膝 前 十 字 靱 帯 再 建 術 後 の 半 腱 様 筋 腱 の 再 生 と 膝 関 節 屈 曲 機 能 Regeneration of the Semitendinosus Tendon and the Knee Flexion Strength after ACL Reconstruction

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1 2008 年 度 修 士 論 文 膝 関 節 前 十 字 靱 帯 再 建 術 後 の 半 腱 様 筋 腱 の 再 生 と 膝 関 節 屈 曲 機 能 Regeneration of the Semitendinosus Tendon and the Knee Flexion Strength after ACL Reconstruction 早 稲 田 大 学 大 学 院 スポーツ 科 学 研 究 科 スポーツ 科 学 専 攻 スポーツ 医 科 学 研 究 領 域 5007A050-0 野 村 由 実 Nomura, Yumi 研 究 指 導 教 員 : 福 林 徹 教 授

2 膝 前 十 字 靱 帯 再 建 術 後 の 半 腱 様 筋 腱 の 再 生 と 膝 関 節 屈 曲 機 能 Regeneration of the Semitendinosus Tendon and the Knee Flexion Strength after ACL Reconstruction スポーツ 医 科 学 研 究 領 域 5007A050-0 野 村 由 実 研 究 指 導 教 員 : 福 林 徹 教 授 序 論 膝 前 十 字 靱 帯 (ACL) 損 傷 は, 損 傷 による 膝 関 節 の 動 揺 性 が 日 常 生 活 や 競 技 に 与 える 影 響 が 大 きいため, 再 建 術 を 施 行 する 場 合 が 多 い. 現 在, 半 腱 様 筋 (ST) の 腱 を 使 用 した 解 剖 学 的 二 重 束 靱 帯 再 建 術 が 主 流 と なっている. 先 行 研 究 では,ST 腱 採 取 後 に ST 腱 は 再 生 するものの,ST の 筋 短 縮 や 筋 萎 縮, 膝 関 節 深 屈 曲 トルクの 低 下 が 生 じることが 報 告 されている. 本 研 究 では,ST 腱 の 再 生 過 程 および 膝 関 節 屈 曲 機 能 に ついて 検 討 を 行 い,ST 腱 採 取 を 考 慮 したハムストリ ングのリハビリテーション プログラムを 構 築 する ことを 目 的 とした. 実 験 1. 半 腱 様 筋 腱 の 再 生 過 程 の 縦 断 的 検 討 目 的 ST 腱 の 詳 細 な 再 生 過 程 を 明 らかにすること を 目 的 とした. 方 法 ACL 再 建 患 者 14 名 ( 男 性 6 名, 女 性 8 名 ) を 対 象 とし, 術 後 1-24 か 月 まで MRI 撮 像 を 行 った. ST 腱 の 再 生 の 有 無 および 遠 位 付 着 部 位, 筋 腱 移 行 部 の 位 置 について 確 認 した. 再 生 ST 腱 の 遠 位 部 ( 膝 関 節 裂 隙 ), 中 間 部 ( 膝 関 節 裂 隙 より 24mm 近 位 ) の T2 値 を 算 出 し, 横 断 面 積 は 近 位 部 ( 筋 腱 移 行 部 ) の 計 測 も 行 った.4 名 ( 男 性 3 名, 女 性 1 名 )を 対 象 として, 術 後 1-9 か 月 まで,マイクロスコピーコ イルを 用 いた MR 画 像 による 定 性 評 価 を 行 った. 結 果 および 考 察 横 断 面 積 および T2 値 は, 約 1-3 ヶ 月 で 高 値 を 示 し, 術 後 4-24 か 月 にかけて 減 少 傾 向 を 示 した.また,3 箇 所 の 計 測 部 位 で 同 様 の 経 時 変 化 をたどった(Fig. 1). 患 側 の 横 断 面 積 は 各 月 におい て 健 側 よりも 有 意 に 増 大 していた. 定 性 評 価 では, 高 輝 度 の 膜 状 の 組 織 に 囲 われた 不 均 一 な 腱 様 組 織 が, 時 間 経 過 とともに 連 続 性 のある 低 輝 度 な 組 織 に 変 化 していた. 以 上 より,ST 腱 の 再 生 は 腱 が 元 あった スペースに 沿 って 均 一 に 生 じ, 術 後 3 ヶ 月 までに 急 速 な 変 化 は 終 了 し, 徐 々に 成 熟 していくことが 示 唆 された.また, 筋 腱 移 行 部 の 健 側 比 は 術 後 1 か 月 (25mm)から 術 後 24 か 月 (32mm)まで 変 化 が ST tendon CSA(cm 2 ) なかったことから,ST 腱 採 取 時 に 位 決 定 が 成 され, 有 意 に 近 位 移 動 することが 分 かった.これらの 結 果 より, ST 腱 の 再 生 が 最 盛 期 を 迎 える 術 後 3 か 月 ま では,ST 腱 への 負 荷 を 避 けるために,ST の 単 独 収 縮 を 引 き 起 こす 腹 臥 位 膝 関 節 深 屈 曲 位 での 運 動 は 控 えるべきである Postoperative period (monts) Fig.1 Cross-sectional area in the ST tendon. 実 験 2. 半 腱 様 筋 の 形 態 と 膝 関 節 屈 曲 機 能 目 的 ST 腱 採 取 後 の ST の 形 態 と 膝 関 節 屈 曲 機 能 との 関 連 性 を 明 らかにすることを 目 的 とした. 方 法 ACL 再 建 術 後 12 か 月 以 上 経 過 した 24 名 ( 男 性 14 名, 女 性 10 名 )を 対 象 とした.MRI を 用 いて, 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積,ST の 筋 長 を 算 出 し,ST 薄 筋 (G) 半 膜 様 筋 (SM) 大 腿 二 頭 筋 長 頭 (BFl) 大 腿 二 頭 筋 短 頭 (BFs)の 筋 体 積 を 計 測 した. 等 尺 性 最 大 随 意 収 縮 時 の 膝 関 節 屈 曲 トルク,および ST SM BFl の 表 面 筋 電 位 を 測 定 した. 結 果 および 考 察 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 は 健 側 比 で 約 2.5 倍 であった. 患 側 の ST の 筋 長 は, 健 側 よ りも 約 3.4cm 近 位 に 短 縮 していた.ハムストリング の 筋 体 積 は,ST のみに 健 側 比 75%の 有 意 な 減 少 が みられた.また,ST の 筋 長 と 筋 体 積 との 間 に 相 関 関 係 が 認 められた. 等 尺 性 膝 関 節 屈 曲 トルクは, 膝 関 節 60,90,105 において 有 意 な 低 下 を 示 した. 膝 関 節 深 屈 曲 位 において,ST の 放 電 量 は SM および BFl の 値 と 比 較 して 健 側 では 高 値 を 示 したが, 患 側 では 三 筋 の 放 電 量 の 間 に 有 意 差 はなく,ST が 本 来 担 うべき 膝 関 節 深 屈 曲 位 での 機 能 が 欠 落 していた. JL Intermediate MT-J contralateral

3 Table 1.は ST 腱 の 再 生 の 有 無,および ST の 筋 長 が 健 側 に 比 べ 短 縮 しているか 否 によって 対 象 を 3 群 に 分 けたものである.ST 腱 が 再 生 し,ST の 筋 長 を 維 持 していた Group1 は 他 の 群 と 比 較 して,ST の 筋 体 積 および 膝 関 節 屈 曲 トルクの 低 下 率 が 少 ない 傾 向 に あった. 本 来 の 状 態 よりも 筋 線 維 が 短 縮 すれば 長 さ 力 関 係 が 上 行 脚 へとシフトし, 筋 紡 錘 からのフィ ードバックが 低 下 する 可 能 性 があり,ST は 機 能 的 に も 変 化 する 可 能 性 がある.さらに ST 腱 が 未 再 生 の 場 合 は, 筋 による 発 揮 張 力 を 脛 骨 に 伝 える 機 能 も 低 下 してしまう.したがって,ST 腱 採 取 による ST の 形 態 的 変 化 ( 腱 再 生 筋 短 縮 筋 萎 縮 )が, 膝 関 節 深 屈 曲 位 の 機 能 低 下 の 要 因 となることが 示 唆 された. Table1. Muscle volume of the ST and knee-flexion torque in each of the 3 morphology-based groups. (%contralateral) Regenerated ST tendon Muscle length of the ST Muscle volume of the ST Group 1 (N = 8) Group 2 (N = 13) Group 3 (N = 3) Stay 100.2±5.4 Shorter 84.0±6.7 Shorter 70.3± ±10.7** 71.3±11.6* 52.6±3.3 Knee-flexion torque at ± ± ±3.2 Knee-flexion torque at ± ± ±5.3 (cm 3 ) クは, 健 側 の 45,60,90, 患 側 の 30,45,90, 105 において 有 意 に 増 大 し,NHT の 可 動 範 囲 の 膝 の 貢 献 度 が 高 い 膝 関 節 深 屈 曲 位 でのトルク 増 大 が 生 じたと 考 えられる.ハムストリングの 放 電 量 は 健 側, 患 側 ともに,30 に 対 して,Pre では SM は 90,105 で,BF は 105 において 低 値 を 示 し,Post では SM は 60,90,105 で,BFl は 90,105 において 低 値 を 示 した.ST では Pre-Post 間 の 変 化 がみられな かった. 両 側 とも, 膝 関 節 角 度 の 増 加 にともなう BFl SM の 放 電 量 の 低 下 が 膝 関 節 浅 屈 曲 位 にシフト し,ST の 放 電 量 は 変 化 しなかったことから, 膝 関 節 深 屈 曲 位 における ST の 優 位 性 が 改 善 傾 向 に 転 じた ことが 考 えられる. 以 上 より,NHT によって,ACL 再 建 術 後 に 生 じる 膝 関 節 深 屈 曲 位 の 機 能 低 下 および ST の 筋 萎 縮 が 改 善 することが 明 らかとなった * * * ST G SM BFl BFs Pre Post Fig. 2 Muscle volume of the hamstrings on reconstruction limb. 実 験 3.Nordic hamstrings training が 膝 関 節 屈 曲 機 能 に 及 ぼす 効 果 目 的 実 験 2 の 結 果 に 基 づき, 膝 関 節 深 屈 曲 筋 力 低 下 の 要 因 である ST の 筋 萎 縮 の 改 善 策 として, Nordic hamstrings training( 以 下 NHT)が 膝 関 節 屈 曲 機 能 に 及 ぼす 効 果 について 検 討 した. 方 法 ACL 再 建 術 後 6 か 月 以 上 経 過 した 12 名 ( 男 性 7 名, 女 性 5 名 )を 対 象 とし,NH 群 と Control 群 に 分 けた.トレーニングは 週 2,3 回 8 週, 計 22 セッション 実 施 した. 実 験 2 と 同 様 にハムストリ ングの 筋 体 積 および 放 電 量, 等 尺 性 膝 関 節 屈 曲 トル クを Pre,Post の 計 2 回 測 定 した. 結 果 および 考 察 Control 群 では, 全 ての 項 目 において Pre-Post 間 の 有 意 差 はみられなかった. NH 群 のハムストリングの 筋 体 積 は, 健 側 の ST G BFl BFs, 患 側 の ST G BFs において,Pre -Post 間 で 有 意 に 増 大 した(Fig. 2). 等 尺 性 膝 関 節 屈 曲 トル (Nm/Kg) ** * Fig. 3 Knee-flexion torque on reconstruction limb. pre post 結 語 ACL 再 建 術 後 のリハビリテーションにおいて,ST 腱 の 再 生 過 程 が 最 盛 期 となる 術 後 3 か 月 までは,ST の 単 独 収 縮 をともなう 運 動 は 控 えることが 望 ましい. アスレティック リハビリテーション 後 期 より, 膝 関 節 屈 曲 機 能 低 下 の 予 防 策 として,Nordic hamstrings 等 の ST の 筋 萎 縮 改 善 を 目 的 としたトレ ーニングを 行 うことが 有 用 であると 考 える. * **

4 - 目 次 - 第 1 章 序 論... 1 第 2 章 実 験 1 半 腱 様 筋 腱 の 再 生 過 程 の 縦 断 的 検 討... 8 (A) 再 生 半 腱 様 筋 腱 の 定 量 評 価... 9 (B) 再 生 半 腱 様 筋 腱 の 定 性 評 価 第 3 章 実 験 2 半 腱 様 筋 の 形 態 と 膝 関 節 屈 曲 機 能...26 第 4 章 実 験 3 Nordic hamstrings training が 膝 関 節 屈 曲 機 能 に 及 ぼす 効 果 第 5 章 総 合 考 察...49 第 6 章 結 語...54 第 7 章 参 考 文 献...55 謝 辞...62 巻 末 資 料...63

