ランニングに向けたふくらはぎのプライオメトリック・プログレッション

はじめに

ヒラメ筋と腓腹筋は大きな力を生み出す部位であり、ロコモーションに重要な貢献をしている。両者の骨膜は組み合わさってアキレス腱を形成するが、解剖学的構造が異なるため（二関節性腓腹筋と一関節性ヒラメ筋）、生体力学的負荷は異なる。ふくらはぎの筋腱ユニットの損傷は、前方への推進時に急激な伸張-短縮のサイクルを繰り返すため、比較的よく見られる。このようなケガのリハビリの後期には、筋力をつけ、急激な伸張-短縮のサイクルにふくらはぎを備えるために、プライオメトリック・エクササイズがよく用いられる。そのため本研究では、腓腹筋とヒラメ筋の筋腱ユニットの出力を比較することを目的とした。理論的には、プライオメトリック・エクササイズ中の両者の挙動は異なると考えられるからである。ふくらはぎのこれらのプライオメトリック・プログレッションは、アスリートがランニングに復帰するための準備として使うことができる。

方法

この実験的クロスオーバーデザイン研究では、14人の訓練された距離走者が参加した。ランナーは経験豊富で、週平均86kmを走った。彼らは全員、この研究に登録する少なくとも12ヶ月前から筋力トレーニングに慣れ親しんでおり、怪我もなかった。彼らの走りは、110mの屋内ランニングトラックで、3.89m/sで走ったときのものである。さらに、アンクルバウンス、ハードルジャンプ、アスキップ、バウンディングという4つのプライオメトリック・エクササイズも行った。

ふくらはぎのプライオメトリック・プログレッション — からだ： Trowellら、J Sci Med Sport（2022年）

3次元データとフォースプレートデータを収集し、計算シミュレーションを用いて、腓腹筋外側筋とヒラメ筋の筋腱ユニットのピーク力、ひずみ、発電と吸収、正負の総仕事を計算した。ランニングと4つのプライオメトリック・エクササイズを比較し、ランニングに向けたふくらはぎのプライオメトリック・プログレッションを確立した。筋肉はまた、正味のエネルギー吸収体か発生体かに分類された。

結果

分析の結果、腓腹筋外側筋とヒラメ筋の両走行が最大のピークパワーを生み出すことが明らかになった。また、ヒラメ筋がランニング中のエネルギーのほとんどを吸収する一方で、外側腓腹筋が最大のピーク力を生み出す。

プライオメトリック・エクササイズとランニングを比較すると、腓腹筋外側筋では以下のことが見られた。

足首のバウンスは、ランニングと同じようなネガティブな働きをした。
A-skipはランニングに比べて、ピークフォース、ピークストレイン、ピークパワー吸収が少なかった。正負の仕事の合計は、Aスキップ中の方がランニング中よりも高かった。
バウンディングはランニングよりもピークストレインとトータルネガティブワークが大きかったが、ピークフォース、パワー、トータルポジティブワークは同程度であった。
外側腓腹筋は、バウンディング時以外は正味のエネルギー発生器として働き、エネルギー吸収器としての働きが強かった。

4つのプライオメトリック・エクササイズ中のヒラメ筋について考えてみると、次のことが明らかになった：

A-スキップは、ランニングに比べてピークフォース、ピークストレイン、パワーの発生と吸収が少ない。
バウンディングでは、ランニングと比較して、ピークひずみ、力、正負の総仕事が大きかった。しかし、ピーク時の発電量と吸収量はランニングに比べて低かった。
ハードルジャンプは、ランニングに比べ、ピーク時の負荷とネガティブワークが大きかった。
ヒラメ筋は外側腓腹筋と同様、ハードルジャンプのとき以外は正味のエネルギー発生器として働き、ヒラメ筋はむしろエネルギー吸収器として働いた。

まとめると、リハビリに役立つふくらはぎのプライオメトリック・プログレッションは次のようなものだ：

外側腓腹筋にとって、a-skipはランニングに戻る前の優れたエクササイズになるだろう。同じような偏心負荷で足首をバウンスさせる運動は、他の力出力は少ないが、ランニングを開始する前に腓腹筋外側筋のリハビリを行うプライオメトリック・トレーニングに導入できる運動である。バウンディングは、エキセントリック負荷は大きくなるが、コンセントリック負荷は同等であるため、エキセントリック過負荷が必要な場合に行う運動である。
ヒラメ筋については、ランニングの前にa-skipを導入することも可能である。ハードルでは、ランニングに比べてヒラメ筋の偏心負荷は大きいが、腓腹筋の外側への負荷は小さいため、ヒラメ筋のエネルギー蓄積・放出能力を向上させながら、腓腹筋の外側にかかる力を最小限に抑えるのに適していると考えられる。バウンディングでは、上記の外側腓腹筋と同様に、ヒラメ筋に高い偏心負荷がかかる。

質問と感想

この研究に関連する疑問符は、屋外のトラックや長距離でトレーニングしたランナーにおける、屋内での短距離走の分析の関連性に置くことができる。距離走は継続的な活動であるため、このような小さな距離でのデータ取得は、屋外でのランニングとは大きく異なる可能性がある。

もうひとつ留意すべき点は、これらのプライオメトリック・エクササイズを数回実施し、短い屋内トラックでのランニングと比較したことである。いくつかのエクササイズはランニングよりも出力が低く、そのためこれらのエクササイズはランニングの準備として取り入れるのが理想的であるとされた。しかし、屋外ランニングでの累積出力は、短いランニングトラックでの推定値よりも厳しいかもしれない。同様に、プライオメトリック反復の回数は、通常、1回のトレーニングセッションで行われる回数は、アスリートが1回のランニングセッションで行うランニングストライドの回数に比べ、はるかに少ない。したがって、プライオメトリクスは1回の運動サイクルでより大きな総仕事を発生させるにもかかわらず、屋外の長距離走における累積総負荷は、ここで推定したよりもはるかに高い可能性がある。

オタクな話をしよう

興味深いことに、この研究ではプライオメトリック運動の強度を定量化するために新しいアプローチを用いた。これまでの研究では、地面反力と関節モーメントを用いており、個々の筋肉の作用を区別することは不可能であった。ヒラメ筋と腓腹筋では解剖学的特性が異なるため、それが負荷に反映されていると考えられる。本研究では、非侵襲的な計算シミュレーションを用いて、動的作業中の個々の筋の筋腱ユニット出力を推定する。したがって、異なるプライオメトリック運動が個々の筋腱単位にどのような負荷を与えるかを推定することができる。

この研究の限界は、ハードルが参加者の身長に合わせて調整されていなかったことであろう。これが結果に影響したのかもしれない。

持ち帰りメッセージ

Aスキップは、外側腓腹筋とヒラメ筋の両方をターゲットにしたエクササイズで、ランニングを開始する前に行うことができる。バウンディングでは、ふくらはぎの両筋に大きなエキセントリック負荷が生じるが、足首のバウンスでは、ハードルでよりエキセントリックに負荷がかかるヒラメ筋に比べ、外側の腓腹筋により大きなエキセントリック出力が生じる。