体育学研究 , サッカーのインステップキックにおけるボール速度に影響する支持脚の筋力およびジャンプ能力 助走速度の相違に着目して 苅山靖 1) 渡来真人 2) 図子浩二 1) Yasushi Kariyama 1, Masato Watarai 2 and Koj

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1 体育学研究 , サッカーのインステップキックにおけるボール速度に影響する支持脚の筋力およびジャンプ能力 助走速度の相違に着目して 苅山靖 1) 渡来真人 2) 図子浩二 1) Yasushi Kariyama 1, Masato Watarai 2 and Koji Zushi 1 : Muscle strength and jump ability of the supporting leg in relation to ball speed during instep kicks in soccer, focusing on dišerences in approach speed. Japan J. Phys. Educ. Hlth. Sport Sci. 59: , December, 2014 Abstract This study aimed to clarify the importance of strength and jump ability of both the kicking and supporting legs for increasing the speed of a soccer ball during instep kicks at various approach speeds. Twelve male university soccer players performed instep kicks using dišerent approach lengths (1 m,3m,7m,andfreelength). Maximal isokinetic and concentric muscular strength was measured in terms of knee extension/ exion, hip extension/ exion, and hip abduction/adduction using an isokinetic dynamometer. Jump ability was measured using countermovement jump, double-leg rebound jump, and single-leg rebound jump with the kicking leg and supporting leg. For the instep kick, kinematic and kinetic data were recorded using the Vicon T20 system (250 Hz) and force platforms (1000 Hz). The results of the analyses were as follows: 1. The approach speed increased as the approach length increased. Moreover, the time between the moment when the foot touched the ground and the moment of ball impact became shortened, and the ground reaction force at all axes increased as the approach speed increased. 2. Foot speed under all the approach conditions was correlated with hip extension and the abduction strength of the supporting leg. 3. Foot speed for the 3 m, 7 m, and free-length conditions was correlated with the rebound jump ability of the supporting leg. Moreover, foot speeds for the 3 m, 7 m, and free-length conditions was correlated with hip adduction strength of the supporting leg. 4. Similar results were obtained for relative foot speed (calculated by dividing foot speed by the speed of the body's center of gravity at the moment of ball impact). 5. The rate of change in the relative foot velocity (foranapproachof1mto7m) was correlated with the rebound jump ability of the supporting leg. These results suggest that it is important to improve hip extension and the abduction strength of the supporting leg in order to increase the ball speed, regardless of the approach speed. In addition, it is important to improve the hip adduction strength, especially the rebound jump ability of the supporting leg in order to increase the ball speed when a high approach speed is employed. Key words plyometrics, hip abductor muscles, jump, single leg キーワード プライオメトリクス, 股関節外転筋群, 跳躍, 片脚 1) 筑波大学体育系 茨城県つくば市天王台 ) NPO 法人 AS. Laranja 京都府京都市右京区京北周山町高梨 子 12 連絡先 苅山 靖 1. Faculty of Health and Sport Sciences, University of Tsukuba 1 1 1, Tennodai, Tsukuba, Ibaraki Speciˆed Nonproˆt Corporation AS. Laranja 12, Takanasi, Keihoku Shuzancho, Ukyo-ku Kyoto-shi, Kyoto, Corresponding author y_kariyama@yahoo.co.jp

2 756 苅山ほか 緒言 サッカーにおいてインステップキックはゲーム中の様々な場面で用いられており, それによるボール速度を高めることはシュートの成功率を上げるだけでなく, 中, 長距離のパス, ディフェンスのクリアなどにおいて優位にゲームを展開する上で重要になる. インステップキックによるボール速度を高めるためには, 蹴り脚のスイング速度を高め, ボールインパクト時における足部速度を大きくすることが要求される (Lees and Nolan, 1998; Lees et al., 2010). そのために, これまで高い足部速度の獲得に関して行われてきた研究は蹴り脚を対象としたものが大部分であった (Lees and Nolan, 1998; Kellis and Katis, 2007; Lees et al., 2010). しかしながら, インステップキックはまず支持脚を踏み込むことから始まるために, この踏み込み無くしては蹴り脚を高速で振り込むことができないと考えられる. すなわち, 支持脚も最終的な足部速度を高めることに大きく影響していることが推察できる. このことから近年では, 支持脚に関する研究が注目されていると共にその重要性が指摘され始めている (Masuda et al., 2005 福井ほか, 2007; OrloŠ et al., 2008; Katis and Kellis, 2010; Inoue et al., 2014). インステップキックは, 助走により得られた速度 ( 運動量 ) を支持脚により受け止めることから始まり, 身体へは鉛直成分だけでみても体重のおよそ 2 3 倍もの大きな地面反力が作用することになる (OrloŠ et al., 2008; Katis and Kellis, 2010). また, 支持脚接地中では, 片脚において身体を支持することや, 身体が支持脚側に傾くことから, 下肢 3 関節の屈曲伸展運動だけでなく, 特に股関節における内外転運動を制御する筋群が機能していることが予測される. これらのことから, インステップキックにおいて高いボール速度を獲得するためには, 身体を支持するための支持脚による筋群が大きな筋力を発揮できることが重要になると考えられる. それに加えて, 支持 脚における主要筋群の筋収縮様式に着目すると, それらは支持脚の接地と共に伸張し, その後短縮する伸張 短縮サイクル (SSC: Stretch-Shortening Cycle) 運動によって大きな力を瞬間的に発揮していることが推察できる.SSC 運動により大きな力発揮を行っている代表的な運動としてはジャンプ運動が挙げられ, このジャンプ運動はスプリント走や各種フットワークなど SSC 運動が内在するスポーツのパフォーマンスと密接な関係にあることが報告されている (Chelly and Denis, 2001; Bret et al., 2002 図子ほか,1993 有賀ほか,2012 苅山 図子,2013a). これらのことから判断すると, インステップキックにおける支持脚では SSC 運動による大きな筋力発揮能力を有していることが重要であり, ジャンプ運動に類似した筋力発揮の優劣がボール速度を高めるために影響している可能性がある. しかしながら, これまでのボール速度と支持脚の脚筋力との関係性について検討した研究は少なく (Masuda et al., 2005), さらにジャンプ能力との関係性について検討したものは見当たらない. また, フリーキックやペナルティーキックなどのディフェンス側の制限がない場合においては, 高いボール速度を獲得するために助走距離の長い助走が用いられている. このような条件下では身体の持つ運動量が大きいために, 支持脚接地時には支持脚においてより大きな力発揮が要求されることが予想されるものの, これまでに, 助走速度の増大に伴って支持脚に要求される筋力やジャンプ能力がどのように変化するかについては検討されていない. これらの未解決の事項を究明することは, インステップキックにおけるボール速度向上のための支持脚に対する筋力 パワートレーニング法を考案するための際の有益な知見になることが考えられる. そこで本研究では, サッカーのインステップキック時におけるボール速度に影響する支持脚の筋力やジャンプ能力について, 助走速度の相違に着目して明らかにすることを目的とした. なお, ボール速度を獲得するためには足部速度の獲得が前提条件になること, 足部速度をボール速度へ

