理 学 療 法 学 第41巻 第7号 399
〜
406頁 （2014年 ） 研 究 論 文（
原 著）
片
麻
痺
患
者
が
起
立
動作
に
失敗
す
る
運動 学 的
・
運 動 力学 的特 徴
＊一
動
的
バ ラン ス指標 （
Xcom
）
を用
い た分
析
一
長
田悠 路
1）＃渕
雅
子 1） 要旨 【目的】片 麻 痺 患 者の起立成功時と起立失 敗 時の違い を分 析 し，
片麻 痺 患 者 が 起 立 動 作で失敗 する 原 因 と そ の解 決 方 法 を検討する こ と を本 研 究の 目的と し た。 【方 法】対 象は，
起 立 成 功，
起 立 失 敗の両方の動 作 が計測 さ れ た7
名。
起立 成 功 試行と 起 立 失敗 試 行につ い て，
質 量 中心 位 置，
推 定質量中 心位置 （以 下．
Xcom
＞t 関節モー
メン トなど を ウ ィルコ ク ソ ン の符 号 順 位 検 定に て比 較し た。
【結果】起立失 敗 試行と 比 べ起立成 功 試 行で は，
離 殿 直 後にXcom が足 関節よりも前 方へ 移動しており，
前後方向の位 置に有 意 な 差がみ ら れ た。 また，
起 立 成 功 試 行で は離殿後の非麻 痺 側 股 関 節 伸 展モー
メ ン トピー
ク値 が 大 きかっ た。
【結 論】起 立 失 敗 試 行で はXcom
の前方移動が少なく，
後 方へ 質 量 中 心 が 押 し戻 さ れる結 果になっ た。 こ の よう な失 敗 を改 善 する た め に は，
質 量 中 心の前方加速 を促 すような体 幹の前 屈 方 法の再 学習 や，
股 関節 伸 展 筋 群の活 動の賦 活が重 要で あ ること が示 唆さ れ た。 キー
ワー
ド 片 麻 痺 患者，
起 立 動 作，
動的バ ランス は じ め に 起立動 作は トイレ動 作や整容な ど主 要な 日常生活 動作 の再獲 得に不 可 欠 な動 作であ り1）2），
理 学 療 法に よ る介 入 が 重要と なる。
起 立動 作 を達 成 する た めに は，
質 量 中 心 （以 下，
COM
）の前 方 移 動 を 上 方 移 動へ 切 り替 える必 要がある ため，
離 殿 時に は安 静立位以 上の床反力が 下 肢 に 加 わ る 3）。 よっ て，
姿 勢 制御 能力や筋 出力が低下 し た片 麻 痺 患 者は離 殿に困難 を きた すこ とが多い。
筆者ら は片麻痺 患 者の起立動 作 を計測 し，
足 圧 中 心 （以 下，
COP
）の 前 後 移動 幅，
COM の前 方 移 動 加 速 度，
動 作 時聞，
離 殿 時 麻 痺 側 荷 重 率 を分 析 した。 その結 果，
身体 能 力が低い 片 麻 痺 患 者は，
麻 痺 側下肢へ の荷 重 量が少ない非 対 称 な 動 作 と な ることで，
COP の前 後 移 動 幅やCOM
の前方 移 動 加 速 度 が 小 さ くな り，
離 殿 までの動 作 時間 が 延 長す る こと が わ かっ た4）。 離 殿 をス ムー
ズ に行 うた め に は，
離 殿まで に COM の効 率 的 な加 速が必 要であ り3）．
COP
の後 方 移 動や股 関節の遠 心 性 収 縮に よ るCOM
前 方 加 速 ＊1（inetic and Ktnematic Features of Failed Sit
−
to・
stand Trials inStroke Patients Analysis Using a Dynamic Balance Index l） 特 定 医 療 法人社 団三光 会 誠 愛 リハ ビリテ
ー
ショ ン病 院（〒816
−
0952 福 岡 県 大 野 城 市 南 大 利2−
7−
2）Yuii Osada PT
，
Masako Fuchi，
OT：Seiai RChabilitation Hospital＃E
．
mail：wbcwbeO6 ＠yahoo，
co．
jp（受 付日 2014年3月26 日／ 受理 日 2014年6月 17 日）
の コ ン トロ
ー
ルが 重 要 な役 割 を果 た す5）。
起 立時の
一
般 的 なCOM の前 方 移 動 方法に は 大 きく分 けて 2つのパ ター
ンが あると され てい る6一
8 ）。
1
つ が，
体 幹を前 傾し
COM
を足 部上まで移 動 させ た後に離 殿 する
force
control strategy で あり，
もう1つ が COM を より速 く前 方へ 加 速 させ，
COM
が 足 部 上に移る前に離’
殿 するmomentum transfer strategy である
。
momenttransfer strategy は健 常 者の多 くが行う効率的な方法で
ある とされている 6）8
−
10）。一
般 的に身体 能 力の低い患者は
，
前 者の パ ター
ン （force control strategy ） を選 択し，
大 きく体 幹を前 傾し
，
平 均 値よ りもCOM
を前方に 移動 してか ら時 間を かけて離殿 する 4）。 し か し そ れ ら身体 能 力の低い 患者の 中でもt
