歩行におけるバイオメカニクスの基礎【立脚前半:倒立振り子運動】

【医療者向け】歩行

多くの患者が望むのは移動の自立です。

移動の自立といっても車椅子などの補助具や歩行など様々な手段があります。

しかし、段差や坂道などの道では車椅子などは自立して移動することが難しい部分があり、多くの人はやはり’歩行の自立’を望みます。

’歩行の自立’でも様々であり、屋内の歩行自立を目指す方もいれば外出を想定した歩行自立を目指す方もいらっしゃいます。

外出を想定した歩行自立を目指す場合、歩行速度・耐久性が要求されますが、速度・耐久性を獲得するためには根本的に効率的な歩行を獲得する必要があります。

ここでは歩行のバイオメカニクスの基礎をお伝えしようと思いますので、歩行観察・分析、治療プログラム立案などに役に立てばと思います。  

 

歩行のバイオメカニクス:倒立振り子運動

歩行というものは、位置エネルギーと運動エネルギーを常に互いに変換しあいながら行っています。

位置エネルギー⇔運動エネルギー

※位置エネルギー:質量×重力×高さ

 

重力は決まっているため、質量が重く、高い位置にあるほどエネルギーが大きい  

※運動エネルギー:1/2×質量×速さ²

質量が重く、速いほどエネルギーが大きい  

 

エネルギー交換

質量×重力×高さ【位置エネルギー】=1/2×質量×速さ²【運動エネルギー】   質量は同じ物質なのでお互いに相殺するとして、 【重力×高さ=1/2×速さ²】ということになり、エネルギー交換により重力だけで物体は動きます。

歩行バイオメカニクス:倒立振り子運動はなぜいいのか?

健常若年者における歩行時の【エネルギー交換率は65%】と言われています。

残りの35%を筋活動により供給しています。

重力の有効利用にすることにより、必要な筋活動を最小限にします。   その重力の有効利用する方法が倒立振り子運動です。

歩行時の重心の上下運動

健常者では通常、両脚支持期で重心位置が最も低くなり、立脚中期で重心位置が最も高くなります。

立脚前半の倒立振り子運動によって両脚支持期➡立脚中期にかけて重心位置が上がってきます。

つまり立脚前半で倒立振り子運動を生み出し重心位置を上げることが、歩行の効率を良くすることにつながります。

しかし、脳卒中患者では麻痺側下肢の立脚期において倒立振り子運動を生み出すことが難しく、重心位置が上がらないため歩行が非効率となりやすく、長距離の歩行が難しくなります。

歩行のバイオメカニクス:立脚前半の倒立振り子運動に着目した各関節の動き

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