健常女性における片脚スクワット動作時の膝関節外反と姿勢の関係

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(1)理学療法学第 162 46 巻第 3 号 162 ∼ 167 頁（2019 年）理学療法学第 46 巻第 3 号. 短報. 健常女性における片脚スクワット動作時の膝関節外反と姿勢の関係＊肥田直人 1）# 山本澄子 2）石井慎一郎 2）櫻井好美 3）. 要旨【目的】本研究の目的は，片脚スクワット動作における膝関節外反と姿勢の関係を運動学・運動力学的に明らかにすることである。【方法】対象は健常若年女性 20 名（40 肢）。三次元動作解析装置を用いて，片脚スクワット動作時の骨盤下肢関節角度と下肢関節モーメントを算出した。また，立位での下肢関節角度も算出した。片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と，その他の立位および片脚スクワット動作時の算出項目との間で相関分析を行った。【結果】立位で足部内がえし角度が大きい被検者ほど，膝関節外反角度が大きい傾向がみられた。また片脚スクワット動作に伴い，骨盤後傾角度が大きく，股関節伸展モーメントが小さく，膝関節伸展モーメントが大きい被検者ほど，膝関節外反角度が大きい傾向がみられた。【結論】動作時の膝関節外反角度を軽減するためには，立位での足部内がえし角度を減少させる介入や，矢状面での骨盤や股関節に対しての介入の重要性が示唆された。キーワード片脚スクワット，三次元動作解析，膝関節外反，姿勢. かっている。. はじめに. 一方で，動作時膝関節外反と立位姿勢との関係として. 理学療法の臨床現場において，荷重位にて片脚で膝関. は，動作時膝関節外反と立位での Q-angle との関係を調. 節を屈曲した際に膝関節の外反が大きくなることで，問. べた研究によると，動作時膝関節外反と立位時の Q-angle. 題が生じている場面が多くみうけられる。この荷重位で. 5）には関連がなかったことが報告されている。また，立. の膝関節外反（以下，動作時膝関節外反）は慢性・急性. 位時に膝関節内反を呈している被検者はより動作時膝関. を問わず様々なスポーツ外傷の原因として考えられてお. 節外反が大きかったとの報告もみられており. り. 1）. ，動作時膝関節外反を軽減することが臨床現場にお. いて重要となる。骨の前. 捻角が大きいと動作時膝関節外反が大きいとの報告 2）. ，股関節外転筋の筋力低下と動作時膝関節外反には. 関係があるとの報告がなされており. ，動作時. 膝関節外反を呈する被検者は，立位姿勢においても膝関節外反が大きいとは限らず，膝関節内反を呈している可. 動作時膝関節外反に関する報告によると，大や. 6）. 3）4）. ，動作時膝関節. 外反と股関節の形態や筋力との関係が大きいことはわ. 能性があることが示唆された。しかし，動作時膝関節外反と立位足部アライメントに関する報告によると，立位で内側縦アーチの降下量が大きいと，下. が内側に倒れることで，動作時膝関節外反. が増大することや. 7）. ，動作時の後足部外がえし角度と動. 作時膝関節外反には相関があるとの報告がなされてい＊. Relationship between Knee Valgus and Posture during a Singleleg Squat in Healthy Female 1）本牧病院（〒 231‒0824 神奈川県横浜市中区本牧三之谷 11‒5） Naoto Hida, PT, PhD: Honmoku Hospital 2）国際医療福祉大学大学院 Sumiko Yamamoto, PhD, Shinichiro Ishii, PT, PhD: International University of Health and Welfare Graduate School 3）湘南医療大学 Yoshimi Sakurai, PT, PhD: Shonan University of Medical Sciences ＃ E-mail: [email protected] （受付日 2018 年 7 月 5 日／受理日 2019 年 1 月 8 日）［J-STAGE での早期公開日 2019 年 4 月 12 日］. る. 8）. 。そのため，臨床現場では「動作時膝関節外反＝足. 部外がえし」という考えが一般的になっており，動作時膝関節外反に対して足部から介入する際，内側縦アーチを挙上する介入が多くなされている. 9）10）. 。しかし実際. の臨床現場では，立位において足部が外がえししているケースよりも内がえしが大きい患者の方が，動作時膝関節外反が大きくなる場面が多くみうけられる。これらの経験から，動作時膝関節外反を呈する被検者は，立位に.