後 者の momentum strategy を 選 択 し，
より速 く起 立 しようとする もの の離殿後に身体 が後 方へ 倒れ こ んで しま う症 例 を経 験 するこ とがある。
このような動 作 方 法では，
移 乗 などの起 立 を含 む日常 生 活 動作で転 倒の危 険を伴 うため，
介 護 者によ る見守りを 外 すこ とができ ない。 しか し，
バ ラン スを失っ て後 方へ 倒 れ る こ と （以下，
起立失 敗 ）の原 因 を分 析し た研 究は ほ と ん ど ない。
唯一
存 在 する起立時のバ ラン ス制 御に関 する研 究は，
起立時に床 面 をスラ イ ド さ せ て後方へ の転 倒 を誘発し，
その際の ステッ プの大 き さ とその と きのCOM
の位 置 関係を分 析し たもの ll）など が散 見さ れ る の み で あ る。
400 理学 療 法 学 第41巻 第7号
表 1 対 象 者 内訳
患 者 性 別 年 齢 診 断 名 麻 痺 側 発 症 期 間 身 長 体 重 FMA
＊
（歳） （年 ） （cm ） （ ） 下 肢 機 能
（点）
FMA FMA FIM＊ ＊ 補 助 具
の使 用 上肢機能 バ ラ ン ス 車 椅 子
一
ベ ッ ド （点 ） （点 ） 移乗 （点 ） 左 左 左 左 左 右 右 塞 血 塞 血 血 塞 塞 梗 出 梗 出 出 梗 梗 W 凶碑
凶W
凶 W 凶 W 凶弾
凶呷
凶 月 月 月 闃 月 月 且 5 0 7 6 2 8 9ρ
0 7ρ
0广
0 8 7 3 男 女 男 女 女 女 男 ABCDEFG 歩 行 自立 度 13．
65．
43．
47．
84．
40．
40．
4 1701461741441491471722893Qゾ
20 74ρ
04▲
446 712G4222 123 332 94▲
91509に
り 161 8916298 1 1 6676757 T杖，
短 卜肢装具 T杖，
短下肢装 具 な し T杖，
短下肢 装 具 なし T 杖 な し 屋 内 自立 屋内 自立 屋 内 自立 屋 外 自立 屋 内 自立 屋内見守 り 屋 内 自立＊
FMA ：Fugl−
Meyer Assessment＊＊FIM ；Functional Independence Measure
起立 をバ ラン ス とい う観 点で分 析 する際に
，
今までは
，
支持 基 底 面 （以 下，
BOS ）とCOM
の位 置 関係に よ る 静力学 的 な 視点か ら分析 する こ と し か で きなか っ た。し か し
，
実 際の 起立動 作で は，
momentum transferstrategy の ように
COM
がBOS
の中に入る前に離 殿 する こ とも多い た め
，
COM とBOS の 関係 だ けでは 離 殿時の安 定 性につ い て分 析 する こと はで きない。 し か し
，
近 年 注 目 さ れてい る動 的バ ラン ス指 標 （以下
，
Xcom ： extrapolated center of mass ）に よ る解 析を行 うこ とで，
COM
の移 動 速 度を加 味し た動 力 学 的な分 析をするこ と が可 能と なっ た 12”
14）。
Xcom
は倒立 振 子モデル に基づ く動 的なバ ランス指標であ り，
COM が 向 か お う と し て い る場 所 を示 してい る。 こ の Xcom 位 置を床に投 影し，
BOS との位 置 関 係 を分 析 するこ とで，
離 殿 時にCOM
が BOS より も後 方にある momentum transfer strategyであっ た とし ても
，
COM
の前 方 移 動 速 度を加 味して，
どの程 度 前 後 方 向の動 的 安 定 性が保た れてい るのか を 評 価 する こ とが で きる。
ま た，
動的安定 性 を 得 る 背 景 と なっ て いる もの に対して も，
関 節モー
メ ン トや関 節パ ワー
か ら分 析 するこ とがで き る。
動 作の安 定性を分 析 する うえでは，
こ の動力 学 的 な 解 釈が重 要とな り，
近年のロ ボッ ト工学ではこの概念 が 主 流となっ て 2足 歩 行ロ ボッ トが開発さ れてい る。
その結 果．
ス ムー
ズで柔 軟な動きが可能と なり歩 行 速 度 が 格 段 に上 がっ た だけでな く，
今 まで では困 難であっ た 坂 道 や 階段の歩 行 が可 能となっ た 15）16）。 これ は，
人の 日 常 生 活 動 作に は動 的安 定性に基づ くプログラムが 重 要であ る こ とを示し て おりT
患 者の動作 を 分析 する際にも，
この 視 点か ら安 定性に関する解釈を行 う必 要 が あ る と 考 え る。
当 院では，
定 期的に起 立 可 能 と なっ た 片 麻 痺 患 者の 動 作 を三次 元 動作 解 析 装 置で計 測してい る が，
稀に起立 に 失 敗 する患 者 がい る。 今 回，
今ま で当院 で計 測し てきた 起立動 作の中か ら，
