸

を

_y

軸

と して ヒ

方

を 正の方

向

と し た

。

ま た

前 額

一

水 平 軸

をz

軸

とし

．

三塁

方 向

を 止 と し た

〔

Fig．

2

｝n

標 点

の

座 標 成

分

毎

に

Cubic

　

Spline

　

Filter

_〔

_{時 定 数}

10

_）

に よ り

平 滑 化

し た

。

肩 関 節

につ いて

3

平

面の

座 標

を 合 成 し

，

加 速 度

を

算 出

した

。

肩

関 節の座

標

は

，

両

側の

_{肩 峰}

を

結

ん だ

線

と 肩 峰 と

肘

頭 を 結 ん だ

線

につ い て

計 測 し

た

。

投 球 相

の分 類には

Jobe

ら4〕及び

Fleisig

ら LL｝

　

1

，

の

報 告

を 参 考に

．

5

相

，

す な

わ

ち

コ ッ

キ

ング

前 期

，

コ _ッキング

後 期

．

加

速

期

，

減 速 期 （

フ ォ ロ

ー

ス ル

ー

前 期

〕

．フ

ォ ロ

ー

ス ル

ー

後

期

に

分 類

し た （

Fig．

　

3

）　

，

，

コ ッキン グ 前 期 は 投

球

を

開

始

後

，

Y

軸 方向

に

膝 関 節

が

最 も高 く

なっ た

時 点

か ら

，

非 軸

脚

の

地 面 接 地 時 点 ま

で

と した

。 コ ッ キング

後期

は

非軸

脚

の地 面

接

地 時 点 に 始 ま り

，

肩

関 節 最

大

外 旋 位

，

す な

わ

ち

投

球

側の

_{前 腕}

と

矢 状

一

水 平 軸 （

x

軸 ）

との

な す 角 度

が

矢

状 面 上 で

最

大 と

な

る

時 点 を 終

わ

り

と

した

。

加 速期

は

肩

関

節 最 大 外 旋 位

に

始

ま り

，

指

尖

か ら ボ

ー

ルが 離 れ る ボ

ー

ル リ リ

ー

ス を

終

わ り と し た

、

減 速 期 （

フ ォロ

ー

ス ル

ー

前期 ）

は ボ

ー

ル リ リ

ー

ス か ら

．

投 球

側

L

腕

の減 速 が 最 大 に なっ た

時 点 ま

で と した

。

結

果

　

フ ィル タ処 理

後

の

EMG

生デ

ー

タ の

・

例と平 滑 化 し た

波 形 を

Fig．4

に

示

し た

。

目

視 観 察

で はモ

ー

ション ア

ー

チ フ ァ ク トの

影 響

は 認 め ら れ な かっ た

。

（

Z

Y

_〔

＋

1

｛

＋

1

Fig

．

2



_Definition

　of　

3

　

dimensional

　axes

．

　

X

：

Sagittal

−

　 　 　

h

〔）rizontal　axis

，

　

Y

：

Vertical

　axis

，

　Z：Frontal

−

　 　 　

horizontal

　axis

図2　3次 元軸の定 義

．

X ：矢状

一

水 平 軸

，

　Y ：垂 直 軸

，

　 　

Z

：前 額

一

水 平軸

盤

訟

1

Early　cocking 　

phase

Late

　cock 旧g　phaseACDele _「atlo

冂　　 　　 　　 　　

Late

　

IOllow

phase

　　　

！

t

　　　　　　　　　

：through　

phase

　　　　，

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

●

　 　

ゴ

　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　

ロ

　 　

lDeceleration 　phase

　

1

　　

i

〔Early　folIow　through）

i

Ball　release

i

Fig

．

3

_Throwing

　rllotioll 　 was 〔iivided　

into

　

five

　_phases

．

_｛

Modified

　

from

　Wcr 【1er 　

SL

　_{et α}

1

．

13：_）

NII-Electronic Library Service

11S 理 学 療 法 学　第

32

巻第

3

号

O

　 　 　 　 　

0

　 　 　 　

0

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

1

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

一

〇 恩 コ 聾 ユ ≡ 《

雪

罵 二 五

認

」

蜜

の

2

　 　 　 　

　