(2) 片脚スクワット動作における膝関節外反と姿勢の関係. 163. 1）15）. おいて膝関節内反を呈するとの報告があったように，足. ら. 部においても同じように立位姿勢においては足部の外が. 試行の計測を実施した。また，先行研究において片脚ス. えしが大きいとは限らず，足部の内がえしが大きい可能. クワット動作を計測した研究では，健常女性被検者は健. 性があるのではないかと考えた。そのため，本研究では. 常男性被検者と比較して膝関節屈曲 45 度において動作. 動作時膝関節外反と立位姿勢の関係に着目した。. 時膝関節外反角度が大きかったとの報告があり. また，荷重位にて片脚で膝関節屈曲した際の姿勢（以. 研究では膝関節屈曲 45 度に着目し分析を行った。. 下，動作時姿勢）と動作時膝関節外反に関する報告によ. 実際の片脚スクワットの計測では，VICON で膝関節. ると，体幹を非荷重側に側屈した姿勢では動作時膝関節. が 45 度屈曲すると音がなるようトリガーの設定を行っ. 11）. た。また，電子メトロノームを使用し，1 秒で膝を曲げ. 外反が大きかったことや. ，頭頸部伸展位では動作時 12）. ，本研究では片脚スクワットを採用し，左右 5. 16）. ，本. 。こ. て 1 秒で膝を伸ばすよう指示を行った。口頭指示として. れらのことから，動作時膝関節外反に関しては動作時の. は，「体幹は正面を向いたまま，メトロノームのリズム. 上半身の姿勢も大きく影響していることが示唆されてい. に合わせてスクワットしてください。また，音が鳴るま. る。さらに，男性と女性におけるドロップジャンプテス. で膝を曲げ，音が鳴ったら膝を伸ばしてください。」と. ト時の膝関節外反モーメントおよび動作時膝関節外反を. した。計測は裸足で行い，足部の向きは正面を向くよう. 分析した研究では，女性は男性と比較し動作時膝関節外. 統一して実施し，計測の際に対側下肢が地面に接触した. 膝関節外反が大きかったとの報告がされている. 反が大きかったことや. 13）. ，膝関節内反モーメントが大 14）. り，極端に体幹が動揺したり，骨盤が傾いたりした場合. 。よって，女性は男. は試行失敗とし，5 回成功するまで試行を繰り返した。. 性と比較し，膝関節内反モーメントが大きくなるような. さらに，片脚スクワット動作の計測を行う前に，三次. 姿勢を取ることで，動作時膝関節外反が大きくなること. 元動作解析装置を用いて静止立位の計測を行った。三次. が示唆される。しかし，動作時膝関節外反の姿勢の特徴. 元動作解析装置によってサンプリングされた，各赤外線. を知るうえで，三次元動作解析装置を用いて立位および. 反射標点の三次元座標データと床反力データを Plug in. 動作時の全身の姿勢について包括的に考察された論文は. Gait 全身モデルと Oxford foot model を使用して計算処. 見あたらず，三次元動作解析装置を用いて動作時膝関節. 理を行い，立位・片脚スクワット動作時の運動学・運動. 外反が大きい被検者の立位および動作時姿勢の特徴を詳. 力学的パラメーターを算出した。本研究における片脚ス. 細に分析することは意義があると考えた。. クワット動作時の関節角度は，片脚スクワット動作時の. これらの知見を踏まえたうえで，本研究では動作時膝. 膝関節屈曲 45 度での関節角度を算出し，その値から立. 関節外反と関係が大きいと考えられる立位および動作時. 位時の関節角度の平均値を引くことで，立位での角度を. 姿勢に着目し，動作時膝関節外反が大きい女性は，どの. 0°と基準して変化量を求めた。. ような立位および動作時に特徴的な姿勢をしているのか. 分析では，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と. を三次元動作解析装置を用いて検討していく。本研究の. 立位下肢関節角度との相関分析を行った。さらに，片脚. 目的は，片脚スクワット動作における膝関節外反と姿勢. スクワット動作時の膝関節屈曲 45 度における，胸郭・. の関係を運動学・運動力学的に明らかにすることである。. 骨盤・下肢関節角度，下肢関節モーメントを算出し，こ. きかったことが報告されている. 対象および方法. れらの項目と動作時の膝関節外反角度との相関分析（Pearson の方法）を行った。さらに，相関分析により. 被検者は，本研究の趣旨および目的に対して同意が得. ｜r｜＞ 0.25 の立位および動作時の運動学・運動力学的. られた，健常若年女性 20 名（年齢 25.6 ± 3.4 歳，身長. パラメーターに対して，動作時膝関節外反を従属変数と. 