2014 9月カイロプラクティックジャーナル

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小倉 毅D.C.,Ph.D ACC-RAC・NBCE賞受賞記念特別講演会

投稿日:2014年09月28日

Dr.ケリーの治療を考える勉強会 第4回 2日間

投稿日:2014年09月13日

榊原直樹DCのスポーツ・カイロプラクティック 第8回

投稿日:2014年09月07日

第8回 9/7 上肢の末梢神経➁

第10回 足関節の不安定性(後編)

投稿日:2014年09月07日

足関節の不安定性
カイロジャーナル67号(2010.2.24発行)より

足関節捻挫の経験者の約70%の人は、受傷後に継続的な痛みや不安定感などの症状を訴えると言われています。1-3 つまり慢性的な足関節の不安定性(Chronic Ankle Instability=CAI)へと進行します。足関節の不安定性は、機械的不安定性と機能的不安定性に分類できます。機械的不安定性はレントゲン検査などにより、客観的にその程度を判断することができるのに対し、機能的不安定性は患者の主訴などを質問形式で回答してもらうことにより判断されます。よって主観的要素が強くなるため、その診断には曖昧さが生じてしまう傾向があります。 足関節の機能的不安定性を判断する質問表には、代表的なものがいくつか存在します。それらには、Functional Ankle Instability Questionnaire(FAIQ) 4 や Ankle Joint Functional Assessment Tool (AJFAT) 5 、Cumberland Ankle Instability Tool (CAIT) 1 などがあります。 また足関節に機械的不安定性を持つ患者の全てに、機能的不安定性があるというわけではありません(このことに関しては、「機械的不安定性vs機能的不安定性」の項参照)。

機能的不安定性(Functional Instability)

機能的不安定性は、Freemanによって1965年に初めて定義されました。彼によれば、患者が「足関節捻挫の反復と(または)脱力感」を訴える場合、そのようなコンディションを機能的不安定性と定義しています。6 またKonradsenは、「外側側副靱帯や筋肉/腱にある機械受容器の損傷と、それに伴う自己受容反射(Proprioceptive reflex)の一部が遮断(求心路遮断)されること」が機能的不安定性の原因であるとしています。7 さらに足関節の感覚運動系の機能低下が、反復性内反傷害の主要因であることも、おおくの研究者によって示唆されています。6.8-10

足関節に影響を与える因子には、様々なものがあります(図1)。ここでは、以下の3つの項目に着目してみました。

  1. 固有受容器の機能低下
  2. 筋肉の反応速度
  3. 平衡感覚の異常

これらについて、以下に解説を加えていきます。

図 機能的不安定性に影響を与える因子

固有受容器の機能低下

機能的不安定性において、しばしば問題となるのが固有受容器の機能低下です。固有受容器は筋肉や腱、靭帯、関節包などの軟部組織に主に分布しています。そのため捻挫などにより、これらの軟部組織が損傷することで、そこに分布している固有受容器の損傷も起こります。

Gencrossらは、足関節捻挫患者における、患側と健側の足関節位置覚の研究を行っています。10 それによると、足関節捻挫患者では、患側の位置覚が著しく機能低下していることがわかっています。このことは、捻挫によって固有受容器の機能低下が起こっていることを示唆しています。

また足関節の安定性に関与している固有受容器が分布している領域についての研究も今まで多く行われてきました。Freemanらの研究よると、足関節の関節包靭帯複合体には、高密度で機械受容器が分布していることがわかっています。6 この研究結果から、足関節の補強構造である靭帯や関節包の損傷が、機械受容器の損傷(機能低下)につながり、それが足関節の不安定化を促すことが推測できます。

筋肉の反応速度

足関節捻挫の多くは、内反捻挫です。その際、下腿外側にある筋肉(腓骨筋群)や足関節の外側側副靱帯、関節包などの軟部組織に急激な伸張が生じ、大きな負荷が加わります。

足関節の動的安定性は、腓骨筋群が、いかに迅速に反応するかにかかっているとも言えます。足関節の急激な内反に対して、腓骨筋群が素早く収縮することによって、外側側副靱帯や関節包の損傷・断裂を防ぐことができるからです。

足関節の内反捻挫の発生率と、腓骨筋群の反応速度との関連性について検証した研究論文は数多く存在します。それらの研究論文の共通の見解は、腓腹筋群の反応速度の遅延が、足関節の内反捻挫の発症率を増加させる可能性があるということです。特に過去に足関節捻挫の受傷歴がある場合、足関節周辺にある関節包や靭帯からの求心性入力に問題が生じている可能性があるため、足関節の急激な内反に対し反応が遅延し、捻挫の再受傷に至ると考えられます。このことは、足関節の再受傷率が極めて高いという臨床的事実と合致しています。

