変形性膝関節症における膝関節荷重と外反アライメント

はじめに

痛みを感じている人が変形性膝関節症（OA）と診断されると、多くの場合、軟骨が損傷しているという生物医学的な説明を受ける。時には、「すり減り」や「骨と骨がぶつかり合う」というメッセージが使われることもあるが、これは膝にさらなる負荷がかかることへの恐怖を生み、あるいは増大させる可能性がある。日常的な活動やレクリエーション・スポーツへの参加は、さらなる損傷やその後の痛みの悪化を恐れて、少なくなるかもしれない。しかし、このような人々には運動が安全で特に推奨されることが分かっている。しかし、彼らの運動参加を指導するためには、こうした日常的な活動中に膝関節で何が起こっているのかを理解しなければならない。この研究では、変形性膝関節症における膝関節の負荷について、膝関節のアライメントが変形している人を対象に、一般的に用いられる3つのエクササイズを実施した際の負荷について検討した。

方法

この研究は、変形性膝関節症で膝関節のアライメントが弯曲している被験者を対象とした、横断的デザインであった。ランジ、スクワット、シングルレッグ・ヒールレイズ時の膝筋力を算出し、歩行時に生じる力と比較した。

対象者は50歳以上で、NRS4/10以上の歩行時膝痛を有する者である。前月のほとんどの日に痛みを感じ、それが3ヶ月以上続いていた。 Kellgren and Lawrenceスケールでは、関節腔の狭小化と骨棘の存在が軽度であることを示すグレード2以上であった。膝関節のアライメントは、「体重のかかる前後方向のX線写真で測定した解剖学的軸角が男性で183°未満、女性で181°未満」と定義された。

裸足で各体重負荷運動を5回試行した。シングルレッグ・ヒールレイズ、ダブルレッグ・スクワット、フォワードランジなどである。すべての運動は、分析のために3つの段階に分けられた。

スタートポーズから自分で選択した範囲の終わりまで上昇／下降する（フェーズ1）；
3秒間の等尺性保持を行い、研究者が口頭でカウントした（第2段階）；
上昇／下降して最初のスタートポーズに戻る（フェーズ3）。

変形性膝関節症における膝関節荷重 — からだ： Starkeyら、Med Sci Sports Exerc. (2022)

その後、10mの道を5回裸足で歩いた。試技は参加者の好みのスピードで行われた。膝関節にかかる力を分析するため、エクササイズを歩行試験と比較した。これらの運動中に膝関節にかかる負荷を要約するために、内側脛骨大腿骨接触力を計算した。

内側脛骨大腿関節の接触力解析は、EMG、皮膚マーカー、フォースプレートから得られたデータと膝のMRI画像から得られたデータを統合することによって行われた。膝の筋力は、参加者の体重で正規化されたMTCFを推定するための平面膝機構への入力として使用された。各筋群のピーク力とピーク正規化MTCFを抽出した。筋荷重と外反荷重の平均値を求め、内側脛骨大腿コンパートメントが受ける全接触荷重に対する相対的な割合で表した。

結果

28人が参加した。平均BMIは29.6kg/m2で、平均的に過体重であった。参加者の平均年齢は63歳であった。症状の持続期間の中央値は44ヵ月、痛みのレベルの中央値は6/10であった。ほとんどがグレード2か3のOAだった。

変形性膝関節症における膝関節荷重の分析から、スクワット動作では、歩行時よりも膝伸展筋力と膝屈曲筋力のピーク値が高いことが明らかになった。スクワットでは股関節外転筋力のピーク値が低くなった。スクワット時と歩行時の片脚足底屈で生じるピーク力に差は見られなかった。

ランジでは、歩行時よりも膝関節屈曲筋力と伸展筋力のピーク値が高くなった。歩行中とランジ実施中に生じる股関節外転力と足底屈筋力に差は見られなかった。

シングルレッグ・ヒールレイズでは、歩行と比較して股関節外転筋力のピーク値が低かった。膝関節屈曲筋力と伸展筋力のピーク値、および足底屈曲筋力のピーク値については、歩行とこの運動との間に力の差は認められなかった。

スクワットは歩行に比べて膝のピーク接触力が低かった。シングルレッグ・ヒールレイズは歩行と比較して膝関節接触力のピーク値が低く、ランジは歩行と比較して膝関節接触力のピーク値に差はなかった。

質問と感想

参加者は、膝関節外反母趾装具の装着効果を調査する大規模臨床試験から募集された。しかし、今回のサンプルは、調査前も調査期間中も膝装具を着用していなかった。

例えば、隣接する筋肉からのクロストークは避けられない。

練習は、参加者の好みの戦略で行われた。日常的なタスクにパフォーマンスの良し悪しはないので、これは良いことなのだが、そのために結果にばらつきが生じている可能性がある。参加者一人ひとりが自分の動き方を持っているかもしれないし、エクササイズのやり方も違うかもしれない。例えば、体重の変化は対側の脚で観察された。参加者たちは膝に完全に負荷をかけることを避けたようだ。移動速度も結果に影響を与えたかもしれない。

オタクな話をしよう

横断的研究デザインを選択した。つまり、今回の研究は、ある特定の時点における測定結果についてしか語っていないのである。経時的な変化（例えば筋力の向上）については何も言えない。変形性膝関節症における膝関節の負荷は、ある特定の瞬間において研究された。

エクササイズの順番はランダムではなかったため、疲労が最後の試技に影響した可能性がある。ウォーキング・トライアルはいつも最後に行われた。

まともな裁判が記録されるように努めた。参加者がバランスを崩した場合、この試行は結果から除外された。こうすることで、実行がうまくいったトライアルだけを分析することができる。これによって、より均質な結果が得られたかもしれない。

動きを標準化するためのいくつかのアプローチが暗示された。スクワット運動では、股関節や足関節の可動域制限の影響を最小限にするため、15°のウェッジを使用した。ランジでは、足と足の間の距離を脚の長さの70％に正規化し、外側踝から大転子までを測定した。シングルレッグ・ヒールレイズの際、参加者がバランスをとるために手に頼りすぎていないかどうかを確認するために、参加者がバランスをとるために何らかの支えをとることを許可された椅子を通して省略された地面反力を調べた。もしそうなら、この裁判は除外されたことになる。

持ち帰りメッセージ

変形性膝関節症の人にとって、ウォーキングが安全な代替運動と考えられるなら、ランジ、スクワット、シングルレッグ・ヒールレイズはもっと安全かもしれない。両者は膝の筋力は高いか同等であったが、脛骨大腿骨内側の膝関節接触力は低いか同等であった。そのため、リハビリで使うエクササイズを恐れる必要はない。運動の安全性を促進することができる。これらのエクササイズはより大きな筋力を生み出すので、膝関節周辺の筋力アップに役立つと思われる。しかし、この研究はある時点のデータを収集した横断的研究であるため、後者は検証されなかった。