変形性関節症の理学療法

変形性関節症に対する理学療法は次のような効果があります。

• 関節周囲筋（例えば、変形性膝関節症患者の大腿四頭筋）の萎縮の予防または除去、
• 関節不安定性の予防または除去、
• 関節痛の軽減、患部の関節機能の改善、
• 変形性関節症の進行を遅らせる
• 体重の減少。

可動域を広げるエクササイズ

変形性関節症患者の関節硬直の原因としては、次のようなものが考えられます。

• 関節液量の増加に伴う関節包の膨張、
• 関節包、関節周囲靭帯および腱の退縮、
• 関節軟骨の喪失による、様々な重症度の関節線維性強直症。
• 関節面の不一致、機械的ブロックの存在（骨棘、関節「マウス」）、
• 筋けいれん、
• 関節痛。

さらに、主治医は、1つの関節の可動域の減少が、隣接する遠位関節および近位関節のバイオメカニクスに影響を及ぼすことを考慮する必要があります。例えば、S. Messierら（1992年）およびD. Jesevarら（1993年）によると、変形性膝関節症を患う高齢患者では、関節疾患のない対照群と比較して、両下肢のすべての大関節（股関節、膝関節、足首）の可動域が減少していました。患部の関節のバイオメカニクスが損なわれると、正常な四肢運動に変化が生じ、関節への負荷が増加し、動作中のエネルギー消費量が増加し、疼痛や関節の不安定性が増加します。さらに、下肢関節の可動域が制限されると、歩行の正常な運動学も変化します。例えば、変形性膝関節症の患者は、年齢、性別、体重を一致させた変形性膝関節症のない対照群と比較して、膝関節の角速度と可動域が低下しますが、股関節の角速度は代償的に増加します。さらに、変形性膝関節症の患者は、健側肢への負荷が増加します。現在、長期にわたる受動運動は関節軟骨に栄養作用をもたらし、その修復を促進することが一般的に認められています。したがって、変形性膝関節症患者の非薬物療法およびリハビリテーションにおいて、患部関節の機能的可動域の回復は重要な課題です。

現在、関節の可動域を回復させるために、さまざまな運動が用いられています。

• 受動的（関節はセラピストまたはそのアシスタントによって動かされる）、
• 半能動的（患者は関節の動きを自主的に行い、方法論者/アシスタントは各動きの最後にのみ最大量を達成するために支援する）
• 能動的（患者は可能な限り最大限に動作を自主的に実行できる）。

運動複合体の前に、マッサージまたは理学療法（赤外線、短波、マイクロ波放射、超音波）を実施して、影響を受ける関節の硬直を軽減し、運動をより簡単に行うことができます。

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関節周囲の筋肉を強化する運動

変形性膝関節症と大腿四頭筋の筋力低下/肥大との関係については、文献で多数報告されています。これらの研究結果によると、変形性膝関節症患者の関節痛は、関節周囲筋の筋力低下と非対称な活動が原因であり、関節の不安定化につながる可能性があります。不安定な関節に負荷がかかると、神経支配組織が伸張して疼痛が誘発され、骨格筋の反射活動が抑制され、四肢の機能が制限されます。このようにして、「悪循環」が閉じられます。明らかな変形性膝関節症の患者では、大腿四頭筋の筋力低下がしばしば観察され、その直接的な原因は疼痛であり、関節の随意運動を制限し、関節周囲筋の萎縮の発症につながります。この現象は「関節性筋抑制」（AMI）と呼ばれています。P. Geborek ら。 （1989）は、正常および変形性膝関節症の膝関節において、関節液量の増加および静水圧の上昇により筋肉機能が阻害されることを報告した。別の研究では、関節周囲筋の最大等尺性筋力は液浸の存在下で著しく低下し、過剰液の吸引によりその増加につながることが判明した。同時に、AUMは疼痛および関節液浸出のない患者でも観察されており、これはその発症の他のメカニズムの存在を示している。組織化学研究によると、手術（関節形成術）を待つ重度股関節症患者の中殿筋では、対照群と比較して、タイプII原線維の相対数およびタイプIおよびII原線維の直径が減少している。タイプI原線維の相対的な増加は、筋肉の硬直を引き起こし、変形性関節症の発症に寄与する可能性がある。大腿四頭筋の萎縮がない患者でも、この筋肉の筋力低下がみられる場合があることに留意すべきである。この観察結果は、筋力低下が必ずしも関節周囲の筋萎縮や関節痛、関節液貯留によるものではなく、筋機能不全による場合が多いことを示している。後者は、四肢の変形、筋疲労、または固有受容器の変化によって引き起こされる可能性がある。膝を30°および60°に屈曲させた等尺性収縮中の大腿四頭筋の筋電図解析では、膝関節の外反変形患者では健常者よりも有意に高い活動（主に大腿直筋）が示された。これらのデータは、変形性関節症患者が長時間の運動活動中に高いエネルギー必要量と急速な疲労を呈することを説明している。

