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【2025年版】脳卒中リハビリで麻痺側の筋活動を最大化！最適な関節角度と評価・アプローチ方法を徹底解説

2025.01.03

脳卒中患者の麻痺側筋活動が最も行いやすい関節角度とその臨床応用

はじめに

リハビリテーション医師の田中先生は、新人療法士の石川さんに、脳卒中患者の麻痺側筋活動を最適化するための関節角度と、その臨床応用について講義を行います。

講義シーン

田中先生: 「石川さん、今日は脳卒中患者の麻痺側筋活動を促進するための“最適な関節角度”について話しましょう。このテーマは運動効率を上げ、患者のリハビリ効果を最大化する上で重要です。最新の論文を基に詳しく解説していきます。」

石川さん: 「よろしくお願いします！筋活動の最適な関節角度がどのように臨床で活かせるか、具体的に知りたいです。」

田中先生: 「その意気ですね。まずは基本から説明しましょう。」

1. 基礎知識: 筋活動と関節角度の関係

1-1. 長さ-張力関係 (Length-Tension Relationship)

運動生理学的視点: 筋肉は適切な伸長位で最も強い張力を発揮します。これは筋線維内のアクチンとミオシンのオーバーラップが最大となるからです。脳卒中患者の場合、この長さ-張力関係が麻痺による筋短縮や廃用性萎縮で変化します。
臨床応用: 例えば、上肢では肘関節を約90度に設定することで、上腕二頭筋と三頭筋のバランスが取れ、麻痺側の活動が促進されやすいです。

1-2. 力-速度関係 (Force-Velocity Relationship)

バイオメカニクス的視点: 筋収縮速度が遅いほど、発揮できる筋力は高くなります。脳卒中患者では遅筋線維が優位になることが多いため、この特性を活かした速度制御が重要です。
臨床応用: 下肢のスクワット動作では、膝関節を45度から60度の範囲に保ちながら、ゆっくりとした動作を指導すると良いでしょう。

1-3. トルク-関節角度関係 (Torque-Angle Relationship)

バイオメカニクス的視点: 各関節には最適なトルク発揮角度があります。例えば、膝関節では約60度が最も効率的なトルクを発揮します。
臨床応用: 麻痺側の筋活動を促す際は、このトルク発揮角度に近い範囲で動作を設定します。

2. 脳神経学的視点からの検討

2-1. 皮質脊髄路の興奮性

脳卒中後、皮質脊髄路の再構築は麻痺側の運動再学習において重要です。関節角度を設定する際、固有受容感覚の入力が十分に得られる範囲を選択します。
臨床応用: 肩関節を30度屈曲位に保つと、三角筋と棘上筋の活動が促進され、固有感覚のフィードバックが得やすくなります。

2-2. ミラーセラピーとの併用

運動主体感を高めるため、健側を動かす際に麻痺側の同調を意識する角度設定が有効です。研究では、肘関節を90度屈曲位に保つことで、ミラーセラピーの効果が最大化されることが示されています。

3. 運動生理学的応用

3-1. 運動単位の再活性化

筋肉の再活性化を図るため、低負荷・高反復のトレーニングが推奨されます。筋電図解析では、膝関節を30-45度に保ったアイソメトリック運動が最適とされています。

3-2. 筋緊張の抑制

脳卒中患者は痙縮が問題となる場合があります。痙縮を抑えるためには、筋肉を軽度に伸張させる関節角度を選びます。
臨床応用: 手指屈筋群の痙縮を軽減するには、手首を約20度背屈位に保つことで、筋緊張が緩和されやすくなります。

4. 臨床での応用例

4-1. 上肢のリハビリテーション

タスク例: テーブル上でのリーチ動作
- 肩関節30度屈曲、肘関節90度屈曲位からリーチ動作を行わせる。
- 目標物の位置を調整し、成功体験を増やす。

4-2. 下肢のリハビリテーション

タスク例: 椅子からの立ち上がり
- 膝関節を初期位置で90度、動作中に60度を超えない範囲で調整。
- 動作の速度を制御し、患者が自分の筋活動を意識できるようにする。