起立失 敗と成 功の両 方の動 作が 同 日 に計測すること が で き た患 者 を抽 出 した。 本 研 究の 目 的 は，
これ ら片麻痺患 者の起 立 動 作 につ い てXcom
など を用い て比較し，
片麻痺患 者 が起立動 作で失 敗 する原 因 を調べ る ことで，
起立時の転 倒予防に対 する治 療 的 着 眼 点を検 討 することであ る。
対 象と方 法1．
対象 平 成20
一
25
年まで の5
年 間，
選 定 基 準 を満たしたう えで三 次 元 動 作 解 析 装 置 に て起立動 作を計 測した片 麻 痺 患 者 136名の 内，
1試 行目に起 茫が 失敗し た もの の，
そ の後の試 行で は成 功 した片 麻 痺 患 者7名 （平均年齢67
± 15，
1歳 ） を今回の分 析の対 象と し た。
対象者の選定 基準は，
脳卒 中に よっ て一
側 性の運動 麻 痺を 呈 してい る，
起立 に影 響 を与 える整 形 外 科 的疾 患 が ない，
起 立 動 作 が 独 力 で 行えている，
課 題に対 する指 示理解が n∫能で あ る と し た。
な お，
患 者の詳 細を表 1に示 す。
な お 本 研究は誠 愛リハ ビ リ テー
シ ョ ン病 院倫理委 員 会 の 承 諾 （承 認番号 13−
089）を得て実 施し，
対 象者には 実 験 開始 前に研究に対 する説 明を行い，
同 意 が得ら れ た 患 者のみを対 象と し た。 2．
方 法1
）課 題動 作 課 題 動 作は背もた れのない木 製 台か らの起 立動作 と し た。
座る位 置は大腿 長の 2分の 1の深 さ まで座 る もの と し，
上肢の位 置は体 側に垂ら し た ま ま と し た。
ま た，
測 定 は 裸 足 にて行い，
足 部の位 置は本人 が 立 ちやすい位 置 と し た。
し か し，
台は 四方が板で囲ま れてい る た め，
座 面位 置よ り後 方へ 足を引 くこ と がで き ない 状 況 で あっ た。
起立速 度は各 対 象 者の至 適 速 度 と した、
立 ち 上が る 際に は手で台を押さ ない よ う に 指 示 し，
数 回の練習 を 行っ た後，
言 語 的 合 図に よっ て立 ち 上が る動 作 を一
回計 測するもの とした。 起 立に失敗し た場 合は，
再 度 計 測を 行っ た。
そし て，
起 立に成 功 し た 動 作 を試 行S
（Success）片 麻痺患者 が起立動 作に失敗する 運動 学的
・
運動 力 学的特 徴 401 とし，
起 立に失 敗し た動作を 試行F
（Fail
）と し た。
な お，
起 立に失敗し た患者はt 練 習の際には起立に成 功し ていた。
2
） 測 定 装 置 床反力 計4
枚 （AMTI
社 製，600
mm ×400
mm ），
三次元動 作 解 析 装 置 （VICON
社 製，
赤外線カ メラ14
台） を使 用し て測 定 を行っ た。 足 部 だけ で なく殿部に か か る 力 も左 右に分け て 分析 する た め，
座る木 製 台は2
つ に 分 断さ れ たもの を使用 し た。
後方2
枚の床反力計に木 製の 台 を1
つ ずつ 設置し た状 態で床反力計のゼロ設定を行っ た後，
前 方2
枚の床 反力 計に そ れぞれの足 部，
後 方 2つ の 台に左 右の殿 部が別々 に乗る ように座るもの とした。 な お，2
つ の台は対 象 者の下 腿 長 （足 底 面か ら膝 関 節 裂 隙 まで の高さ）に 1cm 刻み で合わ せて座る もの と した。 床 反 力 計と三次 元 動 作 解 析 装 置のデー
タはサンプリング 周 波 数 100Hz でパー
ソナル コ ンピュー
タ に同 期 して取 りこみ，
臨床 歩行 分析研究 会の推奨 する プログラ ム（
DIFFGAIT
お よ びWave
Eyes
）を用いて関節中心点の 内挿
，
COM 位置の算出，
関 節角度・
関 節モー
メ ン ト・
関 節パ ワー
の計 算 など を行っ た。 身 体に貼 付 した マー
カー
の位 置は，
左 右の肩 峰，
股 関節 （立位に おける 上前腸骨棘と大 転 子を結ん だ線上の下 方3分の 1の位 置），
膝 関節 （膝 伸 展 位で の膝 蓋 骨 中 点 を通 る 線 上で，
かつ 膝 蓋 骨 を除い た大 腿 骨 遠 位 端 前 後 幅の2
分の1
の位 置 ），
腓 骨 外 果，
第5
中足 骨頭 部の計10
ヵ所と した。
3
＞分 析方法 動 作 時の バ ラン ス 指 標と して，
以 下〜
の指 標を分 析 し た （図1）。 BOS に対 する各 指 標の位 置関係 を 統 計 学 的に分 析 するた めに，
殿 部 離 床 時の両 側の足 関 節 を結 ん だ中点 （以下，
C−
Ankle） を基 準として各 指 標の位 置 関 係 を分 析し た。 本 来BOS
は面 を表 す もので あ る が，
後 方のBOS
の 限界 点 をC−Ankle
と定義し，
矢状 面 上 で の位 置 関係の みを分 析 するもの とし た。
指 標と してC−