一部の研究者によると、大腿四頭筋の筋力低下は、膝関節の変形性関節症の進行における主要な危険因子です。O. Madsenら（1997）によると、筋力がわずかに増加すると（男性では平均の19%、女性では27%）、変形性関節症の進行リスクが20～30%低下する可能性があります。

この研究では、変形性膝関節症患者における膝伸筋と屈筋の運動を定量的に評価しました。変形性膝関節症患者では、大腿四頭筋の等尺性収縮および等張性収縮はともに健常者よりも顕著ではありませんでした。L. Nordersjoら（1983）によると、膝屈筋の収縮活動も正常より低下していましたが、伸筋の収縮活動よりもその程度は小さかったです。等速度性研究では、変形性膝関節症患者では、膝伸筋の筋力低下が屈筋の筋力低下よりも多く見られることが明らかになりました。

関節周囲筋は天然のショックアブソーバーとして、保護機能を発揮します。多くの臨床研究において、大腿四頭筋を強化するエクササイズが変形性膝関節症患者の変形性膝関節症の症状に効果があることが実証されていますが、エクササイズを開始する前に、痛みや軟部組織の腫れを緩和し、関節液の除去を行うことで、効果的なリハビリテーションを妨げるAUM現象を最大限に排除する必要があります。さらに、関節液が溜まった膝関節では、屈筋の活動によって生じる圧力が毛細血管を圧迫し、滑液の微小循環に影響を与えます。

関節周囲の筋肉を強化するための運動は、次の 3 つのグループに分けられます。

• 等尺性運動（筋の長さを変えずに収縮）：筋収縮は6秒間続き、その後弛緩する。この運動を5～10回繰り返す。拮抗筋の同時活性化も同時に行うことが望ましい。姫野秀次ら（1986）は、主動筋の力と拮抗筋の力がバランスすることで、膝関節のTFO表面に均等に負荷が分散され、関節表面への負荷が全体的に軽減され、局所的な損傷を防ぐことができることを明らかにした。
• 等張性（関節周囲の筋肉が短縮または伸長する、追加の抵抗の有無にかかわらず関節内の四肢の運動）。等張性運動は、既存の可動域を超えずに、最大以下の抵抗で実行する必要があります。
• 等速度性（関節運動は一定の速度で全量実行されます）。等速度性ダイナモメーターの助けを借りて、筋力の増加が抵抗の増加に寄与し、運動速度の増加には寄与しないように抵抗を変化させます。逆もまた同様です。

O. Miltner ら (1997) は、等速度運動が変形性関節症患者の関節内組織の酸素分圧 (pO2) に与える影響について報告しています。1 秒間に 60 度の速度で関節内 pO2 が安静時のレベル以下に低下するのに対し_、1秒間に 180 度の速度では関節内構造の代謝が改善しました。関節内 pO2 の病的な低下は、軟骨細胞の代謝に破壊的な影響を及ぼすことが知られています_。しかし、最も危険なのは、低酸素症の後に起こる組織の再酸素化です。D. Blake ら (1989) の研究結果によると、膝関節損傷 (変形性関節症や複雑な滑膜炎など、さまざまな病因の関節炎) の場合、運動によって活性酸素ラジカルが媒介する損傷が誘発されます。滑膜虚血再灌流のメカニズムは現在よく知られています。変形性膝関節症では、安静時のpO ₂の平均値が著しく低下します。滑膜炎を伴う膝関節の運動は、関節内圧の顕著な上昇、過剰な毛細血管灌流圧、そして場合によっては収縮期血圧の上昇を招き、組織の低酸素症を引き起こします。この関節内圧の上昇期間中、滑液のpO _{2 は}低下します。安静時には、関節内圧が低下し、再灌流が起こります。変形性膝関節症の影響を受けた関節における低酸素-再酸素化現象の結果として形成される酸素ラジカルの主な発生源は、毛細血管内皮細胞と軟骨細胞です。酸素ラジカルは、軟骨マトリックスのすべての成分に損傷を与え、滑液の粘度を低下させます。さらに、低酸素状態は、内皮細胞による関節軟骨の分解を引き起こすサイトカインである IL-1 の合成と放出を誘発します。

