変形性膝関節症（膝OA）の歩行分析：病態の理解から評価の進め方まで

変形性膝関節症（膝OA）は、単なる膝の痛みだけでなく、歩き方の変化（バイオメカニクスの変容）を引き起こす疾患です。

本記事では、膝OA患者の歩行で何が起きているのか、そしてそれをどう評価すべきかを体系的に解説します。

1. 膝OAと歩行障害のメカニズム

膝OAは、軟骨の摩耗や骨の変形が進む進行性の病気です。病状が進むにつれて、膝が真っ直ぐ伸びない「屈曲拘縮（くっきょくこうしゅく）」が起こり、歩行時の衝撃吸収能力が低下します。

放射線学的重症度（KL分類）と歩行の特徴

膝の変形度合いを示す「KL分類」に基づき、歩行には以下のような変化が現れます。

2. 臨床における歩行分析の4ステップ

現場では、以下の手順で「なぜその歩き方になるのか」を紐解きます。

ステップ1：事前の身体機能チェック

歩く前に、膝が伸びるか（可動域）、お尻の筋肉（中殿筋など）が効いているかを評価します。

お尻の筋肉が弱いと、歩行時に骨盤が揺れ、膝への負担（内反ストレス）が増大します。

ステップ2：数値で測る（定量的評価）

「10m歩行テスト」などで、歩行速度、歩幅、足の幅（歩隔）を計測します。

ステップ3：三方向からの観察（OGA）

• 横から： 膝がクッションの役割を果たしているか、伸び切っているか。

• 前から： 膝が外側にグラついていないか（ラテラルスラスト）。

• 上から： つま先の向きや足のねじれを確認。

ステップ4：原因の推論

「スラストが出るのは、筋力が弱いからか？それとも足首が硬いからか？」といった、原因と現象の結びつけを行います。

3. 膝OA特有の「異常な歩き方」とその理由

患者様は、痛みから逃れるために無意識に特有の歩き方を採用します。

① 衝撃吸収ができない（Stiff-knee gait）

本来、着地の瞬間は膝が軽く曲がって衝撃を逃がしますが、膝OAでは膝を棒のように固めて着地します。これにより、衝撃が直接関節に伝わり、軟骨の破壊を早めます。

② 膝が外に逃げる（ラテラルスラスト）

荷重した瞬間に膝が「ガクッ」と外側に揺れる現象です。内反変形（O脚）が強いほど、このストレスは大きくなります。

③ 筋肉の「共同収縮」による悪循環

不安定な膝を支えようとして、太ももの前（大腿四頭筋）と後ろ（ハムストリングス）の筋肉が同時に力んでしまいます。

関節は安定しますが、膝を強く締め付けるため、結果として軟骨をすり減らす「負のサイクル」に陥ります。

4. 膝への負担を数値化する指標：膝関節内反モーメント（KAM）

膝の内側にどれだけ負担がかかっているかを示す指標が KAM（Knee Adduction Moment） です。

(※ Fgrf：床からの突き上げ、 d：膝の中心からその力までの距離）

O脚が進むほど「距離 (d)」が長くなるため、普通に歩くだけで膝の内側に大きな回転力が加わり、変形を加速させます。

5. 日常生活動作の評価指標

歩行分析の結果と合わせて、以下のテストで生活能力を評価します。

• JOAスコア： 日本で一般的な総合評価（痛み、歩行、階段など）。

• 30秒椅子立ち上がり（30-s CST）： 下肢の筋力を評価。

• Timed Up and Go (TUG)： 立ち上がり、歩行、方向転換の総合評価。

6．膝関節への負担を軽減する「歩行再学習（Gait Retraining）」の理論と実践

歩行分析によって特定された膝への異常な負荷を、意識的な動作変容によって直接修正するアプローチが「歩行再学習」です。

従来の筋力トレーニングが「関節を支える土台作り」であるのに対し、歩行再学習は「関節への力の逃がし方」を身につける動的な介入です。

荷重環境を修正する能動的戦略

膝関節内反モーメント（KAM）を減少させるための歩行再学習は、単に「気を付けて歩く」のではなく、「膝の中心と地面から受ける力の通り道（床反力）を近づける」という物理的な修正作業です。

