今回はPaoloら(2010)による論文をご紹介します。
足底腱膜(PA)の特徴と機能
・踵骨の下縁から起始し、5本の足趾の基節骨底に停止する準弾性線維性結合組織
・足の内側縦アーチ(MLA)を支える最も重要な受動的構造物にの１つ
・他の靭帯や腱と協調して働き、足の柔軟性を変化させる
・受動的な伸長により弾性エネルギーを蓄える
生体外研究により足底腱膜構造の破壊は、縦アーチの平坦化、中足骨頭下の圧力増加、地面への力の伝達方法の変化、足底腱膜切除術を受けた患者でのエネルギー効率の低下をもたらすことが示されている
目的
・歩行速度の変化に伴う足の力学的適応を理解する
・足底腱膜の張力とアキレス腱の張力の関係
方法
対象：10名の健常者(29.3±6.4歳)
方法：
6台のカメラによるモーションキャプチャーシステムを使用
足に12個の反射マーカーを装着
3種類の歩行速度(遅い・通常・速い)で測定
床反力計で床反力を記録
図は12個のマーカー位置と内側縦アーチの変形を測定するために使用される3つのマーカー位置
結果
１．速い歩行時の特徴
・立脚期の時間が短縮
・床反力のピークが最大
・つま先の背屈が増加
・足底腱膜の初期緊張が増加
上図：垂直方向の床反力 下図：前後方向の床反力
横軸は立脚時間を100％で正規化 縦軸は体重で正規化された力の大きさ
２．アーチの変化について
・速い歩行では、初期接地時により大きな変化
・立脚中期以降は速い歩行でアーチがより上昇
・歩行速度が上がるとアーチの可動範囲が減少
図は内側縦アーチ(MLA)の変形を歩行速度で比較したグラフ
横軸は立脚期 縦軸はMLAの角度変形
３．足底腱膜の緊張
・初期から中期の緊張は速度とともに増加
・後期の最大緊張は速度の影響をあまり受けない
・内側の腱膜が外側より大きな影響を受ける
図は足底腱膜(PA)の張力を歩行速度別に比較
横軸は立脚期 縦軸は足底腱膜の張力
結論
・速い歩行に適応するため、足のアーチは硬さを調整する機能がある
・前脛骨筋などの筋肉が足底腱膜の緊張を調整し、踵接地前のアーチの柔軟性を変化させる
・立脚後期のアーチ上昇には、内在筋が重要な役割を果たしている
図は踵接地時における足の縦アーチに作用する主な内部力と外部力
１．外部力
GFR：床反力 BW：体重
２．内部力
PA：足底腱膜の張力 AT：アキレス腱の張力
筋力 ・EDL：長趾伸筋 ・EHL：長母趾伸筋 ・TA：前脛骨筋
臨床的には、足部内在筋の強化の重要性や、歩行速度に応じた段階的な負荷設定の必要性、靴やインソールを考える際も歩行速度による足部アーチの変化を考慮することが挙げられるかと思います。
参考文献
Paolo et al. Dynamics of longitudinal arch support in relation to walking speed: contribution of the plantar aponeurosis. 2010
NEUROスタジオ東京 山岸梓