3 インステップキック 支持脚の筋力とジャンプ能力 757 変換するにはインパクト技術が影響すること (Lees and Nolan, 1998; Lees et al., 2010) を考慮して, 本研究ではボール速度ではなく足部速度を用い, それと筋力やジャンプ能力との関係性について検討することで目的の達成を目指した. 方法. 被検者被検者は, 体育系大学サッカー部に所属する男子サッカー選手 12 名 (Table 1) とした. 実験を開始するにあたり, すべての被検者に本研究の目的, 方法および実験にともなう安全性を十分に説明し, 実験参加のための同意を得た. 被検者へは, 事前に実験試技に関する説明を行い, 十分に練習を行わせた.. 実験運動と測定および算出方法 1) インステップキック動作の測定 実験設定被検者には, 十分なウォーミングアップの後, ボールから 1m, 3mおよび 7mの助走距離 ( 以下 1m 条件, 3m 条件, 7m 条件 と略す ), さらに被検者の自由な助走距離 ( 以下 Free 条件 と略す ) の 4 種類の助走条件を用いて, 助走路の延長線上に設置したゴール型のネット ( ボールから 5m 前方 ) に向けて, 最大努力でインステップキックを行わせた. ボールはフォースプレート中央側方に置き, キック時には支持脚をフォースプレート上に踏み込むように指示した. また, それぞれの助走条件においてフォームを崩さず, かつ 5 段階評価における被検者の内省が 4 以上の試技が 2 試技得られるまで各助走条件で実施させた. 得られた成功試技の内, 後述する足部速度が高い値を示したものを分析対象とした. 試技間には疲労の影響を無くすために十分な休息をとらせた. これらインステップキックの測定は, 上述の実験設定を支障なく行うことのできる広い実験施設内で実施した. 測定方法インステップキックの動作を 3 次元分析するために, 赤外線カメラ10 台 (ViconMotionSystems 社製,Vicon MX+) を用いて, 身体計測点 47 点およびボール計測点 4 点, 計 51 点の 3 次元座標データを250 Hz で収集した. 地面反力はフォースプレート (Kistler 社製,9287B) を用いて1,000 Hz で計測し, 各センサ出力を A/D 変換ボードによってコンピュータに取り込んだ. 静止座標系は, 助走の進行方向に対して水平左右方向を X 成分, 水平前後方向を Y 成分, 鉛直上下方向を Z 成分と定義した. 算出方法 関節角度, 関節トルク本研究では, 運動自由度を 3 として,14の関節によって連結された15の剛体セグメントモデルを用いて全身をモデル化した. 各セグメントの重心位置, 質量, 慣性モーメント等の慣性パラメータについては, 阿江ほか (1996) の身体部分慣性係数を用いて算出した. そして, 画像より得られた身体座標点の 3 次元座標値と, フォースプラットフォームにより計測された地面反力データを用いて逆動力学的計算を行い, 支持脚における膝関節屈曲伸展軸, 股関節屈曲伸展軸および内外転軸まわりにおける関節トルクを算出した. さらに, これらの軸まわりにおける関節角度を算出し, それを時間微分することで角速度を算出した. なお, これらの算出に用いた座標系および関節角度定義は, 苅山ほか (2013) と同様である. 地面反力および全ての関節トルクは, 体重あた Table 1 Subject characteristics Number Age (years) Body height (cm) Body weight (kg) Athletic history (years) Subjects ± ± ± ±1.9

