歩行における2つの"振り子"①「逆さ振り子(倒立振り子)」
こんにちは!
ごんです(^^)/
セラピストが臨床でよく診る歩行。
この歩行も様々な観点から見ることができます。
今日はその中でも力学的な側面から見た歩行についてご紹介いたします。
目次
逆さ振り子(倒立振り子)
歩行動作は大きく分けて
立脚相と遊脚相に分けることができます。
立脚相を逆さ振り子と表現することがあります。
逆さ振り子とは、支点を中心とした重心の回転運動です。
支点を中心として円の軌道を描きます。
支点の部分は足を、円の軌道を描くのは重心になります。
これを歩行にあてはめると、足部を中心に移動する重心、
つまり立脚相にあてはまります。
なぜ逆さ振り子を有しているのか?
なぜ人間の歩行にこの機能が備わっているのか?
その理由のひとつに「重心の上下運動」が関わってきます。
学生の頃、重心が上下移動することを学んだ先生方も多いのではないでしょうか?
この上下運動が歩行動作の効率を上げているのです。
もし、重心上下運動が起こらなければ前方への推進力をつくるために筋力を必要とします。
ずっと筋力を必要とすればエネルギー効率が悪くなります。
つまり疲れやすくなったり、転倒リスクが増えることも懸念されます。
重心の上下運動
重心の上下運動は
「運動エネルギー」と「位置エネルギー」の変換を繰り返すことで最小限のエネルギー消費で動作の遂行が行えます。
この位置エネルギーが最大となる場所が「立脚中期」、運動エネルギーが最大となるのが「両下肢支持期」です。
位置エネルギーの変換
立脚中期に位置エネルギーが最大となるということはそれ以降では運動エネルギーに変換されていきます(力学的エネルギー保存の法則)。
高い場所から落ちる際には重力が働きます。
つまり歩行においては重心が下方に落ちていくための可動域を確保することが必要となります。
立脚相の矢状面だけに着目すると股関節の伸展と足関節の背屈になります。
運動エネルギーの変換
また、運動エネルギーが最大となる両下肢支持期では重心を上方に押し上げる力が必要となります。
その際に必要となる機能が「ロッカーファンクション」の中でも「ヒールロッカー」、初期の「アンクルロッカー」になります。
ヒールロッカーの主な役割は2つです。
1つは衝撃吸収、もう1つは重心の前方移動です。
今回関わってくるのは2つ目の重心の前方移動です。
この際に下腿を前傾するため前脛骨筋の筋力が必要となります。
アンクルロッカーでは初期にヒラメ筋の遠心性収縮にて下腿の前傾にブレーキをかけながらゆっくりと足関節背屈を行っていきます。
この2つの機能によって運動エネルギーの生成しています。
まとめ
いかがでしたでしょうか?
正直こんなに書くつもりなかったけど膨らんでしまいましたw
歩行を遂行する上で、人間は力学的に合目的な構造になっていることを改めてすごいなー、と感心しました。
生物の発生から進化を遂げて発達してきた機能だと思うと心が震えます・・!!
・・はい、ちょっとおおげさw
日々の臨床において、重心の上下運動 、歩行動作を評価する際には確認してみてはいかがでしょうか?