スポーツ傷害（J. sports Injury）Vol. 21：7−9

2016ランニング中における後足部，中足部，前足部の運動連鎖関係の定量化
1）
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1）
（PT） ，江玉 睦明（PT） ，横山 絵里花（PT） ，金谷 知晶（PT） ，○高林 知也（たかばやし ともや）

徳永 由太（PT）2），久保 雅義（PT）1）
1）

新潟医療福祉大学 運動機能医科学研究所
医療法人愛広会関川愛広苑

2）

はじめに運動連鎖とは，関節運動が他の隣接する関節に影響をおよぼすことを指し，理学療法の評価や治療において広く応用されている概念である．ランニングにおいて，立脚期前半に後足部回内と下腿内旋，立脚期後半に後足部回外と下腿外旋が運動連鎖として生じる 1），2）．この運動連鎖の観点から，Tiberio et al. 3）は後足部の過回内は下腿の過内旋を引き起こし，膝蓋大腿関節痛症候群を惹起することを示唆している．
多くの先行研究 1），2） では後足部と下腿間の運動連鎖に着目しているが，足部内の運動連鎖を検証することも必要である．近年，Multi-segment foot model を用いることで足部内の詳細な動きを捉えることが可能となっており，
Leardini et al. 4）は歩行中に後足部だけでなく中足部や前足部も立脚期を通して 3 次元的に動きを有していることを報告した．さらに，近年の研究 5）では足部変形疾患患者は

図 1．右下腿と足部の反射マーカー位置．

健常成人と比較して中足部の動きが異常なパターンを示す

は赤外線カメラ 13 台を含む 3 次元動作解析装置（VICONことが報告されており，この異常な動きが障害発生に関与

MX: Oxford Metrics Inc）を使用し，サンプリング周波数すると示唆されている．そのため，障害発生メカニズムをは 100Hz とした．3 次元動作解析装置にて直径 10mm の反考えるうえで，足部内で生じる運動連鎖を検証することは射マーカーを同定し，パーソナルコンピュータへ取り込重要であると考えられる．よって，本研究はランニング中んだ．解析区間は踵接地から同側爪先離地までの立脚期の後足部，中足部，前足部間の運動連鎖を定量化することとした．反射マーカー位置に対し，遮断周波数 6Hz の 2 次を目的とした．

Zero-lag Butterworth low-pass ﬁlter を施した．セグメン
トは下腿，後足部，中足部，前足部を定義し，近位セグメ
ントに対する遠位セグメントの回内 / 回外角度をカルダン対象と方法

角 Xyz にて算出した．関節角度の算出後，解析区間を％
被験者は健常成人男性 10 名とした（年齢：22. 7 ± 3. 2歳，身長：171. 8 ± 5. 1cm，体重：65. 5 ± 8. 3kg）．なお，
本研究は新潟医療福祉大学倫理審査委員会の承認（承認番号 17501- 140717）を得た上で実施した．

立脚期として時間正規化し，各被験者の試行間，全被験者で加算平均処理を行った．データ解析は SCILAB- 5. 5. 0 にてプログラミング処理を実施した．
運動連鎖の評価には相互相関関数 6），7）を用いた．この手が 報 告 し た モ デ ル を 用 い て， 右 下 腿

法は 2 つの関節角度の波形パターンの類似度により運動連と足部に 15 箇所の反射マーカーを貼付した（図 1）．課

鎖の強さを決定する．評価項目は後足部回内 / 回外と中足

Leardini et al.