4 758 苅山ほか りの相対値として算出した. また関節角速度および関節トルクに関しては, すべての試技において被検者が支持脚接地からボールインパクトまでの局面に要した時間を100 としてデータを規格化し,1 毎に平均化した. これらの算出に関しては, Wells and Winter(1980) の方法を用いて, 身体各部の分析点毎に最適遮断周波数 (5 35 Hz) を決定し,4 次の位相ずれのない Butterworth digital ˆlter による平滑化を行った. 足部速度, ボール速度および助走速度支持脚接地からボールインパクトまでの時間は, 鉛直地面反力が各被検者の体重 3 以上になった時点からボール速度が上昇し始めた時点までとした. 助走速度は支持脚接地時における身体重心速度, 足部速度はボールインパクト時の足部重心速度とした. また, 身体重心速度の影響を除いた正味の足部速度として, 足部速度からボールインパクト時の身体重心速度を減じて相対足部速度を算出した. これらの速度は, 各時点における静止座標系の 3 成分の速度ベクトルにおける平方和の平方根とした. インステップキックでは, 助走を用いることで足部速度を高めることができるが, 助走速度の増大に伴ってそれは困難になることが予想される. 本研究では, 個人内において, 増大する助走速度に対して足部速度を高めることができる下肢の筋力やジャンプ能力について検討するために, 足部速度および相対足部速度それぞれにおいて 1m 条件から 7m 条件への変化率を算出した. 足部速度および身体重心速度の算出においては, 収集された 3 次元データについて, ボールインパクト後のデータを取り除き, ボールインパクト前 30フレームのデータを反転したものをボールインパクト後に挿入し, それを時間で数値微分したものから算出した (Shinkai et al., 2009). ボール速度については, ボールに貼付した 4 点のマーカーからボール中心を算出し, ボールが足部から離れた後の 5 フレームの平均速度とした. ボール速度の算出においても他の速度変数と同様, 静止座標系の 3 成分の速度ベクトルにおける平方和の平方根として算出した. 2) 等速性筋力の測定下肢の筋力を測定するために, 多用途筋機能評価運動装置 (System 4, Biodex 社製 ) を用いた. 蹴り脚と支持脚それぞれにおいて, 短縮性の膝関節伸展筋力と屈曲筋力, 股関節伸展筋力と屈曲筋力を60, 180および300 /s の 3 つの角速度で実施した. 股関節外転筋力と内転筋力においては, 4.19 rad/s(240 /s) よりも高い角速度条件では股関節外内転筋力を精度よく計測できないという報告 (Masuda et al., 2005) に基づき,60および 180 /sec の 2 つの角速度で実施した. これらの筋力測定は, 十分なウォーミングアップの後, 各試技条件それぞれにおいて最大努力で 5 回実施させ, その際の最大値 ( ピークトルク ) を分析対象とした. 膝関節の伸展および屈曲筋力測定での肢位は椅座位とし, シートに座った被検者の上半身, 骨盤部および測定脚の大腿部を専用のベルトでシートに固定した. ダイナモメーターの回転軸に膝関節の回転中心をアームの長さを調節して合わせ, 足関節上部を専用パッドで固定した. 可動範囲は, 最大伸展位を 0 とし, そこから屈曲方向に90 までとした. 股関節伸展および屈曲筋力測定での肢位はベッド上仰臥位とし, シート上で被検者の胸部, 骨盤部および非測定脚を専用のベルトでシートに固定した. ダイナモメーターの回転軸に大転子を合わせ, 測定脚の膝関節上部を専用パッドでアームに固定した. 可動範囲は, 股関節伸展位を 0 としてそこから屈曲方向に120 までとした. 股関節外転および内転筋力測定での肢位はベッド上側臥位とし, シート上で被検者の胸部および骨盤部を専用のベルトでシートに固定した. ダイナモメーターの回転軸に大転子を合わせ, 測定脚の膝関節上部を専用パッドでアームに固定した. 可動範囲は, シートと大腿部のなす角度が 0 の位置から外転方向に45 までとした. 3) ジャンプ能力の測定ジャンプ能力の測定として, 十分なウォーミングアップの後, 両脚踏切の垂直跳 (Counter- Movement Jump: CMJ), 両脚踏切のリバウンド

5 インステップキック 支持脚の筋力とジャンプ能力 759 ジャンプ (Double-leg Rebound Jump: DRJ), さらに片脚踏切のリバウンドジャンプを蹴り脚 (Kicking leg Single-leg Rebound Jump: K-SRJ) と支持脚 (Supporting leg Single-leg Rebound Jump: S-SRJ) それぞれで行わせた. CMJ では, 立位姿勢からその場でしゃがみ込みの反動動作を用いてできるだけ高く跳ぶことを口頭で指示して行わせた.DRJ, K-SRJ および S-SRJ はその場から動作を開始し,5 回連続して跳躍する運動であり, その際にはできる限り踏切時間を短くし, できる限り高く跳ぶことを口頭で指示して行わせた.5 回のジャンプ中においてフォームを崩さず, かつ被検者の内省の良かった試技の中から, 後述する RJ-index が最も高い値を示したものを分析に用いた. なお, すべてのジャンプにおいて両手を腰に当てて行わせ, 試技間には疲労の影響を無くすために十分な休息をとらせた. 測定には Multi jump tester(dkh 社製 ) を用いてすべての試技における跳躍高と,DRJ, K- SRJ および S-SRJ においては RJ-index を以下の式より算出した. 跳躍高 = 滞空時間 2,9.81は重力加速度 (m/s 2 ) RJ-index= 跳躍高 踏切時間 -1 ( 図子ほか, 1993 遠藤ほか,2007). なお,RJ-index を力学的に捉えた際には, 踏切中の力学的パワーとして解釈できる (Tauchi et al., 2008).. 統計処理各測定項目は平均値 ± 標準偏差で示した.3 群 以上の平均値の差を検定する場合には Bonferroni 法を用い, 相関係数は Pearson の方法を用いて算出した. なお, 有意性は危険率を 5 未満で判定し,10 未満を有意傾向として扱った. 結果 Table 2 には, ボール速度, 足部速度, 相対足部速度, 助走速度と支持脚接地からボールインパクトまでの時間について示した. 助走距離の増大に伴って, ボール速度, 足部速度および助走速度においては大きく, 支持脚接地からボールインパクトまでの時間においては短くなることが認められた. また, これらの項目について Free 条件は 3m 条件と同様もしくは大きく, さらに 7m 条件よりは小さいことから,3m 条件と 7m 条件の中間的な特徴を示した. 一方, 相対足部速度については,1 m 条件が他の条件よりも小さいことが認められた. なお,Table 3 には等速性最大筋力を,Table 4 には各種ジャンプ能力について示している. Fig. 1 には, 最大地面反力を静止座標系における左右方向, 前後方向および鉛直方向それぞれについて示した. 助走距離が増大することに伴いすべての項目は増大することが認められた. また, Free 条件は,1m 条件よりも大きく,7m 条件よりも小さく,3 m 条件と同様の大きさであった. Table 5 には, 足部速度と等速性筋力との相関関係について示した. 蹴り脚においては,1 m 条件の足部速度と180 /s 条件の股関節伸展筋力,3 m 条件の足部速度と180 /s 条件の股関節内転筋力,7m 条件の足部速度と180 /s 条件の股関節 Table 2 Foot speed, ball speed and approach speed in various instep kicks 1m 3m 7m Free DiŠerences Ball speed (m/s) 23.48± ± ± ± m<3 m, Free<7 m Foot speed (m/s) 17.92± ± ± ± m<3 m, Free<7 m Relative foot speed (m/s) 16.55± ± ± ± m<3 m, 7m, Free Approach speed (m/s) 2.24± ± ± ± m<3 m<free<7 m Touch down-impact time (s) 0.127± ± ± ± m<3 m, Free<7 m <, >: represent a signiˆcantly smaller or larger during one condition than during another condition, p<0.05

