若年健常成人における膝内反軽減シューズの即時効果 －内反膝の有無別の検証－

要旨：本研究の目的は，膝内反軽減シューズが若年健常成人の歩行に及ぼす即時効果を， 内反膝（以下，Ｏ脚）の有無の影響も含めて検討することである。大学生 名を対象に， 膝内反軽減シューズ着用と裸足の 条件で，歩行パラメータを測定し比較した。また対象 者の膝間距離を測定し， mm 以上をＯ脚あり群， mm 未満をＯ脚なし群として 群に 振り分け，歩行パラメータを比較した。その結果，膝内反軽減シューズを着用した場合， 裸足状態と比較して，ストライド長と歩幅が有意に延長（ ＜ ． ）し，歩行速度が有意 に速まった（ ＜ ． ）。また，対象者の歩行パラメータに及ぼすシューズ着用の効果には， Ｏ脚の有無は影響しなかった。以上から，膝内反軽減シューズは，対象者のＯ脚の有無に 関わらず，若年健常成人の歩行機能を高める効果が示された。 キーワード：膝内反軽減シューズ，膝内反，歩行分析

Abstract: The purpose of this study was to examine the immediate effect of knee varus-reducing shoes on the gait of young healthy adults in the presence or absence of knee varus deformity. The gait parameters of 37 university students were measured and com-pared under two different conditions, one while walking wearing knee varus-reducing shoes and the other while walking barefoot. Furthermore, the knee-to-knee distance was measured for all the participants, who were then divided into two groups as follows: those with a knee distance of !30 mm (the knee varus group) and those with a knee-to-knee distance of < 30 mm (the non-varus group). The results showed that in comparison to walking barefoot, the stride and step lengths were significantly extended (p < 0.01) and the walking speed was significantly increased (p < 0.01) while walking wearing knee varus -reducing shoes. In addition, the effects of wearing shoes on the gait parameters were not affected by the presence or absence of knee varus. In conclusion, knee varus-reducing shoes improved the walking functions in healthy young adults, regardless of whether they had a knee varus deformity or not.

Key words: shoes to reduce knee varus instability, knee varus, gait analysis

受付日： 年 月 日，採択日： 年 月 日

）_{京都橘大学健康科学部理学療法学科 〒 ‐ 京都市山科区大宅山田町}

TEL： ‐ ‐ FAX： ‐ ‐ E-mail : [email protected]

