し模範となるポイントが定量化され動きとともに資料やデータで提示できるなら受講者の理解度をよりスムーズに深め効果を高めることに繋がるに違いないそこで本研究はおよび通常ウォーキング ( 以下 W) 条件の立脚期の足圧分布を測定し荷重最大値時間的パラメータおよび歩幅の比較からの特性に

Size: px

Start display at page:

Download "し模範となるポイントが定量化され動きとともに資料やデータで提示できるなら受講者の理解度をよりスムーズに深め効果を高めることに繋がるに違いないそこで本研究はおよび通常ウォーキング ( 以下 W) 条件の立脚期の足圧分布を測定し荷重最大値時間的パラメータおよび歩幅の比較からの特性に"

ひでよりあくや
5 years ago
Views:

1 原著論文歩行時立脚期の足圧分析によるポスチュアウォーキングの特性の検討 Walking Research No.20, 2016 Study on the Characteristics of Posture Walking by Foot Pressure Analysis during the Stance Phase of Walking キーワード : ポスチュアウォーキング足圧分析熟練者 Keywords:Posture walking, Foot pressure analysis, expert 1,4) 祝原豊 2,4) 谷津祥一 2,4) 辻川比呂斗 Yutaka Iwaihara Syoichi Yatsu Hiroto Tsujikawa KIMIKO 3) 前澤康代 4) 杉山康司 KIMIKO Yasuyo Maezawa Koji Sugiyama 1,4) Ⅰ. はじめに我が国では急速な高齢化と自立した生活が困難な高齢者の増加 ( 岡本 1995) という課題に直面しているこれ対し 21 世紀における国民健康づくり運動 ( 健康日本 21) では日常生活における歩数の増加運動を習慣とする者の増加身体活動運動に対する意識の向上等を掲げ国や地方の施策を切り口にスポーツを通じての健康長寿が実現しつつある現在スポーツマスターズのように競技としてスポーツに親しむ中高年が増加する一方で健康増進をねらいとした手軽な運動が注目を集めている特に習慣的なウォーキングは広く活用され文部科学省の世論調査によると実施者は増加傾向にありその割合は他の種目に対し最も高いと報告されている ( 文部科学省 2013) 習慣的なウォーキングは呼吸循環系を刺激し健康の維持増進に寄与するといえるがより効果を高めるために腕を大きく振るより速くそしてストライドを大きくして歩く等のアレンジが加えられたウォーキングが紹介されている ( 岡本ら 4) また姿勢について首筋と背筋を伸ばし視線は10 20m 先を見る腰から足を降り出すイメージで歩く等のポイント ( 田中 0) が示されることがあるこれらは健康や体形維持だけでなく美しい姿勢や動作も意識され多くの中高年に支持されている近年健康を確保しつつ歩容を美しくみせるウォーキングスタイルとしてポスチュアウォーキング ( 以下 ) が女性を中心に注目を集めているこれは出産による肥満や猫背等の体型改善を目的としてウォーキングを基とし改良を重ね独自のウォーキングメソッドとして構築された 1 年から普及活動が始まり現在では全国各地で講習会や指導者の養成また大学にて教材として紹介されているポスチュアとは姿勢を意味し主な意識ポイントは背筋を伸ばし踵に重心をのせる踵から着床しつま先で地面を押し蹴る腕は後ろへ伸ばすがある (KIMIKO ら 2014) 正しいアライメントで姿勢を保ち踵での接地とつま先での押し蹴りを強調することで前脛骨筋腓腹筋およびヒラメ筋等をより刺激し上肢や体幹の動員も相まってより全身的な運動となる可能性がある新たな健康的で美しいウォーキングとして期待されているを紹介する本や DVD も多数出版されそこには姿勢を整え継続的に行うことで体型改善に至ると述べているがその土台となる重心や足底圧に関するデータは十分でないウォーキング指導や医療機関では姿勢や歩容を目視で捉え伝える手法が多くなされているがも 1) 静岡大学 Shizuoka University 2) 順天堂大学 Juntendo University 3) ポスチュアウォーキング協会 Posture walking Association 4) 国際ブローライフル協会 International BlowRifle Association 49

し模範となるポイントが定量化され動きとともに資料やデータで提示できるなら受講者の理解度をよりスムーズに深め効果を高めることに繋がるに違いないそこで本研究はおよび通常ウォーキング ( 以下 W) 条件の立脚期の足圧分布を測定し荷重最大値時間的パラメータおよび歩幅の比較からの特性について検討することを目的とする Ⅱ. 方法 1.

