東京大学教姜学部体育学紀要 (1995)". 21〜 ∞人体筋 の 単位 面積 あた りの力 に 関す る研 究
福 永哲 夫・ 川 上 泰 雄
東京大学教養学部体育学研究室

Study on forcc pcr unit cross― scctional arca of musclc in human

Tetsuo Fukunaga and Yasuo Kawakami
Dept. of Sports ScieDces, Crllege of Arts and ScieDces,
The University of Tokyo

Abslraci

Force produced B muscle fiber coolraction is depend on a cr<xs-sectional area of the
fiher, suggesting a joint torque rela(e to lotal cross-s€ctional area of the muscle consisted ofthat joini. There were many research papers aboul nruscle force related to muscle area,
and was calculated the specific tension (SPT) which is defined as the force exerted ry
muscle per udt physiological cross-s€ctional area of muscle (PCSA). The PCSA is able tocalculate as the muscle volume divided ry fiber length. S,c far many cases for calculation of
SPT in buman were that the force exerted by muscle contraction was measured bydyoamometer and the muscle area was obtaioed from cadaver's data. Reporied sPecificrension measuremeots for human muscle vary widely (20-q) N/cm 2 ). This variability would
be due, at least in part, to the deierminatioD of the PCSA Recently develoPed MRI andultrasodc technique make it possible to estimate direcliy the PCSA which is calculated trom
the muscle volume divided by fiber length. Eveo if the specific teNion was estimated byusing the Dewest imaging lechniques for various muscle SrouPs such as plantarllexor (PF),dorsiflexo. (DF), knee exleDsor (KE), eltDw extensor (EE) and elbow flexor (EF), il wasobserved srill so many scatlers of the speci[ic lension as 20 (PF, KE),25 (DF),65 (EF,EE) N/cm 2 This discrepancy may be due to otber faclors as neural mechanism lhan

nruscle-tendoo archilecture.

福永

は じめに
人体における骨格筋 の発揮張力は関節の回転トルクを導 き、複数 の関節 トル クの総合 されたもの として身体運動が成 り立つ。身体運動における筋の活動機能を研究対象 とする場合、筋線
維 の発揮張力が関節 トル クを生み 出すまでの過程は筋線維、腱や 関節 の構造などの条件により著しく影響 されることを考慮 しなければならな
い (図 1)。 人体 を構成する筋線維、腱、関節のそれぞれ の構造 につ いての直接的な分析は古くか ら屍体解剖 により研究 されてきた (10)。
しか し、その場合、力、速度、パ ワー といった機能 との関係を明 らかにすることはできない。
ここに ヒ トの生体につ いての筋骨格系の解剖学的構造を測定する必要性が生 じる。

太 さ……… 筋束張 力
長 さ ……… 筋東速度

禁II鷲 軽盗
生理 学的
断 面積 ……腱張 力

関節 トル ク

図 1.筋 骨格系の構造 と機能 (福 永原図)
近年、超音波法、 CT法 、MRI法 など生体内部の映像化技術 の急速な進歩に伴 い、 ヒ ト生
体 での筋骨格系の構造 に関する研究が数多 く発表されるようにな った (12,13,16,20,21,22,23,
24,25,26,29,30,31,32,37.38)。
そ こで、本研究では超 音波法やMRI法 を用 いて生体での筋腱連合体 の構造を明 らかにし、その機能 との関係を見ることか ら、人体筋の単位面積 当た りの力に関する研究 につ いて考察 してみたい。

1.本 研究で用 い る用 語の定義
本研究で用 い る言葉を次の ように定義する。
筋線維 (muscle fiber):1個 の筋細胞

川上

筋束 (fascicle); 複数 の筋線維 が 直列あ るい は並列 に東ね られ た もの 、腱 に始 ま り腱 に終 わ る。
筋線維 と結合組織 とで構成 され てい る と考 え られ てい る。
筋 (muscle): 腱 か ら腱 まで の全 ての筋束 をま とめ た
もの 。
腱 (tendon):筋 と骨 とを連結 す る弾性 体 で力 を伝達する。
モーメン トアーム (moment arm)
: 関節 の回転 中心か ら腱 張力の作用方向を結ぶ最短距離。
筋線維 角度 (pennation angle): 筋線維が腱張力の作用方向 となす角度。
筋東角度 (fascicle angle):

筋束が腱張力の作用方向となす角度。
解剖学的断面積 (anatomical cross― sectionala rea, ACSA): 筋 の長軸にたい して直角な筋断面積。
生理学的断面積 (phySiological crosssectional area, PCSA);

平行す る筋線維 の断面積総和。
筋線維張力 (fiber force); 筋線維 の収縮により発揮 した力。
筋線維速度 (fiber ve10city); 筋線維 の収縮 により発揮 した速度。
筋東張力 (fascicle force): 筋束が発揮 した力。
筋東速度 (fascicle ve10city); 筋束 の速度。
腱張力 (tendon force); 腱が骨 ―腱付着部位に作用す る力。
腱速度 (tendon velocity); 腱が骨 ―腱付着部位を動かす速度。
関節張力 (loint force); 関節 の回転軸回 りに作用する力。
関節速度 (joint ve10city): 関節の回転軸回 りの速度。
筋力 (muscle fOrse);