159.0 ± 6.4 cm，体重 52.8 ± 3.3 kg）とし，左右の下肢. して，重回帰分析（ステップワイズ法変数増減法）を. を計測したため 40 肢を分析対象とした。計測課題の運. 行い，動作時膝関節外反に対する貢献度の高い項目を検. 動学・運動力学的データの計測には，三次元動作解析装. 討した。統計処理には，統計解析ソフト SPSS 22（SPSS. 置 VICON MX（VICON Motion System 社製）と 2 枚. 社製）を使用し，統計学的有意水準は 5% とした。. の床反力計（AMTI 社製）を用いた。対象者の身体に. 本研究は，国際医療福祉大学大学院倫理委員会（15-If-. 赤外線反射マーカーを Plug in Gait model と Oxford. 95）の承認を得て行われた。. foot model のマーカー貼付位置に準じて貼付し，貼付した赤外線反射マーカーを撮影することにより運動学・運. 結果. 動力学的データを取得した。. 1．立位下肢関節角度. 荷重位での膝関節外反を評価する運動課題としては，. 片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と，立位下肢. 片脚スクワット動作がもっとも端的に動作時膝関節外反. 関節角度の相関分析の結果を表 1 に示す。片脚スクワッ. を反映する評価する課題として考えられていることか. ト動作時の膝関節外反角度と立位後足部内がえし角度と.

(3) 164. 理学療法学第 46 巻第 3 号. 表 1 膝関節外反角度と立位下肢関節角度との相関分析結果膝関節外反角度との相関係数分析項目. 相関係数. p値. 立位後足部内がえし角度. 0.467. * 0.002. 立位前足部内がえし角度. 0.378. * 0.016. 立位膝関節外反角度. ‒ 0.286. n.s.. 立位股関節内転角度. ‒ 0.311. n.s.. n.s. : not significant，* : p<0.05 片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と立位下肢関節角度との相関分析結果．. 表 2 膝関節外反角度と下肢・骨盤・胸郭角度の相関分析結果膝関節外反角度との相関係数分析項目. 相関係数. p値. 後足部内がえし角度. ‒ 0.417. * 0.014. 前足部内がえし角度. ‒ 0.386. * 0.007. 股関節内転角度. 0.083. n.s.. 骨盤前傾角度. ‒ 0.469. * 0.002. 骨盤荷重側挙上角度. ‒ 0.145. n.s.. 胸郭前傾角度. ‒ 0.038. n.s.. 胸郭荷重側挙上角度. ‒ 0.177. n.s.. n.s. : not significant，* : p<0.05 片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と片脚スクワット動作時の下肢・骨盤・胸郭角度の相関分析結果．. 表 3 膝関節外反角度と下肢関節モーメントの相関分析結果膝関節外反角度との相関係数分析項目. 相関係数. p値. 足関節底屈モーメント. 0.201. 足関節外がえしモーメント. 0.136. n.s. n.s.. 膝関節伸展モーメント. 0.545. * 0.001. 膝関節内反モーメント. ‒ 0.080. n.s.. 股関節伸展モーメント. ‒ 0.874. * 0.001. 股関節外転モーメント. ‒ 0.437. * 0.005. n.s. : not significant，* : p<0.05 片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と片脚スクワット動作時の下肢関節モーメントとの相関分析結果．. 前足部内がえし角度の間には弱い正の相関がみられた。. 3．片脚スクワット動作時の下肢関節モーメント片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と，片脚スク. 2．片脚スクワット動作時の下肢・骨盤・胸郭角度. ワット動作時の下肢関節モーメントの相関分析の結果を. 片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と，片脚スク. 表 3 に示す。片脚スクワット動作時の膝関節外反角度と. ワット動作時の下肢・骨盤・胸郭角度の相関分析の結果. 膝関節伸展モーメントには正の相関があり，膝関節外反. を表 2 に示す。片脚スクワット動作時の膝関節外反角度. 角度と股関節伸展モーメントには強い負の相関がみられ. と後足部および前足部内がえし角度との間には弱い負の. た。また，膝関節外反角度と股関節外転モーメントには，. 相関がみられた。また，膝関節外反角度と骨盤前傾角度. 弱い負の相関がみられた。すなわち，膝関節伸展モーメ. には弱い負の相関がみられた。. ントが大きく，股関節伸展モーメントと股関節外転モーメントが小さい被検者ほど，膝関節外反角度が大きくなる傾向がみられた。.