0 　 　 　 　 　

貞

∠

a

　 　 　 　 　 　 　 肱 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

■

　 　

ぞ

暑

五

E

《  

3

霍

五

認

と 三 ρ 　 　 　

0

4

　 　

省

3

言

匚 《 　

δ

ε ∈ 切 叟 ρ F ρ 』 　 　 　

0

　 　 　

0

44

　

　

　

　

　 　

4

　 　 　 　 0U

喜

五

E

《 　 　 　

盤

經

孟

8

聲

コ ω ｛

A

） 　 　 　

Ball

　

reloase

　 　 　　 　 　 　　 Accerelation

　

i

　DeCeleration ｛mV ｝

1

．

0

50100

　 　

150

　

time

｝

偶

oo

　

3

0200 》 器

₁₀₀₀₀

　

0

　

4

　 　 　

Ball

　_release

　 　 　 　

Accerglation

　

i

　Deceleration

Late

　cocking 　 　 　 牽

一一一

→ ←

一一一一

レ

200

〔

msec ）

002O

》 ＝

00

　

0

　

6

9400320000

　 0 　 4

9

蒹

2

°°

〔

B

〕

00 50

100

　 　

150

　

time

200

　

（

msec

｝

Fi

捗

4

　

EMG

　raw 　

data

　recorded 　frQm　tlユc　shoulder 　rotator 　cuff　muscles 　

during

　a　pitching　movement （

A

）

，

　and　processed

　 　 　

curve 　as　root　mean 　square 　value 　

IRMS

）（

B

）

．

図4



ある

1

球の投

球

中に肩 関 節回旋 筋 腱 板か ら記 録し た筋電 図生デ

ー

タ （

A

）と二 乗平 均 平 方 根 処 理 した曲線

CB

）

　 10

試 技

の

EMG

の ば らつ き を 示 す ためにt

投 球 毎

に

各

筋

か ら

得

ら れ

た

nRMS

を重

畳 し た

結 果

が

Fig，5

（

A

）で あ る

。

ま

た

，

各 試 技

で

得

ら れ た nRMS か ら

計 算

し た nRMSavg を

Fig．

5

（

B

）

に

示

した。 さ らに

，

試 技 間のば らつ

き

を

数 値 化

す る た め に，

各 筋

の

経 時 的 な 変動 係 数

を

Fig

．

5

（

B

）

に プロ ッ ト し たc

変 動 係 数

は

，

棘

上

筋

と

棘

下

筋

で は

全 般 的

に

100

％ を 下 回っ ていた

。

小 円

筋 と肩 甲

下 筋 で は， コ ッ キング

後 期

に

200

％ を越 え

る

区 間

が あっ た

。

　

Fig

，

6

（

A

） は

，

　

Fig

．

5

（

A

）で

示

した

各 筋

か ら

記 録

さ れ

た

ユ

球 毎

の nRMS

最 大 値

が 出

現

し た

時 点 を平 均 値

と

標

準 偏 差 と

し て

表 し

た グ ラフ で

あ

る

。

nRMS

最 大 値 出現 時

間 は

，

棘 下

筋 （

1

ユ

．

88

± ⊥

6

．

92

％

）

が

最

も

早

くコ ッキング

後 期

で

あ

っ た

。

次

い で

肩 甲 下 筋 （

55．

72

±

5

．

57

％

）

に お いて

加 速期 前半

に

最

大 値

が

出 現 した

。

加 速 期 後 半

のボ

ー

ル リ リ

ー

ス

直 後

の

減

速 期 に 蕀 上 筋の 最 大

値

が

出

現 し

（

77

．

12

±

9．

18

％ ）

，

棘

上

筋

に

引

き

続

い て 小 円

筋

の

最 大 値

が

出 現

し た

〔

80．

60

±

ll

．

15

％

）

（

Fig

．

6

（

A

）

）

， （

B

）

）

。

最

大 値

の 出 現 時 間 は

，

筋

要 因の

t

効 果

が

有 意

で あ り



（

F

（

3，36

＞

＝

76

．

03

，

p

〈

0，

00D

_， 小 円

筋

と

棘

上

筋

σ）

間

以 外の すべ て の組 み

合

わ せ につ い て

，

多 重比 較

で

有 意 差 （

p

く

0

．

05

）

が あっ た

。

Fig

．

　

