Vol. 28 No. 1 2012
義肢装具における歩行評価
歩行分析の基礎
─正常歩行と異常歩行─
江 原 義 弘
1） キーワード 眼による観察，ロッカー機能，重心 1． 歩行の 1 周期の区分 歩行は 2 歩を 1 周期とする繰り返し運動です．1 周期の 中の各時間帯を「相」あるいは「期」といいます．歩行分 析をするにあたってこの用語を覚える必要があります．片 足に着目すると，足が床に着いている期間を「立脚期」，着 いていない期間を「遊脚期」といいます．両足同時に着目 すると，両足が床に着いている期間を「両脚支持期」，片足 のみが床に着いている期間を「片脚支持期」といいます． 詳細に分析するにはペリーらの表記法を覚えるのが良いで しょう．この表記法は，装置を使用して歩行分析する場合 には必ずしも適していませんが，歩行を眼で観察する場合 には最適なものと思います．図 1 はペリーの表記法をも とに，表現の方法を一部改変したものです1）．図を時計と 見立てた場合，12 時から始まります．着目足が床に着いた 時点が「初期接地」です．次に反対側が離地するまでを「荷 重応答期」といいます．ここは両脚支持期です．さらに， 片脚のみが床に着いていて，しかも踵が離れるまでを「立 脚中期」といいます．着目足の踵が離れてから，反対足が 床に着きますが，この期間を「立脚終期」と呼びます．こ こで 6 時の位置になり，半周期が終わったことになります． さらに着目足が床を離れるまでを「前遊脚期」と呼びます． この期間では着目足はまだ床に接地しているのですが，す でに遊脚の準備をしていると考えられるので前遊脚期とい う名前を与えています．この期間も両脚支持期です．ここ を過ぎると遊脚期になり，ペリーの表記法では遊脚期を 3 つに区分します．振り出された着目足が反対側の下§と 交差するまでを「遊脚初期」，着目足の下§が垂直に下垂す るまでを「遊脚中期」と呼びます．遊脚中期の終了時期は 図で 10 時半になっていますが，この時期の“6 時間前の自 分の足”（すなわち 4 時半）を見てもらうと踵離地になって います．これは着目足の下§が垂直に下垂する時期は正常 歩行では反対足の踵が浮く時期に一致することを表現して います．このように，この図では 6 時間前の時期は「反対 足の状態」に相当しています．例えば着目足の荷重応答期 は反対足の前遊脚期です．着目足の立脚終期は反対足の遊 脚終期です．さて，遊脚中期が終わって，着目足が再び接 地するまでの時期を遊脚終期といいます．こうして次の新 しい歩行周期が始まります．正常歩行では立脚期は 1 周期 の 60％，遊脚期は 40％，両脚支持期は 10％ が 2 回あり， 合わせて 20％となります．片脚支持期は反対足の遊脚期 と同じなので，40％ になります．図 1 は周期をわかりやす く表示したもので，時間配分はこの数字と一致しません． 2． 初期接地 着目足が床に接地した瞬間を「初期接地」といいます． この際，健常人では必ず踵から踏み込みます．この時期， 着目側の骨盤は 5° 前方に突き出た形になり，歩幅をかせぎ やすくしています．股関節は 20° 屈曲，膝関節は 5° 屈曲， 足関節は中立位です． 3． 荷重応答期 着目足が床に接地した瞬間を「初期接地」といい，その 時期から反対足が床を離れるまでを荷重応答期といいま す．踵を回転中心として足裏が徐々に床に接触していきま す．この様子をロッキングチェアになぞらえて「ヒール ロッカー」と呼びます．これはペリーによって提唱された もので，障がい者などで踵からの踏み込みが見られない場 合に「ヒールロッカー不十分」と表現します．床反力は踵 から立ち上がり足関節の後方を通過します．したがって， 床反力は足部を急激に底屈させようとします．このままで は前足部は急激に床に打ち付けられます（フットスラッ プ）．正常歩行では背屈筋を遠心性収縮させ，滑らかに前 足部を床に接触させます（図 2）．この際，背屈筋は同時に 下§を前方に回転させ，膝を前方に引き出すことによってBasic knowledge for gait analysis
1）新潟医療福祉大学 〒950-3198 新潟市北区島見町 1398 Niigata University of Health and Welfare
1398 Shimami-cho, Kita-ku, Niigata-shi, Niigata, 950-3198 Japan Yoshihiro EHARA（エンジニア）
