はじめに

腱（アキレス腱）は適切な負荷が必要だということ、そしてリハビリテーションの様々なモデルが開発されていることは分かっているものの、アキレス腱炎（Achilles tendinopathy）のリハビリを受けた後に思ったような結果が出ない患者さんも多く、その結果として慢性の腱障害へ進んでしまいます。 実際の臨床では、負荷は腱の容量（キャパシティ）、組織の過敏さ（ティッシュのイリタビリティ）、そして症状の反応に合わせて処方し、段階的に進めていきます。 一般的には、左右両側のエクササイズの方が片側より取り組みやすく、ホッピング（跳び跳ね）を含む課題の方が、ホッピングのない課題よりも負荷が高いことが分かっています。  

負荷因子については、すでに多くのことが分かっています。ただ、実際に私たちが考慮している因子は、主に外部の運動量に基づいていることが多く、患者ごとの腱の内的特性の影響は見落とされがちです。 ほとんどのリハビリテーション判断は、選択したエクササイズ、反復回数、外部抵抗、スピード、可動域といった外部の運動量に基づいています。 しかし、その処方された課題が、腱が実際に受ける内的な機械的負荷へどのように反映されるのかは、はっきりしていません。

この論文では、なぜある患者には運動が有益に働くのに対し、同じ運動が別の患者ではほとんど、またはまったく効果を発揮しないのかを、バイオメカニクスの観点から説明しています。 このバイオメカニクス研究を、臨床の具体例と要点に落とし込んでいきます。

方法

Funaroらは、横断的・対象者（患者）固有の有限要素法（finite-element）モデル化研究を行い、中部アキレス腱炎（mid-portion Achilles tendinopathy）の人に対して、6種類のよく行われるリハビリ運動中におけるアキレス腱内部のひずみを推定しました。

過去5年以内に、6週間以上連続して足関節のアキレス腱痛（アキレス腱炎症に伴う痛み）を断続的に繰り返していた参加者が対象になりました。さらに、その期間中に少なくとも1回、腱の痛みが悪化してから軽快するというエピソードがあった必要があります。 加えて、アキレス腱の中間部に触れると分かり、痛みを伴う限局した腱の肥厚があることが条件でした。これは、アキレス腱炎症に関する超音波所見によって裏付けられていました。 

既往にアキレス腱の手術歴または断裂がある場合、コラーゲン組織に影響を及ぼす全身疾患、ならびに付着部アキレス腱症は、本研究から除外されました。 また、踵骨棘、足底筋膜炎、その他の足部・足関節の疾患を有する方も除外されました。 

参加者全員が、痛みと機能に関する知見を得るために、Victorian Institute of Sport Assessment-Achilles questionnaire（VISA-A）に回答しました。 

参加者はまず、等速性ダイナモメーターで最大底屈の収縮を行いました。 その後、3次元のフリーハンド超音波を用いて、アキレス腱を安静時と、最大努力の30%および60%での収縮時に評価しました。 これらの測定結果から、研究者は各参加者について腱の長さ、伸長量、断面積、力、剛性を推定しました。 

2回目の実験では、参加者は6つの代表的なリハビリ運動を無作為な順序で行い、それぞれ5回ずつ反復しました：両側のヒールレイズ、両側のヒールドロップ、膝伸展位での片側ヒールドロップ、歩行、膝屈曲位での片側ヒールドロップ、そして両側ホッピング。 モーションキャプチャ、フォースプレートのデータ、表面筋電図（sEMG）を、筋骨格モデル化と組み合わせ、各運動中にヒラメ筋および両側の腓腹筋が発生させる力を推定しました。

これらの測定値は、各参加者のアキレス腱に対してパーソナライズされたコンピュータモデルを作成するために用いられました。 主要なモデルには、腱の形状、硬さ、筋力をそれぞれ反映させた要素が含まれており、研究者はアキレス腱の中間部におけるひずみを推定できました。また、運動をひずみの低いものから高いものへと並べ替え（順位付け）できるようになりました。

参加者間の違いを説明する要因を探るために、追加で2つのモデルを作成しました。 1つは個別の腱剛性を保持しつつ平均的な筋力を用い、もう1つは個別の筋力を保持しつつ平均的な腱剛性を用いました。 これにより、予測される腱のひずみが、筋力の発生による影響が大きいのか、それとも腱の特性による影響が大きいのかを著者らが比較できるようになりました。 外側の腱形状は個別化しましたが、内側のサブテンドン配置とツイストは、個別に計測したものではなく、汎用の解剖学モデルに基づいていました。

