May Special筋腱複合体
ここまでわかった筋腱のふるまい

3 月 29 日、昭和大学保健医療学部で「スポーツ選手のためのリハビリテーション研究会」の講習会が開催され、そこで福永先生が、「足部・足関節のバイオメカニクス〜筋・腱複合体のダイナミクスに着目して〜」という演題で講演された。その内容をもとに、再編集し、掲載するのが今月の特集である。なお、実際には、多数のスライド、また動画を使用されたが、ここでは多くを割愛している。

1 パフォーマンス発揮と筋腱複合体 福永哲夫 P.6
2 筋腱複合体とは P.7
── そのふるまいとはたらき

3 パフォーマンス向上のために P.13

1筋腱複合体

パフォーマンス発揮と筋腱複合体域（図１）について私の考えを述べたいと

福永哲夫

私は体育大学にいますが、体育大学では思います。

鹿屋体育大学学長

す。
こういったものをカリキュラムとして学生はじめにに教えたり、研究したりしているわけです。

――スポーツの「主観」と科学の「客観」

それらを見ていますと、こうした一連のシ最初に申し上げますが、スポーツというステムとして考えた場合に、身体運動の科言葉は、ダンス、体操、エクササイズ、な学的原理や指導・コーチング理論は、運動

ど、あらゆる身体運動を含む言葉として定生理学やバイオメカニクスなどを利用してスポーツ現場を見ていますと、驚くべき義し、スポーツに関する科学的アプローチ数字や客観的な資料にもとづいて物事を考素晴らしいパフォーマンスが繰り広げられをスポーツ科学と定義します。このスポーえます。一方、スポーツの現場というのはています。細い腕から投げ出される時速

ツ科学が対象とするスポーツは、競技スポ非常に主観的なものです。野球の投手にと150kmを超えるボール速度、ゴムまりのーツ、健康スポーツ、さらに、教養スポーって速いボールを投げることが要求されまように弾む体操床運動で跳躍等など。このツ、の３つに分かれると考えています。どすが、野球競技ではよい投手とは打者が速ようなスーパーパフォーマンスは単に筋肉のスポーツにおいても、実施に際しては、く感じるボールを投げればよいわけで、実の発揮パワーだけでは説明がつきません。

指導したりコーチングするという場面があ際は時速 150km とか 160km ではなくてトップパフォーマンスを生み出すには筋とります。そのための理論的な根拠（コーチも、140kmくらいのスピードでもバッタ腱の相互作用が関係していることが容易にング科学）が必要であります。さらには、ーにとっては160km以上に感じればそれ想像されます。筋と腱の問題は1995年く

身体運動のメカニズムを明らかにするためは非常に打ちづらい よい投手 というこらいから本格的に研究し始め、腱の弾性特に生理学、解剖学、バイオメカニクス、心とになります。この主観的なところを客観性を定量する試みの実験をやってきまし

理学等など、さまざまな研究領域が応用さ的につなげていくというのは、教えたり、た。

れています。そういう全体を「スポーツ科コーチングしたりするところで非常におも学」といって私たちは取り扱っておりましろいところであると思います。スポーツ

まず序として、スポーツ科学の立場の説明、そしてスポーツの「主観」と科学の「客観」という視点について語っていただく。

本題に入る前に、スポーツ科学が扱う領競技
スポーツ
健康
スポーツ

教養
スポーツ

指導・コーチングの理論
性・年齢・体力水準・種目など考慮した指導方法（その科学的分析および総合の手段）
生理学、医学、力学、心理学、社会学、バイオメカニクス、経済学など

図1

6

スポーツ科学の領域（福永原図）

動的パワー
ス
ポーツ
科学の領域

指導・コーチングの実際

身体運動の科学的原理

トップパフォーマンス

主観的

関節パワー

筋腱複合体パワー

腱粘弾性

客
観的筋パワー

図2

筋と腱の相互作用（福永原図）

Sportsmedicine 2009 NO.110

は主観的で、サイエンスは客観的ですが、スポーツ科学はこの主観と客観をいかにリンクさせるかということで、これが私たちにとっては非常に大事なところです。客観と主観との関係に筋と腱の相互作用が関係してきます。
そこで、本題に入りたいと思います。

スーパーパフォーマン
スには筋のみならず腱との相互作用が関係している筋肉が力を発揮すると、内側腓腹筋が末梢でアキレス腱になり、踵骨を上に引き上げる力になるわけです。結局、その一連のエネルギーの流れをみると、腱の粘弾性特性

腱がスプリングのように伸びたり、縮んだ

今日の話は、運動中に筋と腱の間でどのが影響してきます。つまり、腱が針金のよりすると、動きは大きく変わってきます。

ようなことが起こっているのかということ

うな硬い組織の状態だと、出した力はそのつまり筋と腱の複合体として力やパワーがを、実験データをお見せしながらご説明しまま踵にかかるということになりますが、関節のパワーとして生じてきます（図２）。

たいと思います。

2筋腱複合体

筋腱複合体とは――そのふるまいとはたらき筋腱複合体はどうなっているか、それはどのようなふるまいをするか。それによって何が起こっているか。貴重な画像とともに等尺性収縮はアイソメトリックか？

す。つまり、関節を固定していても筋力が発揮されれば筋線維は短縮しているわけで足関節を固定して足背屈動作をした状態す。このような状態での筋線維の短縮はイでの筋線維長を超音波で計ります。この場

ンターナルショートニングといわれていま合、足関節が固定されていますから、関節す。動物実験では概念的に説明されていまの角度は変化しません。つまり関節を固定したが、人の生体での報告はこの論文（図超音波断層法を用いて下腿後面の断層像して筋力を発揮しますと、これは、従来で４、P.８参照）が初めてです。なぜこのよを撮影してみます（図３、P.８参照）。筋

