20240406: ハムストリング損傷・大腿二頭筋長頭・筋腱接合部・腱膜
ハムストリング損傷（HSI）は、ランニングベースのスポーツのトレーニングや競技によるタイムロスの最も一般的な原因です。これらの損傷の最大 80% は、大腿二頭筋長頭 (BFlh)、通常その近位筋腱接合部 (MTJ) またはその近くに影響を与えます。スポーツに復帰した直後に再受傷するのは一般的であり 、通常は最初の傷害よりも重篤です。いくつかのHSI メカニズムが特定されており、通常はハムストリングの強制的な伸長収縮が関与します。ランニング誘発性 HSI のほとんどは、ハムストリングスが活発に伸びて BFlh がピークの機械的緊張を経験する、歩行の最終遊脚期に発生すると考えられています。 MTJ で経験する歪みの大きさと位置は、筋肉とその腱膜の材質と幾何学的特性を含むいくつかの要因によって調節されます。以前に損傷した BFlh 筋肉は慢性萎縮を示すことが報告されていますが、腱膜のリモデリングに関してはあまり知られていません。以前の損傷はHSIの最も一貫した予測因子と考えられているため、筋肉と腱の両方で起こる変化を理解することは、HSIの高い再発率を支えるメカニズムを理解するのに有益である可能性があります。
筋肉の力生成能力はそのサイズ (平行なサルコメアの数) に比例し、したがって、筋肉が大きいほど、MTJ を介して力を効果的に伝達するために比較的大きな腱膜を有することが予想されるかもしれません。筋肉の幅と比較して不釣り合いに狭いBFlh腱膜が、その後のBFlh損傷の危険因子である可能性があることが提案されている。有限要素モデリング研究および動的磁気共鳴画像法（ MRI ）は、BFlh 筋対近位腱膜の幅の比が大きいほど、近位腱膜にすぐ隣接する筋肉組織が能動的に伸長する際に受ける歪みを増加させることを示唆しています。BFlh腱膜のサイズは個人差が大きく、筋肉のサイズに比例しない可能性があることも報告されており、個人間の筋肉対腱膜の比率のばらつきにつながる可能性があります。しかし、BFlh腱膜と筋肉の大きさの関係を調べる唯一の研究は、負傷していない健康な参加者を利用したものであり、そのような関係がHSIの病歴のある脚で異なるかどうかは不明である。
BFlh の近位腱膜は複雑な三次元組織です。それにもかかわらず、従来の研究は通常、腱膜の形状の二次元測定、またはその構造的複雑さを完全には表現していない測定に研究を限定していました。これらの初期のモデリング研究の著者らは、使用された幅の曲線測定では、後に腱膜全体のサイズが変化する筋肉内の突起または「フック」を無視していることを認めています。顕微鏡スケールでは、MTJ の相互嵌合が存在し、力が伝達される表面積が増加します。全体の界面面積が大きくなり、おそらく存在する噛み合いの数が増加し、隣接する組織で受けるひずみが変化する可能性があります。したがって、腱膜幅の関数であり、隣接する組織によって力が直接伝達されるBF1h界面領域は、ひずみの分布において重要であると仮説が立てられる。
すべてではありませんが、一部の研究では、以前の HSI はある程度の長期 MTU リモデリングと関連しています。たとえば、Silder et al . HSI の 5 ～ 23 か月後に、以前に損傷した BFlh 筋肉の萎縮とそれに伴う短頭の肥大が観察されました。サンフィリッポらは、スポーツ復帰後6か月経過してもBFlh量に有意な変化が見られなかった。さらに、Freitas et al. は、HSIの病歴があるプロサッカー選手とないプロサッカー選手の四肢の間で、BFlh腱膜と筋肉量に有意な差がなかったと報告した。中等度から重度の HSI が BFlh 随意活性化の慢性的欠損と負荷分散の変化に関連していることを考えると、ハムストリングスへの刺激のそのような変化は BFlh の筋肉および/または腱の形状の変化を引き起こす可能性があります。さらに、損傷後の瘢痕形成によって腱膜のサイズが増大する可能性があります。健康な集団を対象としたこれまでの研究とは異なり、以前に損傷を受けた集団の BFlh MTU 形状を調査した先行研究はなく、筋肉特性と腱膜特性の比率について記述しており、解析は複雑な BFlh を記述するための離散パラメータ間の比較または相関に限定されていました。 体積は組織の全体的なサイズを示しますが、構造の長さに沿った幾何学的差異を完全に説明するものではありません。