5. 最新研究と今後の展望

最新の研究では、関節角度と筋活動における脳画像データの相関が注目されています。近い将来、患者ごとに最適な関節角度をAIで解析する技術が普及する可能性があります。

講義のまとめ

田中先生: 「石川さん、今日の講義で最適な関節角度について理解できましたか？」

石川さん: 「はい、具体的な数値や応用方法が明確になりました。患者さんに応じた角度設定を意識して指導したいと思います。」

田中先生: 「その意識は大切ですね。論文で示された角度を基にしつつ、個々の患者に応じて柔軟に対応してください。」

論文内容

カテゴリー

神経系

タイトル

●脳卒中患者の麻痺側の最大筋出力は関節角度に依存する！？

●原著はJoint position dependence of weakness during maximum isometric voluntary contractions in subjects with hemiparesisこちら

なぜこの論文を読もうと思ったのか？

●脳卒中患者のトレーニングにおいて関節角度により出力が出やすい所・出づらい所があると感じる。筋出力と関節角度の関係性について学びたいと思い本論文に至る。

内　容

背景

●研究目的は、片麻痺患者の肘関節可動域全体における筋活動の分布を調査することでした。

方法

●麻痺側肘関節に十分な受動的な関節角度90度および能動的関節角度60度を有する片麻痺患者5名と対照群10名が研究に参加した。

●研究手順は、8つの異なる肘の関節角度で最大等尺性随意屈曲および伸展運動中に生成された5つの主要な肘の関節トルクおよび関連する筋電図信号の詳細な分析を実施した。アウトカムは各テスト位置での各筋の測定および正規化された最大等尺性随意屈曲および伸展運動の関節運動トルクと主要な5つの筋の筋電図信号でした。

結果

●片麻痺患者では健常者よりも全ての関節角度で等尺性の最大随意屈曲伸展運動時のトルクが優位に低かった（特にそれぞれ15度と30度、90度を超えた位置で対照群のそれよりも有意かつわずかに小さかった）。関節トルクと関節位置で描かれた曲線は不均一であった。複数の関節位置で筋出力を確認することは筋の活性化の特徴や戦略を特徴付けるのに役立つと思われる。

●最大随意屈曲運動中の屈曲位置での対照群の腕橈骨筋の活性化の有意な増加を示しましたが、片麻痺群ではそうではありませんでした。

●調査結果は、複数の関節位置の強度を測定することは、筋の活性化の戦略と特性の基本的な変化を特徴づけるのに役立ちます。

論文を読んでの臨床に向けての感想

●特に片麻痺患者の筋出力は関節角度に依存する。出力しやすい部分から練習を始めるのも一つの手である。逆に、出力が苦手な部分をコントロールできるようにしていくことも課題になってくる。主動作筋自体のコントロール、主動作筋・拮抗筋の協調的、他関節との関係性を評価しながら丁寧に介入していきたい。

関節角度を意識したリハビリの具体的な手順

以下に、最も筋活動を引き出しやすい関節角度を意識したリハビリの具体的な手順を上肢、下肢、体幹に分けて詳しく解説します。

上肢のリハビリ：最適関節角度の活用

1. 肘屈曲（上腕二頭筋）

最適角度：90度～110度の肘屈曲
手順：
1. 患者を椅子に座らせ、肘を机やアームレストに置く。
2. 軽いダンベル（0.5～1kg）またはタオルを握らせる。
3. 肘を90度に曲げた位置で動作を始める。
4. 患者にゆっくりと肘を屈曲・伸展させる練習を行う。
5. 必要に応じて他動運動を加えながらサポート。

2. 肩外転（三角筋中部）

最適角度：60度～90度の肩外転
手順：
1. 患者を立位または座位にし、軽い負荷（セラバンドなど）を用意。
2. 肩関節を60度に外転させた状態から動作を開始。
3. 動作中、肩甲骨の安定性を意識させる。
4. 動きが難しい場合は滑車装置などで補助。

3. 手指伸展（伸筋群）

最適角度：手関節30度背屈＋指伸展
手順：
1. 患者の手をテーブルに置き、手関節を30度背屈。
2. 指の付け根から順にゆっくり伸ばす練習を行う。
3. セラバンドを使用して指伸展の負荷練習を追加。

