20240705: Ballet・足位ポジション・ランディングメカニクス・予防
プロフェッショナルバレエのリハーサルおよびパフォーマンスの要求は、高頻度のジャンプ動作によって特徴づけられます（Shaw et al., 2021）。ジャンプ動作は、プロバレエダンサーにおける医療的注意と時間喪失傷害の3分の1と関連しており（A. M. Mattiussi et al., 2021）、最も大きな負担は下肢末端部に見られます。Moran et al. (2019)は、着地のバイオメカニクス（およびジャンプの量）が、高頻度のジャンプ要求がある活動における「次の重要な傷害解析」である可能性があることを示唆しました。実際、着地のバイオメカニクスの調査は、下肢の異なる構造にかかる負荷に関する洞察を提供します。着地中に経験する負荷が理解されれば、実践者は負荷と能力の関係をより良く管理し、潜在的な傷害リスクを軽減し、バレエダンサーのパフォーマンスを最大化することが期待されます（Edwards, 2018）。
バレエダンサーが日々曝されるジャンプには広範なレパートリーがあり、それらすべてを文書化するのは困難です。異なるバレエジャンプは、移動するか静止しているか、片脚または両脚からの寄与があるか、ジャンプの異なるフェーズにおいて技術的なアクションがあるか（ビート、スプリット、またはアラベスクなど）によって特徴づけられます（A. Mattiussi et al., 2021）。しかし、すべてのバレエ技法の基礎となる、第一、第二、第三、第四、第五の位置と呼ばれる定型化された足の位置があります。すべてのジャンプ動作は、これらの基本的な足の位置のいずれかで開始または着地し、これによりバレエにおけるジャンプのバイオメカニクスの文書化を洗練する機会が提供されます。これまでに、これらの定型化された足の位置がジャンプ中の下肢のバイオメカニクスに与える影響を調査した研究は2つしかありません（Imura & Iino, 2017; Ravn et al., 2007）。
バレエの技術的要求は、より典型的な足の位置（すなわち、平行）と比較した場合に、ジャンプの動力学的および運動学的特性を変化させます（A. Mattiussi et al., 2021）。例えば、ターンアウトでのジャンプと平行でのジャンプを比較した場合、股関節の屈曲が最小限で、上半身が直立し、下肢が外旋しているなどの運動学的な違いが観察されました（Imura & Iino, 2017）。動力学的変数としては、バレエ特有のジャンプ中に関節の貢献度が近位から遠位へシフトするなど、下肢関節のモーメント、パワー、および仕事が示されています（Ravn et al., 2007）。これらの特性はすべて、バレエダンサーのジャンプ動作中に下肢末端部の貢献度が高く、足と足関節周りの組織により大きな負担がかかることを示しています。ただし、前述の2つの研究はどちらもジャンプの離床フェーズのみを調査していることに注意が必要です。現在、さまざまなバレエジャンプの着地フェーズ中の下肢末端部の関節力学に関するデータは不足しています。
バレエダンサーの着地バイオメカニクスを調査した研究では、着地時の垂直地面反力（vGRF）が最も一般的に報告されている変数です（A. Mattiussi et al., 2021）。さまざまな片足および両足のバレエ特有のジャンプ中のピーク着地vGRFの範囲は、体重（BW）の1.4倍から9.6倍です（Dworak et al., 2006; Gorwa et al., 2020; Lee et al., 2012; McPherson et al., 2019; Mertz & Docherty, 2012; Peng et al., 2015）。ジャンプの技術的要求はピーク着地vGRFに影響を与える可能性があり、バレエ特有のジャンプは伝統的なジャンプよりも大きなvGRFをもたらす傾向があります（A. Mattiussi et al., 2021）。ただし、これらの研究のうち2つはサンプルサイズが1人および2人であり、すべてのダンサーに一般化できない可能性があります（Dworak et al., 2006; Gorwa et al., 2020）。また、いくつかのバレエ特有のジャンプ中の負荷率も記述されており、その値は10から223 BW·s−1の範囲です（Arnwine & Powell, 2020; Dworak et al., 2006; Gorwa et al., 2020; Lee et al., 2012; Peng et al., 2015）。しかし、vGRFデータと同様に、これらの研究のうち2つは非常に小さなサンプルサイズでした（Dworak et al., 2006; Gorwa et al., 2020）。