若年健常成人における膝内反軽減シューズの即時効果

−内反膝の有無別の検証−

Immediate effects of knee varus instability-reducing shoes on

young healthy adults with and without varus deformed knee

合田 明生

，成宮

隼

，田村 祐樹

，安彦 鉄平

甲斐 義浩

，中野 英樹

，村田

伸

Akio Goda

_{，Jun Narumiya}

_{，Yuki Tamura}

_{，Teppei Abiko}

Ⅰ．緒 言 変形性膝関節症（膝 osteoarthritis：膝 OA）は，関 節軟骨の進行性の病変を主体とした骨の変形性変化を 呈し，明らかな原因なく，加齢に慢性的な機械的刺激 が加わって発症する）_{。令和 年度の高齢社会白書}）_に よると，膝 OA が含まれる関節疾患は，介護が必要 となった主原因の中で，認知症（ ．％）や脳血管疾 患（ ．％）などに続いて第 位（ ．％）につけて おり，その対策は急務である。 膝 OA 発症に関連する因子として，従来から報告，） されている加齢，肥満，遺伝的因子などに加えて，歩 行時の外部膝内反モーメントの増加，）_{や膝内反動揺}） が挙げられている。膝 OA 患者でしばしば観察され る内反膝（以下，Ｏ脚）は，常に膝関節の内反モーメ ントを生じさせ，膝関節の内反変形を加速させると報 告）_{されており，膝 OA の発症や症状増悪のリスクで} ある。また長嶺ら）_{によって， 代の若年健常者にお} いてもしばしば膝関節の内反変形を認め，将来，内反 型変形性膝関節症に進行するリスクを有すると報告さ れている。そのため，高齢者のみならず若年健常成人 においても，膝 OA 発症予防や膝内反変形の抑制は 重要な課題である。 村田らは，膝 OA の生体力学的要因に対処するた めに従来広く用いられてきた外側ウェッジタイプの足 底板を参考に，膝内反動揺を軽減させる構造の靴『膝 内反軽減シューズ』を考案・開発 − ）_{した（図 ）。} そして，膝 OA 患者を対象にシューズ着用の効果を 検証し，即時効果として歩行立脚期の膝内反角軽減 ） や歩行パラメータ改善 ）_{，および か月間のシューズ} 着用介入による効果として歩行パラメータ，膝痛，健 康関連 Quality of Life の改善効果 ， ）_{を報告している。} 以上から，膝内反軽減シューズは膝 OA 患者の症状 や病態進行の抑制に対して一定の効果を有すると考え られる。しかし，膝 OA 発症のリスクであるＯ脚を 呈する若年成人）_{において，膝内反軽減シューズの効} 果は検証されていない。 そこで本研究は，膝内反軽減シューズが，Ｏ脚のあ る若年健常成人の歩行機能に及ぼす即時効果について， 歩行分析装置を用いて検証した。さらに膝 OA 発症 の一次予防の観点から，膝関節変形がない対象者にお いても膝内反変形のリスクを軽減することは重要と考 えられる。そのため，Ｏ脚がない若年健常成人も対象 に含めて，シューズ着用の効果を検証した。これらの 結果から，若年期からの膝 OA 発症の予防に向けた 介入手段として，膝内反軽減シューズ適用の可能性を 検討することを目的とした。 Ⅱ．対象と方法 ．対 象 対象は，Ａ大学の学生 名（男性 名，女性 名， 年齢 ．± ．歳，身長 ．± ．cm，体重 ．± ． kg）とした。なお，測定結果に影響するような明ら かな運動器疾患や神経疾患の既往を有する者はいな かった。 ．方 法 測定指標は，膝間距離と歩行パラメータとした。 膝間距離は，自作した測定機器（図 ）を用いて測 定した。対象者を左右足部の母趾球内側縁および内果 を密着させた直立位とし，その姿勢における大腿骨内 側上顆間の距離を測定した。石橋ら ）_{の方法を参考に，} 膝間距離が mm 以上の者をＯ脚あり群， mm 未満 の者をＯ脚なし群に振り分けた。 歩行パラメータは，光学式歩行分析装置オプトゲイ ミッドソール後足部内側の独立部材に空洞意匠を施した。これにより，踵接地時に後足部内側が撓んで，外側ウェッ ジと同様に機能的下肢軸が垂直方向に変位することによって，膝関節への負担軽減を可能にした。また，楕円形の ロッカーボトム（半円状のソール）構造とし，歩行中の前方への推進力を生みだす工夫をした。 図 開発した膝内反軽減シューズの構造と機能 内 側 外 側 （Ａ）内側 （Ｂ）外側 （Ｃ）後側

ト（OPG‐ ，Microgate）を用いて測定した。オプ トゲイト・システムは，高感度光学センサーを搭載し た 本 対のセンサーユニットから構成され， ／ 秒単位（sampling rate： ， Hz）の計測信号よ り各種歩行パラメーター（距離，時間，速度）の計測 が可能である。対象者には「普段歩いている様に歩い てください」と口頭指示を行い，助走路，減速路それ ぞれ m ずつを含む m の直線路を歩行させ，中央 m 区間における歩行パラメータ（歩行速度，スト ライド長，歩幅，歩行周期，ステップ時間，歩行率， 立脚時間）を専用データ処理 装 置（EM-P ，Micro-gate）で解析して算出した（図 ）。測定は，裸足と 膝内反軽減シューズ着用の 条件で各 施行ずつ行っ た。 ．統計学的解析 正規性の検定には，Shapiro-Wilk 検定を用いた。Ｏ 脚の有無による男女比の比較にはχ 二乗検定を用い た。そして，膝内反軽減シューズ着用の効果があるの かを確かめるために，シューズ着用の有無による歩行 パラメータの群間比較（対応のある t 検定，または Wilcoxon の符号付き順位検定）を行った。さらに， Ｏ脚の有無によってシューズ着用効果が変化するのか を確かめるために，シューズ着用の有無（シューズ着 用，裸足）およびＯ脚の有無（Ｏ脚あり，Ｏ脚なし） を要因とした二元配置分散分析を行った。最後に，水 本ら ）_{の式を用いて，各解析における指標ごとの効果} 量（ ， ，η ）を求めた。効果量の解釈 ）_{は下記の通} りである。 は，｜ ．｜≦ ＜｜ ．｜であれば小 歩行速度（m／秒） 秒間に進む距離 ストライド長（cm） 一方の足が着床してからもう一度着床するまでの進行方向距離（左右の平均値） 歩幅（cm） 一方の足が着床してからもう一方の足が着床するまでの進行方向距離（左右の平均値） 歩行周期（秒） 一方の足が着床してからもう一度着床するまでの時間（左右の平均値） ステップ時間（秒） 一方の足が着床してからもう一方の足が着床するまでの時間（左右の平均値） 歩行率（ステップ／分） 分間の歩数 立脚時間（秒） 一方の足が着床してから離床するまでの時間（左右の平均値） 図 歩行パラメータの説明 図 膝間距離の測定機器と測定風景 （Ａ）測定機器 （Ｂ）測定風景