Ankle か らCOM
ま での進行方 向距 離 （以 下，
離 殿 時COM
進 行 距 離 ），
C−Ankle
か らCOP
ま での距 離 （以下
．
離 殿 時COP
進 行 距 離 ），
C−Ankle
か らXcom
まで の距 離 （以下
，
離 殿 時Xcom 進 行距離 ）を抽 出し，
COP
か らXcom の距 離につ いても 離 殿 時Xcom −−COP
進行 距 離と して算 出 した。 関節モー
メ ン トと して は．
下肢 関 節モー
メ ン トの ピー
ク値，
関 節パ ワー
とし て は 股 関節 伸 展の遠 心 性パ ワー
の ピー
ク値 を抽 出し た。 関節 パ ワー
は関節モー
メ ン トと関 節 角 速 度 を掛 け た ものでt
その値が 正である ものを求心 性のパ ワー
と し，
負で あ る ものを遠 心 性パ ワー
とした。 遠 心 性のパ ワー
は 関節モー
メン トの発 揮と関節 運動 が逆 転 しているこ とを示し，
筋 の遠 心性 収 縮の よう な動 きを意 味 するもので あ る。
股 関 節の遠 心 性パ ワー
のピー
ク値の出現 する タイミング の左 右 差 を調べ る た め に，
股 関 節 伸 展の遠 心 性パ ワー
のCOM
竃画∂
Vx
＝dx
／dt
ω 。一西
万
COM
Xcom
＝x
＋
璽
ω 0 mL
、 COP Xcom宀 幽
図1Xcom の算 出 方 法 と各 指標の位 置関係と安 定性 g＝
重 力 加 速 度，
1翻
軸 長tm＝
質量，
Vx＝
質量中心速 度，
ω D＝
振 子の振動数 BOS の中 にXcom が含ま れて いる ときに はその動 作は安 定 してい る
．
COM とCOP の間にXcom がある ときには，
COM の移 動 を止め る こ とがで きる が
，
Xcom がCOP を超 えてし まった場 合 は
，
COM
の制 御 が 困 難 に なっ てい る，
も し くはま だその方 向へ 加 速 させ よう とし てい ることを 示 す
，
しか し，
XcomがBOS の外に移 動 した 場 合は
，
COM の動 き をそ のBOS 内で は制 御でき ない状 況であ り，
Xcom が 移 動 した位 置に新た なBOS
をつ くる必 要 が あ る．
ピー
ク値出現時間の左右差 （非麻 痺 側一
麻 痺 側）を分 析 し た。
ま た，
体 幹 前 屈 角 度の ピー
ク値につ い て も分 析 する こ とでt
離 殿 まで の体 幹 前 屈 方 法の分 析 を行っ た。 な お，
〜
の距 離は身長で正 規 化し，
の関節モー
メン トは身長・
体 重で正 規 化 を 行っ た。
Xcom
は，
歩行時の倒立振 子モデル を基に し，
速 度 因 子 （COM
速 度〉を倒立振子の振動 数 （ωo：重力 加 速 度 を 足 関 節マー
カー
位 置か ら 股関 節マー
カー
位 置 まで の高 さ で除し た値の平 方 根 ）で除 したもの をCOM
位 置に足 し た値であ る 13）（図 1）。 原 法で は，
倒立振 り子の軸 長 を 股関 節か ら足 関 節の長さに定 数 （矢 状 面であれ ば1．
2，
前額 面であれ ば 1．
34
）を掛 けて．
回 転 軸 か らCOM
の距 離 を算出 していた。
し か し，
今 回は下 肢 屈 曲位で の 動 作であ る た め，
下 肢 長 を 軸 長 （1）とする の で はな く，
4
リンクモデ ル に よっ て計算さ れ たCOM
位 置か ら足 関 節 まで の距離を倒立振 り子の軸 長 （1）と して計 算 を行っ た17）。
な お，
今 回の計測動 作は 起 立動 作であ り，
足 部 の位置は変 化しないた め，C−
Ankle をCOM
の回転 軸 と み な し，
C・
Ankle か らCOM まで の距 離を倒立振子の 軸 長 （1
）と し た。
統計 学 的 処理 は，
試 行S と試 行 F の各 解 析 指 標につ いて，
ウィ ルコ ク ソ ン符 号 付 順 位 和 検 定に て比 較し た （有 意水 準5％）。
402 理学 療 法 学 第41巻 第7号 表2 試行 別の運動学 的
・
運動 力 学 的デー
タ （平 均 値±標 準 偏 差 ） 試 行S 式彳丁一
F、
、
＝
凵
P値 離殿時COM 進 行 艮巨離 （ ノHt） 離 殿 時COP 進 行 距 離 （m fHt） 殿 殿 時Xcom 進 行距 離 （m IHt） 離 殿 時Xcom−
COP 進 行 距 離 （m 〆Ht） 非 麻 痺 側 股 関節伸展モー
メ ント ピー
ク値 （Nm 〆lh fkg） 麻痺側 股 関 節 伸 展モー
メン ト ピー
ク値 （Nm ／Ht／kg） 非 麻 痺側膝 関 節仲展モー
メン トピー
ク 値 （Nm 〆Ht／kg） 麻 痺 側 膝 関節 仲 展モー
メ ント ピー
ク値 （Nm fHt fkg） 非 麻痺側 股関節伸 展の遠心 性パ ワー
の ピー
ク値 （w ） 麻 痺側 股関節伸展の遠 心性パ ワー
の ピー
ク値 （w ） 股 関節 伸 展の遠 心性パ ワー