筋東張力、腱張力、関節張力を総称する言葉。

人体 筋 の 単位 面積 あた りの 力 に関 す る研 究

絶対筋力 (absolute strength), 生理学的断面積あた りの腱張力。
固有筋力 (specific tension); 絶対筋 力に同じ。

2.人 体筋の構造 モデル
筋線維が発揮 した張力が腱を介 して骨まで伝達する過程を明 らかにす るためには、筋 ―腱連
合体 の構造を明確 にしなければな らない。筋線
維がどの ように配列 し、張力を伝達するかに関する研究は十分 ではな く、その事実は未だ必ずしも明確 にはされていない (17,18)。 図 2は 土
方 (18)に より考 えられてい る筋線維配列のモ
デルで ある。筋東内で複数 の筋線維 が直列に連結 され ている場合 が多い。その場合、筋線維間の連結は結合組織 によりなされ ているが、各筋
線維 の末端部は徐 々にfIIく な り、2本 の筋線維の重な り合 う部分 の合計 した断面積和はほぼ一本 の筋線維 の断面積 に等 しくなる。また、腱速
度は筋東速度 により決定 されるが、筋束の長さが速度決定 の要因 となる。 これ らの事柄は、身体運動 における関節張力、関節速度などを考える場合には筋束の構造を明 らかにしてお く必要があることを示 してい る。

30,32)。 そ して、単位断面積あた りの力 (筋 力

/断 面積 )は 筋力に影響す る断面積以外 の質的要因を評価 していることになる。その場合、力及び断面積 はそれぞれ筋線維 に関す るものでな
くてはならない。摘出筋では これ らの測定は容易であるが、 ヒ ト生体で非侵襲的 に測定す る時には、関節張力以外 の測定は不可能 である。関
節張力は筋線維張 力の結果 として生 じるものではあるが、両者の関係は、筋線維角度 、筋東角
度、モーメン トアームなど解剖学的形状因子の影響 を受ける。従 つて、筋力/断 面積 比を算出
し固体差 、筋群差、性差な どを生理学的、人類学的、バ イオメカニ クス的に考察 しよ うとす る
な らば上述 の解剖学的形状因子を考慮 しなけれ
ばな らない。
古 くか ら (1800年 代)人 体筋 の解剖学的形状
因子を明 らかにする研究が行われ、単位面積あた りの 力を算出す る試みがな され て きた (10,15)。 そして、
単位面積あた りの力は、AbsoluteStrength(英 )(15)、 Absolute Juskelkraft(独 )(絶 対筋力)、 luscle stress,Spec ific
Tension(固 有筋力)(9)と 呼ばれ て きた。
絶 対筋 力 (Absolute strength,Absolute
Huskelkraft)は 19世 紀の前半か ら主 として ドイツの研究者 により用 い られていた言葉である。
当時は解剖学 の発展に伴い ヒ トの屍体解剖結果のデー ター を基 に筋力研究が発展 してきたが、近年 にな り、超音波法、 CT法 、MRI法 など
生体内部 の画像化技術の発展 に伴 い、生体 での生理学的断面積や筋東角度や モー メン トアーム
最近 では、アメを測定するこ とが可能にな った。

ン.(● )● ●●は●●にみられる●擁薇け彙ホ
ヤ椰
'一
右
行薔での
"内 でた する (こ :5毬
腱から 口ま'平●薫内に■してG'曖 ●メ菫 列する (■ ●●●など).(̀〉").(b)●
介"止
ー
パ
ー
に
よ
る
[摯 ● ● 晏 . ● 国 に お い"■
塾おわる 饉 ヽ 311● の オ
'配
',ノ
に●
■お■び■口腱 (bOみ )を 澤す。
■ 灰C●
,'■
̀分
"腱
l●

リカ、 ヨー ロ ッパ の 論文 では主 としてSpoCifiC
Tensionが 使 われ るよ うにな って きた。 そ こで 、本研 究 ではSpecific Tensionを 「固有筋 力」 と
呼 ぶ こ と とした。従 つて 、 固 有筋 力は従 来 の「絶 対筋 力」 (Absolute Strength)の 概念 と同図 2.骨 格筋 にみ られる筋線維構築パ ターン(上 方 ,1993)

じであ る。

3.単 位断面積あた りの力の算出―絶対筋力 と固有筋カ ー
ことが動物 の筋をに比例する筋力が筋断面積
始め ヒ ト生体 でも確かめ られてきている(12,20,