さな効果，｜ ．｜≦ ＜｜ ．｜であれば中程度の 効果，｜ ．｜≦ であれば大きな効果があると解釈 さ れ る。 は，｜ ．｜≦ ＜｜ ．｜で あ れ ば 小 さ な効果，｜ ．｜≦ ＜｜ ．｜であれば中程度の効 果，｜ ．｜≦ であれば大きな効果があると解釈さ れる。η は，｜ ． ｜≦ η ＜｜ ． ｜であれば小さ な効果，｜ ． ｜≦ η ＜｜ ． ｜であれば中程度の 効果，｜ ． ｜≦ η であれば大きな効果があると解 釈される。統計解析には SPSS Statistics Version ． （日本 IBM 株式会社）を用い，有意水準は ％とし た。 Ⅲ．結 果 膝間距離の測定の結果，対象者はＯ脚あり群 名（男 性 名，女 性 名， ． ± ． mm）とＯ脚 な し 群 名（男 性 名，女 性 名， ． ± ． mm）に 振 り分けられた。χ 二乗検定の結果， 群間の男女比に は有意差が認められなかった（ ＝ ． ）。 シューズ着用の有無による歩行パラメータの群間比 較の結果を表 に示す。シューズ着用条件では，裸足 条件に比べて，有意に歩行速度が速く，ストライド長， 歩幅，歩行周期，ステップ時間が長く，歩行率が低値 で あ っ た（ ＜ ． ）。ま た 歩 行 速 度（ ＝ ． ），ス トライド長（ ＝ ． ），歩幅（ ＝ ． ）において大 きな効果量が認められたが，その他のパラメータでは 効果量は小さかった（ ＜ ．）。立脚時間には，有意 な群間差は認められなかった（ ＞ ． ）。 シューズ着用の有無およびＯ脚の有無を要因とした 二元配置分散分析の結果を表 に示す。すべてのパラ メータにおいて，有意な交互作用は認められなかった （ ＞ ． ）。シューズ着用の有無の要因において，歩 行速度，ストライド長，歩幅で主効果が有意であり（ ＜ ． ），ぞれぞれで大きな効果量が認められた（η ≧ ． ）。Ｏ脚の有無の要因では，いずれのパラメー タにおいても有意な主効果は認められなかった（ ＞ ． ）。 Ⅳ．考 察 本 研 究 で は 若 年 健 常 成 人 を 対 象 に，膝 内 反 軽 減 シューズが歩行パラメータに及ぼす影響を検討した。 表 シューズ着用の有無による歩行パラメータの群間比較 シューズ着用 裸足 値 効果量 歩行速度（m／秒） ． ± ． ． ± ． ＜ ． ． ストライド長（cm） ． ± ． ． ± ． ＜ ． ． 歩幅（cm）a _{． ± ． ． ± ． ＜ ． ．} 歩行周期（秒） ． ± ． ． ± ． ＜ ． ． ステップ時間（秒） ． ± ． ． ± ． ． ． 歩行率（ステップ／分） ． ± ． ． ± ． ＜ ． ． 立脚時間（秒） ． ± ． ． ± ． ． ． 平均値±標準偏差で表記 対応のある t 検定，a : Wilcoxon の符号付き順位検定 効果量：Cohen s ，a の指標は 表 シューズの有無およびＯ脚の有無による二元配置分散分析の結果 シューズ着用 裸足 値 効果量 Ｏ脚あり （n＝ ） Ｏ脚なし （n＝ ） Ｏ脚あり （n＝ ） Ｏ脚なし （n＝ ） 主効果 （靴の有無） 主効果 （Ｏ脚の有無）交互作用 主効果 （靴の有無） 主効果 （Ｏ脚の有無）交互作用 歩行速度（m／秒） ． ± ． ． ± ． ． ± ． ． ± ． ＜ ． ． ． ． ． ． ストライド長（cm） ． ± ． ． ± ． ． ± ． ． ± ． ＜ ． ． ． ． ． ＜ ． 歩幅（cm） ． ± ． ． ± ． ． ± ． ． ± ． ＜ ． ． ． ． ． ＜ ． 歩行周期（秒） ． ± ． ． ± ． ． ± ． ． ± ． ． ． ． ． ． ＜ ． ステップ時間（秒） ． ± ． ． ± ． ． ± ． ． ± ． ． ． ． ． ． ＜ ． 歩行率（ステップ／分） ． ± ． ． ± ． ． ± ． ． ± ． ． ． ． ． ． ＜ ． 立脚時間（秒） ． ± ． ． ± ． ． ± ． ． ± ． ． ． ． ． ． ＜ ． 平均値±標準偏差で表記 二元配置分散分析 効果量：η