2 し模範となるポイントが定量化され動きとともに資料やデータで提示できるなら受講者の理解度をよりスムーズに深め効果を高めることに繋がるに違いないそこで本研究はおよび通常ウォーキング ( 以下 W) 条件の立脚期の足圧分布を測定し荷重最大値時間的パラメータおよび歩幅の比較からの特性について検討することを目的とする Ⅱ. 方法 1. 被験者日常的にを行う健常な女性 6 名であった彼らの年齢身長体重および体脂肪率はそれぞれ.2± 7.4 歳 162.4±7.6cm 52.3±4.6kg 24.4±2.4 % であった ( 表 1) 被験者は毎日 30 分 4 時間程度のを実施しかつのレッスン講師を担当する熟練者 ( ポスチュアスタイリスト ) で実施歴は 7.7±3.9 年であった測定に先立ち目的方法安全性などについて口頭および書面にて詳細に説明し同意を得られた上で実験に参加した表 1 被験者の身体的特徴および実施歴被験者身長体重年齢実施歴cm kg yr yr A B C D E F Mean SD ) 歩行速度設定速度については先行研究に適切なデータがないため事前に速度調整しながら全被験者に対しの適正な速度を捉える予備測定を行ったその結果日常実施するまた指導する速度は概ね55m/min( 以下 Sp55) であった本測定では W 条件との比較も考慮しさらに65m/min( 以下 Sp65) も加え 2 種の速度で行うこととしたなお本研究における速度は高速度カメラを用い規定距離の移動タイムを計測しその距離を除し算出したサンプリング対象は両速度の近似タイム ( 誤差 ±5%) を示した場合としこの範囲を超える場合は再試行した 3) 測定項目 ( 足圧分布歩幅 ) 使用する足圧分布システム (NITTA 社製 :F-scan) は体重による圧がセンサーシートに加わり各セルの電気抵抗値の変化を読み取ることで圧の分布と大きさを検出する本測定では左足シューズインソールにシートを固定し足首に伸縮性バンドを用いカフユニットを装着したサンプリング周期は60frame/sec とした本研究の足圧分析では左足踵の接地からつま先離地までの歩行動作を先行研究の5つの状態に分け捉えることとした ( 嶌田ら 4) 1 Heel contact : 踵が接地するとき 2 Heel strike : 踵での荷重が最大のとき (HS 期 ) 3 Heel off : 踵が接地してから離れるとき 4 Kick up : 前足部での荷重が最大のとき (KU 期 ) 5 Toe off : 前足部が床から離れるとき今回はのポイントである踵から着床しつま先で地面を押し蹴るに着目し歩行時の Heel strike( 以 2. 実験方法 1) 実験概要の特性を捉えるためと W 条件との比較検討を試みた測定は足圧センサーシートによる感度の違いや気温湿度を考慮しより正確なデータ抽出を期し両条件を同日中に平坦な実験室内で行った歩行エリアとして歩行の安定する直線距離を確保しうち後半 7m をデータ処理の対象とした両条件の測定間は十分な休憩をとり測定前のコンディションが同レベルであることを確認したのち他条件の測定を開始した両条件の試行順は無作為とした Toe off Heel contact 図 1 踵接地からつま先離地までの足圧分布の例