Konradsenは、機械的に安定している足関節の腓腹筋群の反応速度について調べています。11 立位または歩行時に、被験者の足関節に急激な内反を生じさせた時、腓骨筋群の反応速度は54msでした。この研究においてKonradsenは、慢性的に足関節の不安定性を持つ被験者では、腓腹筋群の反応速度は著しく遅延していることを言っています。Bruntらによる研究では、グレードⅡの足関節捻挫の受傷歴を持つ被験者は、健康な被験者に比べ、腓骨筋群の反応速度に13msの遅延が認められました。12 Konradsenらは、機能的不安定性を持つ被験者を対象に、足関節へ急激な内反方向への刺激を加えることより、コントロール群との比較を行っています。13 その結果、足関節に機能的不安定性を持つ被験者では、長腓骨筋と短腓骨筋の反応速度が顕著に遅延していることがわかりました。

正常な足関節では、歩行やランニングの遊脚相において、下肢の筋群には筋活動がすでに生じています。14.15 このように踵接地(Heel contact)の前に下肢の筋群(腓骨筋群)に筋収縮が発生することにより、腓骨筋群の反応速度が著しく早くなります。16

また踵接地直前の遊脚相における足関節のポジションは、捻挫の発生率と密接に関係しています。踵接地において、足関節が通常よりも回外位である場合、足関節の回内筋(腓骨筋群)の反応速度が正常であっても、捻挫の発生率は高くなると考えられます。このとき距骨下関節(距踵関節)に作用する反力は、通常よりも大きくなり、より強い回外が発生する可能性があります(図2)。また足が地面に着地するとき、通常よりも底屈位である場合も、距骨下関節にはより大きな反力が発生します(図3) 17 足関節捻挫の受傷歴がある患者では、下腿の筋群が正常に機能していないことが、足部の不適切な着地の原因となっています。18

図2 踵接地における距骨下関節へ作用するモーメントアームは、距骨下関節が中立位(左側の写真)の時よりも、内反位または回外位(右側の写真)の時の方が、より大きな負荷が距骨下関節に加わる。

図3 踵接地(左側の写真)と足趾離地(右側の写真)における距骨下関節へのモーメントアームでは、後者(足関節底屈位)において、より大きな負荷が距骨下関節に加わる。

平衡感覚の異常

機械受容器は、関節包、靭帯、筋肉(腱)、皮膚などに分布しており、関節の運動やポジションのコントロール、さらに姿勢の維持(平衡感覚)などの機能を持っています。Garnらは片足立位バランステスト(One-legged standing balance test)を利用して、足関節捻挫の受傷歴を持つ患者を対象に、機能的不安定性の評価を行っています。19その結果、患側における平衡感覚に機能低下が認められています。Lentellらも同様の方法によって、足関節捻挫の受傷歴を持つ患者の平衡感覚を調べています。20 それによると、18人の被験者のうち、17人において、片足立位バランステストで陽性となりました。

機能的不安定性の評価法としては、重心動揺計を用いることもできます。そのようにすることで、結果を数値化し、より客観的に評価することが可能となります。Troppらは重心動揺計を用いて、平衡感覚の機能低下と足関節の機能的不安定性の関連性を評価しました。21 彼らによると、足関節に機能的不安定性を持つサッカー選手は、正常な選手に比べ重心動揺計により、著しい“ゆらぎ”が観測されました。しかし上記の研究結果とは相反する研究報告も、数多く見受けられます。Baierらは、足関節に機能的不安定性を持つ22日のアスリートの重心動揺の測定を行い、コントロール群と比較して大きな有意差は認められなかったと報告しています。22 またKinsellaらも、片足立位による機能的不安定性の重心動揺の測定を行い、同様にコントロール群との間に有意差は認められませんでした。23 しかしこれらの研究には問題点もあります。これらの研究で測定されているのは、静的なバランス(Static balance)です。しかし、関節周辺にある受容器(固有受容器や機械受容器)は、関節の角度が変化することで刺激(活性化)されるため、動的バランス(Dynamic balance)を測定することで、コントロール群との間に有意差が生じた可能性があります。動的バランスの測定には、Star Excursion バランステスト(Star Excursion Balance Test=SEBT)があります。これは非常に信頼性が高い検査法であると言われています。24 SEBTを利用して足関節の機能的不安定性を測定した研究報告では、コントロール群と被験者との間に大きな有意差が報告されています。25 この検査の測定法は、被験者に片足立位になってもらい、バランスを維持したまま、八方向に反対側の足(宙に浮いている側の足)を伸ばしていき、その足が届く距離を測定します(図4)。動的バランスの測定法には、片足ジャンプ着地テスト(Single leg jump landing test) というものもあります。この検査法は、片足ジャンプで着地してから、安定するまでに要した時間を測定します。Rossらの研究によると、足関節に機能的不安定性を持つ被験者は、片足ジャンプ着地テストにおいて、安定するまでにより多くの時間を要したと報告しています。26 このことは、足関節に機能的不安定性がある被験者は、動的バランスに著しい問題があることを示しています。これらの結果から、片足立位バランステストのような静的バランスの検査よりも、SEBTや片足ジャンプ着地テストのような動的バランスの検査が、機能的不安定性の程度を判断するためには適していると言えます。