いうアイソメトリックコントラクションとうなことが起こるのでしょうか。それは、と腱を総称して筋腱複合体（Muscleいうことになります。普通、こういったア筋線維に直列に配列している腱組織が弾性Tendon Complex, MTC）といいます。超イソメトリックコントラクション、等尺性体であるからだと考えられます。つまり、

音波画像で斜めに走行している白いエコー

筋力発揮という状態では、「筋線維は長さ筋の発揮張力によって腱組織が伸長されまが筋束からのもので、筋束（Fascicle）にが一定である」と定義されています。そうすと、その分だけ筋線維が短縮することには、筋線維がたくさん集まってパックされだとすると、筋線維の長さは画像で変化しなります（図５、P.８参照）。ています。超音波装置で見ると、腱と筋束ないはずです。実際に力を入れてみるとどとがわかります。筋線維が発揮した力がこういうことが起きるかというと、図４（P.の腱に力を及ぼして、腱は中枢の方向に引８参照）のように、明らかに長さが短くなっ張る。それが集まってアキレス腱の力にっている様子がわかると思います。

解説していただく。

超音波で筋腱複合体を見るなって、それが踵骨を上に持ち上げるということになります。

Sportsmedicine 2009 NO.110

腱の弾性特性を測る
この腱の伸長量は腱の弾性特性（やわらかさ具合）によって変わります。この腱弾そして、力を強く入れていけばいくほど、性特性は超音波法により定量が可能です。

筋線維がより短縮していく様子が見えま

たとえば、膝関節を固定して膝伸展筋力を7筋腱複合体とはよい歩行やジャンプ動作はできないというな動作ができるということであろうと思いいているので、このような速いピッチ、スことです。

ます。

ピードで疾走できるということです。つま先ほどの体操床運動における膝を伸ばし同じようなことですが、私どもの院生でり、非常に高いパフォーマンスができるにて連続ジャンプするという動きは、フロアオリンピックの短距離選手がいます。10は筋と腱の相互作用が必要だと言いたいわにスプリングが入っているということもあ秒09というのが彼のベストですが、ただけです。

りますが、それに加えて、からだのなかでしこのときは追い風２ｍ以上あったので公つまり、筋がエンジンとして力を出し、腱によるバネ特性が効いているということ式には認められていません。彼は身長約腱がバネとしてスピードを生み、力とスピです。たとえて言うなら、筋に腱というバ170cmの小柄な選手ですが、それでもピードで高いパフォーマンスを出しているとネがついているから、あのようなパワフルッチは世界一です。筋に腱というバネについうことになります。

3

筋腱複合体

パフォーマンス向上のためにここまでわかった筋腱複合体だが、では、しました。図16は、横軸が筋線維の長さ、す。筋線維がアイソメトリックな状態で力どうすれば、パフォーマンス向上につなげ縦軸が筋力です。

を発揮できる。短縮性の収縮のときよりもることができるか。さまざまな視点から、さらに解説していただく。

パワーアップ反動なし（No CM）の場合、最初、ふそれだけ余計にエネルギーを出せるのでくらはぎの筋線維の長さは約70mm です。

す。このプラス分が反動の効果として10

そこから力が上がっていって、筋線維が短〜20％として生まれてくる。これが反動縮していきます。つまり、短縮性収縮です。

で高く跳べるメカニズムです。

一方で、反動あり（CM）の場合は、最初これをパワーでみたのが図17です。反

ーアップできるのかという疑問が出てきまは筋線維の長さは約52mm です。そこか動をつけると、切り替えしのところでこれす。腱が伸長し、筋の長さは一定だと、なら65mm くらいに伸長し、その後長さはだけ余計にパワーがかかる。このパワーはぜ高いパワーが出るのか。腱そのものは、一定で、力だけ上にあがっていく。長さが筋線維がアイソメトリックに力を発揮して力とかパワーを発揮する器官ではないわけ一定ですから、これはアイソメトリックでいる結果であります。

です。バネはモーターとは違い、それだけす。そこから短縮性収縮に向かっています。

では何もできない。引っ張ってくれるから伸長されるときはほとんど力を出しませ伸びるだけなのです。そこのメカニズムをん。アイソメトリックのときに力を出してこういう筋と腱の特性の程度は人によっ解明すべく、図15（P.14）のような装置いる。No CM では、力は 3500N くらい、てかなり異なります。すると、まず男女でを作りました。

もう少し細かく調べていくと、なぜパワ性差それに比べて、CMはスピードを持ってい違うかという疑問が生じます。そこで男女錘を引っかけて、膝を動かないようにして短縮しながら、長さが一定になり、アイ差をみました。男女の筋線維の長さ、それて、つま先だけ蹴る。つま先のみでのジャソメトリック局面で4500N くらいの力にから腱の長さを調べてみました（図18）。

ンプ動作になります。からだ全体は固定しなります。それだけ余計に力が出せる。余長さはあまり変わりません。そこで横軸をました。そのときの状態を測ったもので、計に力が出せるということは、それだけ余ストレイン（伸び率）、縦軸をストレスとこの研究は2002年のJournal of Physiolo-計に跳べるということです。先ほど述べた

し、ストレイン、つまり最初の状態からgyに載せました。反動なしで行うのをNoように私でも反動をつけた垂直とびでは何％伸びたか、ストレスはどのくらい力をCM（no counter movement）、反動あり10％ほど大きくなるのですが、なぜ10％加えたか、腱の断面積あたりで発揮した力で行うのをCM（counter movement）とほど大きくなるのかという理由はこれでを縦軸にします（図19）。

Sportsmedicine 2009 NO.110

13