本研究の主要評価項目は、アキレス腱腱症の参加者において、6種類のエクササイズそれぞれのアキレス腱中間部における平均最大ひずみでした。 さらに著者らは、最大の局所ひずみとその位置、また参加者間でのひずみのばらつきも検討しました。 事前の研究エビデンスに基づき、腱の適応に必要な最適なひずみとして、ひずみの範囲を5〜7%としました。 

重要な点として、全ての測定は、いかなるリハビリテーション計画を開始する前にも行われました。 このようにして、本研究は、リハビリテーション計画の導入前の、痛みのある腱障害（tendinopathy）段階におけるアキレス腱の特性と、負荷に対する反応を反映しています。

結果

中部付近のアキレス腱腱症（midportion Achilles tendinopathy）の21名の参加者を募集し、そのうち男性が17名、女性が4名でした。 平均年齢は49歳（±13歳）で、平均身長は178cm（±8cm）、体重は75kg（±12kg）でした。 平均のVISA-Aスコアは73（±19）でした。 

最も平均が低い アキレス腱中間部の腱損傷ひずみから、平均が最も高いものまで、以下の順位が明らかになりました：

全ての運動は、歩行および膝を伸展した状態での片側踵落としを除き、統計学的に互いに異なる筋ひずみを示しました。これら2つは、同様の筋ひずみが見られました。 

この結果を踏まえると、群平均では、伸展した膝での片脚ヒールドロップと歩行によって、腱の適応を促すのに十分な負荷（ストレイン）が加わっていることが示されています。

興味深い結果が得られました。個々の患者を対象としたレベルでのアキレス腱のストレインを、腱の適応に必要とされる最適なストレイン（5〜7%の必要ストレイン）と比較したところ、差が見られたのです。 5〜7%の範囲に到達した人もいました。例えば、両脚のかかと上げのような比較的やりやすいエクササイズでは達するケースもあります。一方で、足関節底屈位のかかとドロップ（膝屈曲位）やホッピングのような、より負荷の高い課題でようやくその範囲に到達する人もいました。 また、低ストレインから高ストレインへ向かうエクササイズの順番についても、一部の参加者では違いがありました。 

各エクササイズ中に提案された5〜7%のひずみ範囲に到達した参加者数は：

最適なアキレス腱のひずみを得るには、より負荷の高いエクササイズが必要な場合があるようです。 

コンピュータ・モデルでは、腱のごく小さな領域で非常に高いひずみが示されました。特に、膝を曲げた状態でのヒールドロップやホッピングの際に顕著でした。 これらの数値はその量だけ腱全体が伸びたと解釈すべきではありません。 モデル内でのごく小さな局所的な「ホットスポット」を表しており、腱の形状、腱下の境界（サブ腱）の設定、そしてモデルの作り方に対する前提の影響を受けます。 こうした局所的なピークは、通常、腱の中央部または上部〜上中部に見られ、ヒラメ筋サブ腱の近くでした。 正確な位置は患者ごとに異なっていました。 臨床的には、腱への負荷が均等に分配されるわけではないことを示唆します。ただし、ピーク値そのものは、現時点では運動処方の指針として使える段階ではありません。

研究者たちは、患者間で筋（ひずみ）の違いが生じる理由も調べました。 その結果、各人のふくらはぎ筋が発揮する力をそれぞれ維持すると、腱の硬さだけを保つ場合よりも、完全に個別化したモデルにかなり近い結果が得られることが分かりました。 これは、腱の硬さが重要ではないという意味ではありません。 つまり、これらのモデルでは、予測されるひずみに対しては、個々の力発揮の影響の方がより大きかったのです。

質問と感想

重要な点として、これは計算モデルに基づく研究（コンピュテーショナル・モデリング・スタディ）です。 推定した腱のひずみに基づいて運動処方を行うことで、痛み・機能・回復までの期間、または競技復帰までの時間が改善するかどうかを検証したわけではありません。 それでも、この研究から得られた情報は、リハビリテーションの進め方に役立ちます。

運動の処方（トレーニング量）については、私たちはすでにかなり分かっています。外部負荷、回数、セット数、テンポ、可動域、頻度、課題の複雑さを操作していて、さらにリハビリは個別化すべきだとも分かっています。 じゃあ、ここで本当に新しいのは何？ この研究は、腱にかかる外部負荷と内部負荷の違いについて、新しい理解を私たちに与えてくれます。 私たちは患者さんに、アキレス腱へ外部負荷を与えるような課題を処方します。そして腱側では、その結果として内部の機械刺激が起きます。 これは関連していますが、同じものではありません。 負荷は3つのレベルに分けられます。

