ACL再建アスリートは着地時の筋活動が健常者と異なるか？

この記事の要点

日本語タイトル：ACL再建アスリートは着地時の筋活動が健常者と異なるか？
英語タイトル：Increased Pre-Activation and Co-Contraction in ACL-Reconstructed Athletes: Insights from AI-based EMG Analysis.

ここで取り上げるテーマは、リハビリテーションや整形外科の外来でよく問題になる内容です。
専門的な話も出てきますが、できるだけ日常のことばでお伝えしていきます。

研究の背景・目的

前十字靱帯（Anterior Cruciate Ligament：ACL）は、膝の中で太ももの骨とすねの骨をつないで、膝がぐらつかないように支える大事な靱帯です。ACLをケガすると、靱帯そのものだけでなく、その中を通っている神経も傷つきます。その結果、筋肉と神経がうまく連携して動く「神経筋制御」が乱れやすくなります。
そのため、ジャンプの着地のような動きのときに、「着地する直前にどのタイミングで筋肉に力が入り始めるか（事前収縮）」や、「太ももの前側の筋肉と後ろ側の筋肉が同時に力を入れている時間（前後筋の同時収縮時間）」が、スポーツに復帰してよいかどうかを判断するうえで大切な指標と考えられています。

調査の方法（対象など）

この研究では、前十字靱帯再建手術（ACL再建）を受けたアスリート11名と、膝に問題のない健常なアスリート18名を対象としました。
片脚で前に跳んで着地する「片脚ホップ着地」と、片脚で横方向に踏み出して着地する「片脚クロスドロップ着地」という2種類の動きをしてもらい、そのときの両脚の4つの筋肉の筋電図（Electromyography：EMG、筋肉がどのくらい活動しているかを電気信号として記録する検査）を測定しました。
この筋電図のデータを、LSTM（Long Short-Term Memory：長短期記憶と呼ばれる、時間の流れを追ってデータを解析できる人工知能の一種）を使ったAIで解析し、筋肉の働き方の違いを詳しく調べました。

研究の結果

ACL再建を受けたグループでは、片脚ホップ着地のとき、太ももの後ろ側の筋肉であるBiceps Femoris（大腿二頭筋）とSemitendinosus（半腱様筋）の「事前収縮の開始タイミング」が、膝に問題のないグループよりも約40〜50ミリ秒（1秒の1000分の40〜50）早く始まっていました。
また、太ももの後ろ側の筋肉（ハムストリングス）と前側の筋肉（大腿四頭筋）が同時に力を入れている時間（同時収縮時間）も、健常なグループと比べて約15％長くなっていました。
片脚クロスドロップ着地でも同じような傾向が見られ、着地前から早めに筋肉に力を入れ、前後の筋肉を長い時間同時に働かせるという、「膝を守ろうとする防御的な筋肉の使い方」のパターンがみられました。

結論：今回の研究でわかったこと

スポーツ復帰の許可が出た後の前十字靱帯再建アスリートでは、膝に問題のない人と比べて、太ももの後ろ側の筋肉（ハムストリングス）の事前収縮が早く始まり、膝の周りの筋肉同士が同時に力を入れている時間も長くなるという、「膝を守るために固めるようなパターン」を示している可能性が高いと考えられました。

実際の診察ではどう考えるか

前十字靱帯再建後にスポーツ復帰を判断するときには、筋力検査や動き方のチェックだけでなく、AIを使った筋電図（EMG）解析で、「事前収縮」や「同時収縮」を数値として評価する方法を組み合わせることが考えられます。
そのうえで、膝を必要以上に固めて着地するパターンから、力を入れるところと抜くところのバランスがとれた「しなやかな着地」のパターンへと、体に再び覚えさせていくことが必要とされています。

参考文献

Increased Pre-Activation and Co-Contraction in ACL-Reconstructed Athletes: Insights from AI-based EMG Analysis.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42044292/

※この記事は、医学論文の内容を一般向けに解説したものです。診断や治療の最終判断は、必ず主治医とご相談ください。