5 第 1 章 序 論

6 1 膝 前 十 字 靭 帯 損 傷 膝 前 十 字 靭 帯 ( 以 下 ACL) 損 傷 は,サッカー,バスケットボールなどのノンコンタクトスポ ーツやラグビー, 柔 道 などのコンタクトスポーツ 両 方 において 多 くみられる 外 傷 である.ACL 損 傷 により, 膝 関 節 の 動 揺 性 が 生 じることで, 日 常 生 活 やスポーツパフォーマンスに 影 響 を 与 え るため, 整 形 外 科 領 域 において 注 目 を 浴 びてきた 疾 患 の 一 つである.これまでに,ACL 損 傷 に ついて, 受 傷 肢 位 に 関 する 研 究 1), 受 傷 機 転 に 関 する 研 究 2, 3), 性 差 に 関 する 研 究 4, 5, 6) など, 数 多 くの 研 究 がなされてきた.これらの 先 行 研 究 により,ACL 損 傷 は, 女 性 では 男 性 に 比 べて 発 生 率 が 2~8 倍 高 く, 受 傷 機 転 の 約 70%が 非 接 触 型 であること, 急 激 な 減 速 やカッティング, 着 地 時 での 受 傷 が 多 いことが 分 かっている. 受 傷 肢 位 に 関 しては, 膝 関 節 軽 度 屈 曲 位 外 反 外 旋 位,もしくは 膝 関 節 軽 度 屈 曲 位 外 反 内 旋 位 の 諸 説 があり, 統 一 見 解 が 得 られていない. 近 年 で は, 受 傷 機 転 に 多 いとされるカッティングや 着 地 時 について, 筋 活 動 動 態 や 動 作 解 析 を 行 い, ACL 損 傷 につながるような 要 因 や 損 傷 メカニズムを 検 討 する 研 究 が 多 くなってきている 7, 8, 9, 10).また, 損 傷 要 因 の 解 明 にともない,ACL 損 傷 予 防 トレーニングの 研 究 11, 12)が 大 きなトピッ クスとなっている. 2 膝 前 十 字 靭 帯 損 傷 の 治 療 とリハビリテーション ACL 損 傷 をした 場 合 は,ACL が 他 の 靱 帯 に 比 べて 自 然 治 癒 能 力 が 極 めて 低 くいため, 膝 関 節 の 動 揺 性 が 生 じる.また, 半 月 板 および 内 側 側 副 靭 帯 との 合 併 損 傷 を 伴 う 場 合 が 多 く, 放 置 した 場 合 ACL の 再 受 傷 のみならず, 関 節 炎 および 半 月 板 損 傷 を 誘 発 する 危 険 性 も 示 唆 されている 13, 14, 15).よって, 一 般 患 者 およびスポーツ 選 手 が 日 常 生 活 やスポーツ 活 動 において 受 傷 前 の 活 動 レベルを 取 り 戻 すために,ACL 再 建 術 が 施 行 される 場 合 が 多 い. 現 在 は,その 再 建 材 料 として, 骨 付 き 膝 蓋 腱 (bone-patellar tendon-bone: 以 下 BTB)や 半 腱 様 筋 (semitendinosus: 以 下 ST), 薄 筋 (Gracilis: 以 下 G)の 腱 といった 自 家 移 植 靱 帯 を 使 用 するのが 主 流 である. 再 建 術 式 は,BTB を 使 用 した BTB 法 と,ST 腱 および G 腱 を 使 用 した ST/G 法 と,ST 腱 のみを 使 1

7 用 した ST 法 の 3 つに 大 別 される.1980 年 代 より,BTB 法 が Golden standard として 多 用 され てきたが, 膝 蓋 腱 を 使 用 するために, 膝 関 節 前 面 痛 の 発 症 や 関 節 拘 縮, 膝 関 節 伸 展 トルクの 回 復 遅 延 が 生 じることが 弱 点 とされている.1994 年 に Rosenberg ら 16, 17) によって,Endobutton を 用 いたハムストリングスの 腱 による 再 建 術 ( 現 在 の ST/G 法 )が 開 発 された 後, 日 本 国 内 では ST/G 法 が 主 流 となり, 現 在 では ACL 再 建 術 の 約 8 割 を 占 めているとされている. 現 在 数 多 く 行 われている.Rosenberg 法 は, 遠 位 ST 腱 を 全 て 採 取 し, 鏡 視 下 にて 4 重 折 りにした ST 腱 を 脛 骨 と 大 腿 骨 に 一 箇 所 ずつ 空 けた 骨 孔 に 通 し, 大 腿 骨 側 を Endbutton,また 脛 骨 側 を Fixation Post を 用 いて 固 定 する 方 法 である(Fig. 1).この Rosenberg 法 を 基 礎 とし, 二 重 折 りの 移 植 腱 を 二 本 通 して 四 重 折 りとする 方 法, 大 腿 骨 に 二 箇 所 骨 孔 を 空 けそれぞれに 前 内 側 線 維 束 と 後 外 側 線 維 束 の 移 植 腱 を 通 す bi-socket 法, 脛 骨 および 大 腿 骨 に 二 箇 所 ずつ 対 応 する 骨 孔 を 空 け 前 内 側 線 維 束 と 後 外 側 線 維 束 に 見 立 てた 移 植 腱 を 各 々の 骨 孔 に 通 す 二 重 束 再 建 法 など, 改 良 点 を 加 えた 術 式 が 開 発 されるようになった.このような 手 術 方 法 の 変 還 により, 現 在 日 本 の ACL 再 建 術 は, 解 剖 学 的 および 機 能 的 に 本 来 の ACL に 酷 似 した 二 重 束 再 建 術 が 主 流 となってきている(Fig. 1). Fig. 1 Anatomical Double-Bundle Two Route ACL Reconstruction with ST tendon 18). 2

8 一 般 的 な 術 後 リハビリテーション プロトコールを Table 1 19) に 示 した.メディカルリハビ リテーションは, 術 後 数 日 後 より 回 復 をみて 可 動 域 訓 練 から 開 始 する. 術 後 2 週 間 までは 手 術 侵 襲 の 影 響 から 回 復 をはかるため, 膝 関 節 の 安 静 度 を 高 くし, 筋 力 訓 練 は 膝 関 節 を 固 定 し,かつ 脛 骨 に 前 方 引 き 出 し 力 が 加 わらないものを 行 う. 術 後 3 週 目 から 6 週 目 までは, 移 植 腱 と 骨 孔 との 結 合 部 および 再 建 靱 帯 そのものの 力 学 的 強 度 が 十 分 ではないため, 膝 関 節 の 運 動 は 許 可 する が, 脛 骨 前 方 引 き 出 し 力 の 加 わらない 訓 練 を 行 う. 術 後 7 週 目 からは, 移 植 腱 と 骨 孔 との 結 合 部 の 力 学 的 強 度 は 移 植 腱 自 体 の 強 度 を 上 回 り, 移 植 腱 自 体 も 再 構 築 時 期 に 入 るため, 漸 増 的 に 脛 骨 前 方 引 き 出 し 力 の 加 わる 筋 力 訓 練 を 開 始 する.アスレティック リハビリテーションは, 術 後 3 か 月 より,ジョギングなどのスポーツに 要 する 訓 練 を 開 始 し, 術 後 4 か 月 から 5 か 月 でランニ ングやアジリティを 開 始 する. 競 技 帰 時 期 は,レクリエーショナルスポーツやノンコンタクトス ポーツにおいては 術 後 6 か 月,コンタクトスポーツにおいては 術 後 9 か 月 が 目 安 とされている. Table 1 Rehabilitation protocol after ACL reconstruction 19). 3

9 3 腱 再 生 腱 損 傷 の 治 癒 過 程 には, 同 時 に 損 傷 を 受 けた 周 囲 組 織 からの 細 胞 増 殖 に 始 まる 瘢 痕 組 織 による 治 癒 と, 腱 組 織 自 身 の 再 生 があるとされている. 腱 断 裂 3~4 週 で 腱 断 端 間 の 線 維 細 胞 および 線 維 芽 細 胞 の 増 殖 が 著 しく,この 時 期 に 腱 の 抗 張 力 もかなり 強 くなる.5~6 週 で 腱 断 端 間 の 癒 合 はほぼ 完 成 するが, 新 生 組 織 は 正 常 腱 組 織 ではなく, 瘢 痕 組 織 である.6~8 週 で 瘢 痕 組 織 は 李 モデリングを 受 け,コラーゲン 線 維 は 腱 部 の 走 行 に 沿 って 縦 に 並 び, 周 囲 は 横 の 方 向 に 並 び 腱 鞘 組 織 となる 20).ST 腱 の 再 生 に 関 する 先 行 研 究 は, 超 音 波 を 用 いた 研 究 21) や 3DCT を 用 いた 研 究 22, 23) もあるものの,MRI を 用 いた 研 究 がほとんどである 24, 26, 26, 46, 47). 他 にも, 約 8 割 で ST 腱 が 再 生 したという 研 究 27, 28, 29), 再 生 腱 が 組 織 学 的 にも 通 常 腱 と 酷 似 しているといった 研 究 22, 25, 30, 31), 再 生 した ST 腱 の 遠 位 付 着 部 は 再 生 していた 全 5 例 において 鵞 足 部 であったと いう 研 究 32) や, 再 生 ST 腱 の 筋 腱 移 行 部 に 関 する 研 究 23, 33) も 報 告 されている.また, 現 在, 再 断 裂 をきたした 症 例 に 対 して, 再 再 建 術 において 再 生 した ST 腱 を 移 植 腱 として 使 用 するといっ た 試 みが 注 目 されている.その 一 方 で, 再 生 ST 腱 の 詳 細 な 再 生 過 程 や 成 熟 時 期 について 統 一 見 解 はなされていない. 再 生 ST 腱 に 関 する 先 行 研 究 は,ACL 再 建 患 者 が 術 後 初 期 から 定 期 的 に 通 院 し, 研 究 対 象 となることは 困 難 であるため, 術 後 数 年 経 過 した 者 を 対 象 としているものが 殆 どである.しかしながら, 腱 の 再 生 過 程 は 術 直 後 より 始 まることが 考 えられることから, 詳 細 な 再 生 過 程 やその 時 期 を 明 らかにするためには, 術 後 早 期 から 長 期 的 に 検 討 する 必 要 がある. Normal G tendon Regenerated ST tendon Fig. 2 Regenerated semitendinosus tendon and normal gracilis tendon 4

10 4 ACL 再 建 術 後 の 膝 関 節 屈 曲 機 能 ACL 再 建 術 後 の 膝 関 節 屈 曲 機 能 については,ST/G 法 は BTB 法 に 比 べ, 脛 骨 の 前 方 移 動 量 や 膝 関 節 伸 展 および 屈 曲 ピークトルクの 術 後 成 績 が 良 好 であったという 報 告 がなされている 35, 36). 一 方, 等 速 性 運 動 による 膝 関 節 屈 曲 のピークトルクは 受 傷 前 または 健 側 と 同 等 の 値 まで 16, 17, 回 復 するにも 関 わらず, 膝 関 節 深 屈 曲 位 でのトルクは 大 きく 低 下 することが 確 認 されている 28, 29, 37, 38, 39 40, 41).また,Tashiro ら 40) は ST 法 および ST/G 法 を 実 施 した 術 後 18 か 月 の 患 者 に 対 し て 座 位 腹 臥 位 の 等 尺 性 膝 屈 曲 トルクの 測 定 を 行 い, 両 群 とも 膝 関 節 深 屈 曲 トルクが 低 下 してい るなか ST/G 法 の 方 が 有 意 に 低 下 していたこと,および 座 位 に 比 べ 腹 臥 位 の 低 下 率 が 大 きかった ことを 報 告 している.このことから 自 家 移 植 腱 の 選 択 の 際 に, 可 能 な 範 囲 で G を 温 存 すべきだ としている.Ohkoshi ら 42) は 術 前 と 術 後 12 か 月 における 等 速 性 膝 関 節 屈 曲 トルクを 測 定 した ところ, 最 大 トルク 発 揮 時 の 膝 関 節 角 度 が 術 後 12 か 月 では 膝 関 節 浅 屈 曲 位 に 変 移 したことから, トルクの 関 節 角 度 に 対 する 依 存 性 が 変 化 したことを 確 認 している.ACL 再 建 術 後 の 膝 関 節 深 屈 曲 トルクの 低 下 は, 膝 関 節 屈 曲 位 でのパフォーマンスを 要 求 される 柔 道 やレスリング,クラシッ クバレーや 体 操 などにおいては, 競 技 生 活 において 重 要 な 問 題 である 37, 40). また,ST 腱 採 取 後 の ST の 形 態 を 評 価 した 研 究 では, 患 側 の ST の 筋 長 は 短 縮 し, 筋 体 積 の 減 少 が 生 じることが 報 告 されている 23, 29, 32, 33, 41).また,Makihara 29) と Nishino 41) は, 術 後 12~43 か 月 の ACL 再 建 患 者 を 対 象 として 筋 力 評 価 を 行 い, 膝 関 節 深 屈 曲 位 のトルクおよび 放 電 量 の 低 下 が 生 じていたことから,ST 腱 採 取 後 の 形 態 的 変 化 が 膝 関 節 屈 曲 機 能 に 何 らかの 影 響 を 及 ぼす 可 能 性 を 示 唆 している. 一 般 患 者 およびスポーツ 選 手 にとって,ACL 再 建 術 後, 膝 関 節 屈 曲 機 能 を 維 持 することは, パフォーマンスの 向 上 や 再 発 予 防 といった 面 で 重 要 である.このようなことから,ACL 再 建 術 にともなう 膝 関 節 深 屈 曲 トルクの 低 下 の 要 因 を 検 討 し,その 予 防 策 を 考 案 することが 必 要 である といえる. 5