バレエダンサーのジャンプと着地を調査する既存の文献の多くは、主に非プロフェッショナルまたは非バレエ人口を対象として行われており、エリートの集団には当てはまらないかもしれません（A. Mattiussi et al., 2021）。本研究の目的は、プロフェッショナルバレエダンサーのジャンプ着地において、足の位置（平行、第一、第二、第四、および第五）が足関節の力学およびvGRFに与える影響を調査することでした。我々は、バレエ特有の足の位置が平行および互いに比較して異なるバイオメカニクス特性を持つと仮定しました。
反復測定MANOVAにより、足の位置の被験者内主要効果が有意であることが明らかになりました（F6 = 6.6; p < .001; Pillai = 2.9）。すべての変数の足の位置別の平均、標準偏差、95%信頼区間は、補足資料2に示されています。
すべての変数を含む7つの足の位置に対して、足の位置の主要効果を調査するために1つのLDA（線形判別分析）が実施されました。足の位置を分類するために6つの線形判別式が特定されました（LD1: 49.3%; LD2: 36.3%; LD3: 10.4%; LD4: 1.4%; LD5: 1.4%; LD6: 0.7%）。足の位置の効果を調査するLDAの分類精度は、パフォーマンスをテストした際に56.8%でした。対称的なバレエの足の位置（第一と第二）、後ろ足を評価する位置（第四後ろと第五後ろ）、および前足を評価する位置（第四前と第五前）間で明確なクラスターがプロットした際に視覚的に観察されました。したがって、これらの足の位置をグループ化し、モデルに入力する足の位置を4つに減らした第二のLDAが実施されました（すなわち、平行、第一と第二の組み合わせ、第四後ろと第五後ろの組み合わせ、第四前と第五前の組み合わせ）。グループ化された足の位置を分類するために3つの線形判別式が特定されました（LD1: 51.4%; LD2: 43.0%; LD3: 5.5%）。グループ化された足の位置の効果を調査するLDAの分類精度は、パフォーマンスをテストした際に91.4%（60%の改善）でした。
LD3の寄与が比較的小さいため（5.5%）、詳細にはLD1（51.4%）およびLD2（43.0%）のみが論じられます。線形判別1は、平行のジャンプ着地をすべてのバレエ特有の足の位置から分類することができました。個々のデータを視覚化し、7つの個々の足の位置を含む最初の線形判別分析の凸包を視覚化しています。視覚的検査後に7つの足の位置をグループ化した第2の線形判別分析の結果を示しています。LDは線形判別を意味します。
LD1の回帰方程式は、前額面の足関節角度および可動域、ならびに横断面の可動域が、平行と他のすべてのバレエ特有の足の位置を分類する上でかなりの寄与をしていることを明らかにしました。さらに、横断面の足関節モーメント、前額面の足関節パワー、およびジャンプの高さも、この分類に寄与する重要な変数として特定されました。線形判別2は、グループ化された前足の位置のジャンプ着地を他のすべての位置から分類することができました。LD2の回帰方程式は、横断面の足関節パワーおよび前額面の足関節角度が、グループ化された前足の位置のジャンプ着地を他のすべての位置から分類する上でかなりの寄与をしていることを明らかにしました。