図4 Star Excursionバランステスト(SEBT):右足関節の機能的不安定性を測定するときに用いるスケール。片足立ちになり、図の八方向へ反対側の足を延ばしてもらい、その到達距離を測定する。

注意:得点は一番右側になります。得点は被験者には見えないようにしてあります。
0~30、安定:27.5<、不安定:<24.0

Cumberland Ankle Instability Tool (CAIT)
得点
1.足関節に痛みを感じる
全くない 5
運動中に痛みを感じる 4
起伏のある地面を走るときに感じる 3
平坦な地面を走るときに感じる 2
起伏のある地面を歩くときに感じる 1
平坦な地面を歩くときに感じる 0
2.足関節に不安定感がある
全くない 4
運動中に時々感じる(常にではない) 3
運動中に頻繁に感じる(常に) 2
日常生活で時々感じる 1
日常生活で頻繁に感じる 0
3.急激な方向転換で足関節に不安定感を感じる
全くない 3
走るときに時々感じる 2
走るときに頻繁に感じる 1
歩くときに感じる 0
4.階段を降りるときに足関節に不安定感を感じる
全くない 3
素早く降りるときに感じる 2
時々感じる 1
常に感じる 0
5.片足立ちで足関節に不安定感を感じる
全くない 2
つま先立ちのときに感じる 1
踵をおろして立ったときに感じる 0
6.以下の条件で足関節の不安定感を感じる
全くない 3
横にはねたときに感じる 2
同じ場所ではねたときに感じる 1
ジャンプしたときに感じる 0
7.以下の条件で足関節の不安定感を感じる
全くない 4
起伏のある地面を走るときに感じる 3
起伏のある地面をジョギングするときに感じる 2
起伏のある地面を歩くときに感じる 1
平坦な地面を歩くときに感じる 0
8.足関節を捻りそうになったとき、それを防ぐことができる
即座にできる 3
ほぼできる 2
時々できる 1
全くできない 0
今まで捻りそうになったことがない 3
9.足関節を捻挫した場合、回復するまでにかかる時間
すぐに回復する 3
1日以内に回復する 2
1~2日以内に回復する 1
回復には2日以上かかる 0
今まで足関節の捻挫を一度も経験したことがない 3

機械的不安定性 vs 機能的不安定性

Troppらは、足関節の機械的不安定性と機能的不安定性の違いについて、明確な定義をしています。1 機械的不安定性とは、足関節を補強している靭帯の損傷により、正常な生理的可動域を超えている状態(亢進)であり、機能的不安定性とは、生理的可動域が必ずしも亢進している状態ではないが、関節の自発的運動が適切にコントロールできない状態のことです。

機械的不安定性は機能的不安定性の原因になり得ますが、機械的不安定性を持つ足関節がすべて機能的不安定性の特徴を併せ持つというわけではありません。27

444人のサッカー選手を対象にした研究によると、その128人に片側もしくは両側の足関節に機能的不安定性が認められました。機能的不安定性を持つ159の足関節のうち、66(42%)の足関節に機械的不安定性が認められています(図5)。21

図5 444人のサッカー選手を対象とした足関節の機能的不安定性と機械的不安定性の相互関係

足関節の機械的不安定性と機能的不安定性の関係を評価している研究論文には、さまざまなものがあります。片側の足関節に機能的不安定性を持つ45人の被験者に対し、Anterior drawerテストと距骨傾斜角の測定を行い、機械的不安定性の有無を評価している研究論文があります。28それによると、足関節に機能的不安定性を持つ45人のうち、11人(24%)に機械的不安定性が認められました。またLentellらの研究では、機能的不安定性は単独で存在する可能性を示唆しています。20 さらにBirminghamらは、片側の足関節に機能的不安定性を持つ30人の被験者を対象に機械的不安定性の有無を検証しています(健側の足関節を比較対象として利用)。29 それによると、健側と患側の足関節における内反可動域には、大きな有意差が認められませんでした。このこともまた機能的不安定性が単独に存在していることを示唆しています。これらの研究結果からわかることは、足関節に機能的不安定性が認められたとしても、機械的には安定している可能性が十分にあるということです。