(4) 片脚スクワット動作における膝関節外反と姿勢の関係. 165. 表 4 膝関節外反角度を従属変数とする重回帰分析結果説明変数. 標準偏回帰係数. 相関係数. 股関節伸展モーメント. * ‒ 0.807. * ‒ 0.874. 骨盤前後傾角度. * ‒ 0.205. * ‒ 0.469. R2. * 0.801 * 0.790. 2. Adj.R N. 40. * : p<0.05 相関分析により｜r｜＞ 0.25 の立位および動作時の運動学・運動力学的パラメーターに対して，動作時膝関節外反を従属変数として，重回帰分析（ステップワイズ法変数増減法）を行った結果．. 18）. 4．重回帰分析の結果. 膝関節外反が大きくなるとの報告もあり. 相関分析の結果で｜r｜＞ 0.25 であった，立位での後. 関節外反と立位での足部内がえし角度との間には関連が. 足部内がえし角度・膝関節伸展モーメント・股関節伸展. あることが考えられる。これらのことから，動作時膝関. モーメント・股関節外転モーメント・後足部内がえし角. 節外反を軽減させるための介入のひとつとして，立位で. 度（片脚スクワット動作時）・骨盤前傾角度に対して従. 足部の外側を挙上し，立位における足部内がえし角度を. 属変数を片脚スクワット動作時膝関節外反角度とし重回. 軽減させるような介入が考えられる。. 帰分析を行った。表 4 に結果を示す。. また，片脚スクワット動作時の姿勢と動作時膝関節外. 重回帰分析の結果，片脚スクワット動作時の膝関節外. 反の関係を明らかにするため，片脚スクワット動作時の. 反角度の説明変数として，片脚スクワット動作時の股関. 下肢関節モーメントと胸郭・骨盤・下肢関節角度の分析. 節伸展モーメントおよび骨盤前傾角度が選択された。ま. を行った。片脚スクワット動作時の胸郭・骨盤・下肢関. 2. た，重回帰分析式の決定係数（R ）および自由度決定 2. ，動作時膝. 節角度と動作時膝関節外反の相関分析結果では，動作時. 済み決定係数（Adj.R ）がともに 0.5 以上であり，得ら. 膝関節外反と骨盤前傾角度には弱い負の相関がみられ. れた式の精度がやや良いことが示された。この結果か. た。下肢関節モーメントの結果では，動作時膝関節外反. ら，片脚スクワット動作時の膝関節外反角度には，股関. と股関節伸展モーメントには強い負の相関があり，膝関. 節伸展モーメントおよび骨盤前傾角度の 2 つのパラメー. 節伸展モーメントには正の相関がみられた。これらの結. ターとの関係が深いことがわかった。. 果から，動作時膝関節外反が大きい被検者ほど，片脚スクワット動作時に骨盤が後傾することで，床反力ベクト. 考察. ルが股関節および膝関節の後方を通りやすくなり，膝関. 動作時膝関節外反と足部に関する先行研究では，立位. 節伸展モーメントが大きく，股関節伸展モーメントが少. の足部の内側縦アーチの降下量が大きいと，下. なく，膝関節への負担が大きい位姿勢を取っていたこと. が内側. に倒れることで動作時膝関節外反が大きくなるとの報告 7）. が考えられた。. がなされている。しかし，本研究結果では，片脚スク. さらに，重回帰分析の結果からも動作時膝関節外反の. ワット動作時の膝関節外反角度と，立位後足部・前足部. 説明変数として，股関節伸展モーメントおよび骨盤前傾. 内がえし角度との間には弱い正の相関がみられ，立位姿. 角度が選択されており，動作時膝関節外反と股関節伸展. 勢としては足部の内がえし角度が大きいほうが，膝関節. モーメントおよび骨盤前傾角度と関係が深いことが示唆. 外反が大きくなる傾向がみられた。この理由としては，. されている。そのため，動作時膝関節外反を軽減するた. 立位の状態で足部内がえし角度が大きいということは，. めには，矢状面上での膝関節屈曲動作時の姿勢を修正す. 外がえしできる可動域が広いことがかかわっていると考. ることが重要と考える。これらのことから，臨床現場に. えた。足部内がえし角度が大きい状況では，足部内側面. おいて動作時膝関節外反を軽減するための介入のひとつ. が地面と接していないため不安定となっているため，代. として，荷重位にて膝関節を屈曲する際に骨盤が後傾位. 