3 Walking Research No.20, 2016 下 HS 期 ) および Kick up( 以下 KU 期 ) の時系列足圧合計値と足圧最大値を分析に用いた足圧合計値とは各 frame のセル値総和であり足圧最大値は各 frame のセル値の中で最大のものを示す ( 図 1 参考 ) また分析に用いる歩幅については歩行の安定したエリアでの移動距離 (1cm 単位 ) を高速度カメラにて捉え同時に読み取った歩数で除し 1 歩あたりの長さに換算し推定値として用いた 3. 統計処理足圧データ処理に際し対象データは歩行の安定した 10 歩のうち欠損やエラーのない3 5 歩の算術平均を各被験者で求め代表値として用いた本測定で得られた全ての値は平均値 ± 標準偏差で示し各パラメータの条件間比較には一元配置分散分析を用い有意差が認められた場合には対応のある t-test により差を比較した有意水準は全て5% 未満とした Ⅲ. 結果 1. 足圧値歩行時の足圧合計値の曲線はその最大値が2 峰示すことを全被験者より確認したうち踵接地後の峰を以下 HS 期前足部離地前の峰を KU 期とする ( 図 2) 1)HS 期足圧値 HS 期の足圧合計最大値は Sp55の W で153.0± 15.7kg/cm 2 で143.4±15.8kg/cm 2 Sp65の W で 161.7±22.0kg/cm 2 で148.7±22.1kg/cm 2 であった (kg/cm 2 ) Wa W HS 期 (W 条件 ) 1 KU 期 (W 条件 ) KU 期 ( 条件 ) HS 期 ( 条件 ) 時間 (sec) 足圧合計値図 2 足圧合計値の変化一例 ( 被験者 A, Sp55) (kg/ cm2 ) 2 足圧合計最大値足圧合計最大値の相対値 1 (%) 300 図 3 HS 期の足圧合計最大値の比較 W Wa 2 1 図 4 HS 期の足圧合計最大値の相対値 ( 体重補正 ) 各速度においては W よりも低い傾向にあったが有意な差は認められなかった ( 図 3) また足圧合計最大値を各被験者 6 名静止時の足圧合計値で除し相対値として示した ( 図 4) Sp55の W で193.3±57.6% で179.3±46.2 % Sp65の W で203.2±57.2 % で 189.7±65.2% であった各速度においては W よりも低い傾向にあったが有意な差は見られなかったさらに条件ごとの歩幅に対する足圧合計最大値を算出したところ Sp55の W で2.5±0.3kg/cm 2 /cm で2.1± 0.3kg/cm 2 /cm Sp65の W で2.4±0.3 kg/cm 2 /cm で 2.0±0.3kg/cm 2 /cm であった両速度ともに有意にが低値を示した ( 図 5) 2)KU 期足圧値 KU 期の足圧合計最大値は Sp55の W で147.8± 42.3kg/cm 2 で138.9±31.9kg/cm 2 Sp65の W で 137.0±42.1kg/cm 2 で137.3±26.0kg/cm 2 であった各速度において有意な差は認められず同レベルであっ 51

4 (kg/cm 2 /cm) 4.0 足圧合計最大値 ** * 足圧最大値 (kg/cm 2 ) *:P<0.05,**:P<0.01 図 5 HS 期の各歩幅あたりの足圧合計最大値図 7 KU 期における前足部足圧の最大値 (kg/ cm2 ) 2 足圧合計最大値 1 WWa 2.1 歩行周期における立脚相の時間データ踵接地から前足部離地までの時間足圧合計最大値 (HS 期 KU 期 ) 検出時間および HS 期から KU 期の時間を立脚相に対する割合と合わせ表 2に示す各速度において比較すると踵の接地から前足部離地までに要する時間は Sp55においてが有意に大きかったまた各被験者の1 歩行周期における立脚相の時間で補正しても HS 期の確認された時間は有意に遅かった図 6 KU 期の足圧合計最大値の比較た ( 図 6) 一方合計値の基となる各セルの最大値( 足圧最大値 ) は Sp55の W で2.8±1.3kg/cm 2 で3.4± 1.2kg/cm 2 Sp65の W で3.3±1.2kg/cm 2 で3.8±1.4kg/ cm 2 であった各速度では W よりも高い傾向にあったが有意な差は認められなかった ( 図 7) 3. 歩幅各条件における歩幅は Sp55の W で61.7±3.3 cm で68.3±2.3 cm Sp65の W で67.4±3.9 cm で 73.1±2.9cmであった両速度条件において W に比べは歩幅が大きく条件間で有意な差が認められたまた身長に対する歩幅の割合は Sp55の W で 38.0±0.8% で42.3±1.9% Sp65の W で41.5±1.5% で45.1±2.1% であった各速度の W との条件間で有意な差が認められた ( 図 8) 表 2 1 歩行周期における立脚相 ( 踵の接地から前足部離地まで ) の時間データ足圧合計最大値検出時間 1 歩行周期における立脚相 HS 期からKU 期 (1に対する割合) 条件時間 (1) Sp55,W 条件との比 HS 期 KU 期時間 1に対する割合 sec % % % sec % W 0.85±0.05 ±0 28.0± ± ± ±5.3 Sp ±0.04 * 107±5 * 30.2±3.9 ** 75.5± ± ±4.5 Sp65 W 0.81± ±6 29.1± ± ± ± ± ±6 27.3± ± ± ±4.5 *:p<0.05 **:p<0.01, Sp55のW 条件に対する有意差 52