参考文献
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  24. Hertel, J.: Functional instability following lateral ankle sprain.. Sports Medicine, 29, 361?371,2000
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  27. Konradsen, L., Olesen, S., Hansen, H.: Ankle sensorimotor control and eversion strength after acute ankle inversion injuries.. Am. J. Sports Med. 26:72-77,1998
  28. Ryan, L.: Mechanical stability, muscle strength, and proprioception in the functionally unstable ankle.. Australian Journal of Physiotherapy 40, 41?47,1994
  29. Birmingham, T.B., Chesworth, B.M., Hartsell, H.D., Stevenson, A.L., Lapenskie, G.L., Vandervoort, A.A.: Peak passive resistive torque at maximum inversion range of motion in subjects with recurrent ankle inversion sprains.. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy 25, 342?348,

榊原直樹, DC, DACBSP®, ICSSD, CSCS
Cleveland Chiropractic College卒

スポーツ医学&カイロプラクティック研究所

ブログ:スポーツドクターSのざっくばらん
スポーツ・カイロプラクティック学位(DACBSP)

第9回 足関節の不安定性(前編)

投稿日:2014年09月06日

足関節の不安定性
カイロジャーナル66号(2009.10.16発行)より

足関節の捻挫はスポーツ障害でもよく見られる傷害の一つです。Fongらの研究によると、足関節はあらゆるスポーツにおいてもっとも傷害の多い部位であり、特に捻挫は足関節の傷害でよく見られるものです。7 傷害に伴う競技離脱の要因の25%が足関節の捻挫によるものと言われています。9.18 また内反捻挫(外側側副靱帯の捻挫)は足関節捻挫の85%を占めるのに対し、外反捻挫は5%、それらのうち10%は脛腓靭帯の捻挫を伴います。1.8.13.15 具体的には、足関節内反捻挫の受傷後、およそ20‐40%の患者に慢性的な不安定性が認められたという報告があります。2.3.14 足関節捻挫の再受傷率に関してはさまざまな研究がなされており、それらによるとおおよそ47-73%の人が複数回以上の捻挫を経験しています。6.28 表1はAmerican College of Foot and Ankle Surgeonsによって定められている足関節捻挫の程度の判定基準です。

足関節捻挫の受傷後、足関節の痛みや腫れ、「不安定感」さらに内反傷害の再受傷などが認められる場合、このような状態を慢性的足関節不安定性(Chronic Ankle Instability=CAI)と言います。慢性的足関節不安定性は2つに分類することができます。それらは機械的不安定性と機能的不安定性です。13.17 しかしTroppらは、これらの2つの不安定性の定義付けを試みています。彼らによると、機械的不安定性を「関節を補強している靭帯の損傷に伴い、関節可動域が生理的限界を超えている状態」と定義しています。それに対して機能的不安定性は「必ずしも関節可動域が生理的限界を超えている必要はなく、自発的なコントロールができていない状態」と定義されています。25

表1  American College of Foot and Ankle Surgeonsが定めている足関節捻挫の判定基準
グレード 靭帯の損傷 症状
グレードⅠ
  • 前距腓靭帯と踵腓靭帯の伸長
  • 軽度の痛みと腫れあり
  • 機能的不安定性はなし(患者は痛みなしに立位(荷重位)になることが可能)
  • 機械的不安定性はなし(負荷テストにおいて陰性)
グレードⅡ
  • 前距腓靭帯の部分断裂
  • 踵腓靭帯の伸長
  • 中程度の痛みと腫れあり
  • 軽度の内出血あり
  • 患部に圧痛あり
  • 関節の可動性と機能の一部低下(荷重位にて痛みあり)
  • 軽度から中程度の機械的不安定性あり
グレードⅢ
  • 前距腓靭帯と踵腓靭帯の完全断裂
  • 後距腓靭帯と脛腓関節の部分断裂
  • 重度の腫れあり
  • 重度の内出血あり
  • 関節の可動性と機能の不全(痛みのため荷重位になることが不可能)
  • 機械的不安定性あり