11 5 ハムストリングスの 筋 形 状 と 筋 活 動 特 性 ハムストリングスを 構 成 する 各 筋 の 筋 形 状 は,ST および G, 大 腿 二 頭 筋 短 頭 (Short head of biceps femoris: 以 下 BFs)は 紡 錘 状 筋 であり, 半 膜 様 筋 (Semimembranosus: 以 下 SM)お よび 大 腿 二 頭 筋 長 頭 ( Long head of biceps femoris: 以 下 BFl または BF)は 半 羽 状 筋 である(Fig. 3). 羽 状 筋 では, 収 縮 時 に 羽 状 角 が 増 大 し, 筋 線 維 の 発 揮 張 力 のうち 羽 状 角 の 余 弦 成 分 のみが 筋 力 発 揮 に 有 効 に 働 くとされている 28, 41).したがって, 膝 関 節 角 度 が 深 くなるにつれ, 羽 状 角 が 増 大 することで 余 弦 成 分 が 減 少 し, 発 揮 張 力 が 減 少 する. 一 方 で, 筋 束 が 長 い 紡 錘 状 筋 は 筋 力 発 揮 に 対 する 羽 状 角 の 関 与 がないため, 関 節 角 度 の 影 響 を 受 けづらい 28, 41) (Table 2).Herzog ら 43)による 屍 体 解 剖 結 果 報 告 によると,ハムストリングスのモーメントアームの 平 均 値 は 膝 関 節 屈 曲 角 度 が 増 加 にともなって 大 きくなり, 膝 関 節 屈 曲 100~120 を 超 えるとわずかに 低 下 する. BF,SM のモーメントアームは, 膝 関 節 屈 曲 角 度 の 増 大 とともに 大 きくなり,それぞれ 膝 屈 曲 75~100 または 80 で 最 大 となった 後, 膝 深 屈 曲 位 では 低 下 する.ST は, 膝 関 節 屈 曲 角 度 の 増 大 とともに 増 加 傾 向 を 示 し, 膝 最 大 屈 曲 位 にてモーメントアーム 値 も 最 大 値 をとる. Fig. 3 Photographs of the knee flexor muscles 28, 41). 6

12 Table 2 Architectural features of knee flexor muscles (mean±sd) 28, 41). Muscle Muscle belly length (cm) Fiber length (cm) Pennation angle ( ) Fiber angle ( ) ST 26.8± ±1.8 0 Paralle fiberd muscle G 24.9± ±1.9 0 SM 28.5± ±0.8 31±5 Unipennate muscle BF 31.2± ±1.3 28±4 以 上 より,ハムストリングスはその 筋 形 状 の 差 異 から, 膝 関 節 浅 屈 曲 位 ではBFおよびSMが, 膝 関 節 深 屈 曲 位 では ST が 主 にその 筋 力 発 揮 を 担 い, 機 能 分 化 を 果 たしていることが 考 えられる. 6 本 研 究 の 目 的 本 研 究 では,ACL 再 建 術 後 における 半 腱 様 筋 腱 の 再 生 過 程,および 半 腱 様 筋 の 形 態 と 膝 関 節 屈 曲 機 能 との 関 連 性 を 明 らかにし,ST 腱 採 取 を 考 慮 したハムストリングスのリハビリテーショ ン プログラムを 構 築 することを 目 的 とし, 以 下 の 実 験 を 実 施 した. 実 験 1 半 腱 様 筋 腱 の 再 生 過 程 の 縦 断 的 検 討 (A) 再 生 半 腱 様 筋 腱 の 定 量 評 価 (B) 再 生 半 腱 様 筋 腱 の 定 性 評 価 実 験 2 半 腱 様 筋 の 形 態 と 膝 関 節 屈 曲 機 能 実 験 3 Nordic hamstrings training が 膝 関 節 屈 曲 機 能 に 及 ぼす 効 果 7 倫 理 委 員 会 本 実 験 のすべての 被 験 者 にはあらかじめ 実 験 内 容 を 十 分 に 説 明 し, 文 書 にて 参 加 の 同 意 を 得 た. 本 研 究 はヘルシンキ 宣 言 の 趣 旨 にのっとり, 早 稲 田 大 学 スポーツ 科 学 部 倫 理 委 員 会 人 を 対 象 と した 研 究 の 承 認 を 得 て 実 施 した. 7

13 第 2 章 実 験 1 半 腱 様 筋 腱 の 再 生 過 程 の 縦 断 的 検 討

14 実 験 1 (A),(B) 背 景 および 目 的 ST 腱 採 取 後,ST 腱 は 再 生 し, 術 後 数 年 経 過 すると 通 常 腱 と 酷 似 した 組 織 となることが 報 告 されている.また 近 年, 再 生 した ST 腱 を 再 再 建 手 術 時 に 自 家 移 植 靱 帯 として 再 度 使 用 するとい う 試 みが 着 目 されている. 一 方 で,ST 腱 の 再 生 過 程 に 関 する 先 行 研 究 は, 術 後 1 年 以 上 経 過 し た 術 後 成 績 に 関 するものが 多 く, 術 直 後 からの 研 究 が 少 ないため,その 詳 細 な 再 生 過 程 や 成 熟 時 期 について 統 一 見 解 はなされていない.よって,ST 腱 の 再 生 過 程 を 明 らかにするためには, 術 直 後 から 長 期 的 な 検 討 を 行 う 必 要 がある. そこで, 本 実 験 では ST 腱 の 再 生 過 程 について 縦 断 的 検 討 を 行 った. 実 験 (A)では, 術 後 1 か 月 から 術 後 24 か 月 までの 間,MRI を 用 いて ST 腱 の 再 生 状 態 や 再 生 ST 腱 の 定 量 評 価 を 行 った. 実 験 1 (B)では, 対 象 4 例 に 対 し, 術 後 1 か 月 から 術 後 9 か 月 までの 間,マイクロスコピーコイ ルを 用 いた MR 画 像 により 定 性 評 価 を 試 みた.マイクロスコピーコイルは, 従 来 の 画 像 上 では みえなかった 関 節 内 の 小 靱 帯 や 靱 帯 の 多 層 構 造 が 明 瞭 に 描 出 され, 筋 膜 層 や 関 節 軟 骨 がはっきり と 写 し 出 されるため, 近 年 臨 床 MRI 装 置 で 使 用 されるようになった 44). 現 在, 主 に 手 関 節 や 膝 関 節 の 微 細 病 変 の 描 出 のために 利 用 されているが, 再 生 ST 腱 に 対 してマイクロスコピーコイ ルを 使 用 したケースは 報 告 されていない. 従 来 の MR 画 像 ではわらない 再 生 ST 腱 の 組 織 的 成 熟 度 について, 侵 襲 をともなわないマイクロスコピーコイルによる 質 的 評 価 が 有 用 であると 考 えた. 本 実 験 では, 再 生 ST 腱 の(A) 定 量 評 価 および(B) 定 性 評 価 の 縦 断 的 検 討 により,ST 腱 の 詳 細 な 再 生 メカニズムを 明 らかにし,ST 腱 の 再 生 状 態 に 応 じた 術 後 リハビリテーション 構 築 のため の 基 礎 的 知 見 とすることを 目 的 とした. 8

15 実 験 1 (A) 再 生 半 腱 様 筋 腱 の 定 量 評 価 (A) - 1 対 象 対 象 は, 片 側 ACL 再 建 例 14 例 ( 男 性 6 例 女 性 8 例, 19.9±1.0 yrs, 164.5±8.3 cm, 57.6± 8.2 kg, mean±sd )とした. 再 建 術 式 は 同 側 の ST 腱 を 使 用 した Rosenberg の bi-socket 法,ま たは 二 重 束 再 建 法 に 準 じたものである.レクリエーショナルレベルおよび 競 技 レベルのスポーツ 活 動 に 参 加 している 者 を 対 象 とした (Table 3). Table 3 Subject characteristics ID Sex Age Sport Involved 1 F 20 Handball Lt 2 M 21 Tennis Rt 3 M 22 Soccer Rt 4 F 21 Lacross Lt 5 F 19 Soccer Rt 6 F 19 Lacross Rt 7 F 21 Soccer Lt 8 M 19 Handball Rt 9 M 19 Badminton Lt 10 F 19 Lacross Lt 11 M 19 Lacross Lt 12 F 20 Soccer Lt 13 M 21 Futsal Lt 14 F 19 Cheerleading Rt (A) - 2 リハビリテーションメニュー リハビリテーションメニューは,ACL 再 建 術 後 の 標 準 的 なものを 採 用 し, 医 師 の 診 察 結 果 を もとに, 理 学 療 法 士 およびアスレティックトレーナーが 直 接 指 導 を 行 った. 術 後 6-9 ヶ 月 経 過 時 に 元 の 競 技 に 復 帰 することを 目 標 とした. 術 後 3 週 間 の 入 院 期 間 をとり, 術 翌 日 から 可 動 域 回 復 訓 練 を 開 始 した. 術 後 2 週 で 部 分 荷 重 を, 術 後 3 週 で 全 荷 重 を 許 可 した. 術 後 1 か 月 よりエ アロバイク, 術 後 3 か 月 でジョギング, 個 々の 回 復 に 応 じてダッシュやアジリティを 開 始 した. ジョギングおよびダッシュは 医 師 による 判 断 に 加 え,60deg/sec の 等 速 性 膝 伸 展 運 動 でピークト ルク 値 の 体 重 比 の 健 患 比 がそれぞれ 60%,80%に 回 復 した 段 階 で 許 可 した. 装 具 は 術 後 2 か 月 までは 日 常 生 活 でも 装 着 し,それ 以 降 はリハビリテーションやスポーツ 活 動 時 に 適 宜 装 着 させた. 9

16 (A) - 3 方 法 1.5 Tesla MRI (SIGNA EXCITE XⅠ, GE, USA)による 撮 像 を, 術 後 1,2,3,4,5,6,9, 12,24 月 時 点 で 実 施 した. 比 較 対 象 として 健 側 を 1 度 撮 影 した. 撮 像 体 位 は 仰 臥 位 で, 膝 関 節 は 伸 展 位 とした. 膝 関 節 裂 隙 より 遠 位 6cm~ 近 位 12cm を 撮 像 し, 大 腿 骨 に 垂 直 面 の 連 続 スラ イス 画 像 を 得 た. 撮 像 条 件 は,プロトン 強 調 画 像 (TE: 10,20,30 ms, TR: 3000 ms, Matrix: 256*192, FOV: 16*16, Thickness: 5.0mm, Space: 1.0mm)とした. ⅰ) ST 腱 の 再 生 状 態 の 確 認 MR 画 像 上 で 本 来 ST が 存 在 する 位 置 ( 膝 関 節 後 内 側 ~ 鵞 足 部 )における, 腱 再 生 の 有 無 およ び 遠 位 付 着 部 位 について 確 認 した. 筋 腱 移 行 部 まで 連 続 性 のある 再 生 腱 が 確 認 できた 場 合 を 再 生 とし, 再 生 腱 が 確 認 不 能 な 例 あるいは 不 連 続 な 例 は 未 再 生 と 定 義 した. 遠 位 付 着 部 位 に ついては,MR 画 像 上 鵞 足 部 周 辺 の 組 織 判 別 は 困 難 であるため,SM 後 方 にあった 再 生 ST 腱 が 脛 骨 内 側 方 面 に 回 り 込 んでいれば, 鵞 足 部 に 付 着 しているものとみなした. ⅱ) 再 生 ST 腱 の 筋 腱 移 行 部 の 位 置 筋 腱 移 行 部 (MT-junction)の 位 置 は, 関 節 裂 隙 から 筋 腱 移 行 部 までの 距 離 によって 評 価 した. MR 画 像 を 遠 位 から 近 位 に 確 認 し, 初 めに 筋 が 確 認 された 位 置 を 筋 腱 移 行 部 とした(Fig. 4). 関 節 裂 隙 から 筋 腱 移 行 部 までのスライス 枚 数 にスライス 厚 +スライス 間 隔 を 乗 じ, 距 離 を 算 出 した. MT-junction tendon muscle tendon muscle tendon Fig. 4 Distinction between muscle (red arrow) and tendon (yellow arrow). 10

