7: 105 115, 2007 Changes in Separation Distances of Scapular Region Muscles before and after Shoulder Joint Flexion and Abduction Yuji HOTTA, RPT 1), Masaki NAKAMURA, RPT 1), Masaki MAEDA, RPT 1), Masaru OGIRI, RPT 1), Tadahisa YAMADA, MD 2), Hideaki FUKUSHIMA, RPT, 3) Yuichiro MIURA, RPT 3) Abstract For mobility training of the shoulder joint in cases presenting restricted movement, it is important to understand the pattern of movement and the angles of all the joints forming the shoulder complex, including changes in the sternoclavicular, acromioclavicular, scapulohumeral, and scapulothoracic joints. In this research, differences in the starting and finishing distance of muscles surrounding the shoulder girdle during shoulder joint flexion and abduction were surveyed using a skeletal model. X-ray images were obtained at intervals of 30 between 0 and 180 during shoulder joint flexion and abduction of the right upper arms of seven healthy male subjects. At each angle, the shoulder blade rotation angle, the degree of slant of the collar bone, and the location of the scapular spine medial extremity were measured. These results were recreated on a skeletal model, and the distances between the muscles surrounding the shoulder joint (trapezius muscle superior fiber, mid fiber and inferior fiber, levator scapulae, serratus anterior upper fiber, serratus anterior lower fiber, and rhomboid minor and major muscles) before and after the joint flexion and abduction were measured. The characteristics of two-dimensional analysis of flexion (bone index coordinates movement analysis) comprise the separation of the scapular spine medial extremity from the spine and the movement in a caudal direction. The characteristics of two-dimensional analysis of abduction comprise approach of the scapular spine medial extremity to the spine and movement in a caudal direction. The trapezius muscle superior fiber located on the inner side of the shoulder blade, levator scapulae, trapezius muscle inferior fiber, and rhomboid minor and major muscles exhibited a complex pattern of extension and contraction corresponding to changes in the angle, unlike in flexion. We consider that, in a clinical situation, during shoulder joint movement range training, the muscle group on the medial edge of the scapula can easily become a limiting factor in joint movement range control. Moreover, in subduction, where the muscle group cannot automatically respond to changes in the angle by extension and contraction, treatment is needed on the assumption that it is a ROM control factor. Key words: J. Kansai Phys. Ther. 7: 105 115, 2007 Department of Rehabilitation, Yamada Orthopedic Surgery Hospital Yamada Orthopedic Surgery Hospital Department of Rehabilitation, First Okamoto Hospital
肩関節屈曲 外転時の肩甲帯周囲筋群の起始 停止間距離の変化について 111 図 13 屈曲時の僧帽筋上部 中部 下部線維 肩甲挙筋における起始 停 止間距離の変化 黒点線 白 灰色 黒はそれぞれ肩甲挙筋 僧帽筋上部 僧帽筋中部 僧帽筋下 部 左から下垂位 屈曲 90 最大挙上 図 14 外転時の僧帽筋上部 中部 下部線維 肩甲挙筋における起始 停 止間距離の変化 黒点線 白 灰色 黒はそれぞれ肩甲挙筋 僧帽筋上部 僧帽筋中部 僧帽筋下 部 左から下垂位 外転 90 最大挙上 結果は早期の外転角度より鎖骨は上方傾斜し120 以降 が外転120 以降も短縮した要因であったと考えられ の増加を認めなかった 僧帽筋上部線維の起始 停止間 る よって肩関節屈曲と外転では僧帽筋上部線維の起 距離は外転120 以降も短縮位を呈しており 外転での 始 停止間距離がともに上肢挙上に伴い漸減するが そ 僧帽筋上部線維の起始 停止間距離の短縮は鎖骨におけ の要因として鎖骨上方傾斜だけでなく鎖骨後退運動も関 る上方傾斜以外の運動が関与していることが示唆され 与していることが示唆された た 肩甲棘内側端の座標Yの骨指標移動分析の結果 外 転は屈曲と比較してマイナス方向への移動が150 にお 2 僧帽筋中部線維 図13 14 いて有意に大きかったことから 肩関節外転運動の後半 僧帽筋中部線維の起始 停止間距離において肩関節屈 では肩甲骨の下方への運動が大きいことが考えられる 曲 外転において特徴的な相違を認めた 屈曲において 肩甲骨の下方への運動は鎖骨の後退を伴うと考えられ 僧帽筋中部線維の起始 停止間距離は初期屈曲角度より この鎖骨後退運動が僧帽筋上部線維の起始 停止間距離 プラスの値を示すが 150 にて起始 停止間距離はマ
