東海スポーツ傷害研究会会誌：Vol.30（Dec.2012）

スクワット動作における 2 次元動作分析と 3 次元動作分析の比較
公益財団法人スポーツ医・科学研究所

山田圭介

スポーツリハビリテーション科

岡戸敦男

日本福祉大学

金村朋直

健康科学部

小林寛和

盤幅のスタンスで，膝蓋骨と足尖を前方に向けて 3【背景】
スポーツ外 傷の発生には，動的アライメントの問回行わせた．撮 影には，2 次元 動作分析用に 2 台題が関係することが多い．特に下肢外傷の発生に関のデジタルビデオカメラ（HV-10，Canon 社製）と，係する動的アライメントとして，knee-in&toe-out や

3 次元 動作分析用に 6 台の赤外 線カメラ（MX-3+，dynamic valgus ，kissing knee などが広く知られOxford Metrics 社製）を使用し，図 1 のように配置ている．

した．撮影に際して，図 2 のように分析に必要となる

1）

2）

3）

アスレティックリハビリテーションでは，スポーツ外ランドマーク 43 カ所に，反射マーカを貼付した．分

傷の再発や他の外傷発生を予防するためにも，その析は，実 施した 3 回のうち 2 回目の試 技について，発生メカニズムの考察に基づいた内容を実践すること

FORMFINDER（Inc 社製）を用いた 2 次元動作分が求められる．考察の過程において，動作の問題と析と，VICON MX（Oxford Metrics 社製）を用い機能的要因とを関連づけることが求められ，動作分た 3 次元動作分析を実施した．計測は右下肢とし，析による動作の問題の抽出は，非常に重要となる．

膝関節の屈曲が最大になった時点の各角度を算出，計測した．

臨床では，動的アライメントを評価するにあたって，肉眼による定性的分析がよく用いられるが，その判断は主観によるところが大きいため客観性に乏しく，情報を共有するうえで問題となることもある．そのため，各種の定量的分析が試みられているが，簡便に行える 2 次元動作分析が多く用いられている．
今回は，2 次元動作分析を 3 次元動作分析と比較

図1することにより，2 次元動作分析の有用性と限界につ撮影環境いて検討した．

【対象】
対象は，下肢に愁訴のない男子大学生 12 人を対象とした．年齢は 20.5±1.2 歳，身長は172.8±4.0cm，
体 重は 62.4±4.3kg，BMI は 20.9±1.1kg/ ㎡（ いずれも平均 ± 標準偏差）であった．

【方法】
対象が行う課題動作について，撮影した画像から

図2

2 次元動作分析と 3 次元動作分析を実施した．課題動作は下腿前傾 30 度までのスクワット動作とし，骨4反射マーカの貼り付け

2 次元動作分析によって，矢状面における股関節屈曲，膝関節屈曲，足関節背屈の各角度を算出した．
股関節屈曲角度は，肩峰と大転子を結ぶ線と，大転子と大腿骨外側上顆を結ぶ線のなす角度，膝関節屈曲角度は，大転子と大腿骨外側上顆を結ぶ線と，腓

表 1. 2 次元動作分析にて算出した角度と3 次元動作分析にて計測した角度

骨頭と外果を結ぶ線のなす角度，足関節背屈角度は，踵骨 後面と足尖を結ぶ線の垂直 線と，腓 骨頭と外果を結ぶ線がなす角度とした．また，前額面において視覚的な股関節内転を表す hip adduction angle（以下 HAA）と，視覚的な knee-in を表す knee-inangle（以下 KIA）を算出した．HAA は，両上前腸表 2. 2 次元動作分析 -3 次元動作分析間における各角度の相関

骨棘を結ぶ線の垂直線と，上前腸骨棘と膝蓋骨中央を結ぶ線のなす角度，KIA は，上前腸骨棘と膝蓋骨中央を結ぶ線と膝蓋骨中央と足関節中央（内果と外【考察】果の中点）を結ぶ線のなす角度とした．

動作分析は，外傷発生メカニズムを考察するうえで

3 次 元 動 作 分析では，VICON MX にて Plug-in非常に重要である．近年では定性的分析に加え，定Gait モデルを用いて股関節屈曲・内転，膝関節屈曲・量化も試みられてきている．定量的動作分析は，2外反，足関節背屈の各角度を計測した．