17 ⅲ) 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 は,トレーシングペーパーに 書 き 写 し,スキャナ(Canon Scan 9950FV, Cannon)でパーソナルコンピューターへ 取 り 込 み, 画 像 解 析 ソフト Scion Image (Scion Corporation, USA)を 用 いて 算 出 した. 計 測 部 位 は 遠 位 部 ( 関 節 裂 隙 : JL), 中 間 部 ( 関 節 裂 隙 より 24mm 近 位 部 :Intermediate), 近 位 部 ( 筋 腱 移 行 部 :MT-j)とした(Fig.5). 再 生 ST 腱 の 中 間 部 を 関 節 裂 隙 より 24mm 近 位 部 としたのは, 被 検 者 間 の 個 体 差 を 考 慮 した 上 で,どの 被 検 者 においても 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 が 計 測 可 能 な 位 置 であると 考 えたからである. 再 生 ST 腱 が 未 再 生 の 者 については, 横 断 面 積 の 計 測 が 困 難 なため, 解 析 対 象 から 除 外 した. MT-junction 24mm proximal from joint line Joint line A B C Fig. 5 MRI of the regenerated ST tendon (arrow) (A) JL: joint line (B) Intermediate: 24mm proximal from joint line (C) MT-j: MT-junction. 11

18 ⅳ) 再 生 ST 腱 の T2 値 T2 値 (T2 緩 和 時 間 )の 計 算 式 は 真 田 ら 45) の 方 法 を 参 考 にした. 信 号 強 度 の 計 測 は, 各 TE の 画 像 上 で 再 生 ST 腱 の 全 体 を 含 むように Roy をとり, 計 測 位 置 がずれることのないよう 留 意 した (Fig. 6 ). 計 測 部 位 は, 遠 位 部 および 中 間 部 とした. 本 実 験 では, 正 常 腱 の 信 号 強 度 が 低 く, T2 値 が 算 出 できないため, 比 較 対 象 として PCL の 値 を 算 出 した. 再 生 ST 腱 が 未 再 生 の 者 につ いては,T2 値 の 計 測 が 困 難 なため, 解 析 対 象 から 除 外 した. T2 緩 和 時 間 計 算 式 傾 き= logsi 1 - logsi TE1 - T T2= -1 傾 き Fig. 6 The roy of ST tendon: Intermediate (red circle). (A) - 4 統 計 処 理 統 計 処 理 には, 統 計 解 析 ソフト Dr. SPSS Ⅱを 用 いた. 筋 腱 移 行 部 の 位 置 および 横 断 面 積, T2 値 の 経 時 的 変 化 には, 一 元 配 置 分 散 分 析 を 行 った. 筋 腱 移 行 部 の 位 置 および 横 断 面 積,T2 値 の 健 側 比 較, 横 断 面 積 および T2 値 の 部 位 間 比 較 には, 対 応 のない t 検 定 を 行 った.いずれも 有 意 水 準 は 5% 未 満 とした. 12

19 (A) - 5 結 果 ⅰ) ST 腱 の 再 生 状 態 の 確 認 14 例 中 11 例 (78.5%)に ST 腱 の 再 生 が 確 認 された (Fig.7-A). 残 りの 3 例 (21.4%)は, 連 続 性 のある ST 腱 の 再 生 が 確 認 できず, 未 再 生 であった (Fig.7-B). 再 生 した 者 の 遠 位 付 着 部 位 につ いては, 鵞 足 部 9 例, 膝 窩 部 内 側 2 例 であった (Fig. 8). A B Contralateral limb ACL reconstructed limb Fig. 7 MRI of the ST tendon (arrow) (A) Tendon-like structure of the ST was confirmed at the ST tendon harvest site. (B) Tendon-like structure of the ST could not be identified at the ST tendon harvest site. 13

20 Pes anserinus Medial popliteal fascia proximal distal Fig. 8 MRI of the ST tendon insertion (A) pes anserinus (B) medial popliteal fascia ⅱ) 再 生 ST 腱 の 筋 腱 移 行 部 の 位 置 筋 腱 移 行 部 の 位 置 の 経 時 的 変 化 は,どの 月 の 間 にも 有 意 差 はみられなかった. 健 側 に 比 べ 患 側 の 筋 腱 移 行 部 の 位 置 は, 術 後 1 か 月 では 25.2mm, 術 後 24 か 月 時 点 では 32.4mm と 近 位 移 動 し ており (Fig. 9), 全 ての 月 において 健 側 に 比 べ 患 側 では 有 意 な 位 置 変 化 が 認 められた (p<0.05). Distance from joint line (contralateral±mm) ** 25.2 ** ** ** ** ** ** * * Postoperative period (months) Fig. 9 The position of MT-junction *p<0.05, **p<0.01 Resonstruction vs contrarateral. 14

21 ⅲ) 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 横 断 面 積 は, 術 後 1 か 月 から 術 後 3 か 月 にかけて 有 意 な 増 大 がみられた. 一 方, 術 後 24 か 月 に 対 して 術 後 1 か 月 から 6 か 月 までは 有 意 差 があったが, 術 後 9 か 月 12 か 月 では 有 意 差 がな かったことから, 術 後 6 か 月 以 降 は 減 少 傾 向 をたどることが 分 かった.また, 横 断 面 積 は 遠 位 部, 中 間 部, 近 位 部 の 3 箇 所 において, 同 様 の 経 時 的 変 化 をたどった (Fig. 10). 横 断 面 積 の 健 側 に 対 する 患 側 の 平 均 倍 率 は, 術 後 1 か 月 ( 約 3 倍 ), 術 後 3 か 月 ( 約 5 倍 ), 術 後 24 か 月 ( 約 2.5 倍 )となり,すべての 月 において 有 意 に 増 大 していた (Table 4). ST tendon CSA(cm 2 ) ** ** * ** ** * * * JL Intermediate MT-J ** ** * * contralateral Postoperative period (monts) Fig. 10 Cross-sectional area in the ST tendon: JL, Intermediate, MT-j. Dotted line shows the value of contralateral limb. p<0.05, p<0.01 vs. 1M, *p<0.05, **p<0.01 vs. 24M Table 4 The ratio of cross-sectional area in the ST tendon: intermediate. The value shows the ratio of CSA relative to the control side. 1M 2M 3M 4M 5M 6M 9M 12M 24M 3.0± ± ± ± ± ± ± ± ±1.1 15

22 ⅳ) 再 生 ST 腱 の T2 値 再 生 ST 腱 の T2 値 は, 術 後 1-3 か 月 から 術 後 4-6 か 月 にかけて, 遠 位 部 : 26.1±2.4ms から 17.7±3.0ms (p<0.001), 中 間 部 : 25.5±4.8ms から 16.9±3.1ms (p<0.01)と 有 意 に 減 少 し, 術 後 7 か 月 から 術 後 24 か 月 までは 有 意 な 変 化 はみられなかった.また,すべての 月 において 遠 位 と 中 間 部 の 値 には 有 意 差 がなかった (Fig. 11).PCL の 値 に 対 して, 術 後 1-3 か 月 は 高 値 であり, 術 後 4 か 月 以 降 では 有 意 差 はなかった (Fig. 12). ** ** ** T2 relaxation time (ms) JL Intermediate Poatoperative period (months) Fig. 11 T2 value of the regenerated ST tendon: distal and intermediate region. JL: **p<0.01, Intermediate: p<0.05, p<0.01, significant difference between Postoperative period T2 reraxation time(ms) PCL JL Intermediate Postoperative period (months) Fig. 12 Individual differences in T2 value of the regenerated ST tendon and PCL. 16

23 実 験 1 (B) 再 生 半 腱 様 筋 腱 の 定 性 評 価 (A) - 1 対 象 対 象 は, 片 側 ACL 再 建 例 4 例 ( 男 性 3 例 女 性 1 例, 30.7±15.9 yrs, mean±sd )とした. 再 建 術 式 および 競 技 レベルは, 実 験 1 (A) の 条 件 と 同 様 とした. (A) - 2 リハビリテーションメニュー 実 験 1 (A) と 同 様 のリハビリテーションメニューを 行 った. (A) - 3 方 法 1.5 Tesla MRI (Magnetom Symphony; Siemens- Asahi Medical technologies, Tokyo, Japan )による 撮 像 を, 術 後 1,2,3,6,9 か 月 時 点 で 実 施 した. 撮 像 体 位 は 仰 臥 位 で, 膝 関 節 は 伸 展 位 とした. 膝 関 節 後 内 側 の ST 腱 が 位 置 する 場 所 を 用 手 的 に 探 り,その 直 上 に 7 インチの マイクロスコピーコイルをバンドによって 固 定 し (Fig. 13),T1 強 調 画 像 (TE: 20 ms, TR: 600 ms, Matrix: 256*256, FOV: 50*50, Thickness: 2.0 mm)を 撮 像 した. 大 腿 骨 に 垂 直 面 の 連 続 ス ライス 画 像 を 得 た.マイクロスコピーコイルの 貼 付 位 置 が, 各 月 の 間 でずれがないように, Localize の 際 に 得 られた 画 像 を 確 認 しながら, 位 置 合 わせを 行 った. Fig. 13 Location of the microscopy coil: with 7 inch coil. 17

24 (A) - 4 結 果 術 後 1 か 月 では, 不 均 一 で 高 輝 度 な 腱 様 組 織 の 存 在 が 確 認 された. 術 後 3,6,9 か 月 におい て, 水 分 を 含 んだ 組 織 を 囲 うように 存 在 する 高 輝 度 の 膜 状 の 組 織 が, 近 位 から 遠 位 まで 高 輝 度 に 描 出 された. 時 間 経 過 とともに,ST 腱 様 組 織 の 信 号 強 度 は 低 下 していき, 不 規 則 であった 組 織 は 徐 々に 均 一 になったが, 術 後 9 か 月 においても 腱 の 不 連 続 性 が 確 認 された (Fig. 14). 1 month 3 months 6 months 9 months proximal distal Fig. 14 Longitudinal changes of the regenerated ST tendon seen by MR microscopic imaging. Each image was taken at 1, 3, 6 and 9 months after ACL reconstruction. 18

25 実 験 1 (A), (B) 考 察 ⅰ) ST 腱 の 再 生 本 研 究 では,14 例 中 11 例 (78.5%)に ST 腱 の 再 生 が 確 認 された.この 結 果 は, 同 様 に ST 腱 の 再 生 の 有 無 を 検 討 した Eriksson ら 32) (75%),Tadokoro ら 38) (79%)の 報 告 と 一 致 していたが, Nishino ら 29) (91.3%)の 結 果 に 比 べ 再 生 率 は 低 かった. 再 生 ST 腱 の 遠 位 付 着 部 位 については, 鵞 足 部 9 例, 膝 窩 部 内 側 頭 2 例 であった.Cross ら 46) や Simonian ら 47) は MRI を 用 いた 研 究 において, 患 側 の 付 着 部 が 健 側 に 比 べ 近 位 に 停 止 していたと 報 告 している. 一 方 で Eriksson ら 27)は,11 例 中 8 例 において 関 節 裂 隙 より 遠 位 に 付 着 部 が 確 認 され,うち 6 例 中 3 例 は 関 節 裂 隙 より 30mm 遠 位 において 薄 筋 腱 に 癒 合 しながら 鵞 足 部 に 付 着 し, 残 り 3 例 は 関 節 裂 隙 より 近 位 で 半 膜 様 筋 に 癒 着 していたとしている. 本 研 究 では Eriksson ら 27) の 報 告 と 同 様 に,ST 腱 は 高 い 確 率 で 再 生 するものの, 停 止 位 置 には 個 人 差 があることが 分 かった. 但 し, 本 研 究 において, 膝 関 節 内 側 部 はハムストリングスの 腱 や 筋 膜 が 混 在 しており MRI での 画 像 判 別 が 困 難 であった ため, 正 確 な 停 止 位 置 の 断 定 が 出 来 たとは 言 えない.しかしながら,MRI によって 非 侵 襲 的 に 腱 の 走 行 や 連 続 性 を 確 認 することは 可 能 であることが 示 唆 された. ⅱ) 筋 腱 移 行 部 の 位 置 患 側 の 筋 腱 移 行 部 の 位 置 は, 術 後 1 か 月 (2.5cm)において 健 側 に 比 べ 近 位 に 移 動 しており, 術 後 24 か 月 (3.2cm)まで 位 置 変 化 が 起 こらなかった.Nishino ら 29) は 術 後 2 年 において ST の 筋 長 は 健 側 では 28.1cm, 患 側 では 24.3cm であり, 患 側 の ST は 健 側 に 比 べ 3.8cm 筋 短 縮 してい たことを 報 告 している. 本 研 究 の 結 果 から,ST の 筋 短 縮 は ST 腱 採 取 を 施 行 した 術 直 後 より 生 じ,その 後 も 筋 短 縮 の 程 度 は 変 化 しないことが 明 らかとなった.また 有 意 な 経 時 的 変 化 ではない が, 術 後 1 か 月 (2.5cm)から 術 後 2 か 月 (3.6cm)にかけて 近 位 移 動 する 傾 向 がみられた.ST 腱 採 取 の 際 には,tendon stripper を 用 いることで ST の 筋 線 維 も 一 定 量 が 切 除 される.つまり 術 後 初 期 は,ST 腱 の 再 生 と 同 じく ST の 断 端 も 修 復 過 程 にあり, 筋 と 腱 の 接 合 部 が 不 安 定 である ために, 術 後 1 か 月 から 2 か 月 にかけて 筋 腱 移 行 部 の 位 置 変 動 がみられたと 考 えられる.Gill 19