の ピー
ク値出現時間の左 右 差 （非 麻 痺 側一
麻 癖 側 ） 体 幹 前 屈 角 度の ピー
ク値 （度 ）一
D．
Ol5± 0．
022−
〔｝．
020± 0．
Ol7 0．
007士 O．
012−
0．
000± 0．
Ol4 0．
Ol9± 0．
019 0．
003± 0．
019 0，
012 ± 0，
011 0，
004± 0．
Oll O．
431 ± 0、
ユ63 0．
360 ± 0．
171 0．
274 ± 0．
145 0．
308 ± 0．
15〔｝ 0501 ± 0．
168 0．
566 ± O．
134 0．
079± 0．
098 0．
102 ± 0．
095−
14．
97± 14．
87−
13．
39± 15．
95−
1．
8．
20± 上4．
81
−
14．
71 ± 16，
14−
0．
041 ± 0．
059 0，
124 ± 0．
222 46，
6 ± 6．
0 47．
2 ± 8．
6 0．
176Q．
028＊ 0．
028半 0．
043＊ O．
028＊ 0、
3980，
3980，
7530、
3100．
2370、
027＊
0．
735 ＊p＜ 0，
05 （関 節モー
メ ント は，
伸 展を＋ と して表 記 ） 齢 ▲ ー ー ■ ー ■ ▼ 後試
行
S
N．
・毒
試
行
F
図 2 離 殿 時に おける水 平面上の COM
，
COP，
Xcom の位 置 関係 例1
／
MP＝
左 第5中足 骨 頭，
R−
MP＝
右 第5中 足 骨 頭．
L−
ANK＝
左外 果 R−
ANK＝
右 外 果，
BOS 1 攴持 基 底 面
，
COM＝
質 量 中心，
COP置
圧中心，
Xcom孺
推 定 質量 中 心4つ の足 部マ
ー
カー
で囲 まれ た範 囲 をBOS と し，
離 殿 時のCOM，
COP，
Xcom の位 置 を同一
平 面上に投 影 して表 してい る．
COM
の位 置に関 して は試 行 間でそ れほ ど連いは ない が，
試 行Sで は試行 Fと比べ て Xcom がより前 方へ 移動して い る，
結 果
表2に試 行別の 各運動 学 的
・
運 動 力 学 的デー
タ を示 す。
図2
に水 平 面上のCOM ，
COP ，
Xcom の位 置 関 係例を示 す
。
離殿 時COM
進 行 距 離 は，
試行 間に有 意 な 差 が な く，
両 試 行 と も に，
後方の BOS 限 界点の 目安で あ るC−Ankle
よりもCOM
が後 方に位 置し た状 態で離 殿 していた。
離 殿 時COP
は試 行S
で試 行F
よ り大 き く前 方へ 移 動 して お り （p；O．
028
），
離 殿 時Xcom に 関して も，
試行S
で は 試 行F
よ り大 きく前 方へ 移 動し てい た （p＝
0，
028）。
離殿時Xcom−COP
進 行 距 離につ いて，
試 行S
で は 試 行F
よ りXcom
とCOP
問の距離が 大きく （p＝0，
043
），
多くの患者でXcom
がCOP
よ りも 前 方へ 移動し た 状 態で離 殿 してい た。
図3
に そ れ ら各バ ラン ス指 標の位 置 変 化の典 型 例 を 示 す。
下肢 関 節モー
メ ン トの ピー
ク値に関しては，
試 行S
で は試 行F よ り離 殿 後の非 麻 痺側 股関 節 伸 展モー
メ ン ト ピー
ク値が 大 き かっ た （p＝
0．
028）。
その他の関節モー
メ ン トの ピー
ク値に関して は有 意な差が な かっ た。
図4
に各 関節モー
メ ン トの変 化 例，
図5
に股 関節パ ワー
の変 化 例を示 す。 股 関節 伸 展の遠心性パ ワー
の ピー
ク値出 現 時 問の左 右 差につ い て は，
試 行Sで遠 心 性パ ワー
の ピー
ク値 が 左 右で ほ ぼ一
．
・
致してい る もの の，
試 行F で は ピー
ク 値が 出 現 す る 時 問 的な 差 が 大 きか っ た （p＝
0，
027
）。・
体 幹 前 屈 角 度の ピー
ク値には有 意 な差 が なかっ た。 なお，
図2〜
6はすべ て同一
被 検 者 （患 者D） の試 行を例と して図にし たもの で ある。 考 察 健 常者の歩 行や起立動 作で は，一
時 的に COM が BOS片 麻 痺 患 者が起 立 動 作に失 敗 する 運動 学的
・
運動 力学 的 特 徴 403 前 o．
1 晒 飢 姫 o 言 こ 鼬 週 暹 隷 ¢ 劉 む．
05 後a、
試 行
S
離．
殿 o．
1o．
ユ5e．
工 o．
050o．
05 心．
1試 行
F
！
碑
倉
○
9●
．
■
● ，
ー
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」．
開
、’‘
D｝ 正．
5 三 2．
5 離 殿 着殿 時 閥〔s） 図3 各 指 標の前 後 方 向位 置 関 係の変 化 例動 作 開始から終 了 までのCOM
，
COP，
Xcom の 進 行 方向へ の動き を示して い る．
正の値は前 方 を 表し
，