固有筋 力は筋 の生理学的断 面積 と腱 張力 との比で表 され る。 そ して、
腱 張力 =関 節張 力/モ ー メ ン トアー ム

4.固 有筋 力 とはで ある ので 、固有筋張 力を算 出す るため には、

24

福永

生理学的断面積、 モー メン トアーム、関節張力が測定 されなければならない。

川 L

し、全ての筋線維について総和を求めることにより得 られるが、一般的 には
生理学的断面積 =筋 体積/筋 線維長5.筋 断面積 を測 るとして算出す る方法が採 られ る(9,13,28,36)。
ヒ トの筋 の断面積 を測定する試みはすでに19
この場合、生体 での筋体積 の測定方法 として、
世紀 の中頃に始まる。 この頃の測定は ヒ ト屍体
MRI法 を用 い連続的に断面積を測定 し、そのの体肢筋群 について筋を取 り出しその体積 を求
総和か ら算出する方法が考えられ る。た とえば、め筋の長さで除す方法が主であ った。 ところが、 10m毎 に上肢や下肢 の断面像 を撮影 し、それぞ
筋断面積測定の 目的が筋力 との関係を見 ること
れ の断面像か ら各筋群の解割学的断面積 を求めにあ ったので、力は生体 で断面積は屍体 の値 をることができる。 そ して、筋体積はそれぞれ の用 いたのでは正確な両者 の関係を見る ことはで
断面積 の総和 として求められ る(Kawakami,Y.ら
きない。そ こで、生体 の筋断面積を推定する試1994(25)、 Fukunaga,T.ら 1992(13)、 秋間 ら
みがなされた。生体 の体肢 の周径囲か ら屍体 で1995(1))。
求めた筋断面積/周 径囲比を用 いて間接的 に算
筋線維長は直接測定す ることができない。 し出する方法である。 この方法 で最 も典型的な研か し、これ までの報告によると、筋線維長/筋究 としては 1994年 に発表 された下腿三頭筋につ長比 (FL/ML比 )は 筋が同 じであれば ほぼいて測定 された研究である (Haxton,H.(15))。
一定であ り、かつ 、生体 で も屍体で も大 きな差
Haxtonは 、 ヒ ト屍体で求めた下腿三頭筋の生理は見 られない と言われている (13,46,47)。
学的断面積 (phySiological cross sectional
MRI法 により生体での筋長が測定で きるのarea,PCSA)と 下腿周径囲 との関係 がほぼ一定で、筋線維長はであると仮定 し、生体での周径囲か ら生理学的
筋線維長 =筋 長 (MRI法 による)× FL/
断面積 を求め、かつ 、筋線維 角度を考慮に入れ
ML比 (屍体 のデー ター)て腱張力に有効な断 面積 を算出 した (こ れ をとして求め られる。MRI法 による筋長の測
reduced PCSAと 呼んだ)。
定は、連続断面積測定時に各筋につい てその断その後、筋断面積を ヒ ト生体 で直接測定する
面像が確認でき始める点か ら確 認で きな くなる
1968年
試みがなされ、には上腕屈筋群 の断面積
点までの距離 として計測 される。
(解 剖学的断面積)が 超音波法により測定 され
こ うして、生体 での生理学的断面積 はMRI
た (lkaiと Fukunaga(20))。 その後 XttC T法による筋体積及び筋長の測定 とか ら求めるこ法やMRI法 の開発により連続断面積測定 の試とが可能である。
みがな され 、筋量の 直接測定が可能 にな った
ところで、 これまで生理学的断面積 の算出に
(13,25,32)。
は生理学的断面積 =(筋 体積/筋 線維 長)×
6.生 理学的断面積 の算出(筋 線維角度 の余弦成分)・ I法
筋 の生理学的断面積 は、平行する筋線維 の断と面積総和 として定義 され、 これは筋の発揮張力
生理学的断面積 =筋 体積/筋 線維長…… Ⅱ法に直接的に貢献する断面積である(5,9,16,23,の 2つ の方法 が用 い られてきた。
38)。 解剖学的断面積が筋 の長軸に直角な断面
いずれ の方法 にして も固有筋力 として算出さ「積 であ り、いわゆる、見かけ上の 太 さ」であれ る値は同 じであ るが、I法 (Haxton 1944、り、筋の形状によっては (羽 状筋の ように)全
Alexanderと Vernonら 1979、 Wickiewiczら 1992、ての筋線維断面積を含まない場合 も多 く、従 っFukunagaら 1992、 Kawakaniら 1994、 秋間 ら1995)て、必ず しも力などの生理学的機能 に直接関係
は、Haxtonの reduced physiological areaと 同しない場合もある。
じ意味 であ り、筋線維断面積 の総和 の腱方向の生理学的断面積 は個 々の筋線維断面積を測定
成分を表す。古 くか ら各筋線維 の断面積総和を人体 筋 の 単位 面積 あた りの力 に 関 す る研 究

Am"ら

本 研究

(1,73)

A● ら PIu(〕 989)時(1980,

Ⅲ mら(1986)

