【2024年版】膝伸展筋の痙縮を伴う脳卒中患者のステップ動作のバランス戦略と代償動作、効率的アプローチ方法とは？
論文を読む前に
膝関節の機能解剖学
膝関節は人体の中で最も大きな関節で、主に大腿骨（大腿顆）、脛骨（脛骨高原）、および膝蓋骨によって構成されています。機能解剖学的には、支持性、可動性、衝撃吸収、安定性といった複数の役割を持つ複雑な関節です。
1. 関節構造の基本
- 大腿骨と脛骨の関節（大腿脛骨関節）
- 荷重支持や膝の屈曲・伸展運動に関与する関節。
- 運動軸は「瞬間中心軸」として移動性を持つ。
- 膝蓋大腿関節
- 膝蓋骨が大腿骨顆部を滑走する関節で、大腿四頭筋の伸展効率を高める機能を持つ。
- 膝蓋骨の位置異常（例：膝蓋骨高位）は膝伸展運動や荷重伝達に影響を及ぼす。
2. 靭帯と二重膜構造
- 前十字靭帯（ACL）と後十字靭帯（PCL）
- 前後方向の安定性を提供し、膝関節の異常な移動を制御。
- 側副靭帯（内側・外側）
- 外反・内反の安定性を担う。
- 関節包の二重膜構造
- 外側：線維膜が力学的安定を補助。
- 内側：滑膜が関節液を分泌し、摩擦を軽減。
3. 筋・筋膜系
- 膝伸展筋群
- 主に大腿四頭筋（大腿直筋、中間広筋、外側広筋、内側広筋）で構成。
- 特に内側広筋斜部（VMO）は膝蓋骨の位置制御に重要。
- 膝屈筋群
- 半膜様筋、半腱様筋、大腿二頭筋。
- 特に大腿二頭筋の外旋機能は歩行周期で重要。
4. 神経支配
- 大腿神経
- 膝伸展筋（大腿四頭筋）を支配。
- 坐骨神経
- 膝屈筋群に信号を送る。
脳神経学的な膝伸展筋の痙縮
痙縮は、中枢神経系の損傷による筋緊張の亢進状態で、脳卒中後の下肢機能障害の一因です。膝伸展筋の痙縮は、特に歩行において以下のような課題を引き起こします。
1. 神経回路の異常
- 伸張反射の亢進
- 大腿四頭筋における筋紡錘の過剰な興奮により、通常の伸張刺激で反射が過剰に生じる。
- 抑制性介在ニューロンの機能不全
- 反回抑制の低下により、大腿四頭筋の過活動が持続。
2. 痙縮の影響
- 筋膜の硬化
- 筋内結合組織のリモデリングが進行し、柔軟性低下を招く。
- 短縮性収縮の優位性
- 筋が収縮状態で固定されやすく、膝の伸展が持続。
膝伸展筋の痙縮を有する脳卒中患者の動作・歩行の特徴
1. 動作の特徴
- 立ち上がり動作
- 大腿四頭筋の過活動により、スムーズな体重移動が阻害。
- 股関節屈曲と膝関節伸展が同時に進行せず、腰椎部の代償運動が生じる。
- 座位での姿勢保持
- 膝伸展筋の緊張亢進により、下肢の前方移動が困難。
2. 歩行の特徴
- 初期接地
- 膝の過伸展（膝伸展位のまま接地）が見られ、衝撃吸収の効率が低下。
- 立脚中期
- 膝の柔軟な屈曲が制限され、骨盤が後傾しやすい。
- スウィング期
- 下腿の振り出しが制限され、歩幅の短縮や代償的な骨盤回旋が増加。
痙縮を有する患者へのアプローチ
1. 評価のポイント
- 筋緊張評価
- Modified Ashworth Scale（MAS）やTardieu Scaleを用いて痙縮の重症度を測定。
- 歩行分析
- 動作解析やビデオ分析を活用し、代償動作を特定。
2. 治療戦略
- 装具療法
- 半硬性装具を使用し、膝関節の過伸展を制限。
- 運動療法
- 股関節伸展筋や足関節背屈筋を同時に強化し、膝伸展筋の負担を軽減。
- 神経筋電気刺激（NMES）
- 大腿直筋を抑制しつつ、内側広筋斜部（VMO）を活性化。
- ボツリヌス療法
- 痙縮が強い場合、大腿四頭筋への局所注射を実施。
3. 歩行トレーニング
- 重心移動の練習
- パラレルバー内での体重移動練習や、鏡を用いたフィードバック。
- 階段昇降訓練
- 緩やかな段差を用い、膝関節の動的制御を促進。
- ロボットアシスト歩行
- HAL（Hybrid Assistive Limb）などを活用し、膝伸展筋の収縮タイミングを学習。
まとめ
膝伸展筋の痙縮は、脳卒中後の歩行や動作において大きな課題をもたらします。患者の筋緊張や歩行特徴を的確に評価し、個別化された治療計画を立てることが新人療法士には求められます。金子医師の講義形式を通じて、包括的なアプローチが学べるようデザインしました。
