結帯動作における肩甲骨周囲筋群の筋活動について
高見 武志
1）松田 俊樹
1）三馬 孝明
2）中道 哲朗
3）鈴木 俊明
4）Muscle Activity in the Scapula Muscles during Belt-tying Movement
Takeshi TAKAMI, RPT
1), Toshiki MATSUDA, RPT
1), Takaaki SANBA, RPT
2),
Tetsuro NAKAMICHI, RPT
3), Toshiaki SUZUKI, RPT, DMSc
4)Abstract
Sometimes, when improving the range of motion or muscle strength of the shoulder joint, we fail to obtain sufficient therapeutic effects in subjects who have difficulty in raising their arms up along the spine from a position in which the arms are at the back (belt-tying movement). In many such cases, scapular motion is inadequate or different from the normal motion during belt-tying movement. On the other hand, we have experienced several cases in which the scapula moved more smoothly and belt-tying movement was improved by strengthening the scapular muscles using exercise therapy. This study aimed to elucidate the muscle activity pattern of scapular muscles during the belt-tying movement. We found that the upper trapezius muscle fibers elevate the scapula and middle trapezius muscle fibers maintain scapula adduction; and the lower trapezius muscle fibers and the serratus anterior muscle were considered to regulate anterior inclination of the scapula at T12 and lower vertebrae. Patients experiencing difficulty in belt-tying movement should receive a quantitative and qualitative assessment of the timing of movement of the trapezius muscle fibers and the serratus anterior muscle after gaining an understanding of the stage in which the patient starts to feel difficulty in movement.
Key words: belt-tying movement, trapezius muscle, electromyogram
J. Kansai Phys. Ther. 11: 65–70, 2011
1) 寝屋川ひかり病院 リハビリテーション科 2) 摂津ひかり病院 リハビリテーション科 3) 楠葉病院 リハビリテーション科
4) 関西医療大学保健医療学部 臨床理学療法学教室
受付日 平成 23 年 6 月 20 日 受理日 平成 23 年 9 月 8 日
Rehabilitation Department, Neyagawa Hikari Hospital Rehabilitation Department, Settsu Hikari Hospital Rehabilitation Department, Kuzuha Hospital
Clinical Physical therapy Laboratory, Faculty of Health Sciences, Kansai University of Health Sciences
