第1章|運動学の基礎(面・軸・てこ)

運動学 第1章

1-1 運動の面(面)と軸

身体の運動は、互いに直交する3つの基本面3つの運動軸で表す。運動が起こる面と、その運動の中心となる軸は必ず直交する。

基本面面を分ける向き主な運動回転軸
矢状面身体を左右に分ける屈曲・伸展前額–水平軸(左右軸)
前額面(前頭面)身体を前後に分ける外転・内転、側屈矢状–水平軸(前後軸)
水平面(横断面)身体を上下に分ける回旋(内旋・外旋・回内・回外)垂直軸

運動軸は「運動が起こる面に垂直」。屈曲・伸展は矢状面の運動なので、軸は矢状面に垂直な左右方向の軸(前額–水平軸)を通る。

「屈曲・伸展は前後軸(矢状–水平軸)まわりの運動」は誤り → 左右軸(前額–水平軸)まわり。「外転・内転は左右軸まわり」も誤り → 前後軸まわり。

1-2 関節運動の名称

基本の運動

  • 屈曲/伸展:矢状面の運動。関節角度が小さくなるのが屈曲(多くの関節)
  • 外転/内転:前額面の運動。正中から遠ざかるのが外転
  • 内旋/外旋:長軸まわりの回旋(水平面)
  • 回内/回外:前腕(橈骨が尺骨をまたぐのが回内)
  • 背屈/底屈:足関節。背屈=つま先を上げる(足関節の伸展にあたる)
  • 内がえし(内反)/外がえし(外反):足部の複合運動
  • 橈屈/尺屈(手関節の外転/内転)、水平屈曲/水平伸展(肩の水平面運動)

特殊な運動

  • 母指の対立:CM関節(手根中手関節)で母指と小指をつける運動
  • 肩甲骨:挙上/下制、外転(前方突出)/内転(後退)、上方回旋/下方回旋
  • 分回し(円運動):屈曲・外転・伸展・内転を連続して行い、遠位端が円錐を描く運動。単独の面の運動ではない

「足関節の背屈は底屈方向へつま先を下げる運動」は誤り → 背屈はつま先を上げる。「母指の対立はMP関節の運動」は誤り → 主にCM関節

1-3 てこ(レバー)の3種類

骨・関節・筋は「てこ」として働く。支点(関節)・力点(筋の付着部)・作用点(荷重点・抵抗)の並び方で3種に分かれる。

種類中央にあるもの特徴身体の例
第1のてこ支点安定性・バランス型(力にも速度にも中立)環椎後頭関節での頭部の支持、上腕三頭筋と肘
第2のてこ作用点(荷重点)力に有利(小さい力で大きな抵抗)下腿三頭筋による踵上げ(つま先立ち)
第3のてこ力点速度・可動範囲に有利/力に不利。人体で最も多い上腕二頭筋による肘屈曲

覚え方:中央にあるものの頭文字で「支・作・力(してんちゅうおう=1、さようてんちゅうおう=2、りきてんちゅうおう=3)」。人体は運動範囲と速度をかせぐ第3のてこが最も多い

「人体のてこで最も多いのは第2のてこ」は誤り → 第3のてこ。「第3のてこは力に有利」も誤り → 速度・範囲に有利、力には不利

モーメント(トルク)

  • 関節を回そうとする働き=力のモーメント = 力 × モーメントアーム
  • モーメントアーム=支点(関節中心)から力の作用線までの垂直距離
  • 同じ筋力でも、モーメントアームが長い関節角度ほど関節トルクは大きくなる

1-4 運動学で使う物理量

  • ベクトル量(大きさと向きをもつ):力・速度・加速度・変位
  • スカラー量(大きさのみ):質量・速さ・距離・仕事・エネルギー・時間
  • 仕事 = 力 × 距離/仕事率(パワー)= 仕事 ÷ 時間
  • 重心(COG):立位で身体重心はおよそ第2仙椎の高さ(骨盤内・やや前方)
  • 支持基底面(BOS):床と接する部分を結んだ範囲。重心線がBOS内にあると安定

「速さはベクトル量」は誤り → 速さはスカラー量、速度がベクトル量。「質量はベクトル量」も誤り → スカラー量。

1-5 筋収縮の様式(運動学的視点)

収縮の力学的分類

様式筋長の変化説明
求心性(短縮性)収縮短くなる張力>抵抗。関節運動を起こす(例:持ち上げる)
遠心性(伸張性)収縮引き伸ばされる張力<抵抗。ブレーキ作用(例:ゆっくり下ろす)
等尺性収縮変わらない関節運動なしで張力発生(例:保持)
  • 張力の大きさ:一般に 遠心性 > 等尺性 > 求心性(同一条件下)
  • 遠心性収縮は遅発性筋痛(DOMS)・筋損傷を生じやすい
  • 等張性収縮=一定の張力での収縮/等速性(アイソキネティック)=一定の角速度での収縮(機器が必要)

筋の役割による分類

  • 主動作筋(作動筋):目的の運動を主に起こす筋
  • 拮抗筋:主動作筋と反対に働く筋(多くはブレーキ・共同的に働くこともある)
  • 協力筋(共同筋):主動作筋を助ける筋/固定筋(安定筋):近位を固定して運動の土台をつくる筋

「ゆっくり階段を下りるときの大腿四頭筋は求心性収縮」は誤り → 遠心性収縮(重力に対するブレーキ)。「等尺性収縮では筋長が短縮する」も誤り → 筋長は変わらない