引

上腹 二И 筋

２
４ 一 ″Ａ Ｂ Ｃ Ｄ ¨

生理学的断面積 と定義 しているので、生理学的断面積 に筋線維角度 を考慮す る I法 は混乱 しや。Ⅱ法 (Anら 1981、 Edgertonら 1986、 Friedrichす レ｀とBrand1990、 Nariciら 1992、 Kawakamiら 1994)の方が分 か りやす い。

7.モ ー メン トアームの測定

上腱 三昴筋蒸 コ

Ｄ
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ ¨Ｓ

膝関節伸展 ;1:8

Ｄ
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ ¨Ｓるには関節張力 とか関節速度 を求める方法が採られる。関節を介 して測定 された トル クや力から腱張力を求めるには関節 のモーメン トアー ム
値 か ら、
腱張力 =関 節 トル ク/モ ー メン トアーム
として算出され る。
足関節のアキ レス腱 に作用す る腱張力を求める試みは、古 くは屍体 を用 いた足底屈の梃子比(1:3)を 求 め、
腱張力 =足 底屈測定張力 ×梃子比として腱張力を算出 した (Haxton,1944)。
その後、生体 について X線 法による関節 の梃子
比測定の試みがなされ、¨ 四Ｄ＾ Ｂ Ｃ Ｄ ¨Ｓヒ ト生体 で筋 の発揮機能を非侵襲的 に測定す

r位 は,べ て (X!0'm)

表 1.肘 関節屈伸筋群のモーメン トアーム

(Hettinger1995、 Morris 1948、 福永 1978)(Kawakaniら 1994)

足 関節底屈 ;1:3(福 永 1978)
肘関節屈曲 ;1:5

ACH:LLES T〔 NOON

福永 1978、 Amisら 1979)などが報告 されてい る。
(Ikai 1968、

ANATOMlcAL
ON

̲

●0

1

レ"輌

=

―

´ ´・

MCR

´

﹂Ｆ Ｆ 卜 Ｆ し 卜 ﹂ Ｌ
﹄
・ｏ ︐こ
︐

3 50
=

く

T:01AtIS ANr[R10R

2

34o
,

209

175

22,

ANKι 【ANGLE● ●
￨)

11●
・

図 3.MRI法 に よる足 関節 底屈筋お よび背 屈筋 の モー メン トアー ムの測定 (Ruggら 、
1990)

11●
・

12● ●

,3●
・

1̀● ●

lsoO

図 4.足 関節角度変化 に伴 うモー メン トアームの変化 (Ruggら 1990)

福永

川上

AT:皮 下層 肪 組● :APO:深 都 腱麟 :BONE:Im骨Bを それ ぞれ 上腕 三頭 筋 長頭 内の 羽状 角 と して 測 定 した

超 音波 経断 日 ●MR:法 に よる口 憤 耐 関 ￨1月 2)の 藤 断日●筋 と上腕 三頭筋の 力発 揮方 向 One oFad on■● ■ 浄率

白■ )力

̀示

(× 印

)

上腕

され てい る

図 5.MRI法 による肘関節屈伸筋 のモーメン
トアームの測定 (Kawakaniら 1994)
その後、MRI法 の開発により生体での腱走
行 の観察が可能にな り、次 々 と各関節 のモー メ
ン トアームの測定が発表 された (図 3)。 その報告によると、関節 の角度変化に伴 いモー メン
トアームが変わ り、かつ 、角度によりその回転の中心点が移動するこ とが明らかになった (図■ )。 肘 関節 の各筋群毎 のモーメン トアームに
つ いてはKawakamiら (25)に より報告 された(図 5,表 1)。

8.筋 線維角度 、筋東角度を測る

角度 A

"頭

図 6.MRI法 による筋線維角度、筋束角度の測定 (Kawakaniら 1993)

9.筋 東長を測る
筋線維長は筋節の直列する数を表す ので、筋線維 の収縮速度を決定する構造的因子である(Edgertonら 1986(9))。 これ まで、筋線維長は ヒ ト屍体 で測定 されてきてい る (Wickiewicz
ら1983(46))。 筋線維は腱 か ら腱 まで連絡するのは少な く、多 くの場合途中で終わる。筋束は腱か ら腱を結び、筋東内の複数 の筋線維はほぼ直列 に連結 し、かつ、同一の運動単位 に属する (Lieber,1992(28)、 上方 1993(17,18))
ので、腱に作用 する力や速度 との関係を考慮するときには、個 々の筋線維長 よりも筋東長が意味を持つ と考えられ る。
前述 の ように、超音波法を用 いれば比較的簡
単に筋東 か らの情報が得 られ るので、筋束長や筋東角度の測定が可能である。た とえば、外側広筋 の筋東長を超 音波法で測定 した例を図 6に羽状筋では筋線維が腱に対 して角度をもって走行する。 この筋線維 角度 の測定は主として ヒト屍体 を用 いて行われ て きた (Amisら 1979(2)、Friedrichら 1990(11))。 最近 にな り超音波法の進歩 に伴 い、生体で の筋線維角度を波1定 する
試みがな されてきた (Henriksson Larsenら 1992示す。また、筋東長は関節角度 と密接な関係が(16)、 Kawakamiら 1994(23))。 超音波法であると考えられるので、膝関節角度を変化 させは組織 の密度 の異なる境界か ら音波が反射する
た ときの筋東長変化を見ると、図 7の ようにな原理を用 いて生体内の組織 の情報を得るこ とがり、関節角度が筋東長あるいは筋線維長の変化
で きる (図 5)。 この場合、超音波反射法によにより引き起 こ されてい る様子が観察 される。
り得 られた筋線維 走行方向の測定は、1本 の筋
ここで、生理学的断面積 の算出方法 につ いて線維 の存在を表す ものではな く、腱盤 と腱盤 と再検討 したい。前述のように、これ までは筋体を結ぶ筋束か らの情報を表す もの と考えられる。 積を筋線維長で除す る方法が採 られてきた。 しか し、筋東内で複数の筋線維が直列につ ながる
場合が多 い ことを考え、腱に作用する力 との関

