デジタルビデオカメラを用いた二次元的指標による膝前十字靱帯損傷リスクの検討
馬場 周
＜要約＞
女性の
drop vertical jump
（DVJ
）中の膝外反角度およびモーメントの増加は膝前十字靱帯損傷リス クとされている．二次元的指標の一つである膝関節足関節距離比率（膝足比率）は，三次元動作解析に よる（3D
）膝外反角度およびモーメントとの間に相関関係があるとされているが，片脚ごとの計測は できない．下腿側方傾斜角は膝足比率と同等の意味を有し，片脚ごとの計測が可能である．本研究の目 的はDVJ
中の3D
膝外反角度およびモーメントと二次元的指標との関係性を検討することとした．対 象は健常女性12
名とし，動作課題にはDVJ
を用い，3D
膝外反角度およびモーメントを算出した．ま た，デジタルビデオカメラによる前額面像から二次元的指標を算出した．結果は，3D
膝外反角度は大 腿軸と下腿軸のなす角度および膝足比率との間に有意な正の相関を認め，下腿側方傾斜角との間に正の 相関傾向を認めた．下腿側方傾斜角も有効な二次元的指標の一つとして用いられる可能性を示唆した．Ⅰ．はじめに
膝前十字靱帯（以下，ACL
）損傷は，長期的なス ポーツ競技からの離脱，変形性膝関節症発症リスク の増加，経済的負担を要することなどから重篤な外 傷であるとされている1) 2)．ACL
損傷の約70
％が 非接触型損傷とされ，他者との直接の接触がない着 地動作やカッティング動作で生じる3)．
カッティン グやジャンプ動作を含むスポーツ種目において，女 性アスリートは，男性アスリートと比較し，約2
～6
倍の非接触型ACL
損傷発生率を有していると言わ れており，女性アスリートにおけるACL
損傷発生 予防の重要性が認識されている4)．Hewett
ら5)は 女性アスリートを対象とした前向き調査によって 30cm 台から着地後直ちに最大垂直跳びを行う drop vertical jump（以下 DVJ）時の最大膝関節外反角度 （以下，膝外反角度）および最大膝関節外反モーメ ント（以下，膝外反モーメント）がACL
損傷を予 測することを報告している．DVJ
時の膝外反角度お よび膝外反モーメントの増加は女性アスリートにお けるACL
損傷リスクの一つであることが示唆され ている．ACL
損傷リスクとの関連が認められた，DVJ
時 の膝外反角度および膝外反モーメントは，三次元動 作解析装置と床反力計を使用して計測される．三次 元動作解析による関節運動の計測は，精度の高さか ら広く行われている一方で，高価な機器や，専門的 知識を持つ検査者，時間など多くのものを必要とす るため，実際のスポーツ現場で用いるのは困難であ る．大規模なACL
損傷リスクのスクリーニングや 予防トレーニングの効果の判定には，より簡便な動 作解析方法の検討が必要である． より簡便な動作解析方法として，デジタルビデオ カメラを用いて撮影した前額面像から，二次元的な 指標による評価が行われている．永野ら 6)は，デジ タルビデオカメラを用いて，連続ジャンプ着地時の 大腿軸と下腿軸のなす角度（以下，FPPA
）を算出 し，三次元動作解析による（以下，3D
）膝外反角度 との間に有意な中等度の正の相関関係があることを 報告した．また，Mizner
ら7)は，両膝関節間距離を 両足関節間距離で除した膝関節足関節距離比率（以 下，膝足比率）と3D
膝外反角度および3D
膝外反 モーメントとの間に有意な中等度の正の相関関係が あり，さらにFPPA
よりも強い正の相関関係がある ことを報告した．このように二次元的指標を用いて，3D
膝外反角度や3D
膝外反モーメントとの関係性 を検討した報告は多く行われており，その中でも膝 足比率は，3D
膝外反角度や3D
膝外反モーメント との関係性が強い事が示唆されている． 女性における非接触型ACL
損傷は非利き足側の 受傷が有意に多いことや，女性は着地動作時に膝外 反角度の左右差が大きいことが報告されている8)9)． しかし，膝足比率は両脚を用いた評価であるため片 脚ごとの計測を行うことはできず，片脚ごとの膝外 反角度計測の必要性が示唆されている．そこで，前 額面上における下腿軸と床への垂直線とのなす角 （以下，下腿側方傾斜角）は，下腿の側方傾斜に伴い膝関節間距離が変化することから，膝足比率と同 等の意味を有し，片脚で計測可能な指標であるため，
3D
膝外反角度および3D
膝外反モーメントを検出 するために有用な二次元的指標の一つになるのでは ないかと考える． 本研究の目的は，DVJ
における3D
膝外反角度お よび3D
膝外反モーメントとFPPA
，膝足比率およ び下腿側方傾斜角との関係性を検討することとした． 仮説は3D
膝外反角度および3D