論文内容
カテゴリー
タイトル
●伸展筋の痙縮を伴う脳卒中患者のステップ動作の戦略とは？
なぜこの論文を読もうと思ったのか？
●脳卒中患者において大腿直筋の痙縮を伴う方は多く、患者のパターンや治療選択を学習する過程として本論文に至る。
内 容
背景
●脳卒中患者は、安全な障害物またぎのために慎重かつ代償的な戦略を採用します。膝伸展筋の痙縮は脳卒中後の一般的な二次的な感覚運動障害ですが、膝伸展筋痙縮を伴う脳卒中患者の障害物またぎ動作時のがステップの調整と代償戦略を検討した研究はほとんどありません。
●本研究は、膝伸展筋の痙縮を有する脳卒中者と痙縮のない脳卒中者間の障害物をまたぐ際の運動学的データの違いを比較し、ステップ調整と代償戦略における膝伸展筋の痙縮関連の違いを特定することを目的としました。
方法
●20人の脳卒中患者の被験者は、膝伸展筋のMASスコアに基づいて、痙縮グループ（n = 11、MAS≥1）と非痙縮グループ（n = 9、MAS = 0）に分けられました。
●10 mの通路を自己選択速度で歩き、15cmの障害物をまたぐように指示されました。 10台のカメラの3Dモーション解析システムと2つのフォースプレートを使用して、運動学的データを収集しました。
結果
●膝伸展筋の痙縮を有する脳卒中患者は、障害物に近づくために歩幅の狭い（短い）ステップ戦略を採用しましたが、非痙縮患者は長いステップ戦略を使用しました。
●痙縮患者は前額面上の体幹・骨盤・股関節の代償動作を選択しました。
●麻痺側四肢のスイング中、痙縮グループは、以下の測定で非痙縮グループで見られた値よりも有意に高い値を示しました：骨盤側方傾斜角、体幹側方傾斜角、足部と同側の股関節（内外側）間距離、股関節の働きの寄与、前後および内外側方向の圧力中心と重心の距離。これらの結果は、骨盤、体幹の前額面上の傾きおよび股関節外転の組み合わせた動きが、障害物またぎを成功させるための重要な代償戦略であるが、横方向のバランスをいくらか犠牲にしていることを示しています。
●障害物後段階では、歩行パターンとバランス制御を再確立するために、短いステップから増加するステップ幅の戦略が採用されました。
●Stiff knee gaitの患者様では、矢状面上が痙縮により上手くコントロールできなくなっているため、動きの比較的出せる前額面上の動きを増やすしかない。痙縮により分節性が乏しくなる分（下肢が棒のようになってしまう）、動きもダイナミックになりやすい。麻痺側自体への介入も重要であるが、麻痺側をより楽に使える非麻痺側の姿勢制御に目を向けることも重要と思われる。安定は幾分の痙縮（過活動）の抑制を生む可能性もある。
明日への臨床アイデア
膝伸展筋の顕著な痙縮を有する脳卒中患者に対するリハビリテーションと医師による治療は、多角的なアプローチが必要です。以下に、リハビリテーション専門職と医師が協働して行う具体的な手順を、評価から治療まで詳細に解説します。
1. 初期評価：包括的なアプローチ
1-1. 筋緊張評価
- Modified Ashworth Scale (MAS): 痙縮の重症度を定量化。
- Tardieu Scale: 痙縮と短縮（拘縮）を区別するため、可動域の速度依存性を評価。
- V1: ゆっくりとした伸展（関節可動域の最大値）。
- V3: 素早い伸展（痙縮の抵抗が発生する角度を評価）。
- 痙縮の影響が顕著である場合、筋腱単位の短縮や関節拘縮の可能性を考慮。
1-2. 歩行・動作分析
- 動作中の膝関節の動き
- 初期接地：膝過伸展（膝が伸展位で硬直）。
- 立脚中期：膝屈曲不足による衝撃吸収の低下。
- スウィング期：膝伸展筋の痙縮による振り出しの障害。
- 代償動作
- 骨盤の後傾、体幹の側屈、健側下肢の過剰屈曲など。
- 患側下肢の外旋または円を描くような振り出し動作（サーカムダクション）。
1-3. 神経学的評価
- 痙縮の神経的原因
- 深部腱反射: 亢進が見られる場合、錐体路障害が関与。
- H反射検査: 痙縮の程度を客観的に評価。
- 機能的電気刺激 (FES) の反応: 神経筋の可塑性を確認。
2. リハビリテーションの具体的なアプローチ
2-1. 関節可動域訓練と筋膜リリース