26 ら 48) は,ST 腱 採 取 後 6~9 か 月 経 過 したうさぎを 対 象 とし,ST に 電 気 刺 激 を 与 えた 際 に 筋 腱 移 行 部 が 生 成 する 力 を 測 定 したところ, 患 側 では 健 側 の 25%であったことを 報 告 している.この 研 究 では 縦 断 的 検 討 は 行 っていないため, 筋 腱 移 行 部 の 機 能 低 下 がどの 時 期 まで 続 くのかは 定 か ではないが,ST 腱 採 取 後 に ST の 筋 腱 移 行 部 の 収 縮 力 の 低 下 が 生 じることが 示 唆 される. ⅲ) 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 は, 術 後 1 か 月 から 術 後 3 か 月 にかけて 有 意 に 増 大 し, 術 後 6 か 月 から 術 後 24 か 月 にかけて 緩 やかに 減 少 する 傾 向 が 確 認 された. 術 後 3 か 月 において, 患 側 の 横 断 面 積 は 健 側 に 比 べ 最 大 で 約 5 倍 となった.Papandrea ら 21) は, 超 音 波 を 用 いて 術 後 1,2,6,12, 18 か 月 に 横 断 面 積 を 計 測 し, 術 後 2 か 月 (30.7mm 2 )に 最 大 となり, 術 後 18 か 月 (12.8mm 2 )には 健 側 に 近 い 値 となったと 報 告 している. 一 方 で Tadokoro ら 38) は, 術 後 2 年 から 7 年 の 対 象 で は, 健 側 に 比 べ 患 側 の 横 断 面 積 が 肥 大 していたグループ (0.30cm 2 )と, 萎 縮 していたグループ (0.10 cm 2 )の 2 つに 分 かれたとしている. 本 実 験 では,Papandrea ら 21) の 結 果 と 同 様 に, 横 断 面 積 は 術 後 初 期 に 増 大 し, 時 間 経 過 とともに 減 少 傾 向 を 示 した. 未 再 生 の 者 を 除 いて, 術 後 1 か 月 から 術 後 24 か 月 にかけて, 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 は 健 側 に 比 べて 有 意 に 肥 大 していた. 電 顕 学 的 研 究 では,Frretti ら 25) は, 術 後 6 か 月 では 線 維 芽 細 胞 の 増 殖 がみられ, 不 規 則 な 配 列 をなしていたことを 確 認 しており,Okahashi ら 49) は, 術 後 1 年 において 不 規 則 ではあるが, 縦 に 再 構 成 された 多 数 の 波 状 の 線 維 芽 細 胞 を 確 認 し (Fig. 15-B), 術 後 2 年 には 配 列 された 紡 錘 状 の 細 胞 を 有 する 成 熟 した 腱 様 組 織 の 存 在 を 確 認 している. A B Fig. 15 ST tendon: (A) Normal tendon.(b) Regenerated tendon at 12 months (HE 400) 49). 20

27 yoshiya ら 31) は, 術 後 8 か 月 の 再 生 腱 は, 健 側 に 比 べ,コラーゲン 線 維 の 径 が 細 かったこと を 報 告 している.われわれの 研 究 チームでも, 術 後 13 週 の 再 生 腱 について 組 織 学 的, 電 顕 学 的 検 討 を 行 ったところ, 再 生 腱 は 組 織 学 的 には 正 常 腱 に 近 いものであったが, 電 子 顕 微 鏡 において は, 再 生 腱 のコラーゲン 線 維 は 径 が 細 かったことをほうこく 確 認 している (Fig. 16). A B Fig. 16 (A) Microscopic findings: HE 400. (B) Electron miographs of the transverse sections of collagen fibrils. うさぎを 対 象 とした 研 究 48) では, 生 化 学 的 検 討 から 再 生 ST 腱 は 正 常 腱 と 同 様 にグルコスア ミノグリガンとコラーゲンを 有 していたが,その 含 有 量 は 顕 著 に 低 く, 力 学 的 にもその 最 大 破 断 強 度 は 健 側 に 比 べ 患 側 では 20~75%( 平 均 32%)と 有 意 に 低 かったことを 確 認 している.これ らの 先 行 研 究 より,ST 腱 の 再 生 過 程 は, 術 後 初 期 に 線 維 芽 細 胞 の 増 殖 から 始 り, 細 く 不 規 則 な コラーゲン 線 維 をともなう 腱 様 組 織 を 形 成 し, 時 間 経 過 とともにコラーゲン 線 維 の 再 配 行 をしな がら 組 織 的 に 成 熟 していくことが 示 唆 される.このようなことから, 本 実 験 でみられた 術 後 1 か 月 から 術 後 3 か 月 までの 横 断 面 積 の 増 大 は, 術 後 初 期 の 線 維 芽 細 胞 の 増 殖 によるものだと 考 えられ,その 後,コラーゲン 線 維 の 再 配 行 にともない, 横 断 面 積 も 減 少 傾 向 を 示 したことが 考 え られる.また 本 実 験 では, 術 後 24 か 月 において 同 等 以 上 の 横 断 面 積 を 有 していたが, 過 去 の 報 告 より, 再 生 ST 腱 は 術 後 数 年 で 正 常 腱 と 酷 似 した 組 織 となるが, 正 常 腱 と 比 較 して 組 織 学 的, 生 化 学 的, 力 学 的 にも 劣 る 組 織 だということが 考 えられる. 栗 林 ら 50) は, 再 再 建 術 を 受 ける 患 者 ( 術 後 13 か 月 から 8 年 )から 採 取 した 再 生 ST 腱 の 力 学 的 特 性 について 検 討 し, 再 生 ST 腱 21

28 の 最 大 破 断 強 度 は N であり, 正 常 G 腱 の 2 倍 の 数 値 であったことを 確 認 しており,そ の 断 面 積 は 正 常 腱 より 有 意 に 大 きかったことを 報 告 している.したがって, 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 が 有 意 に 肥 大 をみせるのは, 再 生 腱 の 組 織 としての 脆 弱 さを 補 うべく,サイズの 原 理 が 働 いた ためだと 考 えられる. ⅳ) 再 生 ST 腱 の T2 値 再 生 ST 腱 の T2 値 は, 術 後 1-3 か 月 までは 高 値 を 示 し, 術 後 4-6 か 月 では PCL の 値 と 同 等 の 値 まで 減 少 し,その 後, 術 後 7-12 および 術 後 か 月 においては 変 化 しなかった.この 結 果 は, 術 後 初 期 の 3 か 月 までは 水 分 含 有 量 が 多 いのに 対 して, 術 後 4 か 月 以 降 は 水 分 含 有 量 が 明 らかに 減 少 していることを 示 している. 倉 持 ら 51) が 行 った 術 後 12 か 月 までの 横 断 的 検 討 では, T2 値 は 術 後 3 か 月 で 最 大 値 を 示 し, 術 後 4 か 月 以 降 は 一 定 の 値 となったことを 確 認 している. 本 実 験 では 術 後 24 か 月 までの 縦 断 的 検 討 を 行 い,T2 値 は 術 後 4 か 月 から 24 か 月 の 間 変 化 しな いことが 明 らかとなった.ST 腱 の 再 生 過 程 における 術 後 初 期 の 線 維 芽 細 胞 の 増 殖 にともない, 術 後 3 か 月 までの T2 値 ( 水 分 含 有 量 )の 増 大 が 生 じたことが 示 唆 される. 術 後 4 か 月 以 降, T2 値 は 大 きな 変 化 をみせなかったのは, 時 間 経 過 とともに 再 生 ST 腱 は 張 力 方 向 にコラーゲン 線 維 の 再 配 行 を 繰 り 返 していくためだと 考 えられるが, 組 織 の 成 熟 の 終 了 時 期 を 明 らかにするた めにも,さらなる 縦 断 的 検 討 を 行 うことが 必 要 であろう.また, 本 実 験 より,T2 値 の 定 量 的 評 価 は 侵 襲 をともなうことなく,ST 腱 などの 組 織 的 成 熟 度 の 一 つの 指 標 となり 得 ることが 分 かっ た. ⅴ) 再 生 ST 腱 の 定 性 評 価 実 験 (B)では, 筋 膜 層 や 関 節 軟 骨 の 描 出 に 適 しているマイクロスコピーコイルを 用 いて, 再 生 ST 腱 の 定 性 評 価 に 対 する 応 用 を,ACL 再 建 患 者 4 名 において 試 みた. 術 後 1 か 月 と 術 後 3 か 月 においては, 不 規 則 かつ 高 輝 度 な 腱 様 組 織 の 存 在 が 確 認 された. 術 後 6 か 月 より, 信 号 強 度 が 減 少 していき, 徐 々に 均 一 になっていったが, 術 後 9 か 月 においても 腱 の 不 連 続 性 がみられ た.この 結 果 は, 実 験 (A)の 術 後 初 期 に 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 および T2 値 ( 水 分 含 有 量 )は 急 22

29 激 に 増 大 し, 術 後 6 か 月 から 術 後 24 か 月 にかけて 減 少 傾 向 を 示 すという 結 果 と 同 様 の 経 時 的 変 化 を 示 している. 一 方 で, 横 断 面 積 および T2 値 の 値 が 安 定 をみせた 術 後 9 か 月 において, 定 性 評 価 では, 再 生 ST 腱 が 通 常 腱 のように 黒 っぽい 組 織 に 近 づいているものの, 組 織 の 不 連 続 性 が みられた.よって, 再 生 ST 腱 は, 術 後 初 期 に 線 維 芽 細 胞 の 増 殖 が 生 じることで, 横 断 面 積 およ び T2 値 が 増 大 し,その 後 コラーゲン 線 維 の 再 配 行 を 成 すにしたがって,それらの 数 値 も 減 少 し ていくことが 示 唆 された.つまり, 術 後 9 か 月 においては,ST 腱 の 再 生 のピークが 終 了 するこ とで 形 状 や 水 分 含 有 量 が 安 定 し,コラーゲン 線 維 の 再 配 列 を 行 う 段 階 であるため,なお, 不 規 則 な 組 織 であったのではないか.Rispoli ら 24) は, 術 後 2 週 間 から 32 か 月 にわたる MRI による ST 腱 の 再 生 の 観 察 を 行 い,ST 腱 の 再 生 は 術 後 6 週 間 にて 膝 蓋 骨 上 端 より 生 じ, 時 間 経 過 とと もに 遠 位 方 向 に 伸 び, 術 後 36 カ 月 には 脛 骨 付 着 部 の 1-2cm 上 に 停 止 したと 報 告 している. 同 様 に Leis らは,ST 腱 の 再 生 は ST の 断 端 より 起 こり, 腱 がもとあった 滑 膜 面 に 沿 って 生 じていく とし,このような ST 腱 が 近 位 から 遠 位 に 再 生 する 現 象 を,the lizard tail phenomenon(トカ ゲのシッポ)と 定 義 している 21, 24, 46, 52). 一 方 で Eriksson ら 27) は,ST 腱 採 取 後 の 血 腫 の 分 泌 が, 周 囲 組 織 の 線 維 芽 細 胞 の 増 殖 やコラーゲン 合 成 の 先 駆 物 質 の 骨 組 みとしてふるまうという 解 釈 をしているが,ST 腱 の 詳 細 な 再 生 過 程 については 統 一 見 解 がなされていない. 定 性 評 価 より, 再 生 ST 腱 はいずれのスライス 面 においても, 同 様 の 画 像 変 化 を 示 した.この 結 果 と, 実 験 (A) の 横 断 面 積 および T2 値 が 計 側 部 位 に 関 わらず 同 様 の 経 時 的 変 化 を 示 したことから,ST 腱 の 再 生 は 部 位 に 関 わらず 均 一 に 生 じる 可 能 性 が 示 唆 される.また, 術 後 3,6,9 か 月 の MR 画 像 上 に, 腱 様 組 織 を 囲 うように 存 在 する 高 輝 度 な 膜 状 の 組 織 が, 腱 全 長 にわたって 確 認 された.この 再 生 ST 腱 を 囲 む 膜 状 の 組 織 の 存 在 と,Eriksson ら 27) の 解 釈 をふまえると,ST 腱 採 取 の 際 に 生 じる 血 腫 に 幹 細 胞 などの 再 生 物 質 が 存 在 し, 腱 がもとあったスペースに 分 泌 することで, 膜 状 の 組 織 を 形 成 しながら, 腱 様 組 織 の 再 生 が 生 じる 可 能 性 が 示 唆 される.また, 今 回 用 いたマイ クロスコピーコイルは,ST 腱 のように 従 来 の MR 画 像 では 描 出 が 困 難 な 組 織 に 対 して, 有 用 で あるといえる. 23

