ランニングマシンのウォーキング速度を上げると、膝の負担も増えるのか。歩く速さ、歩幅、歩調を変えた研究から、一歩のピークと力がかかる時間、同じ距離を歩く際の積み重ねを分けて考える。健康な成人と膝に疾患がある人の違い、痛みと負荷が一致しない理由も確かめる。
ランニングマシンの速度ボタンに指を置く。息はまだ平気だが、これ以上速くすると膝にはどうなのか。画面は速度を教えてくれるのに、膝の内側の様子までは表示してくれない。
答えの芯は、速く歩くと一歩の負荷のピークが増える指標はあるが、それだけで同じ距離を歩いたときの累積負荷や、将来の膝の悪化まで決まらない、ということだ。速度を変えた実験、歩幅を変えた実験、疾患の経過を追った研究は、それぞれ別の問いに答えている。[3][5][10]
既存記事「ウォーキングの下り坂はゆっくりなら楽？歩幅と速さで変わる膝の負担を読む」には坂の条件を譲る。ここでは速さの表示に目を向け、歩幅と歩調、一歩と道のり全体をどう読み分けるかを考える。
既存の「ウォーキングは同じ歩数なら同じ運動量？身長と一歩の距離で違う消費を読む」は消費エネルギーを、「ウォーキングは膝を曲げたままだと重い？低い姿勢と脚を支える負担を研究で読む」は姿勢を保つ働きを扱っている。その論点はそちらに譲り、こちらでは速度を変えたときの膝の機械的な負荷に絞る。
「膝の負担」は、測るものを決めてから比べる
膝の負担という言葉は便利だが、研究では同じものを指していない。関節モーメントは関節を回そうとする作用を表し、関節への負荷を考える指標として使われる。一方、関節接触力は関節の接触面にかかる力を扱う。歩行を撮影して得た動きなどからモデルで推定する研究もあり、これらをすべて同じ「力の数字」として並べることはできない。[3][5][19]
たとえば膝内反モーメントは、膝の内側の負荷を検討するときに使われる指標だ。膝屈曲モーメントは膝を曲げる方向の作用を扱う。前者が変わらず後者が変わることもあるため、「膝の負担が下がった」という短い見出しだけでは、どの方向の何を測ったのかが抜け落ちる。[7][8]
さらに、山の頂点の高さに当たるピークと、力やモーメントが働く時間も含めた力積は別である。実際、歩調を増やした実験では、膝屈曲モーメントのピークと力積が反対方向に動く傾向を示した。ただし、その変化はいずれも統計的に有意ではなかった。「増える」と「減る」が同じ研究に登場するのは、測る指標が違うからだ。[7]
ランニングマシンを選ぶ場面では、まず自分の問いを言葉にするとよい。着地した瞬間の負荷を知りたいのか、歩き終わるまでの積み重ねを知りたいのか、痛みの出方を知りたいのか。それぞれの答えに必要な測定は異なる。速度の表示だけからこの区別を埋めることはできない。[3][7][10]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
速歩では増える指標があるが、走る場合との境目もある
速度の影響を調べた研究では、趣味として走る男性11人が、快適な速度の歩行、できるだけ速い歩行、遅いランニング、ランニングを行った。膝と足首の関節モーメントを比べると、全体として速度が上がるほど、体を横から見た面と正面から見た面で負荷が増える傾向があった。体を上から見た回旋方向では、速度の影響は明確ではなかった。男性ランナーの結果であり、18〜39歳の女性の歩行に同じ変化が生じるかは、この比較からは判断できない。[3]
快適な歩行から速歩へ変えたときにも、遅いランニングから速いランニングへ変えたときにも、主にこの前後・左右の面でピークモーメントは増えた。したがって「歩いている限り、速度を上げても膝の負担は同じ」とは読めない。運動名がウォーキングのままでも、測定値は変わりうる。[3]
一方、この研究で膝屈曲モーメントはランニングより歩行で高かった。著者らは膝の伸展が大きいことと関連づけ、膝の負荷を減らす目的で走行より歩行を勧める場合には注意が必要だとしている。これは「走るほうが膝に安全」という認定ではない。比べた指標によって、歩行の値が高い場合もあるという結果である。[3]
ここで立川駅の改札へ急ぐ場面を思い浮かべたい。速歩を続けるか、走り出すかという違いは、単に速度の数字が少し変わることとは別の条件になる。研究でも歩行から走行への移行では違いが目立った。速度を横軸にして、歩行と走行をひと続きの同じ線で考えると、動き方の違いを見失う。[3]
ただし、対象は男性のレクリエーションランナーである。これを、膝に痛みがある女性や手術後の人にそのまま当てはめることはできない。個人向けの推奨速度を導くよりも、まず「速さだけでなく動きの条件を見る」という読み方を持ち帰る研究だ。[3]
