【4日目】棘上筋の隠された力!外転開始、回旋、そして安定化の秘密
「棘上筋マスターへの15日間」プログラムへようこそ!3日目までで、肩関節の基本的な構造や、棘上筋の起始・停止について学びました。解剖学的な基礎が固まってきたところで、4日目の今日は、いよいよ棘上筋が実際に「何をする筋肉なのか」に迫ります。棘上筋の主な作用と機能について、具体的な動きや肩関節の安定化における役割を深く掘り下げていきましょう。
1. 肩関節外転の「開始」における棘上筋の役割
棘上筋の最もよく知られた役割の一つは、肩関節の 外転(腕を体の横に広げる動き)の開始に関わることだと一般的に考えられています。
ヒトの肩関節機能に関する初期の観察では、棘上筋が肩関節の挙上(外転を含む)に関与することが示唆されていました。ある研究では、棘上筋は腕の挙上において重要な役割を果たし、特に挙上開始時に関与することが述べられています。また、別の筋電図を用いた研究では、健常成人において、前方挙上よりも側方挙上(外転に近い動き)で棘上筋の活動が高かったと報告されています。これは、棘上筋が腕の側方挙上(外転)に関与していることを示唆しています。
棘上筋を支配する肩甲上神経が麻痺すると、腕を挙上することが困難になるという報告もあり、棘上筋の挙上・外転における重要性を間接的に裏付けています。
術後の肩峰下インピンジメントに関する資料でも、肩関節の挙上(外転を含む)に伴って棘上筋腱などが烏口肩峰アーチの下を通過する際に機械的な圧迫を受けることが示唆されており、これも挙上動作における棘上筋の関与を示唆しています。
※棘上筋のみが外転の開始に関与しているわけではなく、他筋と協働的し外転運動の開始に貢献しています。
2. 内外旋への関与
棘上筋は、肩関節の 内外旋にも関与することが述べられています。
筋電図を用いた研究では、棘上筋はThumb Down (TD)肢位(腕を挙げた状態で親指を下に向ける、つまり内旋位)で筋活動が高かったと報告されています。このことから、棘上筋が内旋に関与することが示唆されています。
また、術後のインピンジメント症状は、特に外転位での内外旋時に出現することが多いとされており、これは外転位における棘上筋の内外旋機能に関連する問題を示唆していると考えられます。肩甲上神経の損傷も外旋の制限を引き起こす可能性があると報告されています。
3. 肩甲上腕関節の動的な安定化における役割(上腕骨頭の求心位保持)
肩甲上腕関節は、主に筋肉、腱、靭帯によって安定化されています。棘上筋を含む回旋筋腱板は、この安定化に重要な役割を果たします。特に、動的な運動時においても上腕骨頭が肩甲骨の関節窩の中央に適切に位置するよう引きつける、求心位保持機能が重要であると考えられています。回旋筋腱板は、上腕骨頭の上方への変位に抵抗する役割も持ちます。
ある研究では、動的な肩関節の安定化について、さまざまな筋肉が下方不安定性(上腕骨頭が下にずれること)にどれだけ寄与するかを測定しました。この研究では、棘上筋と上腕二頭筋短頭が下方安定性を提供することが確認されました。これらの筋肉は上腕骨頭を上方に移動させることで、肩甲上腕関節を下方安定化させる可能性があると考察されています。
しかし、同じ研究内で詳細な結果を見ると、興味深い知見が得られています。実験条件下では、棘上筋は全ての位置において、上方転位(下方力を打ち消す力)に対して最も弱い、あるいは軽微な上方安定化効果しか示さなかったと述べられています。これは、以前考えられていたよりも、棘上筋の(下方不安定性に対する)安定化効果は低い可能性があることを示唆しています。三角筋は、実験条件下で上腕骨頭を上方に転位させるのに最も能力があり、特に外側三角筋が最も強力でした。この研究からは、下方不安定性の管理には三角筋の強化運動が有用かもしれないと提案されています。
これらの知見は、棘上筋が求心位保持に「関与しない」ということではありません。回旋筋腱板の一員として、上腕骨頭を関節窩に引きつけるベクトル(方向性を持った力)の一部を担っていると考えられますが、特に下方への動的な不安定性に対する対抗力としては、他の筋肉、特に三角筋の方が実験条件下ではより効果的であったということを示しています。
術後のリハビリテーションにおいては、肩甲骨の上腕骨頭に対する追従性を保ち、肩甲上腕関節の求心位を維持することがインピンジメント症状の改善につながると考えられています。棘上筋は腱板構成筋として、この動的な追従性や求心位保持メカニズムの一部を担っていると考えられます。
4. 棘上筋のストレッチング
棘上筋の機能とは直接関係ありませんが、その柔軟性を保つことは重要です。ある研究では、棘上筋を効果的にストレッチするための肢位は、伸展位での内転であることが示されています。これは、棘上筋の作用とは逆の動きに近い肢位が効果的であることを示唆しています。
5. 棘上筋の機能評価と臨床テスト
棘上筋の機能を評価するための臨床テストがいくつか存在します。代表的なものに、Empty CanテストやFull Canテストがあります。しかし、これらのテストが棘上筋を選択的に活動させるかについては議論があります。また、多くの臨床テストは棘上筋の病変を正確に診断する精度が低い可能性が指摘されています。近年、新しいテスト(例:Hug-upテスト)も提案され、その精度が検証されています。しかし、肩の構造は複雑であり、一つのテストだけで特定の筋肉の病変を正確に検出することは難しい可能性が示唆されています。
今日のまとめ
今日の記事では、棘上筋の主な作用と機能について、新しい知見も交えながら詳しく見てきました。