30 ⅵ) まとめ 実 験 1 では, 再 生 ST 腱 の(A) 定 量 評 価 および(B) 定 性 評 価 について 縦 断 的 検 討 を 行 った. (A) 定 量 評 価 では,ST 腱 の 再 生 は 対 象 の 約 8 割 にみられ, 遠 位 停 止 位 置 は, 鵞 足 部 9 例 膝 窩 部 内 側 2 例 であった. 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 および T2 値 は, 術 後 1 か 月 から 術 後 3 か 月 までに 急 激 に 増 大 し,その 後 は 徐 々に 減 少 傾 向 を 示 した.ST 腱 の 再 生 は, 術 後 初 期 に 線 維 芽 細 胞 の 増 殖 が 生 じ,その 後,コラーゲン 線 維 の 再 配 行 を 繰 り 返 していくことから,この 変 化 に 対 応 して, 術 後 初 期 の 横 断 面 積 と T2 値 の 増 大 が 起 こったと 考 えられる. 術 後 1 か 月 から 術 後 24 か 月 まで, 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 が 有 意 に 肥 大 をみせるのは, 再 生 腱 の 組 織 としての 脆 弱 さを 補 うべく,サ イズの 原 理 が 働 いたためだと 考 えられる. 今 回 の 結 果 のみでは, 腱 再 生 の 終 了 時 期 を 断 定 するこ とはできないが, 術 後 24 か 月 において, 横 断 面 積 が 健 側 の 2.4 倍 まで 減 少 したこと, 規 則 的 な 成 熟 した 腱 様 組 織 の 存 在 が 報 告 されていることから 49), 再 生 ST 腱 は, 術 後 24 か 月 には 通 常 健 と 酷 似 した 組 織 となる 可 能 性 が 考 えられる. (B) 定 性 評 価 では, 術 後 1 か 月 と 術 後 3 か 月 においては, 不 規 則 かつ 高 輝 度 な 腱 様 組 織 の 存 在 が 確 認 された. 術 後 6 か 月 より, 信 号 強 度 が 減 少 していき, 徐 々に 均 一 になっていったが, 術 後 9 か 月 においても 腱 の 不 連 続 性 がみられた. 定 量 評 価 および 定 性 評 価 において,いずれの 計 測 部 位 においても 同 様 の 経 時 的 変 化 を 示 し, 腱 様 組 織 を 囲 うように 存 在 する 膜 状 の 組 織 が 腱 全 長 にわたって 確 認 されたことから,ST 腱 採 取 の 際 に 生 じる 血 腫 に 含 まれる 再 生 の 先 駆 物 質 が, 腱 がもとあったスペースに 分 泌 することで, 膜 状 の 組 織 を 形 成 しながら, 腱 様 組 織 の 再 生 が 生 じ る 可 能 性 が 示 唆 される.このように, 本 実 験 の 結 果 より, 先 行 研 究 では 統 一 見 解 がなされていな かった 再 生 メカニズムや 再 生 の 方 向 について 新 たな 知 見 が 得 られた.また, 筋 腱 移 行 部 の 位 置 が 術 後 1 か 月 から 24 か 月 まで 変 化 しなかったことから,ST 腱 採 取 の 際 に 位 置 決 定 が 成 されるこ とが 分 かった. これらの 結 果 より, 術 後 1 か 月 から 術 後 3 か 月 までは,ST 腱 の 再 生 の 最 盛 期 で あるため,ST 腱 に 負 荷 のかかるような 運 動 は 避 けるべきであると 考 えられる.すなわち, 術 後 1か 月 から 術 後 3か 月 までは, ハムストリングスの 筋 力 強 化 を 目 的 としたレッグカールを 行 う 場 24

31 合,ST の 単 独 収 縮 を 引 き 起 こすような 腹 臥 位 膝 関 節 深 屈 曲 位 の 肢 位 は 避 け, 座 位 膝 関 節 浅 屈 曲 位 の 肢 位 で 行 うことが 望 ましいと 考 えられる (Fig. 17-A, B).あるいは,スクワットやレッ グランジ,レッグプレスやヒップリフトなどの CKC,SCKC のメニューであれば, 協 同 筋 とし て 作 用 するため,ST の 単 独 収 縮 は 防 ぐことができる.また, 術 後 3 か 月 までは,ST の 筋 腱 移 行 部 の 接 合 も 脆 弱 であることが 予 測 されるため, 筋 短 縮 を 予 防 するという 意 味 でもこれらの 対 処 は 必 要 であると 考 えられる. 一 方, 現 行 の 術 後 リハビリテーションにおいては, 術 後 1~2 週 目 よりレッグカールを 開 始 している 19). 本 実 験 の 考 察 より, 術 後 初 期 のリハビリテーションにお いて,ハムストリングスの 筋 力 トレーニングを 行 う 場 合 は,ドナーサイトである ST 腱 の 再 生 状 態 を 考 慮 することが 必 要 であることが 示 唆 される.また, 近 年,ACL 再 再 建 術 の 際 に 初 回 の 手 術 後 に 再 生 したST 腱 を 再 建 材 料 として 使 用 する 試 みが 成 されている.ST 腱 は 再 生 過 程 を 経 て, 通 常 健 と 酷 似 した 腱 に 近 づいていくが,その 成 熟 段 階 においては, 通 常 腱 に 比 べコラーゲン 線 維 が 細 く, 力 学 的 にも 劣 った 組 織 であることが 考 えられる.したがって, 再 建 材 料 として 選 択 する 際 には, 術 後 経 過 期 間,ST 腱 の 再 生 状 態 や 形 状 を 考 慮 した 上 で 使 用 することが 必 要 であろう. また, 本 実 験 で 用 いた MRI は, 非 侵 襲 的 で 縦 断 的 検 討 が 可 能 であり, 定 性 評 価 および 定 量 評 価 が 可 能 であるため, 再 生 過 程 を 追 究 する 上 で 有 用 な 方 法 であるといえる. A B Fig. 17 Position of Leg curl. (A) In prone position, at deep knee angle. (B) In sitting position, at shallow knee angle. 25

32 第 3 章 実 験 2 半 腱 様 筋 の 形 態 と 膝 関 節 屈 曲 機 能

33 1 背 景 および 目 的 ST 腱 採 取 後,ST 腱 は 再 生 するが,ST の 形 態 的 変 化 および 膝 関 節 深 屈 曲 位 の 筋 力 低 下 が 起 こ るといわれている 28, 29, 37, 38, 40, 41). 一 般 患 者 およびスポーツ 選 手 にとって,ACL 再 建 術 後, 膝 関 節 屈 曲 機 能 を 維 持 することは,パフォーマンスの 向 上 や 再 発 予 防 といった 面 で 重 要 である. 実 験 2 では, 術 後 数 年 経 過 した 者 を 対 象 とし,ST 腱 採 取 後 のハムストリングスの 形 態 と 膝 関 節 屈 曲 機 能 の 関 連 性 の 検 討 を 行 い, 膝 関 節 屈 曲 筋 力 低 下 の 要 因 について 明 らかにすることを 目 的 とし た. 2 対 象 対 象 は, 片 側 ACL 再 建 例 24 例 ( 男 性 14 例 女 性 10 例, 20.5±2.4 yrs, 167.1±8.5 cm, 64.2 ±12.8 kg, 27.7±18.2 months, mean±sd )とした. 再 建 術 式 および 競 技 レベルは 実 験 1 と 同 様 し, 競 技 復 帰 後 12 か 月 以 上 経 過 し, 受 傷 前 の 競 技 に 問 題 なく 参 加 している 者 とした (Table 5). Table 5 Subject characteristics ID Sex Age Sport Involved Time after opration 1 F 20 Handball Lt 24 2 M 21 Tennis Rt 24 4 F 19 Soccer Rt 24 6 F 21 Soccer Lt 24 7 M 19 Handball Rt 24 8 M 19 Badminton Lt 24 9 F 19 Lacross Lt F 19 Cheerleading Rt M 19 Lacross Lt F 20 Soccer Lt M 21 Futsal Lt M 17 Basketball Rt M 22 American football Lt M 20 Soccer Lt F 21 Basketball Lt M 20 Lacross Rt F 18 Basketball Rt M 24 Soccer Rt M 23 Basketball Rt M 18 Soccer Rt M 29 Soccer Rt M 23 American football Lt 24 26

34 3 方 法 ⅰ) ST 腱 の 再 生 状 態 ST 腱 の 再 生 の 有 無 および 遠 位 停 止 位 置 について, 実 験 1 の 方 法 と 同 様 に 検 討 した. ⅱ) 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 実 験 1 の 方 法 と 同 様 に, 中 間 部 ( 関 節 裂 隙 より 24mm 近 位 部 )の 横 断 面 積 を 算 出 した. ⅲ) ST の 筋 長 MRI (SIGNA EXCITE XⅠ, GE, USA) を 使 用 し, 膝 関 節 裂 隙 より 大 転 子 までを 撮 像 し, 大 腿 骨 に 垂 直 面 の 連 続 スライス 画 像 を 得 た. 撮 像 条 件 は,T1 強 調 画 像 (TR: 700, TE: 15, FOV: 22*22, Matrix: 256*192, Thickness: 10.0 mm, Space: 2.0 mm) とした. 遠 位 筋 腱 移 行 部 から 近 位 筋 腱 移 行 部 までのスライス 枚 数 に 12mm(スライス 厚 +スライス 間 隔 )を 乗 じることで 算 出 した. ⅳ) ハムストリングスの 筋 体 積 ST の 筋 長 と 同 様 の 撮 像 条 件 とし, 対 象 筋 は ST,G,SM,BFl( 大 腿 二 頭 筋 長 頭 ),BFs( 大 腿 二 頭 筋 短 頭 )とした. 実 験 1 で 行 った 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 の 方 法 と 同 様 に, 各 筋 の 横 断 面 積 を 算 出 し, 円 錐 近 似 法 により 算 出 した. 大 転 子 付 近 など 筋 の 確 認 が 困 難 な 部 位 では, 解 析 者 が 確 実 に 筋 を 確 認 できた 位 置 より 計 測 を 行 った (Fig. 18). BFs BFl ST SM a G Fig. 18 The roys of hamstring are shown and assigned. 27

35 ⅴ) 等 尺 性 膝 関 節 屈 曲 トルク 等 尺 性 膝 関 節 屈 曲 トルクは,BIODEX (Biodex System3, BIODEX 社 製 )を 用 いて 計 測 した. 始 めに, 被 験 者 は 軽 いウォーミングアップとストレッチを 行 った. 測 定 肢 位 は 伏 臥 位 とし, 膝 関 節 が 台 の 端 に 位 置 するようにし, 代 償 動 作 を 防 ぐため 付 属 のベルトを 用 いて 臀 部 を 固 定 した. 膝 関 節 屈 曲 30,45,60,90,105 における 3 秒 間 の 等 尺 性 最 大 随 意 収 縮 時 の 膝 関 節 屈 曲 トルク を 測 定 した (Fig. 19). 各 試 技 の 前 には 十 分 な 練 習 を 実 施 した 上 で, 健 側, 患 側 の 順 に 各 2 回 の 測 定 を 行 った.なお, 試 技 間 には 1 分 間 以 上 の 休 息 時 間 を 設 置 した. 膝 屈 曲 トルクの 解 析 は,2 試 技 の 最 大 値 の 平 均 値 を 算 出 し, 体 重 で 補 正 した. 膝 屈 曲 トルクと 同 時 に, 筋 電 図 測 定 も 行 った. Knee 30 Knee 90 Fig. 19 Position-settings for the tests of isometric knee flexion torque 28

36 ⅵ) 筋 電 図 測 定 被 検 筋 は,ST,SM,BFl とした. 皮 膚 抵 抗 を 下 げるため 剃 毛 後 アルコール 面 で 皮 脂 をふき 取 り 前 処 理 を 行 った 後, 直 径 10mm の 銀 - 塩 化 銀 電 極 (Blue Sensor M, Ambu, Denmark)を 用 い て 電 極 間 距 離 20mm にて 双 極 導 出 した. 電 極 貼 付 位 置 は Delagi ら 60) の 方 法 に 準 じ, 被 検 筋 を 軽 く 収 縮 させ 筋 腹 の 位 置 を 確 認 し 決 定 した (Fig. 20). 筋 電 図 記 録 は,ホルター 筋 電 計 ME6000T8 (MEGA Electronics 社 製, Finland)を 用 いて,データ 収 録 システム ML880 Power Lab 16/30 (AD Instruments, Australia)を 介 して PC に 取 り 込 んだ.サンプリング 周 波 数 は 1000Hz とした. 筋 電 図 処 理 は,データ 記 録 解 析 ソフト Chart v5.0 for windows (AD Instruments, Australia)を 用 い,デジタルフィルタ(カットオフ 周 波 数 上 限 : 50Hz, 下 限 : 25Hz)でムーブメントアーチファクトを 除 去 し, 整 流 化 した. 解 析 対 象 は, 膝 関 節 屈 曲 30 に おいてトルクが 安 定 している 1 秒 間 の RMS 値 を 算 出 し,その 値 を 100 として 膝 関 節 屈 曲 45, 60,90,105 の RMS 値 を%で 示 した. Fig. 20 Location of the electrodes 4 統 計 処 理 統 計 処 理 には, 統 計 解 析 ソフト Dr.SPSS Ⅱを 用 いた. 横 断 面 積 と ST の 筋 長 の 健 患 比 較 には, 対 応 のある t 検 定 を 行 った.ハムストリングスの 筋 体 積 および 等 尺 性 膝 関 節 屈 曲 トルクには, 一 元 配 置 分 散 分 析 を 用 い, 多 重 比 較 検 定 として Bonferroni 法 を 行 った.SM および BFl の 放 電 量 は,ST の 値 に 対 して 対 応 のある t 検 定 を 行 った. 各 測 定 項 目 間 の 相 関 関 係 については,Peason の 相 関 係 数 を 用 いて 分 析 した.いずれも 有 意 水 準 は 5% 未 満 とした. 29