歩幅を縮める実験と、歩調を増やす実験は同じ答えか
健康体重の成人10人と肥満のある成人10人を対象にした実験では、普段選ぶ速度と歩幅に加え、それぞれを15%増減させた組み合わせを調べた。地上での歩行を三次元的に解析し、速度と歩幅を分けて操作した点が、この疑問に近い。体格の異なる成人の比較であり、18〜39歳の女性に特化した速度や歩幅の目安を与える結果ではない。[5]
歩幅を短くした条件では、膝内反の角力積などが低下した。膝内反モーメントのピークも、歩幅を短くしたときと速度を落としたときに両群で低下した。著者らは日常歩行や運動時に歩幅を短くすることが、軟骨の変性に関連する機械的刺激を減らし、膝関節症による障害のリスクがある成人に役立つ可能性を示している。[5]
この結果だけなら、速度を落とし、小刻みに歩けば話は終わりそうに見える。ところが、膝関節症の人25人がランニングマシンで歩いた別の実験は、単純な追認にならなかった。対象者の平均年齢は62.5歳、女性が76.0%だった。速度を固定したうえで、音と画面のフィードバックを使い、歩調を普段より2〜10%増やしている。主に中高年の膝関節症患者の結果なので、18〜39歳の女性が同じ歩調変更をしたときの反応は別に確かめる必要がある。[7]
歩調とは一定時間に踏むステップの数である。速度を固定して歩調を増やすことと、速度と歩幅の組み合わせを変えることは、比較条件が違う。この実験では膝内反モーメントのピークや力積、痛みに有意な変化はなかった。一方、床から受ける鉛直方向の衝撃のピークと、力が増える速さを示す指標は有意に増えた。[7]
膝屈曲モーメントのピークは3〜32%増加し、力積は2〜9%低下したものの、いずれも有意ではなかった。割合だけ抜き出して「小刻みにすると何割も軽くなる」と説明するのは誤りである。変化の向き、統計的な確かさ、何の指標かをまとめて読む必要がある。[7]
両研究には対象者、歩く場所、操作した条件の違いがある。「短い歩幅は有望」という結果を残しながらも、「速度を固定して足の回転だけ上げれば、膝の指標が一律に改善する」とは言わない。この境目が、画面の速度を見ながら歩く人には役に立つ。[5][7]
速度の表示から膝の接触力までの間には、推定という段階もある。動画や装着型センサーを用いて接触力のピークを予測した研究では、体重、身長、年齢、性別、歩行速度、膝の曲がる角度などを入力に使っている。速度を知るだけで接触力を読み取る仕組みではない。[19]
この研究では、予測値とモデルによる参照値の相関は0.65〜0.91で、予測誤差も評価された。著者らは動画や装着型センサーを使う可能性を示しつつ、研究室外での使いやすさを今後調べる必要があるとしている。相関があることと、目の前のマシンが自分の膝の負荷を正確に表示できることは違う。[19]
負荷を下げる工夫の研究にも、結果が期待どおりでない例がある。膝が健康な32人を対象にした装具の無作為化クロスオーバー試験では、速度を管理しながら装具の張力を変えて歩いた。全体として、膝内反モーメントの各指標は有意に低下しなかった。身長が装具と指標の関係に影響する可能性も示された。膝が健康な参加者の試験だが、18〜39歳の女性で同じ結果になるかはこの比較だけでは判断できない。[8]
ここで覚えたいのは装具の選び方ではなく、負荷を減らす意図と、実際に測った結果を分ける姿勢だ。速度を下げる、歩幅を変える、道具を加えるという工夫にも、それぞれ検証する条件がある。「膝によさそう」という見た目を結果の代わりにせず、対象者と測定値を並べて読むと、速さの話も落ち着いて判断できる。[5][7][8]
数字で読む歩く速さと膝の研究
11人：快適な歩行から速歩、走行までの関節モーメントを比較した男性ランナーの人数を示す。[3]
各10人：健康体重群と肥満群で、速度と歩幅を15%増減させた地上歩行実験の規模だ。[5]
25人：速度を固定し、歩調を2〜10%増やした膝関節症の実験に参加した人数に当たる。[7]
157人：減量後に歩行時の圧縮負荷が増えた群と減った群を分け、その後の症状と軟骨を追った解析の対象者数である。[10]
16人：前十字靱帯再建後に速度を変え、手術側の負荷と左右差を調べた研究の人数である。[14]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
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