6 760 苅山ほか 外転筋力との間において相関関係のみられる傾向が示された. 支持脚においては,1 m 条件の足部速度と300 /s 条件の股関節伸展筋力,1m 条件の足部速度と60 /s 条件の股関節外転筋力,7 m および Free 条件の足部速度と300 /s 条件の股関節外転筋力,3 mおよび Free 条件の足部速度と 180 /s 条件の股関節内転筋力との間において相 Table 3 Maximal isokinetic strength Kickking leg Supporting leg Knee Extension 60 /s ± ±29.45 (Nm) 180 /s ± ± /s 80.09± ±19.28 Flexion 60 /s 88.96± ± /s 62.68± ± /s 54.58± ±18.97 Hip Extension 60 /s ± ±46.53 (Nm) 180 /s ± ± /s ± ±42.66 Flexion 60 /s ± ± /s ± ± /s ± ±19.94 Abduction 60 /s ± ± /s 92.25± ±22.73 Adduction 60 /s ± ± /s ± ±20.42 関関係のみられる傾向が示された. また,3 mおよび 7m 条件の足部速度と300 /s 条件の股関節伸展筋力,1m 条件の足部速度と180 /s 条件の股関節屈曲筋力,1mおよび 3m 条件の足部速度と180 /s 条件の股関節外転筋力,7 m 条件の足部速度と180 /s 条件の股関節内転筋力との間に有意な相関関係が認められた. なお, 相対的な足部速度と各種等速性筋力との間の相関関係について検討した場合もほぼ同様の結果が示された (Table 6). Table 7 には, 足部速度と各種ジャンプ能力との間の相関関係について示した. 両脚踏切の跳躍運動である CMJ および DRJ の RJ-index との間には, どの助走条件との間にも有意な関係性はみられなかったものの,S-SRJ の RJ-index との間には,1 m 条件を除くすべての助走条件の足部速度において有意な関係性が認められた. なお, 相対的な足部速度と各種ジャンプ能力との間の相関関係について検討した場合もほぼ同様の結果であった (Table 8). Fig. 2 には,S-SRJ の RJ-index と支持脚の股関節伸展筋力および外転筋力それぞれとの間の相関関係について示した.S-SRJ の RJ-index と支持脚の股関節伸展筋力との間には, どの角速度条 Table 4 Ability of various jumps CMJ DRJ K-SRJ S-SRJ Jump height (m) 0.467± ± ± ±0.026 Contact time (s) 0.157± ± ±0.020 RJ-index 2.038± ± ±0.147 Fig. 1 The maximal ground reaction force about lateral, horizontal and vertical directions in various instep kicks : represent a signiˆcant dišerence among various instep kicks, p<0.05

7 インステップキック 支持脚の筋力とジャンプ能力 761 Table 5 Correlation coe cients between foot speed and maximal isokinetic strength Knee joint Extension Knee joint Flexion Kicking leg Supporting leg Kicking leg Supporting leg 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 1 m m m Free Hip joint Extension Hip joint Flexion Kicking leg Supporting leg Kicking leg Supporting leg 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 1 m # # m m Free Hip joint Abduction Hip joint Adduction Kicking leg Supporting leg Kicking leg Supporting leg 60 /s 180 /s 60 /s 180 /s 60 /s 180 /s 60 /s 180 /s 1 m # m # # 7m # # Free # # n=12, P<0.05, # P<0.1 件においても相関関係はみられなかったものの, 60 /s 条件における股関節外転筋力との間には相関関係のみられる傾向が,180 /s 条件における股関節外転筋力との間には有意な相関関係が認められた. Fig. 3 には,S-SRJ の RJ-index, 支持脚の股関節外転筋力と足部速度, 相対足部速度における 1m 条件から 7m 条件への変化率それぞれとの間の相関関係について示した. 足部速度における 1m 条件から 7m 条件への変化率との間には, どの項目間にも有意な関係性は認められなかったが, 相対足部速度においては,S-SRJ の RJindex との間にのみ相関関係のみられる傾向が示された. Fig. 4 には, 膝関節屈曲伸展軸, 股関節屈曲伸展軸および内外転軸周りの関節角速度と関節トル クの時系列的な変化パターンを規格化時間で示した. 膝関節では, 伸展トルクは接地後, ボールインパクトへ向けて増大する傾向を示し, その大きさは助走速度の増大に伴って増大していることが示された. 角速度についてみると, 負の値 ( 屈曲 ) から正の値 ( 伸展 ) へ推移する傾向を示し, 助走速度の増大に伴って増大していることが示された. 股関節は, 助走条件に関わらず前半部では伸展トルク, 後半部では外転トルクが大きな値で推移している一方で, 助走速度の増大に伴って股関節伸展トルクの大きさはほぼ同程度であるものの, 股関節外転トルクにおいては 3m,7mおよび Free 条件は 1m 条件と比較して, 局面全体にわたって高い値で推移する傾向を示した. また, 角速度に着目すると, すべての助走条件において, 股関節屈曲伸展軸まわりではほぼ正の値 ( 伸

8 762 苅山ほか Table 6 Correlation coe cients between relative foot speed and maximal isokinetic strength Knee joint Extension Knee joint Flexion Kicking leg Supporting leg Kicking leg Supporting leg 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 1 m m m Free Hip joint Extension Hip joint Flexion Kicking leg Supporting leg Kicking leg Supporting leg 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 60 /s 180 /s 300 /s 1 m # m m Free Hip joint Abduction Hip joint Adduction Kicking leg Supporting leg Kicking leg Supporting leg 60 /s 180 /s 60 /s 180 /s 60 /s 180 /s 60 /s 180 /s 1 m # m # # # # 7m # # Free # n=12, P<0.05, # P<0.1 Table 7 Correlation coe cients between foot speed in various instep kicks and ability of various jumps Table 8 Correlation coe cients between relative foot speed in various instep kicks and ability of various jumps CMJ jump height DRJ RJ-index K-SRJ RJ-index S-SRJ RJ-index CMJ jump height DRJ RJ-index K-SRJ RJ-index S-SRJ RJ-index 1 m m m Free n=12, P<0.01, P<0.05 1m m m Free n=12, P<0.01, P<0.05 展 ) で推移している一方, 股関節内外転軸まわりでは負の値 ( 内転 ) で推移する傾向を示した. さらにこの負の角速度は,3 m,7mおよび Free 条件は 1m 条件よりも高い値で推移する傾向を示した. 考察 インステップキックにおいて,1 m 条件から 7 m 条件へと助走距離が増大することに伴って助走速度は増大し, 足部速度およびボール速度が増