ひずみが近位腱膜の長さに沿って均等に分布していないこと、および筋肉のサイズが経験するひずみの大きさに影響を与えることを考えると、筋肉と腱膜のサイズ比の地域差が理論的には局所的にひずみプロファイルを変化させる可能性があります。また、健康な四肢と比較してHSIの病歴のある四肢にBFlh筋および腱膜の形状における領域特異的な違いが存在するかどうかも不明である。したがって、HSI の既往のある四肢とない四肢の間に地域差が存在するかどうか、またどこに地域差が存在するかを判断するのに、継続的な分析 (すなわち、統計的パラメトリック マッピング; SPM) が役立つ可能性があります。
以前の HSI が BFlh 筋および腱膜の形状に及ぼす影響についての理解が深まることは、HSI および再損傷のリスクを軽減することを目的とした戦略に重要な意味を持つ可能性があります。したがって、この探索的研究の目的は、損傷のない対側の健康な対照四肢と比較して、最近HSIの病歴のある四肢間にBFlh形状の全体的（全体構造）または局所的（組織の長さに沿った）差異が存在するかどうかを調査することであった。
参加者の特徴
片側性HSIの病歴のない、レクリエーション活動に積極的な成人男性26名（HSIグループ、n = 13、22±3歳、182.7±7.1cm、83.8±17.3kg、大腿骨長=44.7±2.5cm）（健康対照グループ） 、n = 13、22 ± 2 歳、182.5 ± 6.5 cm、84.2 ± 12.7 kg、大腿骨の長さ = 44.2 ± 2.2 cm）がこの研究に参加しました。以前に負傷した参加者 13 人のうち 9 人が BFlh による負傷を負っていました。残りの 4 人は、半膜様筋 ( n = 1) または半腱様筋 ( n = 1; 詳細なし/「内側ハムストリングス」 = 2) のいずれかに損傷を負っていました。 HSI 参加者のリハビリ期間は 1 ～ 24 週間でした（1 ～ 4 週間、n = 6、6 ～ 8 週間、n = 4、10 週間、n = 1、24 週間、n = 2）。損傷から画像取得までの時間の中央値は 5 か月 (範囲: 2 ～ 24 か月) でした。年齢、身長、質量、または大腿骨の長さについて、グループ間に有意差は見つかりませんでした（すべてp > 0.52）。
筋肉と腱膜の長さ、平均 aCSA、および体積
以前に HSI を患った四肢は、健康な対照の四肢と比較して、腱膜容積が有意に大きかった ( p = 0.019、ES = 0.46、95% CI = 0.12 ～ 0.75、図 2G )。 BFlh 筋および近位腱膜の長さ、平均 aCSA、界面面積、および BFlh 筋体積について、HSI を経験した四肢と損傷を受けていない対側または対照の四肢との間に統計的に有意な差はありませんでした（p = 0.081 ～ 1.000、ES = 0.01 ～ 0.35;図 2A ～ F )。 BFlh および近位腱膜の形状には参加者間で大きなばらつきが観察されました（筋 CoV: 長さ = 5.7% ～ 11.3%、ピーク aCSA = 14.2% ～ 21.9%、体積 = 17.7% ～ 20.1%、近位腱膜 CoV: 長さ = 10.3 ～ 13.8 %、ピーク aCSA = 33.3%、体積 = 23.9% ～ 36.8%、データ S2 )。
BFlhの筋肉と腱膜の関係
BFlh筋対近位腱膜の体積比は、健康な対照肢と比較して、以前HSIを患った肢では有意に低かった( p = 0.029、ES = 0.43、95% CI = 0.07-0.73)。
しかし、BFlhの筋肉対腱膜の体積比は、以前のHSIグループの以前に損傷した対側肢と損傷していない対側肢の間で有意な差はありませんでした（p = 0.216、ES = 0.36）。
以前に損傷を受けた四肢では、BFlh 腱膜と筋肉量との間に有意な正の相関関係があったが ( ρ = 0.64、p = 0.022)、損傷を受けていない対側の四肢 ( ρ = −0.02、p = 0.949) や健康なコントロールの四肢では相関がありませんでした ( ρ = 0.29、p = 0.344; )。
すべての分析において、損傷したすべての筋肉と比較して、BFlh 損傷を負った参加者 ( n = 9) のみを含めた場合、結果に差異は観察されませんでした。さらに、変数は体重（aCSA）、大腿骨の長さ（筋肉または腱膜の長さ）、またはこれらの積（体積、界面面積）に対して正規化されましたが、結果の変化は見られませんでした（データ S3）。