上方の ラ インは 足関節中点 （C−
Ankle）の進 行 方 向 位 置 を 示 して い る．
横 軸 は 時 間 を表し，
矢 印のつ い た縦線が離殿お よ び着殿を示して いる．
試 行S では離殿 時にXcom が GAnkle付 近 ま で 移動し てい る が，
試 行F ではXco皿 が C−
Ank 【eまで到 達 してお らず，
離殿直 後に後 方へ 下 がってい る．
そ れ に 追従して，
COM も後 退し着 殿を迎 えて い る．
試 行
S
＋ 昧 章（
切 曽 モ 匿 己 回｝
恩 − 脇 亠 ＼リ
ス i 屮 ユのllj
離殿試 行
F
離 殿 着殿 図4 各 試 行の関 節モー
メ ン トの変化例 離 殿 か ら 動 作終了 ま での，
麻 痺側 お よ び非 麻 痺 側の股 関節・
膝 関 節の伸 展モー
メ ントを積み 上げグ ラフで示し てい る．
股 関 節・
膝の伸 展モー
メ ン トの総 和 は 同程 度であるが，
試 行Sで は離殿時の非麻 痺側股 関節伸展モー
メントが増 大 し，
麻 痺 側 股 関節 伸 展モー
メ ントは減 少 し てい る．
｛
酢》
1 』 て 盪 ↑ 躍 ゐ、
餐 虻 乙、
燬 ↓ 3530試行
S
25 、。！
11 麻 痺 側ピー
ク 5e 厚゜
°
，
・
t・
●
3530505 Z21試 行
F
．
5−
1
．
1o“
】．
15一
時 間｛s） 非 麻痺 側ピー
ク 105 離殿 1．
5 02．
5．
10・
15 離殿 図5 離 殿 までの股 関 節伸 展パ ワー
の変 化 例 実 線 は 非麻痺側，
点線は麻痺側の股 関 節伸 展パ ワー
の値の変 化 例 を示 してい る．
縦軸の正の 値 は 求 心性の パ ワー
を表し，
負の値は遠心性のパ ワー
を 示して いる．
グ ラフに あ る ○ はピー
ク値 部 分 を示 し て お り，
試行Sで は両 股 関節 伸 展パ ワー
がほぼ同 時 期に出現 し てい る が，
試 行Fで は ピー
ク がずれ てい る こ と に加え，
強 弱の不 明瞭 な波 形となっ ている．
404 理学 療 法 学 第41巻 第7号
図6 スティッ ク ピ クチャ
ー
に よ る各 指 標の矢 状 面 位 置 関 係の例 矢 状 面 に お け るスティックピク チ it・一
と各 指 標の位 置 関 係を示してお り，
黒い ス ティ ック は 麻痺 側 を
，
グレー
の ス テ ィ ッ クは非 麻 痺側 を表してい る，
ま た，
モデル の回転 軸である足 関節 中 心 （C−
Ank ［e）に対す るCOM，
Xcom の位 置 を床 面 上に投 影し
，
矢 状 面にお ける前 後 関 係 を示 してい る，
試 行Sで は 黒い 縦 線で示 すC−
Ankleの ライン付 近 まで Xcom （破 線 ） が 進 行し ている の に 対 し，
試 行 Fで はC−
AnkleとCOM のラ イン の中 間に位 置して いる．
上 か ら外 れ ること は多々 あ る が，
そ れで も力学 的 な安 定 性は保た れ てい る。
そ れ ば かりか，
む し ろ動 作 時 間や位 置エネルギー
の使用率の視 点か ら効 率 的である こ と が多 い 6）8−
10） 。 つ ま り，
ある一
時 点の 姿 勢を 切 り だ して，
COM
とBOS
の関係だけで姿 勢 が 安 定しているのか否か につ い て論じ ることは できない。 し か し，
臨床では動 作 分析を行っ た結果，
ある一
時点の不 安 定性や異 常 動 作に 着目 し て 治療展 開を行 うこと もある た め，
その時 点にお い て，
な に がどの ように不 安 定で異 常である のかにつ い て分 析 す る 必 要 が あ る。
今回使用 した Xcom はそれ ら問 題 を 解 決 す る 指標で あ り，COM
が向か おうと してい る 場 所 （Xcom
）がBOS 上 にあるか どうか を分析 すること で，
安定性 を 評価 する こ とがで きる 12−
14）17圓
20 ）。
つ まり，
従 来 行わ れ てきたCOM
とBOS
の関 係 から安 定 性を分 析 する静 力 学 的 な 解 析では な く，
その時 点に おける運 動 速 度 と その 方向を加 味した，
動 力 学 的 な 安 定性を分 析 す る こ と が で き る。
今回，
試 行問 で離 殿 時のCOM
位 置に大 き な 差は な かっ た。COM
と BOS の 関係は ほ ぼ同じ状 況である に も か か わ らず，
一
方の試 行は離 殿に失 敗 してお り，
も う一
方の試 行は成 功してい る 。 これはま さに，
静 力 学 的な 分 析 か ら は 動作の安 定 性 を分 析 する こと はで き ない こと を示してい る。
本研 究で動作の解 析に用いたXcom は，
C−Ankle
を 回 転 軸と し た 倒 立 振 子モ デルか ら算 出し たもの である。
つ ま り，
回転 軸のC−Ankle
よ りも前 方にXcom が移 動し な け れ ば，