9 インステップキック 支持脚の筋力とジャンプ能力 763 Fig. 2 Relationships between RJ-index and hip abduction strength, and hip extension strength about supporting leg 大することが確認された (Table 2). また, 支持脚接地からボールインパクトまでの時間は, すべての試技において極めて短い時間であるとともに, この時間は助走速度の増大に伴って減少することも認められた (1 m: 0.127±0.013 s, 3 m: 0.116±0.010 s, 7 m: 0.103±0.009 s). この際の地面反力は, 鉛直成分のみでみても 1m 条件で体重の 2 倍程度と大きな値を示し, さらに 3m 条件で 3 倍程度,7 m 条件で 4 倍程度と助走速度の増大に伴って大きな値を示した (Fig. 1). これらのことから, インステップキックでは助走速度を高めることで足部速度およびボール速度が増大するが, その際には支持脚において極めてより短い時間により大きな力発揮が要求されることが示された. ここで, 足部速度から身体重心速度を減じた, 正味の足部速度である相対足部速度に着目する と, 助走速度の増大に伴って足部速度が増大した一方で, 相対足部速度においては助走速度の増大に対応した変化を示さず,7 m 条件においては 3 m 条件と同程度の大きさであった. 助走速度の増大によって足部速度が高まる理由について考えると, 支持脚から蹴り脚のスイング速度の増大へ繋がる一連の機序 ( 福井ほか,2007; Inoue et al., 2014) を有効利用できること, ボールインパクト時における身体の持つ速度が高くなること, 以上の 2 点が挙げられる.7 m 条件における助走速度および足部速度が他の試技よりも高い一方で, 相対足部速度が 3m 条件と同程度であったことを考慮に入れると,3m 条件から 7m 条件への足部速度の増大は, 上記の中でも主に ボールインパクト時における身体の持つ速度が高くなることによる影響であると考えられる. このことは, 言い換えると 1m 条件よりも高い助走

10 764 苅山ほか Fig. 3 Relationships between RJ-index, hip abduction strength about supporting leg and rate of change of foot velocity and relative foot velocity (7 m/1 m ) Fig. 4 Averaged patterns of joint angular velocity and joint torque about the knee and hip joints at supporting leg from touch down to ball impact in various instep kicks 速度条件では, 大きな地面反力が短時間に作用するために, 支持脚から蹴り脚のスイング速度の増大へ繋がる一連の機序 ( 福井ほか,2007; Inoue et al., 2014) を有効利用して足部速度を獲得することが困難であることを意味している. 本研究ではこのような助走条件の特徴へ配慮しなが

11 インステップキック 支持脚の筋力とジャンプ能力 765 ら, 足部速度の獲得に重要な支持脚の筋力やジャンプ能力について検討していく. なお, 助走距離を規定せずに行った Free 条件における助走速度は 3m 条件よりも高いものの 7m 条件よりも低く, 他の変数は 3m 条件と同程度であり 7m 条件よりも低かったことから判断すると,Free 条件は 3m 条件と 7m 条件の中間的な特徴を有しているものと推察される.. インステップキックにおける高い足部速度の獲得に影響する筋力およびジャンプ能力 1) 蹴り脚について足部速度および相対足部速度と蹴り脚における下肢筋力との間には, わずかな項目において相関関係のみられる傾向が示されたが, その中には蹴り脚の主動作である股関節屈曲や膝関節伸展に関する項目に相関関係はなく, 特徴的な結果は認められなかった (Table 5 and 6). これまで, ボールまたは足部速度に対する蹴り脚の筋力との関係性について検討した研究では, 両者の間に関係性が認められるものとそうでないものの両方が存在し, その見解は統一されていない ( 浅見 戸苅, 1968 瀧井,1984; Cabri et al., 1988; McLean and Tumilty, 1993; Mognoni et al., 1994; Aagaard et al., 1996; Saliba and Hrysomallis, 2001; Masuda et al., 2005). その理由の一つとして, インステップキックによる足部速度は, 身体分節間の相互作用によって発生するモーメントによる影響が大きく (Putnam, 1991; Nunome et al., 2006), さらにこのモーメントは支持脚の運動によっても獲得される (Inoue et al., 2014) などのように, 足部速度の大きさは蹴り脚の筋力以外の要素が大きく影響していることが挙げられる. また, 足部速度および相対足部速度と CMJ の跳躍高および DRJ の RJ-index, 蹴り脚側で行う K- SRJ の RJ-index との間においても有意な関係性は認められなかった (Table 7 and 8). これに関する要因を蹴り脚について考えると, 蹴り脚と本研究で用いたジャンプ運動の踏切脚における主動作に作用する筋群が異なることが挙げられる. 一方, 蹴り脚の主動作に関する項目ではないが, 蹴 り脚の股関節内転筋力においては,3 m 条件の足部速度,3mおよび 7m 条件の相対足部速度との間に相関関係のみられる傾向が示された (Table 7 and 8 ). 同様の結果は,Masuda et al. (2005) においても報告されているものの, これまでにその詳細な機序については述べられていない. インステップキックの蹴り脚と同様に高い股関節の屈曲速度が重要となるスプリント走では, 股関節内転筋群が, 臼蓋に向かって大腿骨を引き込む求心性の力を生成し自由度の高い球関節である股関節を安定させること, また股関節伸展位では股関節の屈曲に作用することで, 股関節屈曲動作に影響していることが報告されている ( 松尾ほか,2011). これらを基に上述の関係性が見られた背景について考えると, インステップキックの蹴り脚においてもスプリント走でみられた内転筋群の機能が同様に存在し, それが股関節屈曲速度, すなわち足部速度の獲得に影響していることが推察される. しかしながら, これらについては今後, 蹴り脚の股関節周辺のキネマティクスやキネティクス変量, 内転筋群などの活動を定量化し検討すること, さらにその際には, 上記の関係性が 1m 条件よりも高い助走速度条件で得られたことを考慮し, 助走速度の相違による影響へも着目することが重要であると考えられる. 以上に述べた本研究の結果や先行研究の内容に加え, 本研究ではインステップキックに精通した被検者を対象とし, さらに実験設定として助走距離を厳密に規定していたことを合わせて判断すると, 助走速度の大きさに関わらず足部速度に対する蹴り脚の主動作に関する筋力やジャンプ能力の影響は小さいものの,1 m 条件よりも高い助走速度条件においては内転筋力が関与している可能性のあることが考えられる. 2) 支持脚について支持脚はインステップキックにおける動作の起点であるとともに, 身体を支持し安定性を確保すること, さらには蹴り脚の足部速度を増大させること ( 福井ほか,2007; Inoue et al., 2014) に対し重要な役割を有する. 加えて, 支持脚には極め