11: 65–70, 2011
はじめに
臨床において、背中に手を回した状態から脊柱に沿っ て手を挙上させる動作（以下結帯動作）が困難な場合、 肩関節の関節可動域（Range of motion 以下 ROM）や筋 力を改善するだけでは充分な治療効果が得られないこと がある。このような症例では、結帯動作時に肩甲骨の運 動が乏しい、または正常とは異なる肩甲骨の運動を呈し ていることが多い。なかでも、結帯動作時に肩甲帯の過 度な挙上や肩関節の伸展・内転に伴う肩甲骨の内転運動 が不充分であることを多く経験する。結帯動作について 本田ら1）は、第 12 胸椎（以下 Th12）から第 7 胸椎（以 下 Th7）の相では肩甲上腕関節の内旋と外転角度にはほ とんど変化がなく、Th12 より高位は肩甲骨運動によっ ておこなわれると報告している。また、結帯動作時の肩 甲骨の運動は主に前傾と下方回旋であり、これらの運動 により臼蓋の関節面が前下方を向き、小結節の移動をお こないやすくさせると同時に、肩甲骨前傾と下方回旋が 見かけ上の上腕骨の内旋および伸展を補強していること、 そして肩甲骨の前傾は下方回旋と比べて序盤に動きが大 きいことなどを報告している。このことから結帯動作で は，第 5 腰椎（以下 L5）から Th12 の相においては主に 肩関節の運動により遂行され、Th12 から Th7 の相におい ては主に肩甲骨の運動により遂行されることとなる。こ
のように、結帯動作における肩甲骨の運動については報 告されている。しかしながら、結帯動作時の肩甲骨周囲 筋群の筋活動についての報告は少なく散見される程度で ある。そこで今回、結帯動作における肩甲骨周囲筋群の 筋活動パターンを明確にし、結帯動作に対する運動療法 に応用することを目的に本研究を実施したので報告する。 対 象 対象は、肩関節の ROM に制限を認めない健常男性 10 名（平均年齢 24.5 ± 2.1 歳、平均身長 175.1 ± 4.6 cm）の 両上肢、計 20 肢とした。なお、対象者には本研究の目 的を説明し同意を得たうえで実施した。 方 法 まず、端座位姿勢にて検査側肩関節を外転・伸展・内 旋位とし、母指の掌側面先端が L5 に位置した肢位を開 始肢位とした。運動課題は、開始肢位から母指を脊柱に 沿って上方に移動させ、Th12 を通過して Th7 に至った 肢位を終了肢位とした（図 1）。運動課題の遂行時間は、 開始肢位から終了肢位までを 2 秒間でおこない、これを 1 施行とし各被験者につき 3 施行ずつ実施した。運動課 題中の規定は、体幹の屈曲・側屈が起こらないようにし、 視線は前方を注視させた。運動課題中の測定項目は、僧 帽筋上部・中部・下部線維および前鋸筋の筋電図波形を 筋電計 MQ-8（キッセイコムテック社製）を用いて記録 した。電極貼付位置は、僧帽筋上部線維は第 7 頸椎棘突 開始肢位（L5) Th12 終了肢位（Th7） 図 1 運動課題 端座位にて、検査側肩関節外転・伸展・内旋位で母指の掌側面先端が L5 に位置した状態を開始 肢位とし、そこから母指を上方に移動させ Th12 を通過して Th7 に至った肢位を終了肢位とした。 僧帽筋各線維の電極貼付位置 前鋸筋の電極貼付位置 図 2 電極貼付位置 電極貼付位置は、僧帽筋上部線維（□印）は第 7 頸椎棘突起から 2 cm 外下方、僧帽筋中部線維（△ 印）は肩甲棘内側端と第 2 胸椎棘突起を結ぶ水平線上、僧帽筋下部線維（○印）は肩甲棘内側 端から 5 cm 内下方、前鋸筋（●印）は肩甲骨下角レベルで腋窩中央を通る垂線との交点に、2 cm の電極間距離にて貼付した。
起から 2 cm 外下方、僧帽筋中部線維は肩甲棘内側端と 第 2 胸椎棘突起を結ぶ水平線上、僧帽筋下部線維は肩甲 棘内側端から 5 cm 内下方、前鋸筋は肩甲骨下角レベル で腋窩中央を通る垂線との交点に、それぞれ筋線維走行 に沿って 2 cm の電極間距離にて貼付した（図 2）。また、 各筋が活動する時期を明確にする目的で、フットスイッ チを L5、Th12、Th7 のそれぞれ棘突起上に貼付し、母 指とフットスイッチが接触するよう調整した（図 3）。分 析方法は，3 ヶ所に貼付したフットスイッチの反応時期 と導出筋の筋活動パターンについて分析した。また、運 動課題時における前額面上での肩甲骨の運動については 肩峰・肩甲棘内側端・下角の 3 点にマーカーを付け 3 点 で結び、矢状面上での運動については肩峰・下角の 2 点 にマーカーを付け 2 点で結び、対象者の背面と側面に固 定したデジタルカメラにて静止画を撮影し、結帯動作に おける下垂・L5・Th12・Th7 レベルでの脊柱と肩甲骨 の位置関係を分析した。 