第四および第五の位置は、他のすべての足の位置と比較してより大きなピーク足関節外転角度を示し、グループ化された前足は第一および第二の位置の6倍、グループ化された後ろ足の3倍の外転を含んでいました。前額面の足関節可動域は、グループ化された後ろ足の位置で最も大きく、他のすべての位置より15〜20％大きい値を示しました。グループ化された第一および第二の位置は、平行の1.5倍の横断面の可動域を示し、グループ化された前足および後ろ足の位置は、平行の2倍の横断面の可動域を示しました。平行の足の位置では、横断面の足関節モーメントはすべてのバレエの足の位置の少なくとも2倍でした。逆に、前額面の足関節パワーは、すべてのバレエの足の位置で平行と比較して1.3〜2.3倍大きかったです。グループ化された後ろ足の横断面のピーク足関節パワーは、他のすべての足の位置の2倍以上を示しました。ジャンプの高さは、平行を除いてすべての足の位置で比較可能であり、参加者は平行で3〜4 cm高くジャンプしました。
負荷率は、平行および前足の位置と比較して、第一および第二の位置と後ろ足の位置で15%高かった。垂直地面反力（vGRF）は、平行および後ろ足の位置と比較して、第一および第二、並びに前足の位置で6〜8%高かった。
プロのバレエダンサーのジャンプ着地において
平行、第一、第二、第四、第五の足の位置が足関節の力学およびvGRFに与える影響を調査した最初の研究です。結果は、足の位置がジャンプ着地中の足関節の力学およびvGRFに影響を与えることを示しました。さらに、結果は第一および第二の位置、第四および第五の位置の後ろ足、および第四および第五の位置の前足の間で足関節の力学およびvGRFが比較可能であることを示しています。特に、前額面でのピーク足関節角度は、平行とグループ化された前足および後ろ足の位置を区別することができました。ピーク横断面の足関節パワーと前額面の足関節角度は、グループ化された前足と他のすべての足の位置を区別することができました。これらの結果は、パフォーマンスおよびリハビリテーションの文脈で、プロのバレエにおける技術的および物理的な目標設定に影響を与える可能性のあるこれらの基本的な足の位置間のバイオメカニクスの差異を強調しています。
最初のLDA（線形判別分析）および事後LDAは、足関節の力学およびvGRFに基づいて足の位置をどのように分類できるかについて新たな洞察を提供しました。足の位置をグループ化した後、モデルの分類精度が60%向上しました（グループ化前：57%; グループ化後：91%）。これにより、第一および第二の位置、第四および第五の位置の後ろ足、および第四および第五の位置の前足の間の類似性が明らかになりました。このため、足関節の力学およびvGRFを考慮する際にこれらの足の位置をグループ化することは妥当であり、応用環境での意思決定を簡素化するのに役立つかもしれません。本研究の結果は、三次元の足関節の運動学およびキネマティクスが異なる足の位置を区別する上で重要な役割を果たしていることを示しています。特に、前額面および横断面の運動学が、第四および第五のグループ化された前足および後ろ足の位置を他の位置から区別することができるのは、これらの位置が平行、第一、および第二と比較してオフセットおよび非対称的な性質を持つためです。
現在、異なる足の位置を調査する文献は限られており、比較は困難です。ImuraとIino（2017）は、離床時の平行および第一を調査し、平行と第一の間でピーク足関節背屈角度、足関節底屈モーメント、および足関節底屈仕事に違いがないことを観察しました。逆に、Ravnら（2007）は離床時の平行および第一を調査し、第一の位置での前額面のピーク足首関節モーメントおよびパワーが平行の少なくとも2倍であることを観察しました。ただし、Ravnら（2007）は統計分析を行わず、参加者は3人のみであったため、結果が過大評価される可能性があります（Konietschkeら、2021）。また、前述の両研究は、運動学的結果変数を計算するために異なる方法を使用しており、我々の分析と直接比較することは困難です。本研究の結果は、前額面および横断面の運動学およびキネマティクスが、足の位置を区別する上で、前額面および横断面の運動学およびキネマティクスよりも劣っていることを示しています。