12 766 苅山ほか て短い時間に大きな地面反力が作用すること (Table 2, Fig. 1) から判断すると, インステップキックにおいて高い足部速度を獲得するためには, 支持脚において高い筋力やジャンプ能力が必要になることが推察できる. 支持脚において,1m,3mおよび 7m 条件の足部速度と300 /s 条件の股関節伸展筋力との間, また股関節外転筋力においては, ほぼすべての助走条件の足部速度および相対足部速度との間に有意な相関関係または相関関係のみられる傾向が示された (Table 5 and 6). これらのことは, インステップキックにおいて高い足部速度を獲得するためには支持脚における股関節伸展筋力および外転筋力が重要になることを示唆するものである. その一方で,1 m 条件を除くすべての助走条件 (3 m,7mおよび Free 条件 ) においては, 足部速度および相対足部速度と支持脚で行う S-SRJ の RJ-index との間には有意な相関関係が認められたものの, 同じリバウンドジャンプである DRJ の RJ-index との間には認められなかった (Table 7 and 8).SRJ と DRJ の踏切脚における力発揮特性の相違について苅山ほか (2012; 2013) は,SRJ と DRJ は共に足関節底屈筋群の動員が大きなジャンプ運動であるものの, 両ジャンプを比較した際には SRJ は DRJ よりも股関節伸展筋群, 特に股関節外転筋群の動員が大きく, これらの筋群による関節トルクは SRJ の遂行能力に影響していることを報告している. また, 苅山ほか (2012; 2013) からは,SRJ における股関節伸展および外転筋群は伸張性から短縮性へと切り替わる SSC 運動によって力発揮がなされていることも確認できる. これらのことから,SRJ は踏切脚において股関節伸展筋群, 特に外転筋群における SSC 運動を伴った力発揮が大きいという特徴を有していることが理解できる. 本研究では SRJ における動作分析を行っていないものの,S- SRJ の RJ-index と股関節外転筋力との間にのみ有意な相関関係が認められたこと (Fig. 2) から判断すると, 本研究の SRJ は先行研究同様に股関節外転筋群の力発揮が特徴的な運動であると考 えられる. これらのことから, 支持脚における片脚リバウンドジャンプの能力は,1 m 条件を超える高い助走条件において高い足部速度を獲得するために重要な能力であり, その背景には SSC 運動を伴った股関節外転筋群による力発揮が影響している可能性がある. インステップキックにおいて助走を用いることは高い足部速度を獲得する上で有利に働くものの, より高い助走速度条件では正味の足部速度である相対足部速度の獲得は困難になる (Table 2). 本研究では, 個人内においてより高い助走速度を利用して足部速度や相対足部速度を獲得するための要因について, 上述した股関節外転筋力や支持脚のリバウンドジャンプの遂行能力に着目して検討した (Fig. 3). その結果, 股関節外転筋力との間にはどの項目にも有意な相関関係は認められなかったが,S-SRJ の RJ-index と相対足部速度の変化率との間には有意傾向ではあるものの対応関係のあることが示された. 相対足部速度は重心速度の影響を除いた正味の足部速度であるために, この相対足部速度の 1m 条件から 7m 条件への変化率の大きさは, 個人内において増大する助走速度に対し身体を支持し, 考察冒頭で述べた 支持脚から蹴り脚のスイング速度の増大へ繋がる一連の機序 ( 福井ほか,2007; Inoue et al., 2014) を有効に利用する支持脚の能力を意味していると捉えることができる. すなわち, 個人内においてより高い助走速度を利用するためには, 支持脚でのリバウンドジャンプの遂行能力が重要になると考えられる. これまでの結果から, インステップキックにおいて高い足部速度を獲得するためには, 助走速度に関わらず股関節伸展筋力や外転筋力, 支持脚で行う片脚リバウンドジャンプの遂行能力が重要になることが示された. また一方で, 個人内においてより高い助走速度を利用し高い足部速度を獲得するためには支持脚での片脚リバウンドジャンプの遂行能力が重要になること, その背景には SSC 運動を伴った股関節外転筋群の働きが影響している可能性のあることも示された. ここで, このような関係性が生じた要因について考えてみ

