ダイエットの有酸素運動は傾斜でふくらはぎも疲れる？足首の動きと着地で読む

ダイエットの有酸素運動で傾斜を上げると、息より先にふくらはぎがつらくなることがある。上り歩行の実験をもとに、足首の動く範囲、前足部での着地、筋肉と腱の仕事を読み分ける。同じ設定でも負担が違う理由と、速度や傾斜の記録を次の運動の調整につなげる考え方を紹介する。

同じ速さなのに、坂にした途端にふくらはぎが忙しい。ランニングマシンの傾斜だけを上げて、呼吸より先に脚が気になった経験はあるだろうか。上り歩行では、足首の動く範囲が小さい人ほど、ふくらはぎの筋肉が強く働く条件がある。体力だけで片づけず、足首と坂の組み合わせを見る余地があるのだ。[1]

さらに、同じ坂でも足の前側から着く人とかかとから着く人では、ふくらはぎにかかる力が違った。傾斜の数字は同じでも、脚の中で起こることまで同じにはならない。これは男性が急坂を歩いた比較で、18〜39歳の女性の普段の傾斜歩行への適用には条件の違いがある。[5] 張った感じを、そのまま脂肪が減った証拠にする必要もない。ここで読むのは、歩いている最中の筋肉の働きと力の配分である。[1][2][5]

歩く方向の比較は既存記事「ダイエットの有酸素運動は後ろ歩きでもできる？同じ速さの負担と安全を読む」に譲る。また「傾斜ウォーキングで脚の負荷はどう変わる？脚痩せより先に読む速度の選び方」とは問いを分け、ここでは前に上るときの足首の動きと着地を追う。

傾斜を上げると、足首の仕事の中身が変わる

ふくらはぎの働きを読む手がかりに、足首を助ける装置を使った実験がある。健康な参加者9人が足首の外骨格を着け、毎秒1.25mで、傾斜0%、5%、10%、15%を歩いた。外骨格とは、体の外側から関節の動きを補助する機械である。研究者は装置を動かす条件と動かさない条件を比べ、酸素消費や筋活動、足首の力学的な仕事を調べた。18〜39歳の女性が装置なしで歩く場面では、この補助による変化の割合をそのまま使えない。[2]

装置を動かすと、ヒラメ筋の活動は各傾斜で16〜25%低下した。ヒラメ筋は、この実験で足首の蹴り出しを助ける装置の制御にも使われたふくらはぎの筋肉である。足首への補助で筋活動が変わることは、上り歩行の負担の一部を足首周辺が引き受けていると考える手がかりになる。[2]

ただし「上りはふくらはぎだけで進む」という話ではない。急な坂では装置が足首に与える仕事が増えた一方、全身の正味の代謝パワーの相対的な低下は傾斜を通じて10〜13%と同程度だった。研究者は、上り歩行で膝や股関節へ仕事の配分が移ることも示唆している。足首を助ければ全身の負担が同じ割合で大きく減る、という単純な図にはならなかった。[2]

ここでいう代謝パワーは、歩いている間にエネルギーを使う速さの指標である。脚の筋肉が生む力学的な仕事とは区別したい。この実験の数字は、装置による補助の比較であって、傾斜を上げた人の減量率ではない。運動画面の数字と脚の感覚をつなぐには、何を測った数字かを残しておく必要がある。[2]

腱の弾みと、筋肉が縮んで生む仕事を分ける

同じ外骨格の実験では、足首の筋肉と腱による仕事の「見かけの効率」が平地の0.53から傾斜15%の0.38へ低下した。この結果について研究者は、急な上りではアキレス腱に蓄えた弾性エネルギーの貢献が小さくなり、足首を蹴り出す筋線維が自ら縮んで行う仕事の貢献が増えると解釈した。[2]

腱に蓄えたエネルギーを使うことと、筋線維が縮んで仕事を生むことは、同じ「足首で進む」の内側にある別の要素だ。傾斜を変えると、その組み合わせも変わる可能性がある。ベルトの速さが同じでも、坂では筋肉と腱の仕事の内訳が変わると考えられる。[2]

とはいえ、効率の値を「自分のふくらはぎがこれだけ疲れる」という計算に置き換えることはできない。これは健康な少人数の参加者が装置を着けた実験である。機械によって仕事を補ったときの変化から、筋肉と腱の役割を考える研究として読むのが適切だ。普通に歩く人に、そのまま同じ割合の変化を約束する数字ではない。[2]

日常の記録なら「速さは同じなのに坂で脚の感じが変わった」と書き留めるところからでよい。そこに傾斜と着地の様子を添えると、単なる根性の不足という説明から離れられる。上りの仕事は、平地に高さの数字を足しただけでは済まないのである。[1][2][5]