6

（

B

） は

，

筋 活

動 動 態

の

連 続 時系

列 変 化 を筋 間

で

視 覚 的

に比

較

し

易

い よ

う

に，

Fig，

5

（

B

）

で

示

し

た

nRMSavg の みを

重

ね

書 き

し

，

さ ら に

縦 軸

は

筋

内

の nRMSavg

最 大 値 を

100

％

と して

相 対 的

に

表

し た も の で あ る

。

Fig．

6

（

A

）の グ ラ フ と

共

に

，

各 筋

の nRMSavg が

時 間経

過 に

伴

っ て

変 化 す

る

様 子 が 認

め ら れ る。

　 筋 間

の

活 動 動 態

の

関 係性

につ いて

，

相 関 係

数の

_経

時 的

変 化 を

Fig．6

（

c

）

に

示 し

た

。

投 球 分 析 区 間

を 通 じ て 棘 下 筋 と 小 円 筋 は 強い 相 関 関

係

が

あ り　

〔

相 関 係

数 r ：

0

．

89

±

0

．

11

_）

，

_特

に

加

速 期 に おい て

著 明

で

あ

っ

た

。

棘

上

筋

と

棘

下

筋

，

お よび

棘

上

筋

と小 円

筋

との

相

関

係 数

は

投 球

全 体

で は

負

に

な

る

場 面

も あっ た

。

両 者 と もコ ッキング

後

期 か ら

加 速 期

の

中 期 ま

で はr

＝0，

70

以

上の

相 関 関 係

を

，

そ れ か ら ボ

ー

ル リ リ

ー

ス

直 後 ま

で は r

＝O．

40

以

E

の

相 関

関 係

を

示

してい た

。

肩 甲 ド

筋

との関

係

と して は

，

他

の

3

筋 と も加 速 期

に

柑 関係 数

の正

負

が 入 れ

替

わっ ていた。

棘

上

筋 と

はコ ッ

キ

ン グ

後 期

に正 お よ び

加

速

期

に

負

の

非 常

に 強い相 関

を示 す 区 間

が

あ

っ た。 Nエ エ

ー

Electronlc _Llbrary

ω コ 一 帽 匸

一

α   6卩

」

ニ コ の ω コ

一

稲 ＝

一

二 切 稲 」 」 ＝

一

」

O ＝

一

E

ω O 」 ρ F 切 ＝ 悶 ヨ

90

切 』 コ の

｛

A

｝

　 ｛％

1

　

3009200

蓑

1

。。 、。

烏

7006009500

蓑

4

・・ 　

300200100

　

0600500

Ball

　release 　 　 　 　 　Accereletion 　　@DeCeleratio Late　oockin

940E

　

30

　

20

　

10

　 　 　

4093

° §

20

　

1

　

0

　 　

0204060

80Ball

　rol

se

　 　　 　　Accerelatien 　

Decelera

onLate 　coc

ngi

％｝

30020e10

　

0800700600500400300200100

　 　

6500400300200tO

　

o400300200

t ’ 　　　0100



（

／

・

_）

o oB

〕

％

0i

齒

02

0 。

23

00

003

001000

80 　

1

〔％_｝

O

く O＜ Fig」

5

　

SuperimpDsed

　RMS　proccssed 　from　the　

data

　of

each

　pi ［ching ． 　

RMS

　

was

　normalized 　

by

　

the

　valu

@during

　max・ 　　　Lmal 　voluntary 　

contractiol

ユ〔nRMS ） ｛A｝．　Averaged curve 　of　

nRMS

_{（nRMSavg ，}

Solid

　line）（

B

） ．　

A

　dot

d

　

line

　indi− 　　　cates 　coefficient 　

of

　

variation （

CV

），　which 　 indicates 　a　variab ［

e

　in　euch 　muscle 　among 　ten 　

times

　re

ated

　［

hrows

． 図

5

　 各 投 球のEMG か ら二 乗平均 平 方 根（

RMS

） 処 理

し

た

曲 線を 重畳した結 果で ある_，各 投球 の

R

は

MVCIi

寺 のRMS で 　　

基

準化した（

nRMS

） （

A

） ．

10

球 の

nRMS

の

平均値および標準 誤差 〔直Wt1 ） と

10

球 の 投

の

RMS

か

ら

計 算 し た変 動係 　

　