肩関節屈曲 外転時の肩甲帯周囲筋群の起始 停止間距離の変化について 図 15 屈曲時の前鋸筋上部線維における起始 停止間距離の変化 骨格模型の右肩を上方より撮影 左から下垂位 屈曲 90 最大挙上 図 16 113 図の左側が肩峰側 下方が体幹前面 外転時の前鋸筋上部線維における起始 停止間距離の変化 骨格模型の右肩を上方より撮影 左から下垂位 外転 90 最大挙上 図の左側が肩峰側 下方が体幹前面 果から前鋸筋上部線維の起始 停止間距離は屈曲角度の 下部線維は肩甲骨の上方回旋作用を有している 屈曲 増加によって漸増したと考えられる 一方 図16は外転 外転ともに肩甲骨の上方回旋角度は挙上角度の増大に伴 時の第一肋骨と肩甲骨上角の位置関係を頭頂部から見た い漸増していくことから両運動方向においては主動作筋 図である 外転での骨指標座標移動分析の結果 外転早 としての機能として起始 停止間距離が短縮されると考 期において肩甲棘内側端は座標Xにおいてプラス方向へ える このことから 前鋸筋下部線維は 肩関節屈曲 移動することから図16-bのように肩甲骨上角は脊柱方向 外転において短縮 つまり求心性収縮が求められると考 に移動する よって 屈曲とは異なり 前鋸筋上部線維 えられる 屈曲および外転角度の増加に伴い前鋸筋下部 の筋線維走行は 水平面上で垂直線に近づくことで起 線維の起始 停止間距離が漸減するパターンは同様で 始 停止間距離は短縮したと考えられる このことが外 あったが 屈曲のほうが外転と比較して早期から著明な 転初期での短縮位を示した要因ではないかと考える そ 短縮を認めた これに関しては屈曲と外転における肩甲 の後 外転角度の増加に伴い 肩甲棘内側端は座標X Y 棘内側端のY座標が影響していると考えられる 肩甲棘 ともにマイナス方向へ移動するため肩甲骨上角が図16-c 内側端のY座標は屈曲において早期から外転と比較して のように第一肋骨から離れることで前鋸筋上部線維が伸 マイナス方向への移動が大きく 挙上角度30 では屈曲 長されたと考えられる このことから前鋸筋上部線維は が外転よりもマイナス方向への移動が有意に大きかっ 肩関節屈曲においては伸張性が求められるのに対して た この結果は屈曲のほうが外転と比較して肩甲骨の下 肩関節外転初期では短縮位が求められ 外転90 以降で 方への運動が大きいことを示しており 前鋸筋下部線維 は肩甲骨上角が下方 外側へ移動するために屈曲と同様 の起始を第8肋骨側面 停止部を肩甲骨下角としている に前鋸筋上部線維の伸張性が求められたと考えられる ことから肩甲骨下方への運動には前鋸筋下部線維が強く 関与すると考えられ 屈曲のほうが外転よりも挙上角度 6 前鋸筋下部線維 図15 16 早期から強い短縮傾向を示したと考えられる 前鋸筋下部線維の起始 停止間距離においては肩関節 屈曲 外転に関し共通した特徴が認められた 上肢挙上 角度の増加に伴い起始 停止間距離は漸減した 前鋸筋 7 大菱形筋 図17 18 大菱形筋の起始 停止間距離においては肩関節屈曲
114 堀田祐司 他 図 17 屈曲時における大小菱形筋の起始 停止間距離の変化 黒 白はそれぞれ小菱形筋 大菱形筋 左から下垂位 屈曲 90 最大挙上 図 18 外転時における大小菱形筋の起始 停止間距離の変化 黒 白はそれぞれ小菱形筋 大菱形筋 左から下垂位 外転 90 最大挙上 外転において特徴的な相違を認めた 大菱形筋の起始 動に関しては角度増加に伴いマイナス方向に移動する 停止間距離は屈曲においては挙上角度の増大に伴い漸増 が 大菱形筋の起始 停止を考慮すると起始 停止間距 し 外転においては増加 減少 増加という複雑なパ 離に与える影響は一定の規則に従っていない 下垂位で ターンを示した 大菱形筋の停止部は 肩甲棘内側端下 は停止部である肩甲棘内側端下方3 cmの位置は起始であ 方3 cmとしており 肩甲棘内側端の運動が関与している る第4胸椎棘突起と比較して高い位置にある このまま と考えられる 屈曲においては骨指標座標移動分析より 肩甲棘内側端のY座標をマイナス方向に移動させると第4 肩甲棘内側端は座標X Yどちらの移動もマイナス方向を 胸椎棘突起レベルまでは起始 停止間距離は短縮傾向を 示していることから 起始である第4胸椎棘突起からは 示し 第4胸椎棘突起レベルを境に肩甲棘内側端Y座標が 離れていく方向に移動する よって大菱形筋の起始 停 マイナス方向に移動することで起始 停止間距離は増加 止間距離は屈曲角度増加に伴い増加したと考えられる 傾向を示していく このことから外転早期における大菱 一方 外転では骨指標座標移動分析の結果から肩甲棘内 形筋の起始 停止間距離は肩甲骨上方回旋による増加と 側端は 外転角度早期で座標Xにおいてプラス方向に移 肩甲棘内側端のY座標マイナス移動による減少とが相殺 動することを考えると起始 停止間距離は減少すると考 され 微増を示し 肩甲棘内側端下方3 cmと第4胸椎棘突 えられる しかし 大菱形筋の停止部を肩甲棘内側端下 起のレベルが同程度になる外転角度90 で最大短縮位と 方3 cmとしており 肩甲棘内側端がプラス方向に移動し なり それ以降は屈曲運動同様に漸増するパターンを示 ても 肩甲骨上方回旋が生じることによって肩甲棘内側 したことが理解できる 肩関節外転運動での大菱形筋の 端下方3 cmの位置は脊柱から離れる方向に移動すること 起始 停止間距離の複雑なパターンは座標X Yがそれぞ になる よって外転早期では大菱形筋の起始 停止間距 れプラス方向 マイナス方向と異なること また起始 離が微増したと考えられる 肩甲棘内側端のY座標の移 停止の関係から肩甲棘内側端のY座標マイナス移動が大
2) Trudel G et al.: Contractures secondary to immobility: Is the restriction articular or muscular? An experimental longitudinal study in the rat knee. Arch Phys Med Rehabil 81: 6-13, 2000. 4) Ludewig PM, et al.: Three-dimensional scapular orientation and muscle activity at selected positions of humeral elevation. J Orthop Sports Phys Thera 24: 57-65, 1996.