結 果 結帯動作における前額面上での肩甲骨運動は、下垂位 の状態から開始肢位で挙上・内転位、L5 から Th12 で挙 上・上方回旋位、Th12 から Th7 で下方回旋位を示し（図 4）、矢状面上での肩甲骨運動は下垂位から L5、L5 から Th12 では前傾し、Th12 から Th7 では前傾角度の変化 をほとんど認めなかった（図 5）。筋電図測定では、開 始肢位において僧帽筋上部線維、僧帽筋中部線維の筋活 動が認められた。僧帽筋上部線維の筋活動は、L5 から Th12 の間で増加傾向を示し、Th12 から Th7 の間で漸 減傾向を示した。僧帽筋中部線維の筋活動は、Th12 か ら Th7 まで増加傾向を示し、僧帽筋下部線維と前鋸筋 の筋活動は、Th12 より高位でほぼ同時に開始し、Th7 まで増加傾向を示した（図 6）。 考 察 僧帽筋上部線維の筋活動は、開始肢位より認められた。 本運動課題においては、開始肢位にて肩関節外転位、肩 図 3 フットスイッチの貼付位置 各筋が活動する時期を明確にする目的 で、フットスイッチを L5、Th12、Th7 の棘突起上に貼付した。 図 4 結帯動作における前額面上の肩甲骨の運動分析 結帯動作における前額面上の肩甲骨運動は、開始肢位で挙上・内転、L5 から Th12 で挙上・上方回旋、Th12 から Th7 で下方回旋が確認された。
図 6 結帯動作における肩甲骨周囲筋群の代表的な筋電図波形 筋電図測定では僧帽筋上部線維の筋活動は開始肢位より認められ、L5 から Th12 の間で増加傾 向、Th12 から Th7 の間で漸減傾向を示した。僧帽筋中部線維の筋活動は開始肢位より認められ、 Th12 から Th7 まで増加傾向を示した。僧帽筋下部線維と前鋸筋の筋活動は、Th12 以降にほぼ 同時に開始し、Th7 まで増加傾向を示した。 甲帯挙上位となるため、僧帽筋上部線維は肩甲帯を挙上 する目的で活動したと考える。また僧帽筋上部線維の筋 活動は、L5 から Th12 の間で増加傾向を示した。つぎに、 肩甲骨の運動は L5 から Th12 で挙上・上方回旋位とな るため、僧帽筋上部線維は肩甲帯を挙上し上肢をより高 位に移動する目的で活動したと考えられる。僧帽筋上部 線維の筋活動は Th12 から Th7 に移行するに伴い漸減傾 向を示し、このとき、肩甲骨は下方回旋位となる。これ について、Th12 から Th7 の相において上肢をより高位 に位置するために肩甲骨は下方回旋する必要があるため、 肩甲骨の上方回旋作用を有する僧帽筋上部線維の筋活動 が漸減傾向を示したと考えられる（図 7）。 僧帽筋中部線維の筋活動は、僧帽筋上部線維と同様 に開始肢位より認められた。本運動課題における開始肢 位は、肩関節外転・内旋位、肩甲骨内転位であり、元脇 ら2）は、肩関節外転位での内旋には肩甲骨前傾と外転 運動が伴うと報告している。このことから、開始肢位は 肩関節外転・内旋位であることにより肩甲骨が前傾と外 転方向へ誘導されるのに対し、僧帽筋中部線維は肩甲骨 内転作用にて肩甲骨を内転位に保持することに関与し たため、開始肢位より筋活動を認めたと考えられる。ま た僧帽筋中部線維の筋活動は、Th12 より高位で増加傾 図 5 結帯動作における矢状面上の肩甲骨の運動分析 結帯動作における矢状面上での肩甲骨運動は、下垂位から L5 で前傾、L5 から Th12 で前傾を認めたが、Th12 から Th7 では 前傾角度の変化をほとんど認めなかった。
図 7 僧帽筋上部線維について 僧帽筋上部線維の筋活動は、開始肢位より認められた。本運動 課題においては、開始肢位にて肩関節外転位、肩甲骨挙上位と なるため、僧帽筋上部線維は肩甲帯を挙上する目的で活動した と考える。また L5 から Th12 の間で筋活動は増加傾向を示し、 肩甲骨運動は L5 から Th12 で挙上・上方回旋位となるため、 肩甲帯を挙上し上肢をより高位に移動する目的で活動したと考 えられる。つぎに、Th12 から Th7 に移行するに伴い筋活動は 漸減傾向を示し、このとき肩甲骨は下方回旋位となる。これに ついて、Th12 から Th7 の相において上肢をより高位に位置す るために肩甲骨は下方回旋する必要があるため、肩甲骨の上方 回旋作用を有する僧帽筋上部線維の筋活動が漸減傾向を示した と考えられる。 図 8 僧帽筋中部線維について 僧帽筋中部線維の筋活動は開始肢位より認められた。本運動課題における開始肢位は肩関節外 転・内旋位、肩甲骨内転位であり、僧帽筋中部線維は肩甲骨を内転位に保持することに関与した ため、開始肢位より筋活動を認めたと考えられる。