1. 処方量： 理学療法士が選択する内容

• エクササイズ
• 外部抵抗
• セットと反復回数
• テンポ
• 頻度

2. 実施量： 患者さんが実際に産生する量

• 関節可動域
• 力
• 動作速度
• 努力
• 補償（コンペンセーション
• 倦怠感

3. 腱への投与量： 腱が受けるもの

• 筋損傷の大きさ
• 筋緊張の分布
• 読み込み速度
• 期間
• 累積的な機械的負荷（エクスポージャー

臨床実践では主に第1段階をコントロールし、第2段階の一部を観察します。 本研究では、第3段階を推定しようと試みました。 そのため、本研究は一般的なリハビリテーションの原則を覆すものではありません。 むしろ、標準的な進行（プロトコル）が、そのまま標準的な生物学的用量に結び付くと考えるのは危険だ、と警告しています。

私たちにとって最も重要な課題は、どの患者に対して、どの負荷が最適な張力（歪み）を生み、その張力が腱の適応に必要な刺激になるのかをどう見極めるかです。 この研究はバイオメカニクスの解析で、腱障害を抱えるアキレス腱における腱の適応に必要な刺激について重要な情報を提供してくれました。しかし、個々の患者にそのまま当てはめられる「レシピ」は示せていません。 では、この情報を実臨床でどう活用し、私たちの診療はどのように変えるべきなのでしょうか？

この一般的な階層構造は、臨床的に役立ちます。まずは両側から始め、次に片側へ、さらに膝を屈曲した状態での荷重へ、そしてホッピングへと進めます。 ただし、これは固定のリハビリ枠組みというより、あくまで出発点として使うべきです。 臨床の現場では、各患者さんに対して「最適な」負荷を具体的に決めることはできませんが、トレーニング量（ドーズ）が不足なのか、効果的なのか、それとも過剰なのかを見積もることはできます。

臨床例でかみ砕いて説明しますね：

患者A：キャパシティが低く、易刺激性の腱

患者さんをイメージしてみてください：

• 日常の歩行中の痛み；
• 両側のカーフレイズ（つま先上げ）の能力が低い；
• 易疲労性;
• 翌日までの強い症状反応。

この方では、両側のヒールレイズでも、すでに腱への有意な刺激になり得ます。

その研究では、左右両側のエクササイズは平均すると負荷（歪み）が低かったものの、参加者の一部は、その最中に提案された目標レンジに到達しました。 プロトコルの早い段階で出てくるからといって、「両側でやるのは簡単すぎる」と決めつけて無視しないでください。 その代わりに、まずは患者が耐えられるエクササイズから始めましょう。例えば：

• 両側のカーフレイズ（同時）をサポートします；
• 座位での足関節底屈
• 可動域の減少；
• テンポが遅めです；
• 音量を下げる。

患者の能力が向上し、回復が進むことで前進するのであって、ただスケジュール表に「片側の運動を開始する」と書いてあるから始めるのではありません。

患者B：負荷が不足している、強い状態の患者

スポーツをしている患者さんを想像してみてください。：

• 左右それぞれ、両方のカーフレイズを簡単に行えます；
• 疲労がほとんど見られません；
• 手間は少なそうだと報告されています；
• このプログラムに対する反応はごくわずかです。
• スポーツの要求にはまだ届いていません。

この患者さんでは、標準的なカーフレイズでは腱に対して十分な負荷にならず、意味のある挑戦ができない可能性があります。 そのエクササイズが本当に十分に負荷の高い内容か、確認しましょう。

• 十分な外部負荷が用いられていますか？
• フルのかかと上げ（ヒールレイズ）の高さは維持できていますか？
• セット全体を通してパフォーマンスは低下しますか？
• 最終回の反復は疲労の直前ですか？
• 患者さんは体重をもう一方の脚へ移していますか？
• 膝を伸ばした状態と、膝を曲げた状態の両方で足関節底屈のトレーニングを行っていますか？

進み方：

• 外部抵抗の増加；
• 片側への荷重
• より大きい可動域；
• 屈曲位の膝にかかる荷重；
• 読み込みがより速いです；
• 飛び跳ねること；
• スポーツ特化のエネルギー貯蔵タスク。

エクササイズを完了しただけでは、腱に十分な刺激が入ったことは証明できません。

患者C：「妥当」とされる運動に対して、予想外に強い反応が出た

真っすぐな膝の片脚ヒールレイズは耐えられるのに、その後に悪化してしまう患者さんを想像してみてください。

• 屈曲位の膝で行うヒールドロップ;
• 飛び跳ねること；
• スピードまたはボリュームが少し増えること。

その論文では、屈曲位の膝による片脚ヒールドロップの方が、伸展位の膝による片脚ヒールドロップよりも一般にストレイン（負荷）が大きい一方で、ホッピングでは最も高いストレインが示されたと推定されています。 ただし、個人差がかなり大きいことも分かりました。 そのため、フレアを自動的に恐れ、不良なアドヒアランス、または治療の失敗だと解釈しないでください。 このエクササイズは、その患者にとっては予想以上に大きな内部の機械的ステップを意味している可能性があります。