下肢のリハビリ：最適関節角度の活用

1. 膝屈曲（ハムストリングス）

最適角度：45度～90度の膝屈曲
手順：
1. 患者を座位または立位にし、足をストラップで固定（必要に応じて）。
2. 椅子に座った状態で膝を45度～90度の間で屈曲・伸展させる。
3. セラバンドやウェイトを使って筋力を強化。

2. 股関節伸展（大殿筋）

最適角度：10度～20度の股関節伸展
手順：
1. 患者を伏臥位にし、足首に軽い負荷を装着。
2. 股関節を10度～20度伸展させる範囲で脚を上げる。
3. 注意点：腰部の代償動作を防ぐ。

3. 足関節背屈（前脛骨筋）

最適角度：10度～20度の足関節背屈
手順：
1. 患者を座位にし、足を床につける。
2. 足首を10～20度背屈させ、タオルやセラバンドで負荷を加える。
3. 反復動作で筋活動を促進。

体幹のリハビリ：最適関節角度の活用

1. 体幹回旋（腹斜筋）

最適角度：15度～30度の体幹回旋
手順：
1. 患者を座位にし、棒や軽いボールを両手で持たせる。
2. 上半身を左右に15～30度回旋させる。
3. 呼吸を整えながらゆっくり行う。

2. 体幹前屈（腹直筋）

最適角度：30度前屈
手順：
1. 患者を仰臥位にし、膝を軽く曲げた状態を保つ。
2. 頭と肩を軽く持ち上げて、腹直筋を収縮。
3. 小さなクッションを使って角度を調整。

3. 体幹伸展（脊柱起立筋）

最適角度：20度～30度の体幹伸展
手順：
1. 患者を伏臥位にし、腕を体側に置く。
2. 胸部を少し持ち上げて背筋を収縮させる。
3. 腰に過度な負担をかけないよう注意。

注意点

患者の痛みや疲労をモニタリング
動作中に痛みが出た場合はすぐに中止し、調整します。
姿勢補助具の活用
必要に応じて、クッションやストラップで姿勢を安定させます。
反復回数と負荷の調整
各動作は患者の体力や能力に合わせて調整します。

以下は、脳卒中患者の麻痺側の筋活動を最大限に引き出すため、最適な関節角度を意識したリハビリの実施手順を患者との会話形式で説明したものです。

リハビリセッションの流れ

リハビリテーション医師（田中先生）：
「○○さん、こんにちは。今日は麻痺側の筋肉をしっかりと動かせるように、関節の角度を工夫しながら一緒にトレーニングしていきましょう。無理をせずに、痛みがあればすぐ教えてくださいね。」

患者（○○さん）：
「はい、よろしくお願いします。関節の角度ってどういうことですか？」

田中先生：
「関節には、筋肉が一番力を出しやすい角度があります。それを『最適関節角度』と言います。例えば肘を曲げる筋肉（上腕二頭筋）は、肘が90度ぐらいに曲がっているときに力が出しやすいんです。今日はこの考えを使って、リハビリを進めていきます。」

実施手順（患者との対話を交えながら）

1. 評価と最適角度の確認

田中先生：
「まず、麻痺側の関節がどれくらい動くか確認しますね。リラックスしてください。」
（患者の関節を他動的に動かしながら、可動域や筋緊張を評価）

田中先生：
「○○さん、少し力を入れてみてください。この角度ではどうですか？」
（角度を変えながら筋活動を観察し、患者の力を引き出しやすい角度を特定）

2. 適切な体位の調整

田中先生：
「今確認した角度を維持しやすいように、椅子の高さや姿勢を調整しますね。」
（必要に応じてクッションやサポート具を用いて体位を調整）

患者：
「この姿勢、少し楽です。」

3. 動作の指導

田中先生：
「では、麻痺側の肘を少し曲げてみましょう。さっき確認した角度を意識してください。私も少しサポートしますね。」
（患者に対して最適角度を意識させながら、動作を実施）