償的に足部内側面を地面に接触できるように足部の外が. で股関節伸展モーメントが少なく・膝関節伸展モーメン. ，そ. トが大きい状況で行うのではなく，骨盤の前傾を促し・. が内側に傾斜し. 股関節伸展モーメントを大きくし・膝関節伸展モーメン. えし角度の変化量が大きくなるといわれておりの際に足部の外がえしに連動して，下. 17）. 動作時膝関節外反が大きくなったことが推察される。研究報告としても，navicular drop test の値が小さい場合（立位でアーチが低くならない場合）のほうが，動作時. トを軽減させるような状況で行うことが挙げられる。.

(5) 166. 理学療法学第 46 巻第 3 号. 結論本研究の結果は，立位において足部内がえし角度が大きい被検者ほど荷重位にて膝関節を屈曲させると，動作時膝関節外反が大きくなる傾向がみられた。また，片脚スクワット動作時姿勢分析の結果から，動作時膝関節外反は骨盤前傾角度，股関節伸展モーメントとの関係が深いことがわかり，膝関節屈曲動作時の矢状面での姿勢の影響が大きいことが示唆された。そのため，動作時膝関節外反を軽減するうえでは，立位および膝関節屈曲動作時の姿勢に着目することも必要ではないかと考える。利益相反開示すべき利益相反状態はない。文献 1）蒲田和芳：Knee-in と toe-out 症候群・下外旋症候群． Sportsmedicine．2001; 36: 40‒45. 2）金子雅志，大見頼一，他：大骨前捻角が片脚着地時の膝外反角度に与える影響：二次元動作解析法を用いて．日本臨床スポーツ医学会誌．2015; 23: 50‒57. 3）Heinert BL, Kernozek TW, et al.: Hip abductor weakness and lower extremity kinematics during running. J Sport Rehabil. 2008; 17: 243‒256. 4）Hollman JH, Ginos BE, et al.: Relationships between knee valgus, hip-muscle strength, and hip-muscle recruitment during a single-limb step-down. J Sport Rehabil. 2009; 18: 104‒117. 5）Pantano KJ, White SC, et al.: Differences in peak knee valgus angles between individuals with high and low Q-angles during a single limb squat. Clin Biomech. 2005;. 20: 966‒972. 6）荒井貴裕，三秋泰一：膝静的アライメントの違いによる片脚降下着地動作の運動学的分析．理学療法科学．2012; 27: 657‒660. 7）秋本剛，渡辺幸夫，他：片脚スクワット動作における足部内側縦アーチと膝外反角度の関係．J Athl Rehabil． 2010; 7: 41‒45. 8）木下恵美，浦辺幸夫，他：片脚着地動作時の足部運動と膝関節外反運動の関係．理学療法科学．2016; 31: 227‒231. 9）大塚梢，國沢洋介，他：症例報告足底挿板の継続的な使用が歩容の改善に繋がった一症例．埼玉県包括的リハビリテーション研究会雑誌．2013; 13: 31‒34. 10）嶋田智明（編），大峰三郎（編）：膝・足関節障害全身から評価・治療することの意義と実際．文光堂，東京， 2010，p. 198. 11）齊藤明，佐々木誠，他：片脚着地時の体幹肢位が膝関節角度と筋活動に及ぼす影響─男女間の比較─．理学療法科学．2014; 29: 955‒959. 12）多久和良亮，岡田恭司，他：頭頸部伸展位が片脚着地動作に及ぼす影響．理学療法科学．2017; 32: 93‒96. 13）大崎皓朗，原藤健吾，他：性差が Drop Vertical Jump に及ぼす影響．臨床バイオメカニクス．2016; 37: 301‒304. 14）Ford KR, Shapiro R, et al.: Longitudinal sex differences during landing in knee abduction in young atheletes. Med Sci Sports Exerc. 2010; 42: 1923‒1931. 