5 Walking Research No.20, 2016 歩幅 ( 身長比 ) (%) Ⅳ. 考察 ** * 図 8 各速度における身長に対する歩幅の割合本研究は立脚期足圧に着目し熟練者のの特性を W と比較し明らかにすることが目的であった踵接地時の足圧値は合計値ではが低い傾向にあったが有意レベルではなかった ( 図 3) ただ別に求めた歩幅は今回の被験者で約 6cm が大きかった歩幅の増加は筋の動員をより多くし ( 宮下 6) 踵接地時の圧増大を誘発するが本研究では歩幅が増大したにも拘らず足圧は同レベルを維持していたこれはが意図せず歩幅を増大させ下肢筋力の動員を促すことで筋を刺激しつつ下肢負担は維持し膝や腰への障害リスクは高めない可能性を示している関連して足圧合計値を各条件の歩幅に対する割合として求めると両速度においてが有意に低い値を示した ( 図 5) この要因として 1 歩行周期における立脚相の時間が考えられる立脚相はが有意に長く (p <0.05) 各条件の立脚相の時間で補正すると HS 期までの時間はが有意に長かった (p <0.01) これらからは踵接地から速やかに加重を後足部や中足部に移行させるのでなく時間をかけ丁寧に接地しながら踵支持に繋げていると推察されるさらに高齢者は加齢による椎間板変性や骨密度の減少による椎体の変性から重心が前方に偏位してしまうため小刻み歩行やすり足歩行となり重心移動を利用した歩行が困難となり転倒へ繋がる可能性があると報告されている ( 酒井ら 2011) 踵での接地と踵に重心を乗せることをポイントのひとつとして強調するは正しく重心移動する技能習得の切り口となりひいては転倒予防への効果も期待される立脚相後半の KU 期について足圧合計値では条件間に差は認められず ( 図 6) データからはのポイントのつま先で地面を押し蹴るは確認されなかったしかし各セルの最大値では有意差はないもののが高い傾向を示し加えて KU 期の圧が検知されたセル数 ( 足圧面積 ) は約 10% が小さかった KU 期についてトータルの圧は同レベルだが前足部の特定部位に意図して圧が加わりより狭い範囲に圧が集中したと考えられるの地面を押し蹴るの特性は明確ではないがこれらのデータから推察されるさらに KU 期の足圧分布範囲をみると被験者によりでも中足骨付近での加重に留まるケースもあったが W に対し足趾も利用し Toe off する傾向にあった ( 図 9) 先行研究では足趾の筋力が高くなることで歩幅の増加および歩行速度の上昇にも繋がり ( 太箸ら 5 / 加辺 3) 平衡機能や歩行能力に影響を及ぼす ( 相馬ら 2012) と報告され高齢者については転倒や障害の予防につながる可能性があるのポイントとしての足趾を含む前足部での離地が体現され無理なく継続的に行うことで中高年の自立した生活のための体力の基礎獲得への影響が期待される本研究にては接地からの踵支持や前足部での押し蹴りを一要因として立脚相 ( 時間 ) が長くなり歩幅が増大することが示唆されたこれは筋活動時間が延長し脚の筋活動が促され負荷が増大する可能性もあるまた一方でつま先離地の際に脚を伸展しきるが上肢の腕は後ろへ伸ばす動きも相まって連続する B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B W B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B 図 9 KU 期の足圧分布 ( 被験者 A, Sp55) 53