膝関節の小屈曲を生み出す重要な働きをします．荷重応答 期では，踵から接地することで接地の衝撃がまず踵の軟部 組織で吸収され，次に背屈筋の遠心性収縮で吸収されます． 膝が前方に引き出され，膝が小屈曲する過程で，床反力は 膝の後方を通過し，膝を屈曲させようとします．大§義足 の膝折れはこれが原因です．正常歩行では膝の伸筋群が遠 心性収縮をしてこの動きを滑らかにし，接地の衝撃をほぼ 完全に取り除きます．この際，膝の小屈曲角度が適正に足 関節角度変化と連動すると，大§部の角度が一定に保たれ， 重心の動きが滑らかになります．このような一連の関節角 度連携は，初期接地時に踵から接地できるからこそ始まり ます．多くの片麻痺者のように前足部からの接地では， ヒールロッカーは消失し，前足部先端を回転とした足部回 転になります（図 3）．このような回転では，足関節は後方 に引き戻される動きになります．前進しながら接地した足 関節が接地と同時に方向転換を余儀なくされ，大きな衝撃 を生むことになります．床反力は接地点である前足部から 立ち上がり，足関節の前方を通過し，さらに膝関節の前方 を通過することで膝を過伸展させようとします．この状況 では，膝の伸展筋群が衝撃の吸収に加わる余地はありませ ん．このように，障がい者では大きな衝撃を避けるために 極めてゆっくりと歩行せざるを得なくなります．荷重応答 期におけるヒールロッカーの重要性をもっと認識する必要 があります． 床反力は初期接地後に急激に増加し，足裏が全面接触す る頃に体重のほぼ 100％に達します．荷重応答期の終了時 点では体重のほぼ 120％になります．この期間，床反力は 脚に沿って立ち上がり重心に向かいます．したがって，こ の期間の床反力は後ろ向きであり，身体全体にとってはブ レーキになります．しかし，このブレーキがあるからこそ， 前に踏み出した足を越えて重心が前進できるのです．これ は床面の摩擦のおかげです． この時期の終わりには，膝関節 15° 屈曲，足関節 5° 底屈 です． 4． 立脚中期 膝は小屈曲した状態から伸展状態に戻り，足裏は全面接 触して床に安定した基盤をつくります．上半身・下肢が一 体となって足関節を回転中心として前方回転します．この 状態をアンクルロッカーが正常に機能していると表現しま す．やがて反対足が支持足の真横を通過します．このとき 重心は最高点に到達します．骨盤は水平，体幹も鉛直位に 保持されます．立脚中期の前半では股関節伸展筋が活動 し，身体全体を回転させることで重心を上方に押し上げま す．反対側では，下肢を前方に振り出すために股関節の屈 筋群を活動させます．正常歩行ではこの際の両者の活動が 適正であり，屈筋群・伸筋群の反作用がキャンセルされて 体幹を安定位で鉛直を保つことができます（図 4）．もし人 図 1 歩行周期の表記 図 2 荷重応答期 背屈筋の遠心性収縮で衝撃が吸収される．同時に膝を 前方に引き出す． 図 3 前足部から接地した場合 足部は後方に回転し，足関節は後方に引き戻される．
間の足が鹿のように細い足であったら遊脚を振り出すのに 大きな屈筋活動が必要でないので，伸展筋群の活動がキャ ンセルできずに，体幹を安定に保つことはできないでしょ う．障がい者歩行では伸筋群・屈筋群のバランスが取れず に，体幹を安定に保つことが困難になります．またこの意 味では，重さゼロの義足が好ましいとは考えられません． さて，前額面から見ても，骨盤は水平，体幹は鉛直に保 たれています．正常歩行では，外転筋群の強い等尺性収縮 によってこれらを実現しています（図 5）．障がい者歩行 では，中臀筋などの活動をいやがって着目足の股関節の上 方に体幹の重心をもっていきたいために側屈をする場合が あります．こうすると前額面から見た場合に，床反力が股 関節近辺を通過しやすくなり，外転筋群を活動しなくても 済むからです． 足裏の床反力に着目すると，踵から立ち上がった床反力は 足裏の外側部を通りながら徐々に前足部に向かいます．こ の際，このカーブの軌跡と滑らかさは特に足関節の滑らかな 動きと密接な関係があります．例えば，義足の足継手の制動 や制限が適正でないと，カーブが滑らかにならず，また床反 力の方向に乱れが生じます．床反力は重心の動き（加速度） と直接的な関連があるので，床反力を乱すことは，とりもな おさず重心の動きを乱すことで好ましくありません． 重心が最高点に到達する頃，前額面から観察すると重心 は着地足のほうに寄ります．このように重心は左右に蛇行 しますが，その幅は 4 cm ほどであり，直進といっても差 し支えありません．上体はあくまで鉛直が保たれ，側屈や 前後傾することはありません．上体が鉛直が保たれたまま 左右にスライドするイメージです．着地足が支持基底面を 形成していますが，立脚中期ならびにこの後の立脚終期に は重心の投影点がこの支持基底面に乗ることはけっしてあ りません．