15）Räisänen A, Pasanen K, et al.: Single-Leg Squat as a Tool to Evaluate Young Athletes’ Frontal Plane Knee Control. Clin J Sport Med. 2016; 26: 478‒482. 16）Graci V, Van Dillen LR, et al.: Gender differences in trunk, pelvis and lower limb kinematics during a single leg squat. Gait Posture. 2012; 36: 461‒466. 17）Brunker P：臨床スポーツ医学．医学映像教育センター，東京，2009，pp. 50‒51. 18）金子雅明，岡崎倫江，他：足部・足関節アライメントが片脚着地動作時の動的下肢アライメントと着地直前直後筋活動に及ぼす影響．理学療法科学．2011; 26: 27‒31..

(6) 片脚スクワット動作における膝関節外反と姿勢の関係. 〈Abstract〉. Relationship between Knee Valgus and Posture during a Single-leg Squat in Healthy Female. Naoto HIDA, PT, PhD Honmoku Hospital Sumiko YAMAMOTO, PhD, Shinichiro ISHII, PT, PhD International University of Health and Welfare Graduate School Yoshimi SAKURAI, PT, PhD Shonan University of Medical Sciences. Purpose: The purpose of this study was to analyze the relationship between knee valgus and posture during single-leg squat kinematically and kinetically. Methods: The subjects were 20 healthy young women (40 limbs). By using a three-dimensional movement analysis device, we calculated the pelvic and leg joint angles, and leg joint moment during single-leg squat. In addition, we calculated the leg joint angle in the standing posture. We performed a correlation analysis between the knee valgus angle during single-leg squat and other parameters calculated in the standing posture and single-leg squat. Results: The results showed that the larger the knee valgus angle, the larger the foot inversion angle in the static position. In addition, the larger the knee valgus angle, the larger the pelvic backward tilt angle and knee extension moment, and the smaller the hip extension moment. Conclusion: The results suggested that in order to reduce knee valgus angle, it was important to reduce foot inversion angle in standing position, and approach to pelvic and hip in sagittal plane. Key Words: Single-leg squat, Three-dimensional motion analysis, Knee valgus, Posture. 167.

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