6 ことで筋が硬直し肩こり等を誘発 (LarssonSE et al.1993) するとも考えられる関連して初級者には主観的に運動強度が高く感じ過度な負担がかかる危険性もあるためデータに基づく適切な指導および適度な時間配分での実施が求められるは歩幅が増大する一方で足圧分析より無理のない踵接地と前足部で押し蹴る傾向が確認された足圧分布や荷重移行パターンなどの検討を加えることでさらにの特性を明らかとしたいまた今後安全で効果的に実施活用されるためには長時間継続する際の下肢への負担や呼吸循環器系への影響および効果についての検討が求められる Ⅴ. まとめ足圧分析によりは W と比して歩幅は増大するが接地時の圧は軽減しつつ前足部で押し蹴る傾向が確認された継続的な実施により足趾筋力が向上し日常歩行での歩幅や速度の増加ひいては転倒防止や体力の維持増進に繋がると期待される Ⅵ. 謝辞測定に際し快くご協力いただいたポスチュアウォーキング協会スタイリストの皆様測定と分析を担った桑原明里様ならびにご支援いただいた方々に心より感謝申し上げます参考文献 1. 太箸俊宏坂口光晴菅原仁中川仁金原一宏 (5): 足趾把持力が歩行に及ぼす影響 : 歩幅と歩行率の観点から理学療法学 32: 加辺憲人 (3): 足趾の機能理学療法科学 18(1): KIMIKO 上大岡トメ (2014): 歩くだけ! ポスチュアウォーキングでかんたんキレイ! 心も変わる! 講談社東京. 4. Larsson S.E et al(1993):microcirculation in the upper trapezius muscle during varying levels of static contraction, fatigue and recovery healthy women a study using percutaneous laser-doppler flowmetry and surface electromyograph, Eur. Appl. Physiol. 66: 宮下充正 (6): ウォーキングブック科学に基づいたウォーキング指導と実践大日本印刷東京 pp 文部科学省スポーツ青少年局スポーツ振興課 (2013): 体力スポーツに関する世論調査文部科学省東京 pp 岡本勉岡本香代子 (4): ニューエクササイズウォーキング歩行開発研究所大阪 pp 岡本祐三 (1995): 医療と福祉の新時代日本評論社東京 pp 田中俊夫 ( 編 )(0): くらしの中の健康運動 - 生活習慣病腰痛膝痛の改善法 - 大学教育出版岡山 pp 酒井孝文河村顕治山下智徳 (2011): トレッドミル上での連続歩行時における足圧中心の加齢変化について日本理学療法学術大会. 11. 嶌田聡石田和文大塚作一 (4): 足圧分布画像を用いたヒト歩行時の下肢姿勢推定映像情報メディア学会誌 : 映像情報メディア 58(7): 相馬正之五十嵐健文工藤渉中江秀幸安彦鉄平 (2012): 足指把持力トレーニングが Functional Reach Test や最大 1 歩幅歩行能力に与える影響についてヘルスプロモーション理学療法研究 2(2): Abstract In recent years, Posture Walking()has attracted attention as a healthy and beautiful walking style. This study aims to reveal the characteristics of by conducting a foot pressure analysis. With six female experts in good health as research subjects, a comparison of walking style between normal waking and was conducted. Foot pressure value was measured using a sensor sheet placed in the subjects shoe for left foot. The results confirmed that in the length of stride increased, while there was a tendency that the pressure on the heel decreased when it made contact with the ground as well as a characteristic that the subjects pushed off from the ground with their toes. This suggest that, by continuing this walking style, the muscle strength of toes will be improved and the length of stride and speed in daily walking will be increased, and it will also lead to the prevention of falls and the maintenance of physical fitness. 54

第 10 回歩行のバイオメカニクス FF:足部水平足底面がすべて地面に接地すること (Foot Flat) HO:踵離地踵が地面から離れること (Heel Oﬀ) TO つま先離れつま先が地面から離れること (Toe Oﬀ) 上記の定義に気をつけて歩いてみれば歩行では両足で身体を支持してい

第 10 回歩行のバイオメカニクス FF:足部水平足底面がすべて地面に接地すること (Foot Flat) HO:踵離地踵が地面から離れること (Heel Oﬀ) TO つま先離れつま先が地面から離れること (Toe Oﬀ) 上記の定義に気をつけて歩いてみれば歩行では両足で身体を支持してい 69 10 2002 Jacqueline Perry 2007 Jessica Rose, James G. Gamble, Human Walking, Lipricott Williams & Wilkins, 2006[10] James Watkins, An Introduction to Biomechanics of Sport and Exercise, Elsevier, 2007[9]