ただし極めてゆっくりな「抜き足差し足」状態 なら別ですが．つまり普通の歩行では片脚支持期に重心が 支持基底面に乗ることはありません．このことから，歩行 はけっして安定したものでなく，倒れている状態が安定し て継続しているものなのです．重心の投影点が支持基底面 に乗るのは両足支持期のごく短時間だけです． 重心が最高点に達する頃には矢状面では床反力は真上を 向きます．しかし，大きさは体重分よりも 20％ほど小さく なります．つまり床反力よりも重力の影響が強くなり，下 向きの加速度がつくので，重心の動きが上向きから下向き に変更されるのです．こうして重心は下降を始めます．床 反力は前方に傾き推進力になります．重心の前進速度が若 干増加します．やがて踵が浮き，つま先立ちの状態になる と立脚終期が始まります． この時期の終わりには，股関節中立位，膝 5° 屈曲，足 5° 背屈です． 5． 立脚終期 踵が浮くと，回転中心が足関節から前足部に移動するこ とになります．前足部での回転をフォーフットロッカーと 呼びます．このように，ペリーの表記法は荷重応答期・立 脚中期・立脚終期がおのおのヒールロッカー・アンクルロッ カー・フォーフットロッカーに対応しています．この頃に なると，当然，床反力は前足部に移動し，また大きさも体 重を越すようになります．この際の床反力がどんな働きを しているかは議論があるところですが，少なくとも普通の 歩行速度では，速度を上げるというよりも速度が上がりす ぎないように抑制していると考えたほうがよさそうです． 図 5 外転筋で骨盤が水平に保たれる 床反力が股関節の内側を通るので，外転筋活動が必要となる． 図 4 伸展筋・屈曲筋のバランスで体幹が鉛直に保たれる 支持脚の伸展筋，振り出し脚の屈曲筋の反作用が体幹に伝わっている．
（ただし速度は上がっています．上がりすぎないようにコ ントロールされているという意味です．）この時期の床反 力は足関節の関節モーメントの影響を強く受け，底屈筋を 強めると床反力が大きくなります．足関節の底屈筋は身体 を前進させる働きがあるのではなく，身体を後方に反らせ る作用があります．つまり，重心が前方に倒れ込むのに抵 抗しているのです．足継手にまったく抵抗がない足部を装 着したら，この時期に重心が前方回転するのに抵抗できな いでしょう．事実，この時期の最後には反対足の初期接地 というイベントがひかえています．このイベントに先立っ て反対足をどの位置にどのタイミングで接地すべきか，支 持足の足関節モーメントを調整しているのです（図 6）．同 時に，反対足の初期接地時に衝撃を最小限にすべく下降速 度を制限しています．接地時の衝撃吸収はすでにこの時期 に始まっているのです．片側に障がいがあると，この機能 が失われるために，非障がい側に過剰な負担を強いること になります． 義足の足部についていうと，足継手のモーメントは足継 手の構造，足底の材質形状，キールの機能の影響を受けま す．これらによって振り出し足の歩幅がおおいに影響され るでしょう． この時期の終わりには，股関節 20° 伸展，膝 5° 屈曲，足 10° 背屈です． 6． 前遊脚期 反対足が初期接地すると両脚支持となり，前遊脚期と呼 ばれます．この時期には着目足の床反力は急激に減少し， 反対足への荷重が急激に増加します．反対足の床反力は後 方に傾いています．つまり制動力です．着目足の床反力は 前方に傾いています．つまり推進力です．片足でアクセ ル，逆の足でブレーキを踏むような状況です（図 7）．この 時期にスムースに支持足を後方の足から反対足に移してい きます．足関節を底屈し，足の先端を地面に着けた状態で 膝を前方に振り出していきます．この際，下§部は振り子 状態になって膝が股関節屈筋によって前方に振り出される ので，足部が後に取り残され膝が屈曲します．正常歩行で は膝の伸展筋が遠心性収縮し，膝が過剰に屈曲するのを防 止します．大§義足でこの機能が適正でないと，遊脚初期 に膝が過剰に屈曲します．正常歩行では足関節の底屈筋が 活動しますが，前進運動に寄与するというよりも，着目足 を前方に振り出す機能と考えます．義足のエネルギー蓄積 型足部の機能も同様で，前進運動に寄与するというよりも， 足を持ち上げやすくし，前に振り出しやすくなる効果があ ります． 大§義足でこの時期に膝継手が過剰に安定な場合，床反 力が膝の前方を通ってしまい，膝を適正に屈曲できなくな ります． この時期の終わりには，股関節 10° 伸展，膝 40° 屈曲，足 15° 底屈です． 7． 遊脚初期 着目足が床を離れると遊脚初期になります．足関節を背 屈させ，足先が床をこすらないように余裕分をつくります （トウ・クリアランス）．股関節は屈曲していくので足が後 に取り残され，膝が下§部の慣性力によって自動的に屈曲 します．膝が過剰に屈曲しないように正常歩行では膝の伸 図 6 立脚終期の速度調整 底屈筋の関節モーメントで，上体が急激に前方回転 するのを防いでいる． 図 7 片足でアクセル，逆の足でブレーキ 両脚支持期には後の足でアクセルを踏み，前の足で ブレーキをかけているのと同じ．
