2014年06月13日

曲がった関節の荷重【関節にかかる荷重C】

関節屈曲と筋肉.JPG

図1:曲がった関節と荷重



前回に引き続いてですが、図1のように、筋肉によって関節が曲がった状態で固定されているとき、この関節にかかる荷重はどのくらいあるのでしょうか??


曲がった関節とてこの原理.jpg

図2:曲がった関節と「てこの原理」



図1に前回説明した「てこの原理」を当てはめたものが図2です。関節の回転軸(関節軸)はオレンジ色の点の部分で、ここが支点となります。


Mは骨の重量、Tは筋肉の力、aは骨の重心から関節軸までの距離、bは筋肉から関節軸までの距離です。


関節はこの状態でつり合っているので、次の式(式1)が成立しています。


てこ数式関節.jpg

式1:固定している関節での「てこの原理」



ここで、例えば、M=10kg、a=2cm、b=1cmであるなら、筋肉の力Tは、


10×2=T×1

T=(10×2)÷1=20

となり、筋肉の力Tは20kgであることが分かります。


このとき、関節には、MとTを足した荷重がかかっています。その荷重は、

M+T=10+20=30kg

となります。


直立と曲がった関節の比較.jpg

図3:関節が曲がっていないときと曲がっているときの荷重



つまり、関節にかかる荷重は、関節が曲がっていないときは骨の重量Mだけですが(図3-a)、関節が曲がっているときは骨の重量Mにさらに筋肉の力Tが加わります(図3-b)


では、関節にかかる荷重は、関節の曲がっている角度が大きくなるとどうなるでしょうか?また、その角度が小さくなるとどうなるでしょうか?


つづく・・・


〈主な参考文献〉
中村隆一,齋藤宏,長崎浩:基礎運動学 第6版,医歯薬出版.2003.

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股関節、腰、膝の痛みセラピー
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posted by ふなこしのりひろ at 22:33| Comment(0) | TrackBack(0) | 荷重のしくみ
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