COM は後 方へ 押し戻さ れ て しま う。 試 行F と 比較し，
試 行S
で はXcom
がC−
Ankle を 超 えて前 方へ 移 動しており，
起 立 を成 功させ る た め に はそ のよ う なCOM
の前方加速が重 要である こと が わ かっ た。 離殿後の関節モー
メ ン トの ピー
ク値か らの分析で は，
試行S
時 に各下肢関節モー
メ ン ト は減少 し た もの の，
非麻痺側 股 関節 伸展モー
メ ン トの ピー
ク値のみ が増 大し ていた。
こ の ことから，
離 殿 を成 功 させ る た め に，
非 麻 痺 側の股 関節 伸 展 筋が よ り 強 く活 動してい る こと が わ かっ た。
藤 澤ら は，
起立動 作の ネッ ト トルク に対 する相 互作用 トルク の寄与を 分析し，
股 関 節 屈 曲運 動の減 速を 短 時 間で行 うこと で膝 関 節の 伸展 ト ル クを増 加さ せ る こ と が で き る た め，
結 局の とこ ろ起立には股 関 節 制 御が な に よ り重 要である と述べ てい る 7）。 下 肢の関 節モー
メン トの ピー
ク値に 関 して，
非 麻 痺 側の股 関 節 伸 展モー
メ ン ト以外に有 意な差はなかっ た もの の，
平 均 値と し て は，
一
回 目の試 行 （試 行F） 後の試 行S において，
麻 痺側の 股 関 節 伸 展，
膝 閧節 伸展モー
メ ン トが減 少 する 傾 向 が あっ た。
こ の こと か ら，一
回目の試 行で失 敗し た後，
起 立 を成 功させ る た めに麻 痺 側 下 肢の活 動を 減 少 さ せ．
そ の 代 償と してCOM
の前 方 移 動の制 勤お よ び 上 方 移 動 を 非 麻痺側股関節 伸 展モー
メン トに依 存 する起立方 法を とっ た 可能 性 もあると考え る。
離殿前の 関節パ ワー
の分 析で は，
試 行 F で は 両 股 関 節の遠 心 性パ ワー
の ピー
ク値が 出現 する 時 間のズレ が大 き く，
左 右の股 関 節の遠 心 性 収縮 が協調的に行 わ れ な かっ た こ と が わ かっ た。
離殿に重 要 なCOM
の前 方 加 速 をコ ン トロー
ルするのは，
股 関節 伸 展 筋群の遠 心 性 収 縮片 麻 痺 患 者が起立動作に失 敗す る 運動 学的
・
運動 力 学 的 特 徴 405 で あ る。
今回，
試行F
で こ の ような 両 股関節の協調 的 な遠 心 性 収 縮が行わ れ な かっ た ことがCOM
の ス ムー
ズ な 前 方 移動を 阻害し た と考え る （図6
）。
片 麻 痺患者で は，
下 肢 筋に遠 心 性 収 縮 が要 求 され る場 面において異 常 な筋 活 動が 生 じる こと が報 告さ れてい る 21）。 試 行S
で は，
コン トロー
ルが行い やすい非 麻痺側 股関節伸 展 筋へ の依 存 を高め，
麻 痺 側下肢へ の負 荷 量 を滅 弱 させたこと が 両 側の股 関節の協調 的 な遠 心 性 収縮 を可能と し た と考 えら れ る。
そ し てこれ が離 殿後の非麻痺側 股関節 伸展 モー
メン トの ピー
ク値の みを上昇させ た一
因で あ る と考 え る。
臨床では，
麻 痺 側 下肢が動 作に協 調して参 加しない こ と で，
起立や歩行に おけるCOM
の移 動 を 阻害 する こ と を多 く経 験しており，
今 回の結 果はそれ ら臨床 体 験と合 致 する結 果であっ た。 しか し，
本 研 究結 果 は起 立 時の麻 痺 側 下 肢の使 用 を否 定 するものでは ない。
動 作 時に麻 痺 側下肢 を使 用し ない ことの習慣化は姿勢の非 対 称 性 を増 悪させ る恐れ があ り，
姿 勢の非対称性が動作の非効率性 を 引 き起こすことが報 告さ れて い る4）22）。
麻痺側下肢 機能が姿勢の非 対称性に関係し てい る報 告22）23）や，
荷 重の非 対称性を改善させ る治療を行うこ と で，
起 立動 作 能 力が向上する とい う報告24）が散見さ れ，
麻痺側 下肢 の参 加と対 称 性の改 善 が起 立 動 作 能 力の向上 に は重 要で あることがわかる。 また，
片 麻 痺 患 者の動 作 時の筋 活 動に関する先 行 研 究 とし てt
能 力が高 くな る に し た がっ て麻痺側 股 関節パ ワー
が正 常に近づくこと25）や，
求 心性 収 縮 力より も遠 心性 収 縮 力の方が障 害さ れに く く，
訓 練 効 果が期 待で き る26 ）とい っ た報 告がある。 よっ て今 後，
麻 痺 側の股 関 節 伸 展 筋の改善が起立 に及ぼす 影 響 も分析 する こ とでt
起立動 作に失 敗し た患 者が，
麻 痺 側 股 関節 伸 展 筋に対 す る過 負 荷 を減 じるた めの代 償 動 作として非 麻 痺 側 股 関節 伸 展モー
メ ン トを増 大 させたのか 否 かにつ いて検 証 する 必 要が ある と考 える。 今 回，
離 殿に失 敗 する起 立 動 作の特 徴 と して，