患者：
「あ、少し動かせる気がします。」

田中先生：
「いいですね！その感覚を覚えておいてください。」

4. 反復練習

田中先生：
「今度は少し力を入れて、ゆっくり動かしてみましょう。同じ角度で反復します。」
（角度を固定しながら、一定のテンポで反復動作を指導）

患者：
「だんだん動きやすくなってきました。」

5. 課題の難易度を調整

田中先生：
「次は、少し重さを持たせてみます。軽いボールを持ちながら動かしてみましょう。」
（負荷を追加して筋活動をさらに促進）

患者：
「少し重いけど、できそうです！」

6. 全身機能との統合

田中先生：
「最後に、麻痺側の腕だけでなく、体幹も使って全体的に動かしてみましょう。」
（スクワットやステップ動作を組み合わせ、全身での筋連鎖を意識）

セッション終了後の振り返り

田中先生：
「今日は○○さんが一番力を出しやすい角度を使ってトレーニングをしました。この角度での練習を続けると、筋肉が徐々に活性化して動かしやすくなります。次回もこの感覚を大切にしていきましょう。」

患者：
「今日は動きやすかったです。次回も頑張ります！」

関節角度による静止筋緊張を評価し適切な運動位置を決める方法

静止筋緊張が低緊張である脳卒中患者に筋出力を発揮させるためには、適度な筋緊張が感じられる位置を見つけ、段階的に負荷を増やしていくアプローチが有効です。以下に臨床応用手順を詳しく解説します。

1. 基本的な考え方

静止筋緊張が低緊張の場合、筋肉の収縮力や感覚入力が弱くなりやすい。
適度な筋緊張が感じられる位置を特定し、感覚入力を強化しながら筋出力を引き出す。
脳と筋肉の連携を促すために、視覚、触覚、聴覚を活用する。

2. 実施手順

ステップ1: 筋緊張の評価

静止筋緊張の確認
- 患者をリラックスした状態にし、関節を被動的に動かして筋緊張を評価。
- 軽度の抵抗感が得られる位置を探る。
適度な筋緊張の位置を特定
- 適度に筋が伸張され、抵抗が均等に感じられる範囲を決定。
- 例: 肘屈曲で90度、膝屈曲で30度など。

ステップ2: 筋出力を発揮しやすい準備

筋への感覚入力の強化
- 軽いタッピングや触圧刺激を筋肉に施し、筋の活性化を促す。
- 例: 大腿四頭筋の場合、膝上部にタッピングを加える。
アイソメトリック収縮を導入
- 適度な筋緊張が得られる位置で、患者に「力を入れて止めてみましょう」と指示。
- 抵抗は最小限で、患者が自分の力を感じられるように調整。

ステップ3: 筋出力を高める運動の実施

短縮範囲の動的収縮
- 関節の動きを小さい範囲で繰り返し、筋肉が動きに慣れるようにする。
- 例: 肘屈曲で80～100度の範囲を繰り返し動かす。
範囲の拡大
- 患者が動作に慣れたら、可動域を広げながら運動を進める。
- 例: 肘屈曲を50～110度の範囲に広げる。
負荷の追加
- 適度な負荷（セラバンド、軽いウエイトなど）を加え、筋力強化を図る。

ステップ4: フィードバックの活用

視覚フィードバック
- 鏡を使って患者自身の動きを確認させる。
- 正しい動作ができていることをリアルタイムで伝える。
聴覚フィードバック
- 「その調子です」「もう少し力を入れましょう」など、声かけで励ます。
- 音声やメトロノームでリズムを意識させる。
触覚フィードバック
- 手で軽く筋肉を押さえ、「ここに力を入れてみましょう」と指示。

ステップ5: 反復と強化

セット数と休息の調整
- 筋疲労を避けるため、適切なセット数と休息を設ける。
- 例: 10回×3セット、1分間の休息を挟む。
週次目標の設定
- 週に1～2回負荷を増加させ、進捗を確認。
- 定期的な評価で筋緊張や筋力の変化を記録。

3. 臨床応用例

上肢の場合（例: 上腕二頭筋）

被動的に肘を動かし、筋緊張が適度に感じられる角度（約90度）を特定。
その位置でタッピングを施し、軽い抵抗でアイソメトリック収縮を行う。
次に、80～100度の範囲で軽い負荷を用いて動的運動を導入。

下肢の場合（例: 大腿四頭筋）

被動的に膝を動かし、筋緊張が最も自然に感じられる角度（約30度屈曲）を確認。
軽い抵抗を加えながらアイソメトリック収縮を行う。
その後、30～45度の範囲で軽い負荷を加えながら動的運動を実施。