- 棘上筋は肩関節外転の開始および挙上に重要な役割を果たします。
- 内外旋にも関与し、特に内旋位で筋活動が高くなる傾向が見られます。肩甲上神経損傷は挙上・外旋制限に関わります。
- 肩甲上腕関節の動的な安定化や求心位保持機能にも寄与しますが、特に下方不安定性に対する対抗力としては、三角筋の方が実験条件下ではより効果的である可能性も示唆されています。
- 棘上筋を効果的にストレッチするには、伸展位での内転が有効な肢位となり得ます。
棘上筋は、単に腕を上げるだけでなく、肩関節の複雑な動きと安定性を支える多面的な役割を担っていることが分かりました。その機能は、支配神経である肩甲上神経の状態によっても大きく影響を受けます。
明日は、今回触れた整形外科的テストについて、より詳しく学び、棘上筋の状態を評価するための主要な方法を見ていきましょう。
参考文献
- Muraki T, Aoki M, Uchiyama E, Murakami G, Miyamoto S. The effect of arm position on stretching of the supraspinatus, infraspinatus, and posterior portion of deltoid muscles: a cadaveric study. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2006;21(5):474-80. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2005.12.014.
- Mochizuki T, Sugaya H, Uomizu M, Maeda K, Matsuki K, Sekiya I, Muneta T, Akita K. Humeral insertion of the supraspinatus and infraspinatus new anatomical findings regarding the footprint of the rotator cuff. J Bone Joint Surg Am. 2008;90(5):962–9.
- Liu YL, Ao YF, Yan H, Cui GQ. The Hug‑up Test: A New, Sensitive Diagnostic Test for Supraspinatus Tears. Chin Med J. 2016;129:147-53. DOI: 10.4103/0366-6999.174347.
- Kim SY, Boynton EL, Ravichandiran K, Fung LY, Bleakney R, Bleakney R, Agur AM. Three-dimensional study of the musculotendinous architecture of supraspinatus and its functional correlations. Clin Anat. 2007;6:648–55.
- Shin KS, Lee HI, Lee SM, Kim HD, Han SH. Topographical anatomy of the suprascapular nerve and vessels at the suprascapular notch. Clin Anat. 2012;25(3):359-65. DOI: 10.1002/ca.21261.
- S. Nishishita, S. Hasegawa, M. Nakamura, H. Umegaki, T. Kobayashi, N. Ichihashi. Effective stretching position for the supraspinatus muscle evaluated by shear wave elastography in vivo. J Shoulder Elbow Surg. 2018;27(3):551-556. DOI: 10.1016/j.jse.2017.09.024.
- Kato A, Nimura A, Yamaguchi K, Mochizuki T, Sugaya H, Akita K. An anatomical study of the transverse part of the infraspinatus muscle that is closely related with the supraspinatus muscle. Surg Radiol Anat. 2012;34(3):257-65. DOI: 10.1007/s00276-012-0902-x.
- Tsai YS, McClure PW, Karduna AR. Dynamic inferior stabilizers of the shoulder joint. J Orthop Res. 2003;21(6):1041-5. DOI: 10.1016/s0736-0266(03)00110-x.
- Itoi E, Minagawa H, Sato T, Sato K, Tabata S. Isokinetic strength after tears of the supraspinatus tendon. J Bone Joint Surg Br. 1997;79(1):77-82. DOI: 10.1302/0301-620x.79b1.7161.