組織の長さに沿った筋肉と腱膜のサイズ
組織の相対的な長さに沿った腱膜CSA、BFlh CSA、界面、またはBFlh筋CSAと腱膜の界面面積比について、四肢とグループの間に有意な相互作用はありませんでした。
これは、片側性HSIの病歴のあるレクリエーションアスリートとないレクリエーションアスリートの間のBFlh筋および腱膜形状の離散的および地域的差異の両方を調査した最初の研究です。
主な所見は次のとおりである：
（1）以前に損傷を受けた四肢は近位のBFlh腱膜が著しく大きく、これが損傷歴のない健康な対照四肢と比較して筋肉対腱膜の体積比が小さくなることに寄与していた。
(2)以前に損傷を受けた対側肢と損傷を受けていない対側肢との間で、BFlhの全体的または局所的な筋肉の幾何学的特性に有意な差はなかった。
(3) 以前に損傷を受けた対照肢と健康な対照肢との間には、他の幾何学的差異は存在しなかった。
以前に負傷したアスリートのBFlh筋対腱膜の体積比が小さいと、強力な遠心性収縮中に近位筋腱接合部またはその近くの機械的歪みが変化すると予想され、これは損傷と再損傷のメカニズムを理解するためのより多くの証拠を提供する可能性があります。
また、HSI の病歴がある脚とない脚の間で、筋肉の体積と長さに違いは見られませんでした。四肢間またはグループ間で筋肉量に有意な差はなかったため、以前に損傷を受けた四肢の筋肉対腱膜比が小さいのは、対照群と比較して近位腱膜量が有意に大きいことが原因でした。 BFlh 近位腱膜が大きくなると、高速ランニングの最終スイング段階などの強力な遠心収縮中に MTJ に隣接する筋線維が受ける歪みの大きさが軽減されることが期待されます 。
さらに、以前に損傷を受けた四肢では腱膜と筋肉量の間に有意な正の相関関係があることがわかりましたが、損傷していない四肢や健康な四肢では相関関係はありませんでした。以前の研究では、負傷していない健康な四肢には相関関係がなく、個人差が大きいことも報告されています。以前に損傷を受けた四肢の腱膜の体積が大きいのは、筋肉のサイズと腱膜の間に比例関係を持たせるための試みである可能性があります。しかし、筋肉から腱への力の伝達が起こる界面の面積は、グループ間で差がありませんでした。以前に損傷を受けた四肢の腱膜の容積が大きいほど、筋線維や腱膜への緊張による損傷に対する保護効果が得られる可能性は考えられますが、これらの幾何学的特徴がHSIのリスク低下と将来的に関連しているかどうかを判断するには、今後の研究が必要です。
以前に損傷を受けた四肢では腱膜の体積が大きかったという主な所見については、いくつかの解釈が可能です。以前に損傷を受けたコホートに大きな腱膜が存在することは、損傷と何らかの関係があることを示唆しています。
しかし、本研究は遡及的な性質を持っているため、これらが損傷に先立って起こったのか、それとも損傷の直接的な影響であったのかを判断することはできません。このような形状の違いは損傷を受ける前から存在していた可能性がありますが、現時点では腱膜の形状が損傷のリスクに及ぼす影響を検討する前向きな証拠はありません。腱膜に局所的なHSIを患っている参加者では、以前に損傷を受けた脚のより大きな腱膜は、おそらく損傷部位での瘢痕形成に起因する可能性があります。このような腱の肥厚は、局所的にCSAを増加させ、全体的に全体の組織体積を増加させるであろう。しかし、Sanfilippo et al. らは、損傷のない対側肢の BFlh 腱と比較して、スポーツ復帰からスポーツ復帰後 6 か月までに有意な BFlh 腱の肥大は認められなかったと報告しました。現在のコホートでは、以前に損傷を受けた対側肢と損傷していない対側肢の間に差がないことを考えると、損傷後の瘢痕リモデリングが現在の観察を説明する可能性は低い。また、すべてのHSI参加者が受傷前の活動レベルに戻っていたことを考慮すると、筋肉と腱膜の体積比が小さくなったのは、目標を絞ったリハビリテーション後の両方の組織のサイズの増加によって引き起こされた可能性も考えられます。しかし、現在の研究では、これらの組織の変化の時間経過、したがってそれらの相対的な可塑性を決定することは不可能です。最近の体系的レビューとメタ分析では、レジスタンストレーニングによって他の下肢の腱のサイズがわずかに増加することが実証されており、これは多くの場合、受傷後のリハビリテーションやスポーツの継続的なトレーニングの重要な特徴です。標的を絞った介入は、 BFlh の形状を変化させることが知られていますが、ハムストリング腱または腱膜の同時適応を調べた研究はありません。将来の研究では、BFlh腱膜の形状がHSIの潜在的な原因または結果であるかどうかを明らかにし、筋腱ユニット全体の形状に対するトレーニングとリハビリテーションの効果を判断する必要があります。