離 殿 時 の非 麻痺 側の股 関 節 伸展モー
メ ントが小 さい こと に加 え，
両 股関節 伸 展 筋の協調的 な活 動が 欠如 する ことで，
Xcom の前 方へ の推 進が阻害 され，
後 方へ 着 殿 して しま うこ と が わ かっ た。
よっ て，
起 立時の転 倒 予 防に対 する治 療 的 着眼点と して は，
着座動 作な どで股 関 節 伸 農 筋 群の遠 心 性 収 縮 を促 すこ とや，
キャ ス ター
つ きのテー
ブル を前 方 へ 押 すな どの方 法で，
前 方へ のCOM
移 動 速 度 を上げる こ とが 重要である と考える。
今 後そ れ ら練 習の有 効 性 も 検 証してい くこ とで，
なぜ離殿に失 敗 する のかにつ い て の問題 を よりあき ら か にする 必要がある と考 える。 結 論 本 研 究で は，
三次元動作解析装 置と床 反 力 計を用い て，
片麻痺患者が起立 に失敗し た と き と成 功し た と き の 動作を計測し た。
解析は，
COM とBOS の関係だけでな く，
動 的バ ラ ン ス指 標Xcom や関節モー
メ ン トを用い て，
動 的安 定性の視 点 か ら分析 を行っ た。 その結 果，
起 立に 成 功し た ときに はXcom
が足関節 中 点よりも前 方へ 移 動 し てい るこ と が わ かっ た。
この結果に関節モー
メン トや 関節パ ワー
の分 析 を加 味し て考 えると，
Xcom
を前 方へ 移動さ せ る た め に，COM
の前 方への加 速 を 阻害し ない ような両 股 関節の協 調 的 な遠心性 収 縮が 重要であること が わ かっ た。
そのた め，
このような起立 に失敗をきたす 症 例に は，
COM の前 方 移 動 速 度を 上げる よう な股 関 節 伸 展 筋の使い方 を指 導 する必 要性 が 示 唆 された。 謝 辞 ：本 研 究 を行 うにあたり．
解 析モデルにつ い て ご助 言 を くだ さっ た 国 際 医 療 福 祉 大 学 大 学 院の山本 澄 子 教 授 計 測の補 助 とし て参 加し てい ただいた当 院三次元動 作解析チー
ムの皆様に 心 より感 謝 申し上げます。
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<Abstract>
Kinetie and Kinematic Features of FailedSit-to-stand[[rials
in
Analysis Using a Dynamic Balance indexStroke
Patients:
Yuji
OSADA,
PT,Masako FUCHL OTSeiai
Rehabilitation
HbspitalPurpose: The purpose of thisstudy was toinvestigatethe featuresof failedsit-to-stand by analyzing
the
differences
between
accomplished andfailed
taskin
stroke patlents,Methods: From 136stroke patients
in
whom sit-to-stand was measured using a threedimensionalmotion analysis system and forceplates,7who fai]edinone sit-lo-stand trialbutsucceeded inanother
trialwere extracted
for
cornparative analysis. Differencesinthc followingkineticandkinematjc
data
were comparedbetween
the
failedand accomplished trialsby the nonparametricWilcoxon
signed-rank test:displacement
of the center of mass(COM),
center of pressure,extrapolated center ofmass(Xcom},
and peakjoint
moments.Results:
In
the accomplished trials,Xcom moved significantlyfurther
forward
over the anklecompared with the
failed
trialsat liftoff.The peak hip extension moments was increasedin
aceornplished trialswhile transitioningfrornsittingto standing.Conclusions:
Because
Xcom
could not move forward sufficiently,COM
wasforced
backwarcl
tocompensate