- ストレッチング
- 痙縮を軽減しつつ膝関節の可動域を改善。
- 静的ストレッチ: 15～30秒保持を数セット。
- PNF（ホールドリラックス法）: 抗重力筋の活性化を抑える。
- 筋膜リリース
- 膝蓋骨周囲の軟部組織の柔軟性を高める。
- 超音波療法と組み合わせ、筋緊張を低下させる。
2-2. 装具の活用
- 膝足継手付き装具（KAFO）
- 膝過伸展の抑制。
- 個々の患者に合わせて膝関節のロックを調整。
- 足関節背屈補助装具
- 足関節背屈筋を補助し、歩行周期での膝伸展筋の負担を軽減。
2-3. 筋力とコントロールの改善
- 抗重力筋（股関節屈筋、足関節背屈筋）の強化
- 痙縮抑制に必要なバランスの維持。
- サイドステップやバランスボードの使用。
- 反復的な膝屈曲・伸展の動作練習
- ステップ練習や歩行補助デバイスを活用。
2-4. ニューロモジュレーション技術
- 神経筋電気刺激 (NMES)
- 痙縮の抑制と筋収縮の学習を促進。
- 具体例：大腿四頭筋に対して低周波刺激を用い、筋の収縮・弛緩を反復。
- 反復経頭蓋磁気刺激 (rTMS)
- 中枢神経系の可塑性を促進し、痙縮軽減に寄与。
3. 医師による治療アプローチ
3-1. 薬物療法
- 抗痙縮薬
- バクロフェン: 中枢作用で痙縮を緩和。
- チザニジン: 筋緊張を軽減し、機能的活動を補助。
- ボツリヌス毒素注射
- 大腿四頭筋への注射を行い、過剰な収縮を抑制。
- ポイント
- 適切な投与量（50～100単位/筋）を超音波ガイド下で注射。
- 効果持続期間：通常3～6か月。
3-2. 整形外科的介入
- 腱延長術
- 重度の筋短縮がある場合、大腿四頭筋腱の一部を延長。
- 関節鏡手術
- 関節包や靭帯の異常を整復。
3-3. ITBポンプ（バクロフェンポンプ）
- 重度痙縮患者において、持続的な髄腔内投与により痙縮を抑制。
- 適応
- ボツリヌス療法で十分な効果が得られない場合。
- 全身性痙縮が見られる患者。
4. 歩行再建に向けたリハビリと医師の連携
4-1. 歩行練習
- ロボットリハビリ
- HAL（Hybrid Assistive Limb）などのロボット支援で、膝の伸展・屈曲タイミングを学習。
- トレッドミル練習
- 体重免荷システム（BWSTT）を利用し、正しい膝の運動パターンを誘導。
4-2. フィードバックトレーニング
- 視覚的フィードバック
- 鏡や動画を用いて膝の過伸展や歩行周期を調整。
- 音響フィードバック
- 歩行リズムを改善するためのメトロノーム活用。
5. 継続的なモニタリングと教育
5-1. モニタリング
- 痙縮の進行状況
- 定期的なMASおよびTardieu Scaleで経過を確認。
- 歩行能力の改善度
- 10m歩行テスト（10MWT）、6分間歩行テスト（6MWT）で評価。
5-2. 家族・患者教育
- セルフストレッチング
- 患者自身が行える簡単なストレッチ方法を指導。
- 日常生活指導
- 適切な装具装着や立ち上がり動作の安全な方法を指導。
6. まとめ
膝伸展筋の痙縮を有する脳卒中患者の治療には、リハビリ専門職と医師の協働が不可欠です。患者の筋緊張や動作パターンを評価し、個別化されたリハビリと薬物療法、さらに必要に応じた整形外科的介入を組み合わせてアプローチすることが求められます。このような多角的な取り組みにより、患者の機能的改善とQOL向上が期待できます。
新人療法士が膝伸展筋の痙縮を有する脳卒中患者のリハビリを行う際のポイント
膝伸展筋の顕著な痙縮を有する脳卒中患者に対して、新人療法士がリハビリを行う際の注意点やポイントを以下に示します。これらは、痙縮を抑えながら効果的かつ安全にリハビリを進めるための具体的なアドバイスです。
1. 目標設定を現実的かつ段階的にする
- 患者の目標と現状のギャップを考慮
- 初期段階では、膝関節の過伸展や屈曲不足を完全に直すことよりも、安定した立脚や基本的な歩行の獲得を優先。
- 長期的なゴールに対する段階的なサブゴールを設定し、モチベーションを維持。
2. 抗重力筋と屈筋群のバランスを重視
- 膝伸展筋（大腿四頭筋）の過剰な緊張を抑えるだけでなく、膝屈筋（ハムストリングス）の活性化を意識。