筋群が遠心性収縮します．膝継手には屈曲制限機構が必要 です．やがて着目足が反対足を追い抜く瞬間に遊脚初期は 終了します．この時期が厳密にどこなのかはあまり重要で はありません．ペリーの表記法は眼による観察を想定した ものなので，「着目足が反対足を追い抜く」くらいの感じで 構いません．さてこの頃，膝は屈曲しています．伸展のま まだと，反対足を追い抜く少し前の時点で足先が床にぶつ かってしまいます．正常歩行では，膝を屈曲した状態で遊 脚初期を終えますが，障がい者歩行では，外転歩行や分回 しや伸び上がり歩行となります．正常歩行ではまず膝が股 関節の真下を通過し，その後で足部が股関節の真下を通過 し，このように時間差を設けることでトウ・クリアランス をつくっています（図 8）． この時期の終わりには，股関節 15° 屈曲，膝 60° 屈曲，足 5° 底屈です． 8． 遊脚中期 次に遊脚中期が始まります．股関節が屈曲し膝が十分に 前方に出て，しかも高い場所になってから，膝を伸展させ ます．そうでないと足が床を蹴ってしまいますから．この 際，膝が途中まで伸展して，下§部が地面と垂直になる時 期までを遊脚中期といいます．この頃に反対足の踵が浮く ことになります． この時期の終わりでは，股関節 15° 屈曲，膝 25°，足は中 立位です． 9． 遊脚終期 最後の期間が遊脚終期です．膝が伸展します．正常歩行 では膝の屈筋群が遠心性収縮をして，膝が急激に伸展する のにブレーキをかけます．大§義足の膝機構にこの機能が ないと膝のインパクトが起こります．インパクトが起こる と衝撃音がします．この時期は反対足の立脚終期で，足関 節の底屈筋によってタイミングが計られ時間稼ぎをしてく れるので，そのタイミングと合わせて，膝を完全伸展ない しは 5° 屈曲状態で初期接地を迎えることになります．正 常歩行では，膝が伸展し終わるタイミングと初期接地のタ イミングがぴたりと合います．大§義足歩行では，万が一， 膝の伸展のタイミングが遅れると膝折れの危険性があるの で，切断者は余裕をみて早めのタイミングで膝を伸展した 状態にしておきます．この時間帯は伸展の保持をより確実 にするため，股関節を最大屈曲させた状態から伸展に戻し ながら初期接地を迎えることが多いです． この時期の終わりでは，股関節 20° 屈曲，膝 5° 屈曲，足 は中立位です．つまり初期接地の姿勢に戻ります． 10． 再び初期接地 大§義足歩行では，股関節を最大屈曲させた状態から伸 展に戻しながら初期接地を迎え，そのまま股関節伸筋群を 強く活動させながら荷重応答期に入ります．股関節伸筋群 を作用させると，床反力の後方への傾きを減少させること ができます．つまり，制動力を弱めて，床反力をより上方 に向かわせることができます．こうすると，床反力が膝の 前面を通過することになり，膝折れを防止できるわけです． このため，大§義足装着者は健常者よりも大きな伸展筋の 筋活動が必要です． さて，初期接地時に着地側の骨盤は 5° 前方に突き出した 形になります．つまり水平面で 5° 回旋します．上体はよ ほど高速度で歩かない限りほとんど回旋しません．骨盤を 回旋する場合，上体を逆方向に回旋しないと脚にねじれの 力が加わり好ましくないのですが，上体を逆に回旋する代 わりに腕の振りで代償していると考えられます． 11． 歩行の観察 歩行の観察は矢状面と前額面で行います．頭部・体幹・ 骨盤を観察し，次に左右の脚を片側ずつ足・膝・股関節の 順に観察します．前掲の関節角度の数字を頭に入れて，正 常データと比較してください．眼による観察では細かい数 値の判定は無理ですので，正常データはあくまで目安です． 関節角度と各期間の時間を観察してください． 文 献 1 ）臨床歩行分析研究会編：臨床実習のための歩行分析ト レーニングブック，金原出版，2010 2 ）キルステン・ギョッツ・ノイマン：月城慶一ほか（訳）： 観察による歩行分析，医学書院，2005 3 ）山本澄子ほか：基礎バイオメカニクス，医歯薬出版， 2010 図 8 トウ・クリアランス 膝を股関節の真下を通し，その後でタイミングをずらせて，足 部を股関節の下を通すことでクリアランスを確保している．