4）

題動作は後足部接地でのランニングとし，トレッドミル（AUTO RUNNER AR- 100 ： MINATO MEDICAL部回内 / 回外間，中足部回内 / 回外と前足部回内 / 回外間の運動連鎖とした．運動連鎖の強さは Pohl et al. 7）が報告SCIENCE）上にて裸足で実施した．課題動作はトレッドした基準に準じ，統計ソフト Statistics R- 3. 0. 0 を用いてミル上にて 1 分以上練習し，10 回計測された．動作計測

解析した．

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結

果

運動連鎖を検証しているが，本研究結果よりランニング中の中足部の回内 / 回外は立脚期を通して後足部，前足部よ図 2 に後足部，中足部，前足部の回内 / 回外角度を示す．

り大きく動いていた．さらに，Arndt et al. 8）は骨ピンマー

後足部（図 2. a），中足部（図 2. b）は類似した波形パター

カーを用いても，ランニング中において中足部（距舟関節，ンを示し，立脚期前半は回内，後半は回外していた．前足踵立方関節）は回内 / 回外することを報告している．した部（図 2. c）は立脚期 90％まで中足部と共通した波形パター

がって，中足部の動きはランニング中において機能的な役ンを示していたが，立脚期 90％以降は回内していた．後割を果たし，中足部を含めた運動連鎖を検証することが重足部回内 / 回外と中足部回内 / 回外間，中足部回内 / 回外要であると考えられた．
本研究で用いた相互相関関数は立脚期全体で運動連鎖と前足部回内 / 回外間はそれぞれ強い運動連鎖が生じていを検証したため，時系列的に運動連鎖を検証できていなた（それぞれ r= 0. 85, 0. 80）．

い．例えば，本研究より中足部と前足部間の相互相関係数（r= 0. 80 は後足部と中足部間（r= 0. 85）と比較して低値を示していた．この要因として，立脚期 90％以降に中足部は回外，前足部は回内していたことが考えられる．Preswing 時の前足部回外は母趾で蹴り出すための機能的な運動であるため 9），実際には立脚期 90％以降は中足部回外と前足部回内の運動連鎖が生じている．そのため，今後立脚期全体ではなく時系列に運動連鎖の解析を行っていく必要がある．

ま と め＊本研究はランニング中における後足部，中足部，前足部間の運動連鎖を定量化した．
＊後足部と中足部間，中足部と前足部間はともに強い運動連鎖が生じていた．
＊本研究結果は，障害発生メカニズムの観点から基礎的知見に成り得る．
参考文献
１）Nigg BM, Cole GK, Nachbauer W. Effects of arch heightof the foot on angular motion of the lower extremities inrunning. J Biomech 1993; 26: 909 − 16.
２）McClay I, Manal K. A comparison of three-dimensional
lower extremity kinematics during running between
excessive pronators and normals. Clin Biomech (Bristol,Avon) 1998; 13: 195 − 203.
３）Tiberio D. The eﬀect of excessive subtalar joint pronation
on patellofemoral mechanics: a theoretical model. J OrthopSports Phys Ther 1987; 9: 160 − 65.

図 2．ラ ンニング中の後足部（a），中足部（b），前足部（c）の回内 / 回外角度．黒実線は平均値，灰縦線は標準偏差を示す．

考察

本研究はランニング中における後足部，中足部，前足部の回内 / 回外間の運動連鎖を定量化し，後足部と中足部間，中足部と前足部間に強い運動連鎖が生じることを明らかにした．Pohl et al. 7）はランニング中の後足部と前足部間の４）Leardini A, Benedetti MG, Berti L, et al. Rear-foot, mid-footand fore-foot motion during the stance phase of gait. GaitPosture 2007; 25: 453 − 62.
５）Buldt AK, Levinger P, Murley GS, et al. Foot postureis associated with kinematics of the foot during gait: A
comparison of normal, planus and cavus feet. Gait Posture2015; 42: 42 − 8.
６）Li L, Caldwell GE. Coeﬃcient of cross correlation and thetime domain correspondence. J Electromyogr Kinesiol 1999;
9: 385 − 89.
７）Pohl MB, Messenger N, Buckley JG. Forefoot, rearfoot andshank coupling: effect of variations in speed and mode ofgait. Gait Posture 2007; 25: 295 − 302.

—8—８）Arndt A, Wolf P, Liu A, et al. Intrinsic foot kinematics
measured in vivo during the stance phase of slow running.
J Biomech 2007; 40: 2672 − 8.

９）Elftman H. The transverse tarsal joint and its control.
Clinical orthopaedics 1960; 16: 41 − 46.

—9—