これらの組織の相対的な長さに沿った筋腱膜の形状に関して、四肢またはグループ間に差異は見つかりませんでした。したがって、以前に損傷を受けたコホートにおける腱膜容積の増加は、他の四肢と比較した地域的な差異の結果ではなく、むしろ組織の長さに沿った小さな変化の合計である可能性が高い。それにもかかわらず、連続データの結果は、BFlh の長さに沿った筋肉 CSA、腱膜 CSA、および界面表面の長さの不均一性を強調し、筋肉の最も近位の領域で筋肉 CSA と界面面積の比が最も低いことを明らかにしています。これらの発見は、これらの組織が受ける緊張に対する筋腱の形状の影響を決定することを目的とした将来の研究に重要な意味を持つ可能性があります。要約すると、HSI の病歴がある脚とない脚では、腱膜の形状が異なりました。健康な対照と比較して、以前に損傷を受けた四肢ではBFlh近位腱膜が著しく大きく、筋肉対腱膜の体積比が小さいため、理論的には、MTJにすぐ隣接する組織の活動的な伸長中に経験する緊張が変化する可能性があります。ハムストリングの損傷と再損傷のリスクにおけるより大きな腱膜の影響を理解するには、追加の研究が必要です。
この研究は、以前に損傷を受けたBFlh筋肉は、損傷歴のない四肢に比べて筋肉対腱膜の体積比が著しく小さく、近位BFlh腱膜が大きいことを示した。隣接する筋肉のサイズに比べて不釣り合いに小さい近位BFlh腱膜が、活動的な延長中に損傷を受けやすいMTJの機械的歪みを増加させることが示されているという証拠を考慮すると、これらの所見はHSIまたは再損傷のリスクに影響を与える可能性がある。これらの組織の相互依存性を考慮すると、専門家や研究者は、 1 つの組織を個別に考えるのではなく、筋腱単位の構造全体を考慮する必要があります。 BFlhの筋対腱膜比がHSIまたは再損傷のリスクと関連しているかどうか、また、ターゲットを絞ったトレーニングによって変更できるかどうかを特定するには、追加の研究が必要です。
まとめ
ハムストリング損傷（HSI）は、一般に大腿二頭筋長頭近位部（BFlh）の筋腱接合部に影響を与えます。生体力学的モデリングは、狭い近位BFlh腱膜と大きな筋肉対腱膜の幅比が局所的な組織の歪みを増加させ、おそらくHSIのリスクを増加させることを示唆しています。この研究は、HSI の病歴のある脚とない脚の間で、BFlh 筋と近位腱膜の形状が異なるかどうかを判断することを目的としていました。
過去 24 か月以内に片側性 HSI の病歴がある ( n = 13) とない ( n = 13) 、レクリエーション活動に積極的な男性 26 名を対象に、 両大腿部の磁気共鳴画像検査を受けました。 BFlh 筋肉および近位腱膜の断面積、長さ、体積、および筋肉と腱膜の間の境界面積が抽出されました。以前に損傷した四肢を、統計的パラメトリックマッピングを使用して、個別の変数と比率について、組織の相対的な長さに沿って、損傷していない対側および対照の四肢と比較しました。
以前に損傷を受けた四肢は、HSIの病歴のない対照四肢と比較して、筋対腱膜の体積比が有意に小さく（p = 0.029、ウィルコクソン効果サイズ（ES）= 0.43）、近位BFlh腱膜の体積が大きかった（p = 0.019、ES = 0.46）を示しました。 。以前に損傷した対側肢と損傷していない対側肢の間には、どの結果の尺度においても有意差は見つかりませんでした（p = 0.216 ～ 1.000、ES = 0.01 ～ 0.36）。
腱膜の形状は、HSI の既往のある四肢とない四肢で異なりました。以前に損傷を受けた四肢では、BFlh近位腱膜が著しく大きく、筋肉対腱膜の体積比が小さいため、活発な伸長中に筋腱接合部に隣接する筋肉に生じる緊張が変化する可能性があります。幾何学的差異が再受傷のリスクに影響を与えるかどうか、また、標的を絞ったトレーニングによって変更できるかどうかを判断するには、今後の研究が必要です。