人体 筋 の 単 位 面積 あた りの 力 に 関 す る研 究

係を考 えるな らば、筋東長で除す方法が論理的であると考え られる。
筋線維長 と筋束長 との値を PCSA算 出に用いた ときに生理学的断面積にはどの程度 の差が生 じるのであろ うか ?
川上 ら (27)は 、りF腹 筋内側頭について、超音波法 に よ り筋束長 51● Eを 測定 し、筋線維長3211mは 屍体 による値 を用 い、次の 2法 で生理学的断面積を算出 した。
筋体積/筋 線維長 (1)筋体積/筋 東長 (2)
その結果、生理学的断面積は (1)法 では8.3面 、(2)法 では5.2昴 であ った。すなわち、筋東長を用 いた場合の PCSAは 筋線維 長を用 いた場
合の約 63%で あ った。

10.再 び固有筋力の算出
以上の ように、固有筋力の算出にあた つては、

MRI法 と超音波法により、筋体積、筋東角度、
筋束長、モーメン トアーム、関節 トル クが生体について直接測定が可能 になったので、固有筋力 =(関 節 トル ク/モ ー メン トアーム)/(筋 体積/筋 束長)× 筋東角度 の余弦として、各個人 の固有筋力を算出す ることができる。
例えば、上腕三頭筋 についてのそれぞれ の測定値を見る と、筋容積 :3.88ポ ・ 10 4筋東長 ;10m・ 10 2筋束角度 ,0.22rad
モーメン トアーム :2.2m・ 10 2
関節 モー メン ト;66Nm
腱張力 :3000N
生理学的断面積 ;3.88都
固有筋力 :77N・ cll 2となる。 この値は、現 在の ところ、同一個人について全て直接測定値を用 いて算出 した結果としては初めての ものである。

外側広筋 の超 音波縦断画像 上よ り膝関節角度

45、

0・

"、

図 7.超 音波法 に よる外側広筋 の 筋東長測定‖上ら、 1994)(り︵ＥＥ︶ ｂ■■ ｏ■５ｏｏ﹂

おわ りに
従来か ら報告 されてい る固有筋力の値 にはかな りの範囲にわた り分布 してい る。川上は これまでの値をま とめた (図 9)。 一方、動物 の摘出筋についての断面積 当た りの 力については筋群による差はほ とんど見 られず、約20N・ m 2と言われ ている (Edgertonら (9))。 ヒ トのJ有 筋力は動物 の値 より高い ようである。その差を明 らかにすることはできないが、多 くの報
告されてい る動物はラッ ト、ネ コ、蛙など小動物が殆 どであ り、 ヒ トの測定 された筋に比較 して筋容積 がかな り小 さいこ となども ―要因か もしれない。また、 ヒ トの随意最 大筋力測定 に際しては、必ず しも全ての運動単位が参加 しているとは限 らない といわれ てい る。 しか し、この40 6D 80 'l (x,ことは固有筋力を低 く見積 もる要因 となるはず

Knec lolnt angle (')

である。
ここで関節張力測定時 の共同筋群 の貢献度を考えなければな らない。た とえば、肘関節屈曲

lx1 8.lll関 節 角度変化 に伴 う外側広筋 の筋東長

測定 (川 Lら 、1994)

福 永 、川 上郎

は上腕 二 頭筋 、上腕 筋、腕梼骨筋お よび 橋側 手根伸筋、国内筋な どの筋群 に よ り引き起 こ される。 一方 、 これ まで報 告 され てい る生理 学的筋
断 面積 は上腕 二 頭筋 、 上腕筋、腕 撓骨筋 の三 筋