13 インステップキック 支持脚の筋力とジャンプ能力 767 ると,SRJ の踏切脚における力発揮特性がインステップキックの支持脚におけるそれと類似していること, 言い換えると, インステップキックでは助走速度の相違に関わらず股関節伸展筋群や外転筋群が大きな力を発揮していることや, 助走速度の高いインステップキックでは股関節外転筋群が SSC 運動によって大きな力を発揮していることが予測される. しかしながら, これまでにインステップキックにおける支持脚の関節毎の力発揮特性が, 助走速度の増大に伴いどのように変化しているかについては報告されていない. そこで本研究では, インステップキックにおける支持脚の角速度と関節トルクを算出することで, 上述の関係性が生じた要因についての検討を加える (Fig. 4). 股関節は, 助走条件に関わらず支持脚接地からボールインパクトにおいて, その前半部では伸展トルク, 後半部では外転トルクが大きな値で推移していることが確認できる. このことから判断すると, 上述した股関節の伸展および外転筋力 (Table 5 and 6) は, これらの股関節伸展トルクおよび外転トルク発揮を介して高い足部速度の獲得に貢献していることが推察される. 一方, 股関節伸展トルクは助走速度の相違に関わらずほぼ同程度の大きさであるものの, 股関節外転トルクにおいては 3m,7mおよび Free 条件は 1m 条件と比較して, 局面全体にわたって高い値で推移する傾向を示した. また, 角速度に着目すると, すべての助走条件において股関節屈曲伸展軸まわりではほぼ伸展動作のみで遂行されている反面, 内外転軸まわりでは着地と共に内転していることが確認できる. これらのことから, インステップキックにおける股関節外転筋群は,SSC 運動ではないものの伸張性の筋収縮により遂行されていることが示され, さらにその伸長速度は 3m,7m および Free 条件は 1m 条件よりも高いことが確認できる.SSC 運動における伸張性の筋収縮では, 筋の予備緊張 ( 高松ほか,1991) や筋腱の弾性エネルギーの貯蔵 (Komi and Bosco, 1978) が生じ, 続く短縮性収縮における発揮パワーの増大へ直接的に影響する重要な役割を有する. これらのことから判断すると, 高い助走速度条件では, SRJ における踏切脚と共通して, 支持脚の股関節外転筋群が伸張性の筋収縮により大きな力を発揮していることが理解でき, このことが, より高い助走速度条件でインステップキックにおける足部速度と S-SRJ の遂行能力の間に認められた関係性 (Table 7 and 8; Fig. 3) の要因として挙げられる. また,3 m,7mおよび Free 条件において, 足部速度と180 /s での股関節内転筋力との間に有意な相関関係が認められた (Table 5 and 6). インステップキックでは, 主に股関節外転トルクが発揮されているものの, そのパターンに着目すると, 接地後大きな値で推移した後, 低下するパターンを示した. 関節トルクは当該関節に作用する筋群による正味のモーメントを意味するものであるため, ここで確認される外転トルクの低下は, 股関節外転筋群の収縮力が低下したのではなく, 拮抗筋である股関節内転筋群との同時収縮により, 内外転方向への外力に対し関節の合成を高めていることを意味していると推察される ( 藤井ほか,1997). すなわち,1 m 条件よりも高い助走速度条件において, 股関節内転筋群は外転筋群とともに前額面上での身体の安定性を確保することで, 高い足部速度を獲得するために重要な役割を有している可能性がある. しかしながら, この内転筋群の役割については, 表面筋電図法などにより外転筋群と共に内転筋群の活動状態を定量化することによって検討していく必要がある. なお, 本研究では支持脚における膝関節の筋力と足部速度および相対足部速度との間に相関関係はみられなかったものの (Table 4 and 5), インステップにおける支持脚の膝関節伸展トルクは大きな値で発揮されていること, さらにこのトルクは助走速度の増大に伴って増大していることが確認できる (Fig. 4). これらのことから判断すると, インステップキックでは支持脚の膝関節伸展筋群が高い足部速度の獲得に対し重要な役割を有している可能性があり, これについては今後, 詳細に検討していく必要がある. また, 本研究では足部速度を高めることに必要な支持脚の筋力やジャンプ能力について示すことができたものの, その詳

14 768 苅山ほか 細な機序の解明には至っていない. 上述した今後の課題とも関連して, 今後は高い足部速度の獲得に対する支持脚の役割について明らかにする中で, それに対する筋力やジャンプ能力の役割について検討することも重要な課題である.. トレーニング実践への示唆本研究の結果から, インステップキックにおいて高い足部速度を獲得するためには, 蹴り脚だけではなく, 支持脚における筋力およびジャンプ能力を改善することの重要性が示された. 具体的には, 支持脚における股関節伸展筋力や外転筋力が重要になり, さらに高い助走速度条件においては, 股関節内転筋力, 特に支持脚で行う片脚リバウンドジャンプの能力が重要になる. これまで, サッカーにおける股関節内外転筋群の重要性については, 筋力比からみた障害予防に関する指摘が多く (Thorborg et al., 2011), インステップキックの支持脚に関しては, 踏込時の急激な方向転換に対する指摘に留まっている (Masuda et al., 2005). 本研究の結果は, これらに加え高い助走速度の利用という観点からも支持脚による股関節内外転筋力の重要性について指摘することができた. この観点からインステップキックによるボール速度向上のための支持脚を対象とした筋力 パワートレーニングについて考えると, 腹臥位や側臥位でのエクササイズバンドを用いた股関節内外転運動だけでなく, 股関節の内外転筋群の動員が大きい片脚スクワットやレッグランジなどの片脚系のエクササイズを高負荷で実施することも有用であると思われる. さらに,SSC 運動を伴った外転筋群による力発揮が大きな SRJ, さらに同様の力発揮がより顕著に確認されるバウンディング ( 苅山 図子,2013b) を用いることも有用であろう. ただし,SRJ は非常に短い時間に大きな地面反力が作用するとともに, 片脚ジャンプであるために複雑な運動機構で遂行されることから ( 苅山ほか,2013), ジャンプトレーニングをあまり行ったことが無い選手にとっては SRJ の遂行自体が困難になる場合も考えられる. その際には,SRJ の基礎となる両脚リバ ウンドジャンプ ( 苅山 図子,2013b) や股関節外転筋力 (Fig. 2) を改善するエクササイズを事前に導入するなど, トレーニング手段の階層構造性へ配慮することも重要である. 要約 本研究の目的は, サッカーのインステップキックにおけるボール速度の獲得に重要な足部速度に影響する支持脚の筋力やジャンプ能力について, 助走速度の相違に着目して明らかにすることであった. サッカー部に所属する男子大学生 12 名を対象に, 助走距離の異なるインステップキック, 等速性筋力測定, 各種ジャンプ運動を実施させ, インステップキックにおける足部速度および相対足部速度 ( 足部速度からボールインパクト時の身体重心速度を減じた値 ) と等速性筋力, 各種ジャンプ能力との関係性について検討した. 支持脚に関する主な結果は, 以下の通りである. 1) 助走歩数の増加とともに助走速度が増大し, さらに支持脚接地からボールインパクトまでの時間が減少し, 地面反力が増大した. 2) ほぼ全ての助走条件における足部速度と等速性筋力測定による支持脚の股関節伸展筋力および外転筋力との間に有意な相関関係が認められた. 3) 1m 条件よりも高い助走速度で行われる試技での足部速度と支持脚で行う片脚リバウンドジャンプの能力との間おいてのみ有意な相関関係が認められた. さらに, 同条件の足部速度と等速性筋力測定による支持脚の股関節内転筋力との間にも有意な相関関係が認められた. 4) 上記に示した足部速度との間にみられた関係性は, 相対足部速度においてもほぼ同様に確認することができた. 5) 1m 条件から 7m 条件への相対足部速度の変化率と支持脚での片脚リバウンドジャンプの能力との間に相関関係のみられる傾向が示された. 以上の結果から, インステップキックにおいて高いボール速度を獲得するためには, 助走速度に関わらず支持脚における股関節伸展筋力および外