ストレッチ運動の目的は、短縮した関節周囲筋の長さを回復させることです。筋短縮の原因としては、長期的な筋痙攣、骨格の変形、関節可動域の制限などが挙げられます。関節周囲筋の短縮は、関節可動域の制限を引き起こします。J. Falconerら（1992）は、4週間のストレッチ運動と等尺性運動を実施した後、変形性関節症患者の可動域が拡大し、歩行能力が回復したことを観察しました。G. Leivsethら（1988）は、変形性股関節症患者6名を対象に、大腿外転筋の受動ストレッチの有効性を研究しました。ストレッチ（30秒）とポーズ（10秒）を交互に繰り返す運動を、週5日、25分間、4週間繰り返したところ、股関節外転可動域が平均8.3°拡大し、関節痛の重症度が減少しました。筋組織生検では、I型およびII型線維の肥大とグリコーゲン含量の増加が認められました。

関節液貯留がある場合、ストレッチ運動は禁忌です。

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有酸素運動

変形性膝関節症において有酸素運動プログラムが必要であることを示す証拠がいくつかあります。変形性膝関節症患者は歩行中の酸素およびエネルギー消費量が増加することが知られています。これはおそらく、関節および筋肉の正常な機能の変化が原因で、非効率的な歩行運動につながると考えられます。変形性膝関節症患者は肥満であり、関節周囲筋が衰弱していることがよくあります。M. Ries ら (1995) は、変形性膝関節症の重症度が最大酸素消費量 (V0 max) の低下と関連していることを指摘しました_。これは、重度の変形性膝関節症患者の心血管系のトレーニング不足が、重度の疼痛症候群に関連する身体活動の低下と患肢の機能制限に起因することを示しています。比較的最近の研究結果では、治療的有酸素運動プログラムに参加した変形性膝関節症患者の身体能力が改善したこと (一定の距離を歩くのに要する時間の短縮など) が実証されています。

個々の有酸素運動プログラムを作成する際には、変形性膝関節症の影響を受ける関節群を考慮する必要があります。例えば、膝関節の屈曲範囲が正常で、関節のPFOに大きな変化がない変形性膝関節症の患者には、サイクリング（自転車エルゴメーター）を推奨できます。水泳や水中運動は、変形性膝関節症および変形性膝関節症の下肢関節への体重負荷を効果的に軽減します。

しかし、理学療法の専門家は、過度の負荷が変形性関節症の発症と進行に寄与することを考慮に入れる必要があります。W. Rejeskiら（1997）によると、高強度有酸素運動は、中強度および低強度の運動よりも変形性関節症の症状の改善に効果的です。いずれにせよ、患者への推奨事項を作成する際には、トレーニングは週3回以内、35～40分以内に抑えるという基本原則を遵守する必要があります。

高齢の変形性膝関節症患者を対象とした、有酸素運動と教育プログラムの有効性に関するランダム化比較試験では、教育プログラムのみに参加した患者群と比較して、フィットネス群で運動機能のより顕著な改善と疼痛の軽減が認められました。別の研究では、12週間有酸素運動（有酸素ウォーキング、水中運動）のみに参加した変形性膝関節症患者は、可動域を回復させるための受動運動のみを行った対照群と比較して、有酸素能力、歩行速度の向上、不安/抑うつの軽減がより顕著に認められました。

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