の

系

変

化 （ 点

線

） （

B

） ．

考

察 　 本研

究

の

特 徴

， 先 行 研究

_{で 行}

わ

れ

て い る

よ

う

に

筋

電

図 結

果

を

投 相内 で 平 均 化 せ

ず に

t

連 続

時 系

列 で 時

々 刻

々

と 変 す

る

筋 活 動 動

態

を

1

投 球

毎

に 示 した点 で

あ

る

。

そ

れ よ り，

反

復し て 投

球し

た 場

合

の 筋 活

動動

態

の ば らつ に

つ

い

て，一 例内_で 検討

す る

こ と

が 可

能 と なっ

た

u

回の 例

で は， ユ

0

投

球 し た

場 合 の

ば ら

つ き

を

示 す

変

係 数

が

，棘 上 筋 およ

び 棘

下

筋

と 比

較

て

小

円

筋

と 肩

甲 下 筋で は 高 く

な る区

間

_が

_あ

_{っ た}

。

@

次

に

， 筋 活 動

の

連 続 時系 列

変 化

か

ら ， 一例内

に

お

け る

筋 間

の

活 動

動

態

の 相 違 を 検 討 し た。

棘

上筋 に おけ る 活

動

動

態

の 特 徴

は ， 棘下筋 や小円筋と 比 較

し

て

コ

ッ キ ン

グ

後 や

加 速

期で の

nRMSavg

が低

く

， ポー

ル リリ

ー

ス 後

1 峰

性に 最大値 が

出

現 し

た

こ と で あっ

た

u

棘

ド

筋と

小

筋で は ，

2

峰性 の 活動 動

態 が

認

め

ら れた 。両 筋 の い

は

，

棘

ド 筋 の

最

大

値

は コ ッ

キ

ン

グ

後 期 に 出 現 し た に対

し

て

，

小

円

筋

は

加

速 期

の

ボ

ー ル リリー ス 近 くに

現 した

こ

と

で あ っ た 。 棘 下 筋 の 第2 頂

点

が出 現し

た

は

棘 上 筋

や

小

円筋

の 最大 値 が

出

現 した 時 期に

近

か

っ

。 こ

れ

ら の 結

果 に

よ

り，本研

究

では投球 動作

中

に 肩

下 筋

と

そ の 他

の

筋と の

活動 時 期

が

入

れ

わ

る か

の

様 に

nRMS

が

連続 時

_系列

_で

変

化

す る

様相

示 すこ

と

が でき た 、 　 筋問 の

活 動 動 態 の

相 違に

つ

い ， 筋協 調

の

面

か

ら

表

す

ため

に

， 筋閲

の 相

関

性

に つ い

NII-Electronic Library Service

⊥

20

理学

療 法学　

第

32

巻 第

3

写

．

Ball

「elease

Late

　

@cockin ．Acceretatio Deceleratio

一

一

’

t

\

÷

一 一

1 − 1Supraspin

u5lnfraspin

US 「re「

es

　m

o

「 Subscapul

is

iA

〕 （ B ） E

F

＝図

oo

｛−

8060

4

20

　

　

1

． 芒　

0

・

8

．

叟



D61

−

o

．

2@

　

_。0， 亜

6

−

E60

　

．

D8

　 ・

1

o

．

　



_o

_農　｛ 衝轍

鶸

upraspinatus

　lnfraspinatus

|・・−

_TOres

　

minor

一

一

’

bs

pu

risiC

40Time6080

 　 ・・・・・・・

・

… 　

SupraspinatUS

　VS．

@

　　　　　

　Infraspinatus

．

　 　 　 　

Supraspinatus

　 ．

　　

　　　　　Teres　

minor

　 圏 層 一 　

Supraspinatus

　 ． 　　　　　　Subscapulari 　 　 − 　lnfra ＄pinatu

@vs

・

　　　　　　 　Te「esmino 「

@

　 一 ・ 一 一　痼nfraspinatu

@vs

・ 　　　　　　Subscapul

is

　

　−　− 　TOres 　mi

r

　

vs

．

@

　　

　

　

Subscapularisleo

｛

％

｝

Fig

．6　Meall 　and　

standard

　

