運動学

距腿関節の運動軸と他動運動

投稿日:2019年10月23日 更新日:

距腿関節 (ankle joint) の運動軸について,元の論文1)に戻って調べてみました。
前半は運動軸の概要と,それを考慮した他動運動について説明します。
後半は論文の内容をより深く考察しています。

運動軸の概要

内外果先端を結んだ線が距腿関節の運動軸とほぼ一致します2)
そして,内果は,前額面で外果よりも上にあり,水平面で外果よりも前にあります。
つまり,運動軸は身体の基本面(cardinal plane)に対して斜めです。
角度は以下のようになっています。

前額面では,運動軸は脛骨の長軸に対して平均80度のところにあります(図1)

図1

水平面では,足の中央線に対して平均84度のところになります。
足の中央線とは,第2趾と第3趾の間を通り,踵骨後端の中央に抜ける線です(図2)。

図2

また,水平面で,距腿関節の運動軸は,膝関節の運動軸に対して20〜30度外旋したところにあります3)(tibial torsionと呼ばれています)。

このような運動軸で底背屈を行うと,足部は斜めに動くことになります。
背屈は外転と回内を伴い,足底が外側に向く動きになります。
底屈は内転と回外を伴い,足底が内側を向く動きになります。

他動運動

距腿関節の他動運動を行うときは,斜めになっている運動軸を理解したうえで行うことが大切です。
理学療法士であればできて当然のことですが,学生はできないことが多いような印象です。

あたりまえのことですが,運動軸にあっていない他動運動では,その関節はすんなり動いてくれません。

背臥位で距腿関節を他動で背屈する場合で考えていきましょう。

膝や足の向き,内外果の位置を確認し,足底がわずかに外側を向く方向を基準として,個人差を考えて微調整しながら背屈していくのが正解です。

本来の運動軸ではなく基本面に沿って「真っ直ぐな背屈」を行ってしまう,可動範囲はたいてい狭くなります。
それでも力を加えていくと,背屈していくようにみえます。
何が起こっているかというと,距腿関節が背屈しているのではなく,足部が上(頭側)に移動しているのです。
足部だけが動くわけにはいきませんから,身体全体が上に動きます。
場合によってはベッドごと動きます。
動きはわずかですが,身体全体が動きますので,周りで見ている人にはよく分かります。

運動軸にあっていないということが,比較的分かりやすいので,距腿関節の背屈は学生が練習するにはちょうどいいのではないかと思います。
また,運動軸の傾きはわずかですので,微調整をしながら動かすという,理学療法士らしい動かし方を練習するのにもよさそうです。

運動軸の詳細

運動軸の位置

内外果を基準にした運動軸の正確な位置の平均値は,外側は外果先端の3mm下方,8mm前方で,内側は内果先端の5mm下方,1mm後方です。
内果の方が外果より前にあるのですが,運動軸は外果に対しては前,内果に対しては後ろにあります。
また,内果の方が外果より上にあるのですが,内外果に対して,運動軸は内果側の方がより下にあります。
ということは,運動軸は内外果を結んだ線ほどは斜めになっていないかもしれないということです。

研究方法の詳細

標本での測定であり,生体での測定ではありません。

標本は以下のようになっています。
標本数は46体です。
靭帯や関節包に損傷のない標本を用いています。
多くは高齢の献体です。
標本の関節軟骨に関節炎による著明な変化はありません。
下腿の下1/3で切断しています。
測定時には靭帯や関節包などの軟部組織は全て取り去っています。

運動軸を見つける方法は,距骨を脛骨と腓骨に対して徒手で押さえつけながら動かし,研究用に作成した器具を通して目視で動きの中心を探すという方法です。

運動軸の位置は正しいのか

関節の運動軸を決める要因はいくつかありますが,靭帯や関節包は取り除かれており,関節面のみによる動きを測定しています。
これでは,生体での動きとは異なる可能性があります。

先に説明した運動軸を見つける方法では,測定誤差が結構ありそうです。
距骨を手で動かすのですから,研究者がどのように動かそうと思っているかで,軸の位置は変わりそうです。

角度の詳細

前額面での運動軸の角度は,脛骨の長軸に対する角度を測定していますが,標本の脛骨は下1/3しかありません。
脛骨は湾曲していますので,下1/3のみの長軸と全体の長軸は異なるはずです。
基準線が異なれば角度測定の結果も変わってきます。
臨床で運動軸を考えるときは,下腿の長軸を基準に考えるのが自然だと思います。
すると,論文にある角度の数字は臨床にはそぐわない数字なのかもしれません。

その角度は平均80度ですが,論文には全ての標本の角度が記載されており,最小値は68度,最大値は88度です。
平均という代表値だけでなく,数字の分布がわかるということは大事なことです。
最大値の88度だと,傾いているとは言いにくい数字です。
個人差が結構あるということが分かります。

水平面での足の中央線と距腿関節の運動軸の角度は平均で84度ですが,最小値は69度,最大値は99度です。
46体の標本のうち,90度以上は12体です。
およそ1/4が足の中央線に対して直角か逆に傾いているということです。
平均84度という数字だけだと,現実とはかけ離れた数字になります。
基準線である足の中央線のばらつきが大きいのではないかと思います。
第2趾と第3趾の間というのは,距腿関節よりも遠位の関節によって変わるからです。

引用に伴う情報の変化?

前額面での運動軸の角度の数字は多くの文献に引用されていますが,基準線が下腿軸だったり,水平線だったりします。
引用元の文献は異なるのですが,数字が同じですので,おそらく引用元をたどっていくと同じ文献にたどり着くのだと思います。
引用されていくにつれて少しづつ変わっていった可能性があります。

ブログを書くときには間違いがないよう十分に注意しているつもりですが,難しいところです。
また,おおもとの文献を読むことが大切なのだと思いますが,臨床家が全ての情報に関して原著論文を読むということは現実的にではありません。

おわりに

いろいろ書きましたが,角度の数字に大きな間違いはないと思います。
個人差には注意する必要がありそうです。

理学療法士としては,歩行時の運動軸が気になります。
例えば,ミッドスタンスの片足立ちで体重をかけた時の距腿関節の運動軸は地面に対して傾いているのでしょうか?
そのような論文はまだ探せていません。

参考文献

1)Isman RE, Inman VT: Anthropometric studies of the human foot and ankle. Bulletin of Prosthetics Research. 1969; 10: 97-129.
2)Smith LK, Weiss EL, et al.: Brunnstrom’s Clinical Kinesiology(5th edition). F.A.Davis, 1996, pp337.
3)山嵜勉(編): 整形外科理学療法の理論と技術. メジカルビュー社, 1997, pp37-38.
4)嶋田智明, 平田総一郎(監訳):筋骨格系のキネシオロジー. 医歯薬出版, 2005, pp510-512.

2019年10月23日

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