足首が動きにくい人は、同じ坂でも筋活動が違った

足首の背屈とは、足の甲をすねへ近づける方向の動きだ。上り歩行とこの動きの関係を調べた実験では、背屈の可動域が小さい群10人と通常の群9人を比較した。受動的に調べた可動域の平均は、それぞれ35.3度と46.4度だった。参加者は自分で選んだ速さで、0度から20度までの坂を各2分歩いている。[1]

足が地面を離れている間、可動域の小さい群は背屈の最大角度が小さく、すねの前の筋肉の活動が大きい傾向を示し、20度の坂で群間の差が有意だった。さらに足が接地している間には、10度以上の坂で、可動域の小さい群のヒラメ筋の最大活動が有意に大きかった。[1]

注目したいのは、接地中の足首の最大背屈角度自体は、どの傾斜でも群間で差がなかった点だ。見える動きの角度が似ていても、筋活動には差があった。歩く姿をそろえることと、筋肉の努力をそろえることは別なのだ。[1]

研究者は、可動域の小さい人では坂への足の運びと蹴り出しに筋肉の努力が多く必要となり、長く歩くと疲労や組織への負担が早く進む可能性を挙げている。ただし実際の歩行試行は各2分であり、長期間のけがの発生を比較した研究ではない。「足首が硬いと必ず傷める」へ飛躍させず、負荷をそろえる難しさを示す結果として受け止めたい。[1]

また、受動的な可動域の群平均を家庭での合否判定に使うのは適切ではない。ここで役立つのは数字で自分を分類することより、坂が急になると特定の場所に努力が集中しないかを観察する視点だ。友人と階段を並んで上るときも、歩調だけでは筋活動の違いを見分けにくい。[1]

つま先側で着くと、足首側に力が集まった

前足部で着地すれば、かかとを使うより軽快に上れるように感じるかもしれない。しかし急坂を歩く実験では、足の前側から着く群のほうが、ふくらはぎと足首への力が大きかった。対象は男性18人で、18度の坂を毎秒1.1mで歩いたデータを、着地の仕方によって群に分けて比較している。18〜39歳の女性に同じ力の差が出るかは、この男性の比較だけでは判断できない。[5]

前足部で着く群では、体重を受け止める時期から足で支える中ほどの時期に、ヒラメ筋や腓腹筋の力、足首の関節にかかる力が大きかった。ヒラメ筋の力積は、かかとから着く群より51.1%大きい。力積は、力の大きさだけでなく、それがかかる時間も含めた指標だ。「一瞬の最大値が同じだけ増えた」という意味ではない。[5]

一方、前足部で着く群では、膝と股関節の関節力の力積や、一部の筋肉の力積が小さかった。力の変化は部位によって逆方向だった。足首側の負担が大きく、別の部位では小さいという配分の違いだった。ふくらはぎだけの感覚で、脚全体にとって軽い歩き方かどうかを決めるのは難しい。[5]

この研究は着地を全員にランダムに割り当てた訓練試験ではなく、着地パターンの異なる群の比較である。男性が急な坂を歩いた条件から、女性の日常歩行や緩い傾斜にも同じ割合を当てはめることはできない。それでも、ふくらはぎがつらい日に、さらに意図的なつま先歩きを足す前に立ち止まる理由にはなる。足首の負担を減らす観点では、かかとからの着地に利点があるという結果だった。[5]

着地の研究では、足首側の力が増える一方で、体の重心が上下に移動する量は前足部着地群で小さかった。体が大きく上下しないことを、ふくらはぎへの負担が小さいことと同一視できない結果である。鏡で見たときに滑らかに進んでいても、足首側が多くの力を引き受けている可能性は残る。見た目の静かさも、筋肉の努力を直接測るものではない。[5]

比較に使われたのは34肢のデータで、参加者の平均年齢は27歳だった。数字の大きさを読む際には、実験の坂が18度という条件だったことと合わせておきたい。通勤途中の坂で少し前足部に寄っただけの人へ、力積が51.1%増えると予言する数字ではない。条件の限られた群比較から得た結果を、一般的な歩き方の順位表に変えないことが大切だ。[5]

また、かかとから着く群で足首側の負担が小さかったことは、かかとを強く地面へ押しつけるほどよいという意味でもない。比較されたのは最初に接地する部位の違いであり、かかとを強く打つ練習の効果ではない。試す動きを研究以上に増やさず、まず自分がどのように坂へ足を置いているかを見るところにとどめたい。[5]

数字で読む上り歩行と足首

背屈の可動域が小さい群10人と通常の群9人を比べた短時間の歩行実験である。[1]

10度以上の坂では、可動域の小さい群のヒラメ筋の最大活動が大きかった。[1]

18度の坂を歩いた男性の比較では、前足部着地群のヒラメ筋の力積が51.1%大きかった。[5]

健康な9人の外骨格実験では、補助によってヒラメ筋活動が16〜25%低下した。[2]

足首の補助による正味の代謝パワーの相対的低下は、傾斜を通じて10〜13%だった。[2]

宮川涼 Founder

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