膝外反モーメント と各二次元的指標との間に有意な相関を認め，さら に下腿側方傾斜角は膝足比率と同等の正の相関を認 めることとした．Ⅱ．対象と方法
1. 対象 健常女性12
名（年齢21.1
±1.0
歳，身長158.0
±7.2cm
，体重53.9
±5.7kg
）を対象とした．除外 基準はACL
損傷の既往または過去6
カ月以内の下 肢および体幹の整形外科的既往を有する者とした． なお，対象には事前に研究の背景や目的，考えられ る危険性などを説明し，十分に理解を得てから，参 加に同意が得られた者を対象とした．また，本研究 は本学保健科学研究院の倫理委員会の承認を得て行 った． 2. 方法 計測は三次元動作解析装置EvaRT4.4
（Motion
Analysis
社製）を用いて，赤外線カメラ6
台（Hawk
，Motion Analysis
社製，200Hz
），反射マーカー39
個，床反力計2
枚（Type9286
，kistler
社製，1000Hz）
，
デジタルビデオカメラ1
台（DCR-TRV900 NTSC
，SONY
社製，30Hz
）を用いて記録した．赤外線反 射マーカーは骨盤および下肢の骨指標，右下肢の大 腿，下腿などに合計39
個貼付した（図1
）． 動作課題はHewett らが前向き調査時に行った動 作課題と同じく，30cm
台から着地後直ちに最大垂 直跳びを行うDVJ
とした（図2
）．三次元動作解析 にはSIMM6.0.2
（MusculoGraphics
社製）を用い て各試行における3D
膝外反角度および3D
膝外反 モーメントを算出した．3D
膝外反角度は静的立位 姿勢時の角度を中間位とした．3D
膝外反モーメン トは外的モーメントとし，各被験者の身長および体 重で標準化した．3D 膝外反角度および膝外反モー メントは共に外反方向を負と定義した．二次元的指 標の算出には，Image J
（National Institute of
Health
）を用いた．デジタルビデオカメラより，最 大膝屈曲時の静止画像を取得し，解析に用いた（図3
）．FPPA
は大腿骨外側上顆と大腿骨内側上顆との 中点（以下，膝関節中点）とASIS
とを結んだ軸と， 外果と内果の中点（以下，足関節中点）と膝関節中 点を結んだ軸とのなす角度とした．膝足比率は両側 の膝関節中点を結んだ距離を両側の足関節中点を結 んだ距離で除した値とした．下腿側方傾斜角は膝関 節中点と足関節中点を結んだ軸と床面に対する垂直 線とのなす角度とした．FPPA
および下腿側方傾斜 角は静的立位姿勢時の膝関節角度を中間位とし標準 化した．FPPA
および下腿側方傾斜角は外反方向を 負と定義し，また膝足比率は値が小さいほど外反を 示すと定義した． 3. 統計学的解析 級 内 相 関 係 数 （ intraclass correlation coefficients；ICC）を用いて検者内信頼性（2，1） と検者間信頼性（2，1）95%信頼区間（Confidence interval；CI）を検討した．Pearson
の積率相関係 数を用いて，最大膝屈曲時における3D
膝外反角度 および3D
膝外反モーメントと各二次元的指標との 相関関係を検討した．PASW Statics 18.0
（SPSS Inc.）を用い，有意水準は5%
未満とした．なお， 各被験者データは成功3
試行の平均値を用いた． 図1 マーカー貼付位置
マーカーは骨盤および下肢の骨指標，右下肢の大腿，下腿などに 合計 39 個貼付した．Ⅲ．結果
各二次元的指標の検者内信頼性，検者間信頼性は ともに高い信頼性を示した（ICC
＞0.954
，P
＜0.05，
95％CI：0.748
～0.994
）． 表1
，2
に全被験者の各データの平均値を示す．3D
膝外反角度とFPPA
（R
＝0.61
，P
＝0.035
） および膝足比率（R
＝0.67
，P
＝0.017
）との間 に有意な正の相関を認めた（図4
，5
）．3D
膝外反 角度と下腿側方傾斜角（R
＝0.56
，P
＝0.057
） との間に正の相関傾向を認めた（図6
）．3D 膝外反 モーメントと二次元的指標の間に有意な相関は認め なかった． 表1
三次元動作解析による膝外反角度，膝外反モ ーメントの平均値 平均値±SD
膝外反角度（°） -2.2
±5.1
膝外反モーメント（Nm
/（m
*kg
）） -0.1
±0.1
表2
各二次元的指標の平均値 平均値±SD
FPPA
（°）-10.5
±9.3
膝足比率0.7
±0.1
下腿側方傾斜角（°）-4.7
±6.4
図
2 Drop vertical jump
（DVJ
）30cm 台から着地後直ちに最大垂直跳びを行う．
図3 各二次元的指標の測定方法