図 10は MRI法 を用 いて測定 された最近 の報
告か ら得 られた各筋群の固有筋力について見たものである。
固有筋力の低 い筋は、膝伸展筋や足底屈筋 での 合計値 として 算出 され てい る。 つ ま り筋断 面
積 を過小評価 して い るこ とが固 有筋 力を過 大評
価 す る結 果を 引き起 こしてい るのか もしれ な い 。

あるが、それぞれの場合、断面積測定値にカウン トされていない筋群は少ない と考 えられ る。
膝伸展筋群は大腿四頭筋 と大腿 筋膜張筋 であるが、生理学的筋断面積 としては多 くの場合大腿四頭筋断面積が測定 され、また、足底筋群 としては下腿 三頭筋 と後頚骨筋などであ り、主 として下腿 三頭筋 の断面積 の測定がなされてい る。
従 って、上腕屈筋群に比較 して足底筋群や膝伸展筋の場合 の方 がより力発揮 に貢献 した筋群 の断面積が評価 されてい るもの と思われ る。 この
こ とは前述 の上腕屈筋に於ける筋断面積過小評

"
本研究

薇
や
轟

72(肘 属筋 )05(肘 伸筋 )

15
10

5

0

く2

出奥 :

く4

く6

く0

く10 く12 ● 4

く16 ● 02)
単位面積あたりの力(lσ ｀ 面
Weber.1846
C!ose.1969

Henke,1865

Baranン とC10Se.1971

Koster,1867

GoFraと Ritclle,1952

福栞.1978
D● 71Sら .1979
Dな んesら ,1983.19‑dら晰 d● oMc7ら ,1984
Edeertonら ,1980
Nandら ,1989
Anら ,1989‖ nterと Mav8han.1991
Nttciら ,1992

Rtte,1969ueber.19o2

Rosentha,1895
Helmann.:898
nd、 191o
Rぃ ,1915
Reckin3hausen,1920
Franke,1920
Haxton,19
Ra stonら ,1049:kaと Fukunan 1908

図 9.単 位面積あた りの力の分布 (川 上未発表

価説を支持するものである。以上のよ うに、当初は屍体解割から始められた人体 の骨格筋の形
態的・ 機能的特性に関す る研究は近年になって生体における実測にとって代わられるようになつてきた。単位筋断面積当た りの力を中̀き に行われてきた人間 の筋 の機能特性 に関す る研究は、今後、筋の解剖学的形状や神経 ―筋の連結関係が筋出力や速度、筋パ ワーに及ぼす影響などについて もその応用範囲を広げてゆくことであろう。
参 考文 献秋 間 広 、久 野譜 也、 福 永哲 夫、勝 田茂 ;RIに よ る ヒ トの 膝 伸 展 膝 屈 曲 に お け る形 態 的 特 性 及 び SPECIFICTENTI側 .体 力 科学 、 1995印 刷 中
2 A■ is, A A , Do口 son, D and Wright, V : Mllsc l e

1strengths and mlscnlo― skeletal geo口 etry of theupper limb Med 8: 41‑48, 19,9

資料 )3 An,К
RlN,Fu i,FC,Morr ey,&F.し :DSCheid,

and Chao, D

Y : Muscle acrOss the elbow

ioint: a bi。 口echanical amalysis

659‑669. 1981
4 AD. K N . Ka■ fn an, K

R

Jand Chao, E

Physio10gical considerations orthrongh the elbow

5Sp

lllC tOntbn(曖 m21

1・ 辮hFI=

図 10.固 有筋力に見られる筋群差 (福 永原図)Bodine, S

Bio口 ech
Y

14:
S :

口nscle force

J. Bio口 ech 22: 1249‑1256. 1989

c . Roy. R

R . Iteadows, DAA .

Zern icke, R F , Sacks, R D . Fourllier, M and
Edgerton, V R : Architectural. histochemical andcontractile characteristics or a tュ ioue biarticular
口nsc le: the cat semitendinosus. J Neurophysio l
48:192‑201. 1982

6 Brand. R A , Pedersen, D R and Friedrich. J
A:The sensitivity of口nscle force predictions to人体 筋 の 単位 面積 あた りの 力 に関 す る研 究

changes in physiologic cross― SectiOnal area
BioDech7

科学 、 44:59‑65.1993.

19

19:589‑696. 1986

Cttts, A : Shrinkage ofFiχ ation

]

J

Anat

the muscles or the homan lower li口

b̲ J

Anat

Acta Anat
20160:

9. Ed8erton, V

R ,Roy, R

R

and Apor, P : Specific―

tention of hu口 an elbo, flexor ●■scles

and Fukunaga, T.: Calcuiation of

Physiol

口uscleVerlag G

22

A.: Mllscle arebi―

J

Physio1

Jones. D

Bur̲ J

28: 173‑180. 1970

A

and Rutherford, O

M : Hllnan muscle

strength training: the effects of three different

Blonech. 23:91‑

regilles and the nature of the resultant changes

96. 1990

12 福 永哲 夫 :ヒ トの絶 対筋 カ ー超 音 波 に よる体肢 組 成
力 の 分析 ―、杏 林 書院

Hodgson, J

A , Day, M. K , Lee, P

and EdgertoD. V

Kawaka口 1. Y . Abe. T

23

R . Schellock, F
L̲. K■

G ,magnetic resonance i口 aging

J

Orthopaed

口oSclesthan in nornal

ong― Ft,■uscles based on

and Fukunaga. T : Muscle―

fiber peination angles are greater in hypertro,hied

R : Physiological cross―sectional area of hunan leg

JPhysiol. 391: 1‑11, 1987筋

東 京、 1978

Fukunaga, T , Roy, RZ

seCtiOnal area of

mtscle by 口eans of ultrasonic 口easurement

Fischer, Jena

Ap,lFriedrich, J. A. and Brand. R

lnt

and Fukunaga, T : A stud, on trainig

effect on strength per unit cross―286‑306. 1910

tecture in the Lu口 an l。 口er li口 b

ent

Einschl̲ Arbeitsphysiol. 26: 26‑32,

1968

21. lkai, M

487‑500

Celenk und M■ skel口 echanikJAp,1. Physiol̲ '4: 2'40‑

2744. 1993a24 川 上泰雄

安 部孝 、福 永哲 夫 :筋 厚 と筋線 維 角度 に基 づいた 羽状 筋 の アーキテ クチ ャモ デ ル ー第 1報 ― 東 京 大学

Res. 10:

教養学 部体 育学 紀 要、 27:9‑13.1993d

926‑934, 1992
14. Crieve、 D. W , Pheasant, S

and Cavanagh, P

R :

25

Kawakami, V . Naka2awa. K , Fuj imoto. T., No2akl.

Prediction of gastrocne口 ius iength from knee andD , Miyashita. M

ankle joint ,ostllre

in: Bio■ echanics Vl― A. As● ussenof elbow flexor and extensor ■tscles based on 口agne―

E(Eds ), University Park Press.

tic resonance i■ aging

and Jorgensen, K

Balti口 ore, pp. 405‑412, 1978

16

Haxton, H

J

Physiol

Lond

R

Appl

Pbysio1

度 の相 互 関係 、東京 大学教 養学 部体 育学紀 要 28:2630,

L . Lorentzon,

and Oberg, L.: Do muscle fibre size and Fibre

angulation correlate in pennated hu■

JEur̲ J. Appl. Physiol . 68:

26 川 上泰雄 、福 永哲 夫 :筋 群 間 にみ られ る筋厚 と筋線 維 角

103: 267‑273, 1944

Henriksson― tarsen, K , Wretling. M

16

and Pukunaga. T.: Specific tension

139‑147. 1994a

A : Absolute muscle force in the ankle

flexors or ■lan

17

1kai, M

Angew

Fick, R : Handbuch der Anatottie und Mechanik derHH135: 46‑52, 1989̲

muscle by means of ultrasonic measure口

in: Saltin B(ed)Bioche口 istry of Eぇ ercise Ⅵ ,H■ nan Кinetics.
Champaign, 1986. ,,13

Auscle architectnre and fibrestrength per unit eross― sectional area of hullan

79‑88, 1988

1l

F :

腱e■ branosts ■llscleS d■ ring isolletric contractions

Cutts, A̲: The range oF sarc。 ■ere lengthsin

10

A , Van Looleren Campagne. A

characteristics of rat gastrocne口 ius and semi―

160: 75‑78,

1988̲

8

Huijing, Pand Кoper. J■ιscle fibres during theof cadaveric tiss,e

29

1994b

27 川 上泰 雄 .福 永哲 夫 :膝 関節 角度 と外側 広 筋 の 筋線 維長の 関 係 第 12回 日本 バ イオ メカニ ク ス学 会大 会論集 1994c

an 口nscles, Eur

28

64: 68‑72, 1992̲

Hi,ikata, T , Wakisaka, H. and Nlida, S : Func―
tional combination of tapering profiles and over―

Liber, R
function29

L : Skeletal ttuscle structure and口ilkins. Baltimore, 1992

Martinson, H

and Stokes, M. J.: Measurement oflapping greangements in nonspanning skeletal 口lscle

anterior tibial muscle size using real―

Fibers termitating intraFascicnlarlysound imaging

Anat

Rec.

236: 602‑610. 199318 上方貴雄 :骨 格筋 にお け る種 々の 筋線 維 問連 結 、 生体 のE■ r

J. ApplPhysio1

J .

口atson, J

Stime ultra―

63: 250‑254,

1991

30

Maughan, R

and tandoni. L :福 永 、川 上

force of lnee erteDsor aDd ileror trtrscles aDd cross-sectional area deter!itred by trlclear !a8Detic

51‑56. 1992

41

resotratrce iraSiEg. Iur. J. ADpl. Physiol. 5?: 39-{4,Scott, S

M

and Loeb, GE :thigh 口uscles Deter口 ination offascicle architecture by magnetic resonance i●

1s88.