次元動作分析と 3 次元動作分析に大別される．3 次

そして，2 次元動作分析と 3 次元動作分析で得ら

元動作分析は，関節角度を高い精度で計測することれた計測結果を比較した．矢状面においては，股関が可能である反面，高額なシステムや環境を要するほ節屈曲，膝関節屈曲，足関節背屈に関して，2 次元か，分析にも時間がかかってしまう．そのため日常的動作分析と 3 次元動作分析で得られたそれぞれの角には簡便性の高い 2 次元動作分析を用いられること度間の相関を求めた．前額 面においては，HAA はが多い．

股関節内転と，KIA は膝関節外反との間の相関を求

2 次元 動作分析に関しては，芥川ら 4）は検者内，めた．統計学的解析はピアソンの相関係数を用いて行った．有意水準は 5% 未満とした．

検者間信頼性を検討し，その妥当性を報告している．

【結果】行い，その有用性を示唆している．これらの報告から

また，前岡ら 5）は，立ち上がり動作について検討を

膝関節最大屈曲位における 2 次元動作分析にて算2 次元動作分析は一定の精度を有しているといえよう．

出した角度と，3 次元動作分析の計測した各角度を本研究では，スクワット動作において，2 次元動作

表 1に示す．矢状面の各関節角度に関して股関節屈曲

分析で矢状面，前額面の画像から得られる各角度を（r=0.81，P<0.01），膝関節屈曲（r=0.91，P<0.01），

3 次元動作分析による関節角度との相関を検討した．

足関節背屈（r=0.58，P<0.05）の全てにおいて 2 次

その結果，矢状面では 2 次元動作分析で得られた関元動作分析と 3 次元動作分析との間に有意な正の相節角度と 3 次元動作分析で得られた関節角度との間関がみられた（表 2）．前額 面の関節角度に関して，に有意な相関がみられた．このことから，矢状面のHAA と股 関 節 内 転（r=0.50，P=0.10），KIA と膝角度に関して 2 次元動作分析は有用であることが示

関節外反（r=0.10，P=0.76）との間には有意な相関唆された．しかし，前額面では HAA と股関節内転，はみられなかった（表 2）．

KIA と膝関節外反の関節角度との間にそれぞれ有意な相関はみられなかった． 本研究では，スクワット動作での膝関節最大屈曲時の角度を分析していることから，股関節も屈曲位であるため，HAA に股関節内転のみでなく股関節屈曲が含まれたこと，また股関節内旋が影響したことなどにより相関がみられなかったと考える．KIA は，膝関節外反のみでなく，膝関5

節屈曲が含まれることに加え，栗原ら 6）が，2 次元動作分析において，膝関節外反は股関節回旋の影響を受けると報告していることからも，股関節の回旋が影響したことで相関がみられなかったと考える．よって，矢状面で得られる各角度には相関がみられるが，前額面で得られる角度には水平面や矢状面における運動にも影響を受けるため，回旋を伴った動作における2 次元動作分析には限界があると考えられ，その有用性については検討が必要である．

【参考文献】
1）川野哲英：ダイナミック・アライメント．トレーニン
グジャーナル，14:84-85,1992．
2）Timothy E．Hewett et al:Biomechanicalmeasures of neuromuscular control andvalgus loading of the knee predict anterior
cruciate ligament injury risk in female
athletes．Am J Sports Med，33:492-501,2005．
3）Frank R．Noyes et al:The drop-jumpscreening test difference in lower limb control bygender and effect of neuromuscular training
in female athletes．Am J Sports Med，
33:197-207,2005．
4）芥川知彰ほか：2 次元動作分析の簡易的な身体角度計測の信頼性－臨床普及の観点から－，理学療法科学，22(3):369-372,2007．
5）前岡浩ほか：画像解析ソフト ImageJ 信頼性の検証－立ち上がり動作を利用して－，理学療法科学，
23(4):529-533,2008．
6）栗原智久ほか：片脚着地動作時の膝外反角度と股関節回旋可動域の関連について～ 2 次元動作分析と 3 次元動作分析の比較～，日本臨床スポーツ医学会誌，18(4):185,2010．

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