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自分でできる体健やかブログ

リハビリ専門職(作業療法士)の私が、肩こり、肩の痛み、腰痛、膝痛、骨盤トレーニングなど、「自分でできる」をキーワードに対策方法を伝授します。

作業療法士でもわかる歩行のバイオメカニクス!Ankle Rockerの役割!

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Ankle Rockerは立脚中期における、足関節を中心とした重心が前方回転する時期です。この時期では、重心が最高点に到達する時点を境にして、前半部分と後半部分で役割が違ってきます。今回Ankle Rockerについて、文献を参考にしながらまとめていきたいと思います。

 目次

歩行のバイオメカニクス!Ankle Rockerの役割!

Ankle Rockerの前半と後半の役割の違い

Ankle Rockerの前半部分では、立脚中期での機能的直立位(骨盤のアライメント、膝伸展、股関節の直上への重心配列)のために、重心を最高到達点に持ち上げながら、前方へ回転させることが主な役割になります。
Ankle Rockerの後半部分では、機能的直立位により最高到達点に達した重心が、前下方に落下しながら加速することに対してブレーキをかけ、速度調節をする役割があります。
立脚中期から後期にかけて、床反力のベクトルは足関節の前を通り、足関節は背屈していくため、下腿が前方に倒れるのを防止するため、ヒラメ筋の遠心性収縮により前方回転にブレーキをかけ、回転速度を調節します。この働きにより、一定の速度で歩くことが可能になります。

重心の最高点・最低点と推進力

歩行中の重心位置を矢状面から見た場合、約2㎝の振幅で上下に移動しています。この流れの中で、重心が最高到達点になるのは単脚支持期(立脚中期)で、最低点になるのは両脚支持期となります。立脚初期の踵接地で最低到達点となる重心は、立脚中期に最高到達点へ持ち上げられることになります。
最高到達点まで持ち上げられた重心は、Heel Rockerでの身体の回転運動により、下降しながら前方への推進力となっていきます。
このような、位置エネルギーを運動エネルギーに変換しながら歩行を行うことは、とても効率のよい動きであるといえます。

重心上昇のメカニズム

前途したように、重心を利用した推進力を生み出すためには、重心を上方に持ち上げ、機能的直立位を実現する必要があります。
Ankle Rockerの前半部分では、Heel Rockerでの衝撃吸収のために膝関節が屈曲した状態にあり、重心は最も低い位置にあります。この位置から重心の上昇し、機能的直立位をとるためには、膝関節の伸展が必要になります。
この時、膝関節を伸展させるのは、大腿四頭筋の求心性収縮ではありません。大腿四頭筋の求心性収縮が起こると、大腿骨と脛骨が同時に回転運動を起こしてしまうため、膝関節は過伸展(back knee)となり、立脚中期での機能的直立位をとることができなくなります。
膝関節伸展の本当のメカニズムは、足関節と股関節の協調した作用によりもたらされています。
Ankle Rockerの初期では、下腿(脛骨)が前方回転しすぎるのを防ぐために、ヒラメ筋の遠心性収縮によりブレーキをかけることで回転速度を調整しています。
この時股関節では、大臀筋と大内転筋の働きにより、大腿骨伸展への回転運動が起こります。この時に、下腿の前方への回転速度よりも、大腿骨伸展方向への回転速度が速ければ、結果として膝関節は伸展位をとることになります。
わかりやすい例として、

立位で一側の下肢を一歩前に出して、膝を曲げた状態を想像してください。この時、一歩前に出した側の脛骨が後ろから紐で固定されていたとします。その体勢から股関節を伸展させて歩こうとすると、膝が伸びて過伸展してしまいます。それと原理は同じです。

歩行の臨床バイオメカニクス P11

このことからも、ヒラメ筋の遠心性収縮により回転速度が低下した脛骨の上で、大腿が伸展方向に回転することにより膝関節が伸展され、重心を持ち上げながら機能的直立位をとることになります。
重要なことは、大腿四頭筋の求心性収縮ではなく、足関節と股関節の協調的な運動により膝伸展が起こるということです。

立脚中期以降のブレーキ作用

歩行では重力を利用して推進力を生み出しています。立脚中期以降、重力の働きで体に前方回転運動が起こると、腸腰筋とヒラメ筋の遠心性収縮により、前方回転にブレーキをかけながら、回転速度が調整されます。

Ankle Rockerと足関節軸

踵接地時には、第2中足骨はわずかに外側を向いており、踵接地した直後に第2中足骨は進行方向に向き合うように配列されます。この過程は、Heel RockerからAnkle Rockerへと移行するための大切なメカニズムとなります。
Ankle Rockerでは、重心を進行方向へ回転させますが、そのためには足関節の軸が進行方向に対して直角に交わるように配列される必要があります。これは、Ankle Rockerでは足先が向いた方向にのみ重心を回転できないということになります。
進行方向に第2中足骨が配列されいていない場合、進もうとする方向と実際の回転における軸がずれることになり、スムーズな体の回転が困難になります。
Ankle Rockerがスムーズに行われるためには、Heel Rockerでの踵骨の外側突起からの接地が重要になります。
踵骨外側突起が接地した直後に踵骨内側突起が接地しますが、この際足部が回外位から回内しながら底屈していきます。運動連鎖により、足部の回内は下腿回旋を引き起こし、これにより外側を向いていた第2中足骨は進行方向に配列されます。
このような踵骨内側突起での接地が起こらず、全足底接地となった場合、下腿内旋がおこらず第2中足骨は外側を向いたままでの足底接地となり、Ankle Rockerは重心の進行方向に正しく配列されず、スムーズな体の回転が妨げられてしまいます。

引用・参考文献