具体的な指導手順とやり方を、ポイントを絞って解説します。

歩幅を狭める（Shortened Step Length）

歩幅が広すぎると、着地した瞬間に膝が大きく外側へ振り出される力が強まります。

• 具体的なやり方：

  • 普段の歩幅から5〜10%ほど狭くするように意識します。

  • イメージとして「大股で歩く」のをやめ、足の裏全体で静かに着地するようにします。

• 効果：

  着地時の衝撃（床反力の垂直成分）を抑え、KAMの第1ピーク（立脚前期の大きな負荷）を減少させます。

つま先の向きを調整する（Toe-out / Toe-in）

足の向きを変えることで、膝の「ねじれ」の支点を移動させます。

• Toe-out（つま先を外に向ける）のやり方：

  • 立脚後期（後ろ足で蹴り出す前）に、つま先を外側へ数度開くように意識します。

  • 効果： KAMの第2ピーク（歩行の後半の負荷）を抑えるのに有効です。

• Toe-in（つま先を内に向ける）のやり方：

  • 着地の際、つま先を真っ直ぐか、わずかに内側へ向けるようにします。

  • 効果： 膝の内側と床反力ベクトルの距離を縮めるため、立脚前期のKAMを劇的に減らすことが研究で示されています。ただし、違和感が強いため専門家の指導下で行います。

体幹をわずかに傾ける（Trunk Lean / デュシェンヌ様の応用）

上半身の重みを利用して、膝への回転力を打ち消します。

• 具体的なやり方：

  • 足がついた側の方向に、上半身をわずかに（数度）傾けます。

  • 頭の重みを膝の真上に乗せるようなイメージです。

• 効果： 身体の重心が膝の中心に近づくため、モーメントアーム（距離 d）が短くなり、内側への圧迫が大幅に軽減されます。

歩隔（足の左右幅）の調整

• 具体的なやり方：

  • ワイドベース（足を広げて歩く）： 膝のグラつき（ラテラルスラスト）が強い場合、少し足の幅を広げると安定感が増し、急激な膝の揺れを防げます。

  • 適正な幅の維持： 逆に足をクロスさせるような歩き方（タイトロープ歩行）は、膝の内側負荷を最大化させてしまうため、厳禁です。

注意点

これらの修正は「どれか一つが正解」ではなく、膝の変形の度合いや筋力によって最適解が異なります。

1. 痛みの変化を即時確認： 修正して歩いた瞬間に「痛みが軽くなるか」が最大の指標です。

2. 無理な矯正を避ける： 極端なつま先立ちや、不自然な体幹の傾けは、腰痛や股関節痛の原因になります。

3. 部分から全体へ： まずは「静かな着地」から始め、慣れてきたら「つま先の向き」を調整するなど、一つずつ習得します。

補装具による受動的介入とシナジー

理学療法と併用して補装具を用いることで、より確実にバイオメカニクスを修正します。

• 外側ウェッジインソール 靴の底の外側を高くすることで、荷重時の下腿の内傾を物理的に抑え、膝の内側コンパートメントへの圧力を分散させます。

• 内側開大式膝装具（アンローダー矯正装具） 装具の支柱によって膝の外側から内側へ向かう力を加え、物理的に関節の隙間を広げるような作用をもたらします。これにより、ラテラルスラストを直接的に制動します。

テクノロジーを活用したリアルタイム・フィードバック

近年では、感覚だけに頼らないデータ駆動型の再学習が進んでいます。

• ウェアラブルセンサーの活用 足首や腰に装着した小型センサーから、歩行速度や接地衝撃をスマホへリアルタイムに送信します。患者は「今の歩き方は膝に優しい」という感覚を数値で確認しながら練習できます。

• 視覚・聴覚フィードバック 鏡の前での歩行訓練や、スラストが生じた際にアラート音が鳴るシステムを用いることで、中枢神経系における運動パターンの書き換えを促進します。

 代償動作との付き合い方

歩行再学習において重要なのは、異常動作を単に「排除すべき悪」と決めつけないことです。

例えば、体幹を支持側に傾ける「デュシェンヌ跛行」は、膝の負荷を減らすための身体の防衛反応でもあります。

専門家の役割は、その代償動作が「他の部位（腰や股関節）を壊すリスク」と「膝の痛みを減らすメリット」のどちらが大きいかを天秤にかけ、患者にとって最も持続可能でエネルギー効率の良い歩き方へと導くことにあります。

歩行分析のセルフチェックについて