現在の研究で観察された着地時の垂直地面反力（vGRF）（約2倍の体重）は、エシャペ・ソテ（第五ポジションと第二ポジションの間を交互に着地する反動ジャンプ；Peng et al., 2015）やシソンヌ・フェルメ（片足で跳び、第五ポジションに着地する水平ジャンプ；Lee et al., 2012）と報告された値と比較できますが、グランジュテ（片足からもう片足へ飛び、空中でスプリットを行う移動ジャンプ；Arnwine & Powell, 2020）やダブルツアー（第五ポジションから反動ジャンプし、浮遊中に720度回転して再び第五ポジションに着地；Dworak et al., 2006; Gorwa et al., 2020）などの技術的なジャンプよりも約半分から三分の一低いです。しかし、今回の研究では両脚でのジャンプ中に単一の脚のみが調査され、両脚全体で経験する総vGRFはさらに大きくなることに注意が必要です。いくつかの研究がバレエジャンプ中の関節の運動学を報告していますが（Gorwa et al., 2020; Perry et al., 2019）、方程式の違いが比較を難しくしています。繰り返しジャンプ、移動ジャンプ、およびさまざまな足の位置での片脚ジャンプ中の関節の力学を調査するさらなる研究は、バレエジャンプの生体力学的要求に関する洞察を明らかにするかもしれません。
ジャンプ着地時の足関節の力学およびvGRFの違い
は、足の位置をグループ化する基礎を提供します。バレエのすべての足の位置でのジャンプ着地は、平行と比較して特に第四および第五の位置でより大きなピーク足関節角度と動きを必要とします。したがって、リハビリ中に足関節の可動性を回復させることは、これらの位置に戻る前に重要であるかもしれません。グループ化された後ろ足の位置で観察された着地時の高い横断面ピーク足関節パワーは、これらの位置に着地する際のエネルギー伝達率が高いことを示しています。この点で、足関節周りの回転力または高い回転力を強調する運動は、プロのバレエダンサーにとって適切かもしれません。さらに、怪我からの復帰プランを計画する際には、第四または第五の位置に着地するジャンプ（またはポワント）エクササイズを平行、第一、および第二の位置でのエクササイズよりも後に導入することを推奨します。
プロのバレエダンサーの足関節の力学およびvGRF
に対する足の位置の影響を調査しました。結果は、ジャンプ着地中の足関節の力学およびvGRFに足の位置が影響を与えることを示しました。前額面および横断面の足首の力学が、異なる足の位置を区別する上で最も大きな影響を持ち、第四および第五の位置でのジャンプ着地は、他の足の位置と比較してより大きな可動域、モーメント、およびパワーを示しました。プロのバレエダンサーには、多方向の力および力の発生速度に対する適応が必要です。最後に、怪我からの復帰後、第四および第五の位置に戻る前に足関節の可動域を完全に回復させる必要があります。
まとめ
プロのバレエダンサーのジャンプ着地における足関節メカニクスと垂直地面反力 (vGRF) に対する足の位置の影響を調査することを目的とした。27 人のプロのバレエダンサー (男性 14 人、女性 13 人) が 1 回のデータ収集セッションに参加し、平行、第 1、第 2、第 4、第 5 姿勢で 5 回の最大のカウンタームーブメントジャンプを完了した。3 次元の足関節メカニクス、着地 vGRF 変数、およびジャンプの高さは、7 台のカメラのモーションキャプチャシステムと 1 つのフォースプラットフォームで記録された。反復測定多変量分散分析を使用して、すべてのターゲット変数に対する足の位置の主な影響を評価した。線型判別分析を使用して、足の位置間のターゲット変数を調査したところ、前頭面と横断面の足関節メカニクスが足の位置を識別する際に最も大きな影響を与えた。第 4 姿勢でのジャンプ着地中の横断面の足関節のパワーは、他のすべての姿勢の 2 倍であった。観察された多平面エネルギー伝達は、足関節周囲の局所構造の多平面力と力の発達速度を開発するための特別な運動が必要であることを示しています。
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