〔

lc

・viatic’）n　〔

〕

f　tlle 　

peak

　tinle．　at 　whi〔h 　each 　

nRMS

　iLL　zhe　in

vldual

　muscles 　durlng 　each 　　　thro“，lng　muriDn 　

reached

　

rr

】nxi匸11al　v・atue｛AいユRMSav鍔durimg 　ench 　

pitching

　mo

on

　

were

　 s

匸

andardiz ω

by

　max・ 　　 　imal　x・nlue 　

in

　the　individ凵al　musd 〔：s（B_）．　 Seque ［ユtial 　dynamic　charhges匹）fしhe　

c

〔 ）

rrelat

k

｝

n

　c 〔＞efficient 　of　

nRMSavg

　

　

　bct、、　eell　pair

　

Qf

　

r

at

（，r　cuff 　

rllus

〔 ：lc ：

s

　〔

C

｝．

図

6nRMS の最ノ く

値

が出現する時 間の平均 値 と 標 準 偏差（

A

． ： ．筋毎に

MS

．　

avg

の 最大

f

直

を 基準値 とし て 相対 値化し て表し 　 　たグ ラフ

IB

：・．−

1

つの

筋

問

の

関

係

数

が 連 続

11

寺

系

列 的

に

変

化

す

る

様 予 を

示

し た 〔

C

］

．

係 が 認 め られた の に

対

し て ，

韓

ヒ

筋 と棘 下筋

，

およ 鰊 ． ．

L

筋

と

小 円

筋

と

の

相 関

は

，

加

速期 に

認

め

ら れる に

留

ま

た

、

．

す な

わ

ち

， 棘

卜

．筋 ． 棘

ド

筋

，

小

111

筋 は 関 節 回旋

筋

腱 板

の

中

で外 旋

に 関

わる 筋 で

ある

が 、各 の

紐

み 含

わ

せ

に より 投

球

動

作 全

体 を通 じて の 柑 関 の

さ は

異なっ て

い

た 。

ま

た ．

筋

問

の 棉

関

係

数

は

，

時 間

区

に

よっ

て 劇 的 に

変 化し

て

い た

．

，拮 抗

す る

関係

と

し は．棘 上

筋 と

肩 甲

下

筋

_と

の

_{相 関}

関 係が 特徴的

で

あった こ

の

1

筋 問

に

は ．

コ ッ

キ

ン

グ 後

期 で は ．

TE

の

強 い 関が 認

め

ら

れ る 区間 が あ り

，

加 速

期

の 後

半

で は

負 の

い

相 関が認めら

れ

る区 間 が あ っ

た

、

， 肩

甲ド 筋は 棘

L

筋

外 の

2

筋

と

は

，

相

関 係

数 が±

0

．70 以．

ヒ に

な

る

区 は ほ とん ど

な

か

っ た

。 この

結

果か ら ， 　

・ 連 の

投球 作 の

中 で 各

々

の 筋 間

の協 調が

筋

の

紅

み

わ

せ毎 に異な _るこ

と

，

そ

し

て

筋 協調

は 投球

_相

に よ って 動的に変_化する こ

と

が 示

さ

れ

た

． ，

　

Gowanら

は． 棘卜 筋 と

ド 筋

をその機 能的役割から

1

，

　

ij

じ

グ ルー

プ

と して とめ て分 析した ’

1t

。 し か し

我々 の

結果 で

nRM

vg

の 最

大

値

出

現

時 点

が

個 人

内 で 有意 に異

な っ

て

い

こ

と か ら ，

少

な く

と も対 象

者 に よ

っ

て

は 肩

関

節

回

旋 腱板 の 各

筋 が

各々

の 役

割

を

強

く呆

た

す

時

点

が 連

続 時 系 列 的 に 異 っ

て

いる 可

能

性 が あ ると 考 え た

。

今 回

の 結

果 は 諸家

の

報

告 ’ ； −

ci

　