足関節不安定性のメカニズム

足関節の不安定性について考えるとき、距骨のバイオメカニクスを理解することは非常に重要です。距骨には靭帯の付着は存在していますが、筋肉(腱)の付着はありません。そのため他の足根骨に比べ不安定性の好発部位となり得ます。

一般的に足関節と言うと距腿関節のことを指します。距骨には踵骨との間に、距骨下関節(または距踵関節)もあります。これら距骨の上側と下側に存在する2つの関節は足関節不安定性のメカニズムに深く関わっています。しかし足関節の捻挫は内反(回外)傷害であることを考えると、距骨下関節の状態がいかに重要であるかが想像できます。

歩行時に踵骨が地面に着地した瞬間(踵接地)、距骨下関節には地面からの反力が作用します。このとき足関節の調整を行っているのが距骨(距骨下関節)です。踵骨から伝達された力が距骨に伝わり、距骨が回旋(内反または外反)することにより足関節のポジションを決めています。距骨下関節の運動(回旋)は、地面からの反力のベクトルと距骨下関節の回転軸との相対的な位置関係によって決定します。地面からの反力のベクトルは距骨下関節の回転軸の外方、さらに距腿関節の回転軸の前方を通ります(図1)。このとき足関節の外反と背屈が発生することになります。また各関節の回転軸(運動軸)と筋肉の腱の相対的位置関係から、それぞれの筋肉の機能の特徴を推測することができます。

図1 距骨と踵骨の上面図(距骨下関節と距腿関節の回転軸)

機械的不安定性(Mechanical Instability)

機械的不安定性には、外側側副靱帯損傷のような解剖学的(構造的)異常が伴うため 12.13.16.26.27 足関節の機械的不安定性で最も重要な所見は、距骨の運動障害(可動域亢進または可動域制限)です。関節における可動性の変化により、関節の瞬間回転軸(Instantaneous axis of rotation)の運動に異常なパターンが発生します。20.21 瞬間回転軸の異常な運動パターンにより、関節周辺構造(筋肉、腱、靭帯、関節包、滑膜、関節軟骨など)に負荷をかけることになります。それと同時に関節周辺に分布している固有受容器の機能異常が発生し、それはさらに関節の不安定性へとつながります。

関節に可動域亢進が認められるとき、靭帯や関節包が傷害から十分に回復していない可能性があります。サッカー選手を対象とした疫学的研究では、足関節に可動域亢進が認められる選手に、下肢の受傷率が非常に高いことが報告されています。19 Harperらによると、足関節の慢性的な内反不安定性を持つ被験者に対して、荷重位における距骨の前方への変位をX線によって検証しています。11 それによると、被験者の28.6%において距骨に異常な変位(>6mm)があったと報告されています。この検査では一般的には3mm以上の変位がある場合、足関節に機械的不安定性があると診断されますので、Harperの研究において、この基準を用いていたとしたら、より多くの被験者に不安定性が認められる結果になったことと思います。

一方、可動域制限が慢性的な足関節の不安定性の原因となり得るとする研究報告も多数あります。Denegarらによると、急性の内反捻挫を訴える被験者において、距骨の後方への可動域に制限が認められたと報告しています。5

距骨の後方への変位は、足関節の背屈に伴って生じる運動であるため、内反捻挫の患者に足関節背屈の可動域制限が生じることが推測されます。このように足関節の捻挫により距骨の可動域制限が生じるのは、距腿関節周辺軟部組織の線維化やそれに伴う癒着、されに関節包の硬縮(または変性)による機能低下に起因すると思われます。またこのような場合、距骨下関節や脛腓関節などの周辺関節への代償性の影響も考慮されるべきです。

Vegesらは足関節の機械的不安定性を、荷重位における距骨傾斜角(図2)が7°よりも大きい場合としています。彼らの研究によると、117の機能的不安定性を持つ足関節のうち、41の足関節に機械的不安定性が認められています。

図2 距骨傾斜角

距骨計斜角は距腿関節の不安定性を診断するために用いられます。内反捻挫により外側側副靱帯の一部または複数個所に損傷(断裂)が生じている場合に陽性となることが多いですが、その診断基準については4°から18°と幅があります(別表参照)。4.10.22-24 患者の脛骨を固定し踵骨を最大内反位に保持した状態で、X線撮影を行います。

引用文献

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関連情報

榊原直樹, DC, DACBSP®, ICSSD, CSCS
Cleveland Chiropractic College卒

スポーツ医学&カイロプラクティック研究所

ブログ:スポーツドクターSのざっくばらん
スポーツ・カイロプラクティック学位(DACBSP)
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