膝関節のバイオメカニクスを知ろう〜歩行〜

膝OAでよく聞かれる訴えの1つ「荷重時痛」。

荷重時痛を評価するには、歩行時のどのタイミングでどんなストレスが加わっているのかを分析する必要があります。

そして、そのためには歩行における膝関節に起こるバイオメカニクスを知っている必要があります。

まずはざっくりと歩行分析できることが大事です。
慣れてきたらそこからより細かく見れることがポイントです。

今日は立脚初期と後期に分けた時、膝関節を中心に見るとどんな筋肉が働き、どういう視点で考えると良いのかをまとめました、

歩行時、膝関節には主に2回、軸方向の接触ストレスが大きく加わる瞬間があります（参考文献①）。
1回目は立脚初期、2回目は立脚後期です。

この2回のうち、1回目は広筋群、2回目は下腿三頭筋が大きく関与し、それぞれ膝関節の軸方向の力を加えます（参考文献②）。

これは立脚初期では股関節-膝関節、立脚後期では足関節-膝関節の運動連鎖、あるいは筋連結が重要であることを示唆する知見でもあると思っています。

軸方向の圧力が上手く加わらないということは、内反、あるいは外反方向へ膝関節が偏位する可能性があるということですね。

例えば、立脚初期で荷重時痛がある場合なら、広筋群がそのタイミングで収縮しているかを触診、または選択的に収縮できるか膝関節伸展で確認することが必要でしょう。

また、立脚初期では広筋群に次いで、大殿筋と大腿二頭筋が大きく働きます。
立脚後期では下腿三頭筋に次いで、後脛骨筋と股関節屈筋群が大きく働き、遊脚期へのサポートをしています（参考文献③）。

つまり、立脚初期でも広筋群が働くことは前提として、大殿筋や大腿二頭筋が働くことで、より膝関節に加わるストレスを減らし、安定性を高めるために重要であるということ。

広筋群だけでなく、大殿筋や大腿二頭筋の評価もする必要があるということですね。

まとめると、

立脚初期：広筋群、大殿筋、大腿二頭筋
立脚後期：下腿三頭筋、後脛骨筋、股関節屈筋群

これを覚えておいてくださいね！

参考文献

1.Bernd Heinlein et al : ESB Clinical Biomechanics Award 2008: Complete data of total knee replacement loading for level walking and stair climbing measured in vivo with a follow-up of 6-10 months. Coin Biomech. 2009;24(4):315-26.

2.Yi-Chung Lin et al : Simultaneous prediction of muscle and contact forces in the knee during gait. J Biomech. 2010;43(5):945-52.

3.Kotaro Sasaki et al : Individual Muscle Contributions to the Axial Knee Joint Contact Force during Normal Walking. J Biomech. 2010;43(14):2780-2784.

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