- 痙縮の影響で使われにくい膝屈筋を積極的に活性化させることで、伸展筋の緊張を抑えやすくなる。
3. 筋緊張が高まりやすいタイミングを把握
- 動作や姿勢変化のタイミング
- 立ち上がり動作や体重移動の際に筋緊張が高まることが多いため、そのタイミングでストレッチや抵抗練習を行わない。
- 代わりに、筋緊張が低いリラックス状態を活用して訓練を開始。
4. 初期接地（歩行のヒールストライク）の確認
- ヒールストライクが不十分だと膝関節に負担が集中し、痙縮が悪化する可能性がある。
- 足関節の背屈を補助し、適切な初期接地を促進。
- 必要に応じて足部装具（AFO）の使用を検討。
5. 姿勢の影響を考慮
- 骨盤と体幹の安定性を優先
- 骨盤の傾斜や回旋が大きいと膝関節に過剰な負担がかかる。
- 座位や四つ這い姿勢での体幹・骨盤安定性訓練を事前に行い、膝への負担を軽減。
6. 非対称な荷重分布の矯正
- 患側への過剰な荷重を避ける
- 体重が患側に過剰にかかると、膝伸展筋の痙縮がさらに強まる可能性がある。
- 健側下肢や体幹を使ったバランス訓練を取り入れ、対称的な荷重分布を促す。
7. 環境設定を工夫する
- リラックスを誘発する環境
- 患者が緊張しにくい空間（静かな場所、照明や温度が快適な環境）で訓練を行う。
- リハビリ室の床材や訓練道具の選択により、不要な負荷を最小限にする。
8. 動作前の「プレセッティング」を意識
- 適切な動作の準備を支援
- 動作開始前に膝の軽い屈曲ポジションを取るなど、痙縮を誘発しにくい姿勢を準備。
- 動作直前に軽い振動刺激を加えることで筋緊張を低下させる。
9. 動作中の過剰な代償動作をモニタリング
- 代償的に健側下肢や体幹が過剰に動きすぎると、不適切なパターンが強化される。
- 必要に応じてビデオ撮影を行い、動作を詳細に解析。
- 適切な代償動作の修正を随時フィードバック。
10. 患者・家族へのセルフケア指導
- 痙縮のコントロールには患者の日常的なケアが重要。
- ホームプログラムの指導
- 軽いストレッチ（患側大腿四頭筋の過剰な負荷を避ける）。
- 体重移動や座位姿勢の改善練習。
- 家族にも負担が少ない介助方法を共有し、患者の自主性をサポート。
- ホームプログラムの指導
これらのポイントを考慮しながらリハビリを進めることで、膝伸展筋の痙縮をコントロールしつつ、患者の機能向上を安全かつ効率的に促進することができます。
退院後のリハビリは STROKE LABへ
当施設は脳神経疾患や整形外科疾患に対するスペシャリストが皆様のお悩みを解決します。詳しくはHPメニューをご参照ください。
STROKE LAB代表の金子唯史が執筆する 2024年秋ごろ医学書院より発売の「脳の機能解剖とリハビリテーション」から
以下の内容を元に具体的トレーニングを呈示します。
STROKE LABではお悩みに対してリハビリのサポートをさせていただきます。詳しくはHPメニューをご参照ください
1981 ：長崎市生まれ 2003 ：国家資格取得後(作業療法士)、高知県の近森リハビリテーション病院 入職 2005 ：順天堂大学医学部附属順天堂医院 入職 2012～2014：イギリス(マンチェスター2回,ウェールズ1回)にてボバース上級講習会修了 2015 ：約10年間勤務した順天堂医院を退職 2015 ：都内文京区に自費リハビリ施設 ニューロリハビリ研究所「STROKE LAB」設立 脳卒中/脳梗塞、パーキンソン病などの神経疾患の方々のリハビリをサポート 2017： YouTube 「STROKE LAB公式チャンネル」「脳リハ.com」開設 現在計 9万人超え 2022～：株式会社STROKE LAB代表取締役に就任 【著書,翻訳書】 近代ボバース概念:ガイアブックス (2011) エビデンスに基づく脳卒中後の上肢と手のリハビリテーション:ガイアブックス (2014) エビデンスに基づく高齢者の作業療法:ガイアブックス (2014) 新 近代ボバース概念:ガイアブックス (2017) 脳卒中の動作分析:医学書院 (2018) 脳卒中の機能回復:医学書院 (2023) 脳の機能解剖とリハビリテーション:医学書院 (2024)