31. llarrhan, R. J.. latson, J. S. aod feir,

H . Engstro口 , C

MO「 phO日 etry Of hu口 anJ.:Jlluscle streigth and cross-sectional area iD Datr:

42

Anat

Singh. M

and Karpovich, PV : lsotonic andacconDarison of streDstb-traiued atrd utrtrained

isometric forces of forces of forear口subjects, Br. J. Sports Ied. 18: 149-15?, 1S84.

extensors

V., Laddoni, L. and Uiietti, A, [.:Assess ent of huDan knee extensor truscles stress

32. l{arici, l.

43{38-t{{, lr9?.
33. Nereth, C. a0d 0hlsen. ll.: J0 vivo noient arr
leagths for hip ertensor r0scles at differeDt angles
oI hip flerion. J. Bionecl. l8: 129-110, 1985.
3{- l{ygaard, E., Houston, ll. S[zlki, Y.. Jorgensen, (.
aad SaltiD, 8.: llorDLoloSy of the brachial biceDs

R

,

44

A , Cardiner, P

F , Zernicke, R

Menrophys io1

SpOOr. C

1eiss.

leus and

口otor control

44: 951‑960, 1980

W , van Lcelltten, JL̲:Кnee mllsc letendon travelJ

25:201‑200, 1992.
し 口 and Clark. F

S,orts Med

C : Ultrasonic 口easure―skeletal lluscle thickness. 」

ment of upperar口

46

F ,

マ R.: Muscle architectore andand Edgertoll,

BiO日 eCh46

27: 128‑133. 1987

Wickiewic2, T

L .Roy, R

R., Powell. P

Land

Bdgertol, V

R : Muscle architecture of the humanloゃ er

Clin

lillb

Orthopaed

Rel. Resl,9: 275‑283,

1983

47. Wickiewicz, T
Perrine. J

1949.

J

L . Roy. R̲ R , Po口 e11, P L ,and Edgerto■ . V

R : Muscle archi―

tecture and force― velocity relationships in hu口 ansarchitect0re aDd Derfor.aDce. In: StrergtI aDd Dorea

J. AppliD sDort. P. v, (ed.). Blackrell Scientific Ptrbli-

435‑443, 1984
48

37. Rugg, S. G., Gresor, R. J., yaDdelbaro, B. R. ard

Respirat

口inter. E

M

Envilom

Exercise physi。

1

5':

and Morgan. R. J : Strength andcross― sectional area of the quadriceps in men andChui, L.: lu vivo mooeat arr calc[]ations at theankle usiDS oa8netic resonance ioaeilg(IRl).J.
BioDech. 23:{95-501, 1990.

flexors and21: 1435‑1437. 1966■o● ent ar● s fron MRI and fro■

36. Roy, R. R. and [dserton, V. R,: Skeletal !rscle

cations, LoDdoD, 1992, pD. ll5-129.

Phys io1

medial gastroenemins: implications forhuman isolated v0luntary onscle itr iso0etric aud

Iree coDtractiors. J. ADDI, Physiol. 1: 526-533,

Applforce― velocity characteristics or cat s。

ruscle aDd elbor flexion in Dan. ,lcta Piysiol ScaDd

ll7: 287-292. I983.
35. Ralston, Il. J., Pollssar, l{, J., InEan, J. R-,
Pfost, H. B., Deans, R, J,: DyDa[ic features of,Spector, SR

frob in vivo physiolotical cross-sectional area andstrenSth ieasure!ents. EIr. J. ,{ppl. Ptrysiol. 65:

aging

182: 249‑257. 1993

wo口 enProc

Mareb, p49

Col

London lleet

69 (cited by Narici et a1

Phys iol1989) 1991

Woittiez. R

Soc. Univ

D . Huijing, P

A

and Rozendal, R

38. Rrtherford, 0. 11. and Jotres, D. A.: Ueasu.eneDt

H :Influence of 口uscle architecture on the :ength―of fibre DenDation 0sin6 11ltrasound in the huDaa

force diagram of llammalian muscle. Pflugers Arch
399: 275‑279, 1983

quadriceps in vivo, Eur J ADpl Physiol 65: 433-{3?,1992.

60 矢部 京之助 :人 体 筋 出力 の 生理的 限界 と心理 的 限界、 杏

39. Sacks, R. D. ald Roy, R. R.: ArcLitecture of thehind li!b truscles of cats: f0!ctional significatrce.

J. lo.Dho l. l?3:185-195, 1982.
{0. Sale, D. G. , yart iD, J. [. and lloroz, D. E. :HyDertroDhy rithoIt iBcreased iso.etric streItth
after reisht rraini!!. E0r. J. ApDl. Physiol. 6{,

林書院 、東京 、 19'7

51

2uurbier. C

J

and Hu:jing, P

A : influence of口uscle geo● etry on shortening speed of fibre, a,one―urosis and muscle

J

BiomeCh

26: 1017‑1026. 1992