ランニングによる怪我とその克服法

はじめに

ランニングに関連した怪我は、経験豊富なランナーにも初心者ランナーにも頻繁に起こり、その多くは下肢に起こる。ランニングが全身に及ぼす恩恵は明らかであるため、ランニングに参加することのプラス効果を取り上げるべきである。ランニングによる悪影響（怪我）を最小限に抑えるためには、ランニングセッション中に下肢で何が起こっているのかを、トレーニングとリハビリの両方の観点から理解することが極めて重要である。この研究では、異なるタイプのランニングプロトコルが、頻繁に負傷する3つの部位に及ぼす影響を調べた。この分析から得られた情報は、トレーニング計画やリハビリの指針となる。

方法

この研究では、トレッドミル・ランニングに慣れていて怪我をしたことのない19人の健康な参加者を調査した。 18歳以上45歳未満で、BMIが26kg/m2未満であり、過去3ヶ月以内に怪我をしていない者が対象となった。

彼らはテストセッションに招待され、データが収集される間、さまざまな1分間の短距離走をこなした。再帰反射マーカーは26箇所に設置された。地面反力、下半身と体幹の運動学が記録された。

まず、参加者はトレッドミルに慣れるために2.78m/sで8分間のランニングを行った。次に、3.33m/sで4分間走り、好みのステップ頻度を決定した。上り坂、下り坂、スピードを変えながら、1分間のランニングを数回行った。走行の順番はランダムにした。スロープ走行はすべて2.78m/sの速度で行われた。傾斜走の後、参加者は好みのステップ周波数を使って3.33m/sで走った。その後、メトロノームのビートに合わせて、高い歩数（1分間に＋10歩）と低い歩数（1分間に-10歩）で走ってもらった。

ランニング関連負傷 — からだ： Van Hoorenら、Scand J Med Sci Sports. (2024)

再帰反射マーカーのデータを使って、22の体節、37の自由度、80の筋肉を含む筋骨格モデルが構築された。モデルは各参加者の体組成に合わせた。

この情報から、膝蓋大腿関節、脛骨、アキレス腱における荷重と損傷が決定された。組織が経験する損傷量は、荷重の持続時間、大きさ、頻度に依存するため、解析では以下の異なる荷重パラメータを考慮して計算した。

ステップごとのピーク負荷： 1歩あたりの最大ストレス（膝蓋大腿関節と脛骨）またはひずみ（アキレス腱）の値を反映する。
- この記事で言う「ピークストレス」や「ストレイン」とは、ランニング中に身体組織が遭遇する最高レベルの圧力や変形を指す。それは基本的に、組織が耐えなければならない最大の力、または伸張である。
- この応力やひずみのピークから、骨や腱の傷害の潜在的リスクについての情報を得ることができる。ストレスやひずみのピークを理解することで、身体組織が受けている負荷の大きさを理解し、それが健康や回復力にどのような影響を及ぼすかを理解することができる。
ローディング・インパルス 荷重量は荷重の持続時間に依存するため、荷重インパルスは歩行サイクルの応力またはひずみから計算された。
加重インパルス：荷重と損傷の関係は非線形であるため、応力またはひずみは経験的に導き出された指数に引き上げられる。
- 加重インパルスは、さまざまな組織の傷害に対する脆弱性を考慮し、適切な重みを与える。つまり、傷害を受けやすい組織は、計算上、より大きなウェイトを占めることになる。
累積インパルス：負荷の頻度を考慮し、応力またはひずみインパルスにキロメートルあたりの歩数を掛ける。

結果

参加者は男性10名、女性9名で、平均年齢は23.6歳であった。平均身長174cm、体重67.2kgだった。

走行条件を変えて検証したところ、以下のような結果が出た。

スピードの向上
- 脛骨と膝蓋大腿関節のピークストレスとアキレス腱の負担を増加させる。
- 脛骨とアキレス腱のインパルスを減少させる。
- 膝蓋大腿関節のインパルスに変化はない。
トレッドミルの傾斜が増す（上り坂が増える）
- 膝蓋大腿関節のピークストレスを減少させる
- 脛骨のピーク応力とアキレス腱のピークひずみが増加する。
- 膝蓋大腿関節インパルスを減少させる
- 脛骨とアキレス腱のインパルスを増加させる。
トレッドミルの傾斜が減る（下り坂が増える）
- 膝蓋大腿関節と脛骨のピーク応力とインパルスを増加させる。
- ピーク時のアキレス腱への負担と衝撃を軽減する。
ステップ回数が増える
- 3カ所すべてのピーク応力、ひずみ、インパルスを減少させる。