編集：

• 膝の位置
• 外的負荷；
• 範囲；
• 動作スピード；
• 繰り返し回数；
• セット数；
• 週あたりの頻度です。

例えば、負荷が高めの片脚・膝屈曲位でのヒールドロップを、軽めの座位カーフレイズに置き換えて、元の課題に戻す前に耐容量をしっかり作ります。 一見小さな運動の修正でも、腱への負荷は大きく変わることがあります。

オタクな話をしよう

とても重要な注意点として、この研究では参加者が時間とともにどのように進歩したかを評価していません。むしろ、アキレス腱障害のリハビリテーションを始める前の、ある1時点において評価が行われています。 そのため、この情報を用いてもリハビリテーションの結果がより良くなると、前提としては考えられません。 

この研究の重要な限界は、健常者、そして動物やin-vitro研究に基づいて提案された最適なひずみ（strain）範囲を用いている点です。 しかし、病的な腱では別の負荷範囲が必要になるかもしれません。 また、投与量（dose）は、腱の過敏性（irritability）や容量（capacity）、訴えの慢性期間（chronicity）、負荷の既往（loading history）、そしてリハビリテーションの段階（rehabilitation phase）によっても変わります。 

現在の研究で、慎重に考慮すべきもう一つの重要な点は、研究がある反復の途中で1回だけ負荷（ストレイン）を評価した一方で、指定した時間の範囲を通してエクササイズを評価していないことです。 例えば、歩行は提案された目標範囲に収まっていましたが、研究では歩行の速度、歩数（キャデンス）、持続時間、傾斜（傾き）などを評価していませんでした。 つまり、アキレス腱の適応は、負荷の大きさ（ストレインのマグニチュード）だけに依存するのではなく、時間と速度にも左右されます。 

この研究は引張荷重とひずみに着目していましたが、腱には圧縮荷重も必ずある程度含まれます。 さらに、亜腱同士の摩擦接触は考慮しない前提で進めており、解析がシンプルになった一方で、限界にもなり得ます。 

持ち帰りメッセージ

この論文は、新しいアキレス腱リハビリのプロトコルを提示するものではありません。 その代わりに、運動量（エクササイズ・ドーズ）を考えるための、より正確な手がかりを提供しています。 運動の優先順位（エクササイズ階層）の平均的な傾向は、概ね予測できるものでした。両側の腓腹部エクササイズが推定される腱のひずみ（テンション）を最も低くし、片側の負荷ではそれより高くなり、さらに屈曲位の膝での片側負荷ではより高くなりました。そしてホッピングが最も高いひずみを示しました。 最も重要な所見は、個々の患者が必ずしもその平均的なパターンに従うとは限らない、という点でした。

同じエクササイズでも、患者さんの以下の要因によっては、内側腱（内在性腱）への負荷が比較的低い場合もあれば、中等度、あるいは高い場合もあり得ます。

• 筋力発揮の生成；
• 腱の形状（ジオメトリー）
• 断面積；
• 材料特性です。

つまり、現行のリハビリ原則を捨てるのではなく、「その運動ラベルが負荷を定義する」と考え過ぎない方が実用的、ということです。 両側の運動は人によっては簡単すぎるかもしれませんが、別の人にはちょうど良い強さです。 理学療法士として、アキレス腱障害のリハビリでは、汎用的なプロトコルに基づく運動だけでなく、患者に合わせた運動処方を目指すべきです。 私たちはすでに外部負荷を調整しています。さらに、患者ごとの内部負荷にも目を向けることで、目の前の患者に合わせて運動処方を個別化できるはずです。単に「汎用的な進め方」に従うだけではありません。

主な限界は、この研究が「およそ5〜7%のひずみが治療上最適だ」と仮定している点です。ただし、それはアキレス腱障害のある人を対象に実証されていません。 この研究は、その範囲に到達すると予測されたエクササイズがどれかを示しています。 一方で、その範囲に到達することが転帰の改善につながるとは示していません。

参考

ファナロ、A.、シム、V.、ミュルレ、I.、& ファンワンセーレ、B. (2025). 症例特異的なバイオメカニクスが、アキレス腱障害患者の腱への歪みに影響する。 Scientific Reports, 15(1)。