1

／

と

矛

盾

して

い

るわけ

で は な

。

し

か し ，

今

回 我

々

が

示 し た

，

反

復 する 投

球の ば ら

つ

ｫ

や 連

続

時 系列

的

筋 活

動

動

態

の

変

化

， お よ

び

筋

協調 など

ﾍt

投

球 毎 の分

析

に 耐 え う る 精 度

で

EMG

を 記 録 し て 初

めて

可能に な る もの で

あ り ，

新

規 性

が

あ る

，

、

こ れ

ま

で

よ

う

に 投球 相毎の 積 分値を_多人 数で平 均 す_るような 分 析 方

回 示し た よ

う

な

方 法

に よっ て可

能

になる もの と

考

え

，

さ ら に 例

数 を

増 や し て

検

討

す

る

価 値

が あ る も の と

考

え た

。

その よ う な

取 り組

み によっ て

，

これ までは

筋 機 能

を 理

解

す

る た め に

発 表

され てい た

EMG

デ

ー

タ

を

，

理

学 療 法

に お け る 個 人

内

の

筋 機 能

不

全

を 評

価

す る

方

法 と し て 病

態

運

動 学

的

解 析

に応

用

で きる もの と

考

える

。

文

　 　献

1

：】

Andrews

　

JR．

　

Wilk

　

KE

：

Shoulder

　

injuries

　

in

　

baseba

［

L

　

The

　

Athl

εte丶　

Shoulder

　〔ed

．

　

by



Andrews

」R

，

　 WilkKE ｝

．

　

Churchill

　

Livingstone

，

　

New

　YDrk

，

1994

、

　

pp369

−

3S9

．

2：】



八Ddrews 　

JR，

　Angclo



RL

；

Sh

〔）しilder

　

arthroscePy

　

for

　

the

　 thr（」wing 　athlete

．

　

Operadve



Te

⊂

hniques



Ln



ShoLitflar

　

Surgery

　（ed

．

　

by

　

Paulos

　

LE

，

　

TicDne

　

VE

）

，

　

Aspen

　

Publishers

．

　RockN・

ille

．

　

MD

、

1991

．

3

）

Kupferman

　

SP

；

Tensile

　

failure

　of　the　rota匸or　cuff

．

　

The

　 Alh1【11es 

ShoLi

］

der

_｛（：

d

．

　

by

Andruws 　

JR，

　

Wilk



KE

_）

．

　

Ch

ロ rchiU 　

LivingstDne

．

　

New

　

York

，

1994

，

　_ppll3

−

119

．

4

｝

Job

｛：

FW

．

　

Tihonc

　

JE，

　et　al：

Arl

　

EMG

analysis 　Df　the

　

shQulder 　

in

　throwing　and　Pitchin9

．

　

A

　

P

「elimina 「_y「ePo 「t

’

　 Am 　

J

　Sports　Med 　ilU）：3

−

5

，

1983

．

5）Gowan 　ID

，

　

Jobe

　FW

．

　et 　ut

．

：Acomparalive 　clcctromyt ：，

−

　 graphic　analysis 　Df　匸

he

shoulder 　

during

　pitching

、

　 　Professional　versus 　ama 匸eur　_pitchers

，

　Am 　

J

　

Sports

　

Med

　 　

l5

（

6

｝：

586

−

590

．

　

1987

．

6

）

Glous

皿an　

R

，

　

JDbe

　

FW

，

　et　al、：

Dynamic

　electromyographi ⊂

　 　

analysis



of



the



throwing



sh 〔）u ［

der

　

with



_gLenohumeral

　 　instabilLty

．

　

J

Borle　

Joinl

SurgAm 

7

  （2ト：220

−

226

．

】

988

，

7

）亀 山 順

．

一．

桜 井

　

実

・

他 ：投

球

動 作に お け る肩関

節

の

_動作

　 　

筋電 図 解 析

．

臨 床 スポ

ー

ツ医 学 ］

5

｛

11

）：1301

−

1305

，

1998

、

8

）金子 文 成

．

浦辺

幸

夫

・

他 ：_{肩 関節 筋 力 測 定}の再 考

．

体 力 科 　 　学 　44〔

G

）；

693

，

1995

．

9）　Knneko 　F

，

し／rabe 　Y

、

　et　al

．

：Thc　relaLionship 　

between

　

ise

−

　 　

kinedc

　shoulder 　rotator　s匸rength 　and　muscle 　acrLvity

−

　 　

Ei

’

t

’

ect　of　angk ／　of　sLart　pvsition

− ．

　

