脊柱分離症のメカニズムと骨への影響について

スポーツにおいて腰を反ったり捻ったりと、腰へ繰り返し負荷がかかり続けることで脊柱分離症が引き起こされます。脊柱分離症は疲労骨折の一種であるとも考えられており、治るのに時間がかかることもあります。そしてこの脊柱分離症は時には脊柱すべり症へと繋がっていくこともあります。

参照https://orthoinfo.aaos.org/en/diseases--conditions/spondylolysis-and-spondylolisthesis/

腰を過度に反ったり回したりする動作の負荷が高い？

腰を過度に反るような動きは負荷が高いことで知られています。

スポーツなどにおける腰の動きを調べ、どのような負荷が脊柱分離症となる可能性があるのかを調べた研究があります^１。この研究では有限要素法と呼ばれる宇宙工学などにも取り入れられている方法が使用されています。

（Chosa et al 2004より引用）

腰を反ったり回したりする動作において負荷が高くなっている傾向が読み取れますね。そして興味深いことに、こういった動作にかかる負荷が最も大きい場所が脊柱分離症を発症しやすい位置と一致していたようです。

生まれつき身体が柔らかい人などもいて、腰を反る動作がそこまで負担にならないような人もいるかと思います。

脊柱分離症を片側に発症している場合の腰の負荷

脊柱分離症を片側で発症している場合には反対側への負荷が高まり、両側の脊柱分離症へと発展する可能性があります。

脊柱分離症を片側で発症している人への腰の負荷を調べた研究があります^２。これは片側の脊柱分離症を発症している人の腰をMRIで撮影し、負荷を算定するためのモデルをつくりシミュレーションをしています。

（Sairyo et al 2005より引用）

脊柱分離症を発症している人はスポーツなどの動きによって、より大きな負荷が反対側の腰にかかっていたそうです。特に脊柱の軸回転を伴う動作がより負荷が高かったそうです。

そして、実際に脊柱分離症を持っていた人の約１５％が腰の骨の反対側で疲労骨折を起こしているというデータもありますし、他の研究でも似たような傾向が確認されているそうです。これは片側だけの脊柱分離症だったものが、両側へと発展しいく可能性があることを示しています。

脊柱分離症を両側に発症している場合の腰の負荷

脊柱分離症を両側に発症していると、すべり症へとつながるような負荷へと変わっていく可能性があります。

ここで脊柱分離症を両側に発症している場合の腰への負荷を調べた研究があります^３。

（Wang et al 2006より引用）

脊柱分離症を両側に発生しているケースだと、片側だけの場合に比べて腰の負荷がさらに増すようです。特にすべり具合の顕著な違いが読み取れます。

こういったことから両側に脊柱分離症が発生している場合には、ダメージを受けている範囲が広いわけですから負荷が変化する可能性があります。そして、それは偶然なのか必然なのか脊柱すべり症と方向性が一致しており、さらなる怪我の悪化につながる可能性を示してるのではないでしょうか。

脊柱すべり症を発症している場合の腰の負荷

すべり症を発症していると負荷がさらに変化していきます。

脊柱すべり症を発症している場合の腰の負荷を調べた研究があります^４。この研究では軽度の脊柱すべり症を持っている人をCTスキャンで撮影してモデルを作成し、負荷を算定しています。

（El-Rich et al 2009より引用）

脊柱すべり症のケースでは腰の負荷がさらに違う場所へとかかっいるようです。これは骨の構造が弱くなることにより、負荷がかかっている場所が変化しているのではないのか？と考察されています。

筋力と腰への負荷の関係性

体幹トレーニングなどで筋肉を鍛えることで負荷を減らすというような選択肢もあるかと思います。

ここで腰や体幹周りの筋力がどのように腰への負荷に影響を及ぼすのかを調べた研究があります^５。

（Zhu et al 2017より引用）

腰回りの筋力が低下した場合には、腰への負荷が増加しています。一方で他の筋肉で補うことで腰への負荷を減らしている様子も見て取れます。このように筋肉によって腰への負荷が変化する可能性があります。

もしかしたら筋肉のバランスを整えることで腰痛が軽減した経験がある人もいるかもしれません。しかし、これは腰にかかる負荷が軽減されたのであって、弱くなった骨の構造が劇的に変わっているのかどうかについては疑問が残ります。

痛みがなくなったからといって以前と同じような耐久性を持っているとは限らないのです。一般的に疲労骨折などによるダメージは短期間では回復しないと考えられています。このような理由から慎重な判断が大切になってくるのではないでしょうか？

まとめ

今回紹介した研究はあくまでコンピューターによるシミュレーションに過ぎません。しかし、これらの解析方法はロケットを宇宙に飛ばすための技術などにも使われているものですし、シミュレーション結果が実際に報告されている症例と合っているところも多く、そう簡単に無視できるものではないと思います。

怪我をした場合には痛みの有無だけでなく色々な視点から考えていくことが大切だと思います。日々のケアはもちろんのこと、エクササイズで筋肉を鍛える、腰に負荷がかかる動作を避ける、スポーツにおける効率的な動作を習得する、さらには骨を強くするために栄養や睡眠をしっかりとるなどして、しっかりと根本的な改善をしていけたらいいですよね。

最後まで読んでいただき、ありがとうございました。

＜参考文献＞

1. Chosa E, Totoribe K, Tajima N. A biomechanical study of lumbar spondylolysis based on a three-dimensional finite element method. Journal of Orthopaedic Research. 2004;22(1):158-163.

2. Sairyo K, Katoh S, Sasa T, et al. Athletes with Unilateral Spondylolysis are at Risk of Stress Fracture at the Contralateral Pedicle and Pars Interarticularis: A Clinical and Biomechanical Study. Am J Sports Med. 2005;33(4):583-590.

3. Wang J-P, Zhong Z-C, Cheng C-K, et al. Finite element analysis of the spondylolysis in lumbar spine. Bio-Medical Materials & Engineering. 2006;16(5):301.

4. El-Rich M, Villemure I, Labelle H, Aubin CE. Mechanical loading effects on isthmic spondylolytic lumbar segment: Finite element modelling using a personalised geometry. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 2009;12(1):13-23.

5. Zhu R, Niu W-X, Zeng Z-L, et al. The effects of muscle weakness on degenerative spondylolisthesis: A finite element study. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2017;41:34-38.