その結果，膝内反軽減シューズを着用した場合，裸足 状態と比較して，ストライド長と歩幅が有意に延長し， 歩行速度が 有 意 に 向 上 す る こ と が 示 さ れ た。ま た シューズ着用の効果は，対象者のＯ脚の有無に関わら ずに認められることも明らかとなった。 村田らは，膝内反軽減シューズ着用の効果について， 裸足条件 ）_{および一般靴着用条件} ）_{を設定して膝内反} 軽減シューズ着用条件との比較を行い，膝内反軽減 シューズ着用によって一貫してストライド長と歩幅が 有意に延長し，歩行速度が有意に速まることを報告し ている。本研究の結果は，これらの先行研究を支持す るものであ り，若 年 健 常 成 人 に お い て 膝 内 反 軽 減 シューズ着用により，距離や速度に関する歩行パラ メータに一定の効果が認められることが示唆された。 また本研究では，歩行周期，ステップ時間，歩行率 などの時間的な歩行パラメータにも，シューズ着用に よる有意な群間差が認められた（表 ）。しかし，そ の 効 果 量 は ＝ ． ∼ ． と 小 さ く，膝 内 反 軽 減 シューズが若年健常成人の時間的な歩行パラメータに 及ぼす影響は小さいと考えられる。言い換えれば，若 年健常成人では膝内反軽減シューズを着用しても歩行 リズムに著明な変化は生じずに，歩幅が広がり歩行速 度が向上したことが示唆された。この要因として，膝 内反軽減シューズが外側ウェッジと同様の効果を示し， 立脚期の膝関節側方動揺を抑制 ）_{できたこと，また特} 別な意匠のない一般靴との比較結果 ）_{から推測される} 様に，同シューズの楕円形のロッカーボトム構造によ り前方への推進力が効率的に作用して，歩行のリズム を変えることなくストライド長と歩幅及び歩行速度の 増加が認められたと考えられる。 加えて本研究では，若年健常成人における膝内反軽 減シューズ着用が歩行パラメータへ及ぼす効果には， Ｏ脚の有無によって差が認められなかった。この結果 から，Ｏ脚がない対象者でも，Ｏ脚のある対象者と同 様に，膝内反軽減シューズの着用によって歩行パラ メータへの有益な効果を得られたことが推察される。 また，歩行時の膝内反を軽減する同シューズの効果 ） から，日本人に多い内側型膝 OA 発症に関連する膝 内反変形を予防する効果も期待される。以上から，膝 内反軽減シューズの着用は，若年期から開始する膝 OA 発症の予防に向けた介入手段として有望である可 能性が示された。 ただし本研究の結果は，若年健常成人における膝内 反軽減シューズの歩行機能に対する即時効果の検討に 過ぎず，長期的にシューズを着用した際の歩行能力へ の影響，および下肢アライメント異常の進行や膝 OA 発症の予防効果については明らかでない。また本研究 では，一般靴と膝内反軽減シューズの比較，および若 年健常成人における膝内反軽減シューズ着用による膝 内反動揺の抑制効果や歩行機能改善のメカニズムは検 証できていない。今後はこれらの点について検証する 必要がある。 引用文献 ）立花陽明：変形性膝関節症の診断と治療．理学療法科学， ， （ ）： ‐ ． ）内閣府：令和 年版高齢社会白書．（https://www8.cao.go.jp /kourei/whitepaper/w-2020/zenbun/pdf/1s2s_02.pdf．参 照 ． ． ）

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