- Kronberg M, Németh G, Broström LA. Muscle activity and coordination in the normal shoulder: an electromyographic study. Clin Orthop Relat Res. 1990;257:76-85.
- Itoi E, Kido T, Sano A, Urayama M, Sato K. Which is more useful, the “full can test” or the “empty can test,” in detecting the torn supraspinatus tendon? Am J Sports Med. 1999;27:65-68.
- Hughes PC, Taylor NF, Green RA. Most clinical tests cannot accurately diagnose rotator cuff pathology: a systematic review. Aust J Physiother. 2008;54(3):159–170.
- Boettcher CE, Ginn KA, Cathers I. The ‘empty can’ and ‘full can’ tests do not selectively activate supraspinatus. J Sci Med Sport. 2009;12(4):435–439.
- Warner JP, Krushell RJ, Masquelet A, Gerber C. Anatomy and relationships of the suprascapular nerve: anatomical constraints to mobilization of the supraspinatus and infraspinatus muscles in the management of massive rotator-cuff tears. J Bone Joint Surg Am. 1992;74(1):36-45.
- Reed D, Cathers I, Halaki M, Ginn KA. Does supraspinatus initiate shoulder abduction. J Electromyogr Kinesiol. 2013;23(2):425-9. DOI: 10.1016/j.jelekin.2012.11.005.
- Sharkey NA, Marder R. The rotator cuff opposes superior translation of the humeral head. Am J Sports Med. 1995;23(3):270-5.
- Wattanaprakornkul D, Halaki M, Boettcher C, Cathers I, Ginn KA. A comprehensive analysis of muscle recruitment patterns during shoulder flexion: an electromyographic study. Clin Anat. 2011;24(5):619-26. DOI: 10.1002/ca.21134.
- Inman VT, Saunders JB de C M, Abbott LC. Observations on the function of the shoulder joint. 1 Bone Joint Surg. 1944;26:1-30.
- Howell SM, Imobersteg M, Seger DH, Marone PJ. Clarification of the role of the supraspinatus muscle in shoulder function. J Bone Joint Surg Am. 1986;68(3):398-404. DOI: 10.2106/00004623-198668030-00010.
- Borstad JD, Thigpen CA. Shoulder kinematics during elevation with and without controlled posterior tilting of the scapula. J Orthop Sports Phys Ther. 2006;36(4):232-9.
- Minagawa H, Yamamoto N, Abe H, Fukuda M, Seki N, Kikuchi K, Kijima H, Itoi E. Prevalence of symptomatic and asymptomatic rotator cuff tears in the general population: From mass-screening in one village. J Orthop. 2013;10(1):8-12. DOI: 10.1016/j.jor.2012.11.004.
- Candampully KK, Judson RT, Modiri O, et al. Clinical versus ultrasound diagnosis of rotator cuff tears: systematic review. Australas Med J. 2013;6(9):462-9. DOI: 10.4066/AMJ.2013.1808.
- Park HB, Yokota A, Gill HS, El Rassi G, McFarland EG. Diagnostic accuracy of clinical tests for the different degrees of subacromial impingement syndrome. J Bone Joint Surg Am. 2005;87(7):1446-55.
- Kim E, Jeong HJ, Lee KW, Song JS. Interpreting positive signs of the supraspinatus test in screening for torn rotator cuff. Acta Med Okayama. 2006;60(4):223-8.
- Duparc F, Coquerel D, Ozeel J, Noyon M, Gerometta A, Michot C. Anatomical basis of the suprascapular nerve entrapment, and clinical relevance of the supraspinatus fascia. Surg Radiol Anat. 2010;32(3):277-84. DOI: 10.1007/s00276-010-0631-7.
- Chen AL, Rokito AS, Zuckerman JD. The role of the suprascapular nerve in the pathogenesis of infraspinatus atrophy in rotator cuff tears. J Shoulder Elbow Surg. 1998;7(4):367-71. DOI: 10.1016/s1058-2746(98)90214-5.
- Kopell HP, Thompson WA. Pain and the frozen shoulder. Surg Gynecol Obstet. 1959;109:92-6.
- Cummins CA, Messer TM, Nuber GW. Suprascapular nerve entrapment. J Bone Joint Surg Am. 2000;82(3):415-24.
- Borstad JD, Ludewig PM. The effect of long versus short pectoralis minor resting length on scapular kinematics in healthy individuals. J Orthop Sports Phys Ther. 2005;35(4):227-38.
コメント