15 インステップキック 支持脚の筋力とジャンプ能力 769 転筋力の向上が重要であること, より高い助走速度条件においては股関節内転筋力, 特に支持脚での片脚リバウンドジャンプの能力の向上が重要になることが示された. 文献 Aagaard, P., Simonsen, E. B., Trolle, M., Bangsbo, J., and Klausen, K. (1996) Speciˆcity of training velocityandtrainingloadongainsinisokinetickneejoint strength. Acta. Physiol. Scand., 156: 阿江通良 (1996) 日本人幼少年およびアスリートの身体部分係数.J. J. Sports Sci., 15: 有賀誠司 積山和明 藤井壮浩 緒方博紀 生方謙 (2012) 方向転換動作のパフォーマンス改善のためのトレーニング方法に関する研究 女子バレーボール選手におけるリバウンドジャンプ能力に着目して. 東海大学スポーツ医科学雑誌,24: 浅見俊雄 戸苅晴彦 (1968) サッカーのキック力に関する研究. 体育学研究,12: Bret,C.,Rahmani,A.,Dufour,A.B.,Messonnier,L., and Lacour, J. R. (2002) Leg strength and stišness as ability factors in 100 m sprint running. J. Sports Med. Phys. Fitness, 42: Cabri, J., De Proft, E., Dufour, W., and Clarys, J. (1988) The relation between muscular strength and kick performance. In: Reilly T., Lees A., Davids K., Murphy W. (Eds.) Science and football. London: E & FN Spon, pp Chelly,S.M.andDenis,C.(2001) Legpowerandhopping stišness: relationship with sprint running performance. Med. Sci. Sports Exerc., 33: 遠藤俊典 田内健二 木越清信 尾縣貢 (2007) リバウンドジャンプと垂直跳の遂行能力の発達に関する横断的研究. 体育学研究,52: 藤井範久 宮下憲 阿江通良 (1997) ハードル走における下肢 3 次元関節トルクおよび関節トルクパワー. バイオメカニクス研究,1: 福井洋介 内藤耕三 丸山剛生 (2007) サッカーのインステップキック動作における蹴り脚の膝伸展運動に貢献する動力学的要因. ジョイント シンポジウム講演論文集, Inoue, K., Nunome, H., Sterzing, T., Shinkai, H., and Ikegami, Y. (2014) Dynamics of the support leg in soccer instep kicking. J. Sports Sci., 32: 苅山靖 遠藤俊典 藤井宏明 森健一 尾縣貢 図子浩二 (2012) 片脚踏切を用いたリバウンド 型ジャンプの動作および力発揮特性 両脚踏切を用いたリバウンド型ジャンプと比較して. 体育学研究, 57: 苅山靖 藤井宏明 森健一 図子浩二 (2013) 片脚および両脚リバウンドジャンプにおける 3 次元的な力発揮特性の相違. 体育学研究,58: 苅山靖 図子浩二 (2013a) 陸上競技跳躍種目のパフォーマンス向上に対するバウンディングとリバウンドジャンプの用い方に関するトレーニング学的研究. トレーニング科学,25: 苅山靖 図子浩二 (2013b) プライオメトリックトレーニング手段としての各種リバウンドジャンプの用い方 両脚型と片脚型および鉛直型と水平型の相違に着目して. 陸上競技研究,92: Katis, A. and Kellis, E. (2010) Three-dimensional kinematics and ground reaction forces during the instep and outstep soccer kicks in pubertal players. J. Sports Sci., 28: Kellis, E. and Katis, A. (2007) Biomechanical characteristics and determinants of instep soccer kick. J. SportsSci.Med.,6: Komi,P.V.andBosco,C.(1978) Utilization of stored elastic energy in leg extensor muscles by men and women. Med. Sci. Sports, 10: Lees,A.,Asai,T.,Andersen,T.B.,Nunome,H.,and Sterzing, T. (2010) The biomechanics of kicking in soccer: a review. J. Sports Sci., 28: Lees, A. and Nolan, L.(1998) The biomechanics of soccer: a review. J. Sports Sci., 16: Masuda, K., Kikuhara, N., Demura, S., Katsuta, S., and Yamanaka, K. (2005) Relationship between muscle strength in various isokinetic movements and kick performance among soccer players. J. Sports Med. Phys. Fitness., 45: 松尾信之介 藤井宏明 苅山靖 大山卞圭悟 (2011) 走速度変化に伴う股関節内転筋群活動の変化. 体育学研究,56: McLean,B.D.andTumilty,D.M.(1993) Left-right asymmetry in two types of soccer kick. Br. J. Sports Med., 27: Mognoni, P., Narici, M. V., Sirtori, M. D., and Lorenzelli, F. (1994) Isokinetic torques and kicking maximal ball velocity in young soccer players. J. Sports Med. Phys. Fitness., 34: Nunome, H., Ikegami, Y., Kozakai, R., Apriantono, T., and Sano, S. (2006) Segmental dynamics of soccer instep kicking with the preferred and non-preferred

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