37 5 結 果 ⅰ) ST 腱 の 再 生 状 態 24 例 中 21 例 (87.5%)に ST 腱 の 再 生 が 確 認 され, 残 りの 3 例 (12.5%)は 未 再 生 であった. 再 生 した 者 の 遠 位 付 着 部 位 については, 鵞 足 部 16 例, 腓 腹 筋 内 側 頭 5 例 であった. ⅱ) 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 は, 健 側 が 0.10±0.02cm 2, 患 側 が 0.27±0.13 cm 2 であった. 患 側 の 横 断 面 積 は, 健 側 に 比 べ 2.46 倍 と 有 意 に 高 値 を 示 した (Table 6). 患 側 の 横 断 面 積 は, 全 例 におい て 健 側 の 横 断 面 積 に 比 べ 増 大 していた (p<0.001). Table 6 Cross-sectional area in the ST tendon (mean±sd). **p<0.001 vs Contralateral. Contralateral Reconstruction ratio ST tendon CSA(cm 2 ) 0.10± ±0.13** 2.46±1.20 ⅲ) ST の 筋 長 ST の 筋 長 は, 健 側 が 27.7±2.5cm, 患 側 が 24.2±3.8 cm であった. 患 側 の 筋 長 は, 健 側 の 87.6%と 有 意 に 低 値 を 示 した(p<0.001)(Table 7). 患 側 の 筋 長 が 健 側 より 短 縮 しなかった 例 は 8 例 で, 残 りの 16 例 に ST の 筋 短 縮 が 確 認 された. Table 7 Muscle length of the ST (mean±sd). **p<0.001 vs Contralateral. Contralateral Reconstruction ratio(%) Muscle length of ST(cm) 27.7± ±0.38** 87.6±

38 ⅳ) ハムストリングスの 筋 体 積 ハムストリングスの 筋 体 積 のうち 健 側 に 比 べ 患 側 が 有 意 に 減 少 していたのは,ST のみで 健 側 の 74.5%であった (p<0.001) (Fig. 21).ST の 筋 長 と ST の 筋 体 積 との 間 に 有 意 な 相 関 関 係 が 認 められたが (r=0.715, p<0.01) (Fig. 22-B), 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 と ST の 筋 体 積 との 間 に 相 関 はみられなかった (r=0.117, p=0.633) (Fig. 22-A) Muscle volume (%) ** ST G SM BFl BFs Fig. 21 Muscle volume of the hamstring. The graph shows the ratio of muscle volume relative to the control side. **p<0.01 vs contralateral. 500 A 120 B ST tendon CSA (%) R= Muscle volume of ST (%) Fig. 22 The correlation between muscle volume of ST: and (A) ST tendon CSA, (B) muscle length of ST (%contralateral). Muscle lengthof ST (%) y = 0.574x R= Muscle volume of ST (%) 31

39 Knee flexion torque (%) Knee flexion torque (%) ⅴ) 等 尺 性 膝 関 節 屈 曲 トルク 等 尺 性 膝 関 節 屈 曲 トルクは 膝 関 節 60,90,105 において, 健 側 に 比 べ 患 側 の 減 少 が 有 意 だった(p<0.001)(Fig. 23). 腱 横 断 面 積 と 膝 関 節 屈 曲 トルク(60 )との 間 に 相 関 関 係 はみられな かった(Fig.17-A).ST の 筋 長 と 膝 関 節 屈 曲 トルク(60 ) (r=0.458, p<0.05) (Fig.24-B),および 筋 体 積 と 膝 関 節 屈 曲 トルク(60 )との 間 (r=0.611, p<0.01) (Fig.24-C)には 相 関 関 係 が 認 められた ** ** ** Fig. 23 Isometric knee-flexion torque. The graph shows the ratio of knee-flexion peak torque relative to the control side. **p<0.001 vs contralateral. 80 R= ST tendon CSA (%) Knee flexion torque (%) y = 0.711x R= Muscle volume of ST (%) A B 32 Knee flexion torque (%) Fig. 24 The correlation between isometric knee-flexion torque at 60 : and (A) ST tendon CSA, (B) muscle length of ST, (C) muscle volume of ST (%contralateral). y = 0.655x R= Muscle lengthof ST (%) C

40 ⅵ) 筋 電 図 測 定 健 側 では 膝 関 節 90 において,ST の 放 電 量 は SM,BFl の 値 と 比 較 して 有 意 に 高 値 を 示 した (p=0.003, 0.017) (Fig. 26-A). 膝 関 節 105 の ST の 放 電 量 に 対 し,SM は 有 意 に 低 値 を 示 し (p=0.038),bfl では 有 意 差 はないが 低 値 傾 向 を 示 した(p=0.053)(Fig. 25, 26-A). 患 側 では 三 筋 の 放 電 量 の 間 に 有 意 差 はみられず, 膝 関 節 角 度 変 化 による 三 筋 の 放 電 量 は 同 様 の 傾 向 を 示 した (Fig. 26-B). A BFl SM ST B Fig. 25 EMG raw data recorded from hamstring muscle during isometric knee-flexion at 105. (A) Contralateral limb, (B) Reconstructed limb. (%RIMS) A B BFl * ** * (%RMS) SM ST Fig. 26 RMS value of hamstring muscle. vs.st *p<0.05, **p<0.01 (A) Contralateral limb, (B) Reconstructed limb. 33

41 ⅶ) ST の 形 態 と 膝 関 節 屈 曲 トルクの 関 連 性 ⅳ) ST の 筋 体 積,ⅴ) 等 尺 性 膝 関 節 屈 曲 トルクとの 間 に 有 意 な 相 関 がみられた ST の 筋 長,お よび ST 腱 の 再 生 の 有 無 によって, 対 象 24 名 を 3 群 に 分 類 した.ST の 筋 短 縮 については,ST の 健 側 に 対 する 患 側 のパーセンテージが 95% 未 満 であった 場 合 は 筋 短 縮 ありとし,95% 以 上 で あった 場 合 は 筋 短 縮 なしと 定 義 した. ST 腱 の 再 生 が 認 められ,ST の 筋 長 を 維 持 していた 者 は 8 名 であった(Group 1).ST 腱 は 再 生 しているものの,ST の 筋 短 縮 が 生 じていた 者 は 13 名 であった(Group 2).ST 腱 が 未 再 生 で, ST の 筋 短 縮 が 生 じていた 者 は 3 名 であった(Group 3). Group 1 では, 健 側 値 を 100 としたと きの 患 側 の 値 は,ST の 筋 体 積 (86.4±10.7 %),および 膝 関 節 屈 曲 トルク 30 (100.2±31.9 %), 90 (74.6±29.5%), 全 てにおいて 健 側 と 同 等 の 値 を 示 した(p<0.05).Group 2 では, 膝 関 節 屈 曲 トルクは 30 (88.3±12.9 %)では 健 側 との 有 意 差 はなかったが,ST の 筋 体 積 (71.3±11.6 %) および 膝 関 節 屈 曲 トルク 90 (69.8±20.5 %)において 健 側 に 比 べ 低 値 であった(p<0.05).Group 3 は,ST の 筋 体 積 (52.6±3.3 %), 膝 関 節 屈 曲 トルク 30 (78.5±3.2 %), 90 (47.0±5.3 %), 全 てにおいて 健 側 に 比 べ 有 意 に 低 下 していた(p<0.05) (Table 8). Table 8 Muscle volume of the ST and Knee-flexion torque in each of the 3 morphology-based groups. Values are mean ±SD, % contralateral. Group 1 (N = 8) Group 2 (N = 13) Group 3 (N = 3) Regenerated ST tendon Muscle length of - the ST (%) Muscle volume of - the ST (%) Knee-flexion torque at 30 (%) Knee-flexion torque at 90 (%) Regenerated Regenerated Unidentified Stay Shorter Shorter 100.2± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±5.3 34

42 6 考 察 ⅰ) ST の 再 生 状 態 および 形 態 について ACL 再 建 術 後 12~72 か 月 の 患 者 では,ST 腱 は 約 88%において 再 生 が 確 認 され, 患 側 の 横 断 面 積 は, 健 側 に 比 べて 平 均 約 2.5 倍 まで 肥 大 していた. 一 方 で, 患 側 の ST の 筋 長 は, 健 側 より も 平 均 3.4cm 近 位 に 短 縮 しており, 筋 体 積 も 約 74.5% 減 少 していた.これらの 結 果 から, 術 後 数 年 経 過 後,ST 腱 は 多 くの 場 合 再 生 し, 患 側 に 比 べ 肥 大 するものの,ST の 筋 短 縮 および 筋 萎 縮 が 生 じていることが 明 らかとなった.これらの 結 果 は 西 野 ら 28) の 研 究 と 一 致 していた. 本 研 究 の 筋 体 積 の 測 定 では, 西 野 らが 対 象 とした BFl,SM,ST に 加 え, 同 じく 膝 関 節 屈 曲 筋 であ る G,BFs の 解 析 も 行 った. 過 去 にも ST の 筋 萎 縮 にともなう BFl SM の 代 償 性 肥 大 はない ことが 報 告 されているが, 本 実 験 の 結 果 において ST と 同 じ 紡 錘 状 筋 である G BFs においても 代 償 性 肥 大 がみられないことが 確 認 された.この 結 果 から ST の 筋 萎 縮 は,ST と 同 じ 膝 屈 曲 機 能 を 有 する 紡 錘 状 筋 であっても 補 うことができないことが 明 らかとなった.また,ST の 筋 長 と 筋 体 積 との 間 に 相 関 関 係 が 認 められたことから, 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 が 大 きく,ST の 筋 長 を 維 持 していた 方 が,ST の 筋 体 積 は 大 きいということが 分 かった. ⅱ) 等 尺 性 膝 関 節 屈 曲 トルク 等 尺 性 膝 関 節 屈 曲 トルクは, 膝 関 節 30,45 では 健 側 の 9 割 近 くまで 回 復 するが, 膝 関 節 60, 90,105 では 有 意 な 低 下 を 示 した.この 結 果 は, 中 嶋 ら 37) および Tashiro ら 40) 報 告 と 同 様 に, ST 腱 採 取 後 に 生 じる 膝 関 節 深 屈 曲 位 での 膝 関 節 屈 曲 トルク 低 下 を 示 唆 している. 一 方 で,Hioki ら 26) は MRI を Tagging Snapshot 法 で 撮 像 することにより, 膝 関 節 屈 曲 中 の ST の 動 態 を 観 察 し, 患 側 が 健 側 と 同 等 の 動 きをすることを 確 認 している. 同 じく Takeda ら 55) も, 膝 関 節 屈 曲 運 動 後 のハムストリングスの T2 緩 和 時 間 を 測 定 し, 再 生 状 態 の 如 何 に 関 わらず, 患 側 および 健 側 ともにその 機 能 を 果 たしていたことを 確 認 している.これらの 先 行 研 究 は, 再 生 ST 腱 は ST の 発 揮 筋 力 を 脛 骨 に 伝 えて 膝 関 節 トルクを 生 じさせるという 本 来 の 役 割 を 果 たしていることを 示 唆 するものであった.ただし,これらの 研 究 における 課 題 運 動 は Hioki ら 26) ( 腹 臥 位 での 膝 35