Proceedings

　of

　 　

工n匸ernatLonal 　

Physiotherapy



Conference

二74

，

1996

．

10） 金子 文 成

，

付ヒ恒二

・

他 ：投 球 時に限 定 した痛みを有 する 　 　野 球 投 手にお ける等速 性 肩 関 節 回 旋 筋 力特 性

．

臨 床スポ

ー

　 　ツ 医 学 15｛

11

）；

13Q61311

，

1998

．

11

）金子文成

，

増山　正

・

他 ：_{急 速 な運 動}の動 作 分 折 を

H

的と

　 　

し たワイ ヤ電 極に よ る

筋

電 図記 録 方 法の改 良

．

理学 療 法 学

，

　 　30（5♪；28 

一

287

，

2DO3

12

．

）

Fteisig

　

GS

、

　

Andrews

_」

R

，

　etα

t

．

：

1

〈

inetics

　e 「

bas

（：

ball

　_pit〔

h

−

　 　

ing

“

．

Lth

　

implications

　about 　

injuvy

　mechanisms

．

　

Am

　

J

　 　

Sports

　

r

＞

1

巳

d

　23｛L）：233

−

239

，

1995

、

131］

Werner

　

SL

，

　

Fteisig

　

GS

．

　et　al

．

：

BLomeehanics

　of 匸he　elbow

　 　

during　baseball　_Pik，hing

，

　

J

　

⊂｝rthvp 　

Sports

　

Phys

　

Ther

NII-Electronic Library Service

122

va7utit7

ac32tsee3-V

<Abstract>

Analysis

on

the

Sequential

Dynamic

Change

in

Electromyogram

Recorded

from

Shoulder

Muscles

during

Throwing

Fuminari

KANEKO,

RPT,

PhD

IVburornuseular

Assistive

71echnotagy

Group,

Institute

_fbr

HuTnan

Science

and

Biomedicat

Engineeriug,

IVIitional

Institute

_ofAdvanced

Industrial

Science

and

71eehnolagy

Hiroshi

KURUMADANI,

OTR.

MS,

Tsuneji

MURAKAMI,

MD,

PhD

Graduate

Schoot

of

Health

Seiences,

Hiroshitna

Uhiversity

Tadashi

MASUDA,

PhD

School

ot'Biomedical

Science,

fohyo

Mledical

and

Dental

Uhiversdy

Masahito

YAMANE

Hiroshitna

7byo

Car:p

Co,,

Ltd,

The

purpose

ef thisstudy was toshow the

clynamic

change

in

musc]e activity of

the

individuul

muscles

during

threwing,

whereas

_previous

sLudies shoxved an

intcgrated

average muscle activity

in

each throwing

_phase.

E!ectromyographic:

signals

(EMGs)

were recorded with

fine

wire clectrodes

frem

the supraspinatus, the teres minor, and the subsc:apuralis of a universiLy

baseball

_pitcher.

EMG

from

the

infraspinatus

was recorded using active surface electrodes,

Root

menn square vatues of

EMGs

were caLculated as a percentage of the maximal voluntary contraction

(nR}vlS}.

The

acceleration

of sheutder

joint

was calculated

from

digital

v{deo

images.

The

coerucient of variation

(CV},

which

indicates

a variable

in

each muscle among ten times repeated

throws,

showed

different,

charucteristics

depending

on

the

museles.

There was

a statisticallysignificant

difference

in

the

time at which the maximum values

in

averaged nRMS

(nRMSavg)

appeared

in

each muscle,

The

_present

results on

the nRMS shewed a

dynamic

behavier

in

rapid process of

Lime.

The

correlation coefficients

(CCs}

between

two

muscles were

different

depending

on

the

muscie pairs.

The

strongest corrclation was observed

between

the

infraspinatus

and

the

teres minor through throwing motion.

It

was recognized

that our

improved

technique

oi etecLromyogram recording was valuable

for

recording of sequentiat

dvnamic

alterations of

individual

musele activity

during

a

ballistic

mevement

like

a

throwing.

The

present resutts suggest

that

the

analysis using variabtes of

CV,

observaLion of

dynamic

behavior

manner changing with

time

in

the

nRMS, and

CCs

may

be

able to

deteet

an

individual

difference