ランニングは1回のランニングで多くの歩数を要するため、著者らは歩数の合計に対する応力とひずみのインパルスから累積荷重と累積加重インパルスを計算した。

高速走行の効果：

ランニングスピードを上げると、膝蓋大腿関節と脛骨の累積応力インパルスとアキレス腱の累積ひずみインパルスが減少した。
しかし、走行速度を上げると、膝蓋大腿関節の累積加重インパルスは増加した。

傾斜効果：

急な上り坂を走ると、膝蓋大腿骨の累積応力インパルスと加重インパルスは減少するが、脛骨とアキレス腱の累積応力とひずみインパルス、および加重インパルスはそれぞれ増加する。
下り坂を多く走ると、膝蓋大腿骨と脛骨の累積応力インパルスと加重インパルスは増加したが、アキレス腱の累積ひずみインパルスと加重インパルスは減少した。

ステップ周波数の効果：

歩数を増やすと、膝蓋大腿関節とアキレス腱の累積応力とひずみ加重インパルスは減少したが、脛骨は減少しなかった。

質問と感想

著者らは、荷重の持続時間、大きさ、頻度から、組織が受けるダメージの量を計算したかったのだ。この記事は、ランニングが膝蓋大腿関節、脛骨、アキレス腱に与えるダメージについてしか触れていない。健康を維持するために関節や構造に負荷をかける必要性を考慮していないのだ。そのため、ランニングがこれらの組織に及ぼす保護効果は軽視されている。ランニングの負荷が関節に与える影響を知る必要性は確かに理解できるが、著者は関節を守るために何をすべきかを説明する機会を逸している。これが、私があなたのためにしようとしていることだ。

アキレス腱に問題がある人は、ゆっくり走ったり、下り坂を多く走ったり、上り坂を避けたり、歩調を上げたりすることで緩和されるかもしれない。
膝蓋大腿関節に問題がある場合は、ゆっくり走る、ニュートラルに走る、上り坂を走る、歩幅を大きくするなどが効果的である。
脛骨に問題がある場合は、ゆっくり走る、平坦な路面を多く走る、歩幅を大きくするなどが有効な解決策となる。

しかし、ダメージがすべてなのだろうか？

ランニングは一般的に、関節の健康を損なう可能性のある高負荷のスポーツとみなされているが、バイオメカニクスに則って正しく行えば、関節の保護に役立つことが明らかになっている。ランニングは、積極的な適応を促進し、軟骨合成を増加させ、関節の完全性を維持することで、関節の健康を改善し、怪我や変性疾患のリスクを低下させる可能性がある。

この研究結果は、脛骨、膝蓋大腿関節、そしてアキレス腱で何が起こっているかを理解するのに役立つ。さまざまなオプション（スピード、傾斜、ステップ頻度）から、問題が発生した場合にどのようにランニングを適応させるのがベストかを理解することができる。

オタクな話をしよう

この研究はサンプル数が少なく、19人しか参加していない。これらの人々は、アキレス腱、脛骨、膝蓋大腿関節に怪我や問題を抱えていなかった。このことは、これらの身体部位の痛みや筋骨格系疾患を患っている人々とは異なる所見が得られる可能性があることを示唆しているのかもしれない。

筋骨格系モデルを作成し、身体の各部位にかかる力と荷重を推定することで、著者らは非常に現代的なアプローチでこれらのダイナミックな3Dモーションを計算することができた。しかし、このモデルも、例えば最大筋力について仮定する必要があるため、推定にとどまる。

ランニングはトレッドミルを使って評価したが、これは屋外でのランニングとは異なる可能性がある。最低時速はすでに10km/h、最高時速は18km/hであったからだ。著者らは、多くのランナーにとってこれらのスピードは厳しすぎると指摘した。これが結果に影響を与えた可能性もある。

持ち帰りメッセージ

このモデルは、アキレス腱、脛骨、膝蓋大腿関節における荷重を決定した。これらの場所が選ばれたのは、下肢のランニング関連傷害が最も多いからである。様々なランニングコンディションが、一般的な損傷部位における負荷や損傷にどのような影響を与えるかを理解することは、理学療法士にとって貴重な知見となる。ランニング速度、路面勾配、ケイデンスを操作することで、臨床医は負荷を軽減し、ランニングに関連する怪我を効果的に予防するためのリハビリプログラムを調整することができる。