43 関 節 0~45 の Concentric 運 動 ),および Takeda ら 55) ( 座 位 での 膝 関 節 0~90 の Isokinetic 運 動 )ともに ST の 貢 献 度 の 高 い 腹 臥 位 膝 関 節 深 屈 曲 位 で 実 施 されたものではないため, 膝 関 節 深 屈 曲 位 での ST の 機 能 低 下 が 現 れなかったと 考 えられる. 膝 関 節 屈 曲 トルクと ST の 形 態 との 関 連 性 については,Tadokoro ら 38) の 結 果 と 同 様 に 再 生 ST 腱 の 横 断 面 積 と 膝 関 節 屈 曲 トルクとの 間 の 関 係 性 は 認 められなかったが,ST の 筋 体 積 およ び 筋 長 と 膝 関 節 屈 曲 トルクとの 間 に 正 の 相 関 関 係 が 認 められた.また,ST 腱 の 再 生 および ST の 筋 長 短 縮 の 有 無 によって 対 象 24 名 を 3 群 に 分 類 したところ,ST 腱 は 再 生 しているものの, ST の 筋 短 縮 が 生 じていた Group 2 は 24 名 中 13 名 と 最 も 多 く, 次 いで ST 腱 が 再 生 し,ST の 筋 長 を 維 持 していた Group 1 が 8 名,ST 腱 が 未 再 生 で,ST の 筋 短 縮 が 生 じていた Group 3 は 3 名 最 もと 少 なかった. Group 1 は Group 2 および Group 3 と 比 較 して, 患 側 の ST の 筋 体 積 および 膝 関 節 屈 曲 トルク 30,90 の 低 下 率 が 少 ない 傾 向 にあった. 一 方 で,Group 2 では 患 側 の ST の 筋 体 積 および 膝 関 節 屈 曲 トルクは 健 側 に 比 べ 低 値 を 示 し,さらに Group 3 では 膝 関 節 屈 曲 トルク 30 においても 減 少 が 認 められた.ST は 紡 錘 状 筋 であるため,Group 2 および Group 3 のように 筋 長 の 短 縮 が 生 じている 場 合 は, 筋 線 維 もそれに 等 しい 短 縮 を 引 き 起 こしてい ることが 示 唆 される. 本 来 の 状 態 よりも 筋 線 維 が 短 縮 すれば 長 さ 力 関 係 が 上 行 脚 へとシフトし, 筋 線 維 の 長 さ 変 化 の 受 容 器 でもある 筋 紡 錘 からのフィードバックが 低 下 する 可 能 性 があり,ST は 機 能 的 にも 変 化 する 可 能 性 がある.さらに Group3 のように ST の 筋 短 縮 が 起 こり,ST 腱 が 再 生 せず, 脛 骨 への 付 着 部 をもたない 場 合 は,ST の 発 揮 張 力 が 減 少 するばかりか,それを 脛 骨 に 伝 える 腱 の 機 能 も 低 下 することが 予 測 される. 以 上 より,ST 腱 採 取 による ST の 形 態 的 変 化 ( 腱 再 生, 筋 短 縮, 筋 萎 縮 )が, 膝 関 節 深 屈 曲 位 の 機 能 低 下 の 原 因 となることが 示 唆 される. また,G は ST と 同 じく 紡 錘 状 筋 であるため,ST と 同 様 に 膝 関 節 深 屈 曲 位 においても 膝 関 節 屈 曲 トルク 発 揮 に 貢 献 できる 筋 であることが 予 想 される.Tashiro ら 40) は ACL 再 建 術 において ST 腱 と G 腱 を 使 用 した 例 では,ST 腱 のみを 使 用 した 例 と 比 較 して, 膝 関 節 屈 曲 トルクがより 顕 著 に 低 下 したことを 報 告 している.この 結 果 と,G の 形 状 から 推 察 される 活 動 特 性 とを 考 慮 36

44 すると,ACL 再 建 に 膝 屈 筋 腱 を 用 いる 場 合, 膝 関 節 深 屈 曲 位 での 膝 関 節 屈 曲 トルクを 回 復 させ るために,G は 保 存 すべきであると 考 えられる. ⅲ) 筋 電 図 測 定 ハムストリングスの 放 電 量 は, 健 側 では 膝 関 節 90,105 において,ST の 放 電 量 は SM およ びBFlの 値 と 比 較 して 高 い 傾 向 であったが, 患 側 では 三 筋 の 放 電 量 の 間 に 有 意 な 差 は 存 在 せず, 膝 関 節 角 度 による 変 化 は 三 筋 で 同 様 の 傾 向 を 示 した.Makihara ら 41) は, 膝 関 節 45 の I-EMG 値 を 100 としたときの 90 の 値 は,BFl および SM では 両 側 ともに 60% 程 度 であり,ST にお いては 健 側 の 108.5%から 患 側 では 70.4% まで 低 下 したことを 報 告 している. 本 実 験 の 結 果 を 同 様 に 比 較 した 場 合, 膝 関 節 45 の RMS 値 100 としたときの 105 の 値 は, 健 側 の 72.2%か ら 患 側 では 48.6% まで 低 下 することが 分 かった.つまり, 健 側 で 確 認 された 膝 関 節 深 屈 曲 位 に おいて 貢 献 する ST の 活 動 特 性 が,ST 腱 を 採 取 した 患 側 では 消 失 し,SM および BF による 代 償 も 存 在 しないことが 分 かった. 筋 線 維 長 の 長 い 紡 錘 状 筋 である ST は, 羽 状 筋 である SM BFl と 比 較 し, 膝 関 節 角 度 の 影 響 を 受 けづらいため, 膝 関 節 深 屈 曲 位 においては ST が 主 にその 筋 力 発 揮 を 担 うとされている. 本 実 験 の 結 果 より,ST 腱 採 取 による ST の 形 態 的 変 化 により,ST が 本 来 担 うべき 膝 関 節 深 屈 曲 位 における 筋 活 動 特 性 が 欠 落 したことが 示 唆 される. ⅳ) まとめ 一 連 の 考 察 より,ST 腱 採 取 にともなう ST の 形 態 的 変 化 ( 腱 再 生, 筋 短 縮, 筋 萎 縮 )が 起 因 となって,ST の 本 来 の 機 能 が 損 なわれた 結 果, 膝 関 節 深 屈 曲 位 での ST の 筋 活 動 が 低 下 し,そ の 結 果 膝 関 節 深 屈 曲 トルクの 低 下 が 生 じたと 考 えられる.また,ハムストリングスの 筋 体 積 およ び 放 電 量 の 結 果 より,ST 以 外 の 筋 でその 機 能 を 代 償 できないことが 明 らかとなった.したがっ て,ACL 再 建 術 後 に 膝 関 節 深 屈 曲 トルクの 低 下 を 抑 えるためには,ST 腱 が 再 生 し, 筋 短 縮 およ び 筋 萎 縮 を 予 防 することが 重 要 であるといえる.また,ACL 再 建 に 膝 屈 筋 腱 を 使 用 する 場 合, 膝 関 節 深 屈 曲 位 での 膝 関 節 屈 曲 トルクを 回 復 させるために,ST と 同 様 の 筋 形 状 と 活 動 特 性 であ る G は 保 存 すべきだと 考 えられる. 37

45 第 4 章 実 験 3 Nordic hamstrings training が 膝 関 節 屈 曲 機 能 に 及 ぼす 効 果

46 1 背 景 および 目 的 実 験 2 より,ST 腱 採 取 後 の 膝 関 節 深 屈 曲 筋 力 低 下 を 引 き 起 こす 要 因 の 一 つとして,ST の 筋 萎 縮 があげられた.ハムストリングスの 筋 力 強 化 を 目 的 とした 種 目 は,レッグカールが 一 般 的 で あるが, 他 にもスクワットやレッグプレス,ヒップリフト,レッグランジ,デッドリフトなどが 行 われている.だが,レッグカール 以 外 の 種 目 の 活 動 様 式 は,CKC および SCKC であり,ハム ストリングス 単 独 の 筋 力 強 化 を 目 的 とするものではない. 一 方,Nordic hamstrings は,ACL 損 傷 およびハムストリングス 肉 離 れの 予 防 策 として, 近 年 注 目 を 浴 びている 61, 62).Nordic hamstrings は, 立 て 膝 の 状 態 から 床 に 倒 れこむ 動 作 により,ハムストリングスに 伸 張 性 の 負 荷 を 与 える 種 目 である. 自 体 重 を 利 用 するため, 特 別 な 機 器 を 必 要 とせず,ペアを 組 めばフィール ドやコートで 簡 単 に 実 施 できることが 特 徴 である. Mjølsnes ら 54) は 10 週 間 にわたる Hamstring curl(レッグカール)と Nordic hamstrings の 効 果 の 比 較 検 討 を 行 い,Nordic hamstrings を 行 った 群 においては, 膝 関 節 の 遠 心 性 および 等 尺 性 屈 曲 トルクの 増 加 率 が,Hamstring curl 群 に 比 べ 有 意 に 高 かったことを 報 告 している.ま た,Kubota ら 55) は, 膝 関 節 伸 張 性 運 動 後 の MRI による T2 値 の 変 化 を 検 討 し, 運 動 直 後 では BFs および BFl,ST において T2 値 の 上 昇 が 確 認 され,7 日 後 では ST のみが 高 値 を 示 していた ことを 報 告 している.また, 荒 木 56) は,6 週 間 にわたる Nordic hamstrings の 効 果 測 定 を 行 っ たところ,ハムストリングスの 中 でも ST,G,BFs の 筋 体 積 が 有 意 に 増 大 したことを 確 認 して いる.これらの 先 行 研 究 より,ST は 伸 張 性 収 縮 に 特 異 的 に 反 応 する 性 質 をもつことが 示 唆 され る.このようなことから, 膝 関 節 の 伸 張 性 収 縮 をともなう Nordic hamstrings によって,ST の 筋 肥 大 すなわち 筋 萎 縮 の 改 善 が 得 られる 可 能 性 が 予 測 される. そこで, 本 実 験 では,ST が 伸 張 性 収 縮 に 特 異 的 に 反 応 するという 仮 説 に 基 づき,ST の 筋 萎 縮 の 改 善 策 として,Nordic hamstrings training( 以 下 NHT)が 膝 関 節 屈 曲 機 能 に 及 ぼす 効 果 を 検 討 することを 目 的 とした. 38

47 2 対 象 対 象 は, 片 側 ACL 再 建 例 12 例 ( 男 性 7 例 女 性 5 例, 19.1±1.4yrs, 167.0±9.4cm, 63.3± 13.9kg, 19.0±15.8months, mean±sd )とし,NHT を 実 施 した NH 群 と,NHT を 実 施 しな い Control 群 の 2 つに 群 分 けした (Table 9). 再 建 術 式 および 競 技 レベルは 実 験 1,2 と 同 様 と した. 競 技 復 帰 後 6 か 月 以 上 経 過 し, 術 後 経 過 および ST 腱 の 再 生 が 良 好 であり, 担 当 医 より NH の 許 可 が 下 りた 者 とした. 術 後 6 か 月 というのは,ノンコンタクト 競 技 における 復 帰 時 期 で あり,ハムストリングスの 遠 心 性 トレーニングを 開 始 して 3 か 月 経 過 していることから, 運 動 強 度 の 高 い NHT が 可 能 であると 判 断 した.なお, 競 技 復 帰 前 の 被 験 者 に 対 しては, 本 実 験 への 参 加 が 治 療 の 妨 げとならないよう, 各 自 が 通 常 行 っているリハビリテーションおよびトレーニン グメニューの 制 限 は 行 わなかった. Table 9 Subject characteristics: NH group and Control group. <NH group> Sex Age Sport Involved Time after opration 1 F 21 Soccer Lt 24 2 M 22 American football Lt 6 3 M 20 Lacross Rt 6 4 F 18 Basketball Rt 48 5 M 24 Soccer Rt 60 6 M 23 Basketball Rt 48 <Control group> Sex Age Sport Involved Time after opration 7 F 20 Soccer Lt 18 8 M 17 Basketball Rt 12 9 M 20 Soccer Lt 6 10 F 21 Basketball Lt 6 11 M 18 Soccer Rt F 19 Lacross Lt 24 39

48 3 方 法 ⅰ) トレーニングプロトコール トレーニングは,NH を 股 関 節 中 間 位 にてスタートポジション( 膝 関 節 90 )から 完 全 に 倒 れこんだポジション( 膝 関 節 0 )まで 等 速 で 行 う 方 法 で 統 一 した (Fig. 27). 速 度 を 可 能 な 限 り 一 定 に 保 ちながら 行 うために, 目 安 として 電 子 メトロノーム(YAMAHA 社 製 )を 用 いた. 加 え て,パートナー 同 士 で,フォームをチェックするように 指 導 した Fig. 27 Nordic hamstrings: from starting position to ending position with partner. トレーニング 実 施 期 間 は 2 か 月 間 とし, 原 則 として 下 の Table 8 のプロトコールで 行 った. 体 力 レベルが 高 く,プロトコール 通 りではトレーニング 効 果 を 感 じることが 出 来 ない 被 検 者 に 対 し ては, 同 一 検 者 が 各 自 に 応 じたものに 変 更 した.トレーニング 期 間 中 は 被 験 者 各 自 によって,ト レーニング 記 録 や 体 調, 筋 肉 痛 の 程 度, 痛 みなどを 指 定 の 用 紙 に 記 録 した( 巻 末 資 料 参 照 ). Table 10 Training protocol Week Session / week Sets & reps The time required* sec sec sec sec reps 6sec *the time required: the time required to withstand the whole ROM 40