運動中の頭部、頸部、体幹の運動学と筋電図活動の矢状面解析

Sagittal plane analysis of head, neck, and trunk kinematics and electromyographic activity during locomotion.

抄録

研究デザイン:

歩行中の上半身の運動学的および筋電図学的パターンを調べる記述的研究。

STUDY DESIGN: Descriptive study examining kinematic and electromyographic (EMG) patterns of the upper body during walking.

目的:

体幹、頸部、頭部の動きを調べ、歩行中の上半身安定化のメカニズムを明らかにすること。

OBJECTIVE: To examine trunk, neck, and head movements to determine a mechanism for upper body stabilization during walking.

背景:

歩行中の上半身の動的なバランスは、感覚系の機能の安定した基盤を提供する。歩行中の上半身の動きに関する先行研究は、上半身を単体として捉えるか、上半身を単体として捉えるかに限られていた。本研究では、上半身を体幹、頸部、頭部の3つのセグメントとして検討する。

BACKGROUND: Dynamic balance of the upper body during walking provides a stable base for function of sensory systems. Prior investigations of upper body motion during walking were limited to examination of isolated segments, or examination of the upper body as a single unit. In our study, the upper body is examined as 3 segments: the trunk, neck, and head.

方法と測定法:

障害のない若年成人8名を対象に矢状面歩行パターンを検討した。体幹、頸部、頭部にマーカーを設置し、ビデオテープに記録した。外部水平基準に対する角度を計算し、空間に対するセグメントの位置を決定した。脊柱起立筋、腹直筋、半棘頭筋、胸鎖乳突筋の筋電図を測定した。

METHODS AND MEASURES: Sagittal plane walking patterns were examined in 8 unimpaired young adults. Markers placed on the trunk, neck, and head segments were recorded on videotape. Angles were calculated with respect to an external horizontal reference to determine segment position relative to space. EMG measures were obtained from erector spinae, rectus abdominus, semispinalis capitis, and sternocleidomastoid muscles.

結果:

動的安定性は、体幹を屈曲させ、頚部を伸展させ、頭部を屈曲させた姿勢を維持することで達成されることが示された。体幹の安定性は最も高く、頸部の安定性は3つのセグメントの中で最も低かった。上半身の各部位の動きでは、頭部と頸部が体幹と反対に動く傾向が見られた。EMGデータでは、脊柱起立筋の活動が各肢の踵接地付近で起こり、続いて体幹が伸展することが示された。残りの筋は、様々な活動パターンを示した。

RESULTS: Results showed dynamic stability was accomplished through maintenance of a posture where the trunk was flexed, the neck was extended and the head was flexed. The trunk segment demonstrated greatest stability with the neck being the least stable of the 3 segments. Movements of upper body segments showed a tendency for the head and neck to move opposite to the trunk. EMG data demonstrated erector spinae muscle activity occurring near heel contact of each limb followed by trunk extension. The remaining muscles exhibited variable patterns of activity.

結論:

これらのデータは、上半身の動作が歩行中のこれらの部位の安定性を促進する姿勢の維持に役立つことを示している。体幹は3つの部位の中で最も安定しており、これにより頭部と頸部の動きに安定したプラットフォームを提供していた。脊柱起立筋の活動は、踵接地時のバランスを維持するために体幹を伸展させることで、上半身の動きに寄与していた。これらの結果は、加齢に伴う動的安定性の変化を研究するための基礎となる。

CONCLUSIONS: These data indicate that movements of the upper body help to maintain a posture that promotes stability of these segments during walking. The trunk was the most stable of the three segments thereby, providing a stable platform for head and neck movement. Erector spinae muscle activity contributed to upper body movements by extending the trunk to maintain balance at heel contact. These results provide a basis for studying changes in dynamic stability that occur with age.