また Th12 より高位で筋活動が増加傾向を示 したことについては、肩甲上腕関節の運動から肩甲骨の運動に切り換わるとされる Th12 付近よ り、水平面での肩関節伸展の増大に対して肩甲骨の外転を制動し、肩甲骨を内転位で保持する目 的で筋活動が増加傾向を示したと考えられる。 向を示した。本田ら1）は結帯動作では、Th12 から Th7 にて肩甲上腕関節の内旋と外転は変化がなく、Th12 よ り高位では主に肩甲骨運動によっておこなわれると報告 している。また伊藤ら3）は、肩甲上腕関節の水平伸展運 動では僧帽筋中部線維は肩甲骨の過剰な上方回旋や外方 偏位を抑制し肩甲骨の安定化に作用すると報告している。 これらのことから肩甲上腕関節の運動から肩甲骨の運動 に切り換わるとされる Th12 付近より、水平面での肩関 節伸展運動の増大に対して肩甲骨の外転を制動し、肩甲 骨を内転位で保持する目的で僧帽筋中部線維の筋活動が 増加傾向を示したと考えられる（図 8）。 僧帽筋下部線維と前鋸筋は、L5 から Th12 の間では筋 活動は認められず、Th12 以降に筋活動が認められ、下 垂位から L5、L5 から Th12 では肩甲骨前傾が認められ、 Th12 から Th7 では肩甲骨前傾はほとんど認められな かった。鈴木ら4）は、僧帽筋下部線維は解剖学的に肩甲 棘内側下部（肩甲棘三角）に付着しており肩甲骨の前傾 モーメントへの制御の機能を有するとし、Ludewig ら5） は前鋸筋が肩甲骨内側縁と下角に付着していることから 肩甲骨上方回旋・後傾に関与すると報告している。この ことから L5 から Th12 の間は肩甲骨の前傾運動が必要 となるため僧帽筋下部線維と前鋸筋の筋活動は認められ なかった。Th12 より高位では L5 から Th12 の間と比べ 肩甲骨前傾運動が減少していることから、肩甲骨前傾運 動による肩甲骨下角の浮き上がりを制動する目的で僧帽 筋下部線維、前鋸筋が活動したと考えられる（図 9）。 結帯動作では、高位レベルにより肩甲骨の運動が変化 することがこれまでに報告されてきた。そして、本研究 結果から結帯動作における肩甲骨の運動調整には、僧帽 筋の各線維や前鋸筋の選択的な筋活動が必要になること が示唆された。そのため、結帯動作を評価・治療する際 には、動作の遂行が困難な時期を把握したうえで、その 時期に応じた僧帽筋の各線維や前鋸筋の筋活動について、 量的評価だけでなく、質的評価をおこなうことが有用で あると考えられる。また、本研究で測定した筋群の他に も、結帯動作に関与する筋が存在すると考えられるため、 今後、より検討し臨床的指標を構築していきたい。
おわりに 1．結帯動作における僧帽筋上部・中部・下部線維、前 鋸筋の筋活動パターンについて検討した。 2．僧帽筋上部線維は肩甲帯を挙上する目的で活動し、 僧帽筋中部線維は肩甲骨を内転位に保持する目的で 活動したと考えられた。僧帽筋下部線維と前鋸筋は Th12 より高位で肩甲骨の前傾を制動する目的で活動 したと考えられた。 3．臨床において結帯動作が困難な症例では、動作の遂 行が困難な時期を把握したうえで僧帽筋の各線維や 前鋸筋について、量的評価だけでなく質的評価をお こなうことが有用であると考えられる。 文 献 1) 本田俊介・他：結帯動作について－ Motion Capture を用い た 3 次元的解析．理学療法学 31：513，2004． 2) 元脇周也・他：体幹と上肢の運動連鎖．理学療法 23：1377-1385，2006 3) 伊藤直之・他：弓引き動作における筋活動について－表面 筋電図における検討．理学療法学 36：1558，2009． 4) 鈴木俊明・他：Physical Therapy for Shoulder Disorders
－肩関節疾患と理学療法－．pp83-84，アイペック，2009． 5) Ludewig PM，et al．：Three-dimensional scapular
orientation and muscle activity at selected positions of humeral elevation. J Orthop Sports Phys Ther 24: 57-65, 1996. 図 9 僧帽筋下部線維・前鋸筋について 僧帽筋下部線維と前鋸筋は、L5 から Th12 の間では筋活動は認められず、Th12 より高位で筋 活動が認められた。このことから L5 から Th12 の間は肩甲骨の前傾運動が必要となるため筋活 動は認められなかった。Th12 より高位では L5 から Th12 の間と比べ肩甲骨前傾運動が減少し ていることから、肩甲骨前傾運動による肩甲骨下角の浮き上がりを制動する目的で活動したと 考えられる。