体幹の場合（例: 腹直筋）

上体を被動的に起こし、腹直筋が軽く緊張する位置を確認（約20度の前屈）。
軽い刺激を加え、患者に収縮を意識させる。
徐々に負荷を追加しながら、前屈・伸展の動作を広げていく。

4. 注意点

痛みがないかを常に確認する。
適度な筋緊張を超えて、緊張が強くならないよう配慮する。
代償動作を防ぐために適切な姿勢を維持する。
疲労の兆候が見られた場合は速やかに中止する。

この手順を実施することで、低緊張の筋肉でも効果的に筋出力を引き出すことが可能です。患者ごとに評価を重ねながら、柔軟にアプローチを調整してください。

新人療法士が関節角度を意識したトレーニングを行う際の注意点やポイント

新人療法士が脳卒中患者の関節角度を考慮したリハビリを行う際の注意点やポイントを以下に挙げます。

1. 動作の開始位置を患者個人に合わせる

患者ごとの筋緊張や可動域制限に応じて、動作の開始位置を調整する。
無理に標準的な角度を適用せず、患者の状態に適した角度を選定。

2. 呼吸と筋活動の関連性を考慮する

関節角度に応じて呼吸パターンが変化することがあるため、呼吸が止まらないよう指導する。
例: エクササイズ時には吸気で準備し、呼気で力を発揮するタイミングを合わせる。

3. 動作中の代償動作に注意

関節角度が変化する際、他の部位で代償動作が生じないよう観察する。
代償動作を最小限に抑えるため、動作の速度を調整。

4. 測定デバイスの活用

ゴニオメーターやモーションセンサーを使用して、正確な関節角度を測定する。
患者のモチベーション向上のため、具体的な数値目標を提示。

5. 力の向きと角度の関係性を意識する

筋力が最も効率的に発揮される角度と、重力方向の影響を考慮して負荷を設定する。
例: 角度によっては負荷の向きが筋活動を弱める場合がある。

6. 経時的な変化を記録し評価する

角度に関連した筋出力や可動域の変化を、毎回記録して経時的な変化を評価する。
変化を患者に共有してモチベーションを向上させる。

7. 感覚フィードバックの重視

動作時に患者自身が関節角度を意識できるよう、視覚や触覚フィードバックを提供する。
例: 鏡や触覚刺激を活用して正しい角度を学習させる。

8. 運動後の筋緊張や疲労の評価

リハビリ後に筋緊張や疲労感が増加していないか確認する。
過剰な負荷がかかっていないかを振り返り、次回の計画に反映。

9. 姿勢制御をサポートするツールの使用

特定の角度を維持するために、ベルトやポジショニングクッションなどを利用する。
安定した姿勢を保つことで、対象筋に集中したトレーニングが可能。

10. 繰り返し練習の効果を最大化する

同じ角度での動作を繰り返す場合は、患者が飽きないようにバリエーションを加える。
例: 繰り返し動作のリズムや速度を変えることで集中力を維持。

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執筆監修　金子唯史

1981 ：長崎市生まれ
2003 ：国家資格取得後(作業療法士)、高知県の近森リハビリテーション病院　入職
2005 ：順天堂大学医学部附属順天堂医院　入職
2012～2014：イギリス(マンチェスター2回,ウェールズ1回)にてボバース上級講習会修了
2015 ：約10年間勤務した順天堂医院を退職
2015 ：都内文京区に自費リハビリ施設 ニューロリハビリ研究所「STROKE LAB」設立　
　　　  脳卒中/脳梗塞、パーキンソン病などの神経疾患の方々のリハビリをサポート
2017： YouTube　「STROKE LAB公式チャンネル」「脳リハ.com」開設　現在計 9万人超え
2022～：株式会社STROKE LAB代表取締役に就任

【著書,翻訳書】
近代ボバース概念:ガイアブックス (2011) 
エビデンスに基づく脳卒中後の上肢と手のリハビリテーション:ガイアブックス (2014)
エビデンスに基づく高齢者の作業療法:ガイアブックス (2014)
新 近代ボバース概念:ガイアブックス (2017) 
脳卒中の動作分析:医学書院 (2018)
脳卒中の機能回復:医学書院 (2023)
脳の機能解剖とリハビリテーション:医学書院 (2024)