AnyBody通信 Vol.5　筋肉の働き「働かない力こぶ」

AnyBody通信 Vol.5　筋肉の働き「働かない力こぶ」

 人間の筋肉は一種のアクチュエータ（動作変換装置）です。筋肉では、引っ張る力だけが発揮され、油圧機械のように押す力は発揮できません。
 私たちの体は、この「引っ張りアクチュエータ」によってあらゆる身体運動が行われます。「引っ張る力」による運動ですから、たいがいは関節が曲がる側の筋作用によるものという直感があてはまりますが、ときおり、この直感に従わない結果が筋骨格解析で観察されます。それは、条件によっては、頑張っているようで頑張らない「上腕二頭筋」のメカニズムです。

「力こぶ」と呼ばれる上腕二頭筋のはたらき

 腕を曲げると、もこっと盛り上がる「力こぶ」は上腕二頭筋と呼ばれる筋肉です。大きな力こぶは、筋肉の力強さの代名詞になっています。

 経験からもわかるように、上腕二頭筋は腕を曲げる動作（肘関節屈曲動作）に作用する筋肉として知られています。肘関節屈曲動作には、上腕二頭筋のほかに、貢献度順に ②上腕筋、③腕橈骨筋、④長橈側手根伸筋、⑤円回内筋、⑥長橈側手根屈筋、⑦短橈側手根伸筋 といった多くの筋の活動が関与しています。

 図１に、肘関節屈曲動作に対して貢献度が高いトップ３の筋肉、 ①上腕二頭筋、②上腕筋、③腕橈骨筋 を示します。

肘屈曲動作に大きく貢献する上腕二頭筋

 さて、肘の屈曲動作に貢献する筋が分かったところで、AnyBody人体モデルで右手に５kgのダンベルを持たせて肘の屈曲動作を解析します。図2にこの動作のアニメーションと、上腕二頭筋(青)、上腕筋(赤)、腕橈骨筋(緑) の筋活動を示します。モデリングの関係上、それぞれの筋は２本でモデル化されています。横軸はスタートからの時間経過（秒）、縦軸は筋活動（割合）です。大きい値ほど、その筋肉が活動していることを示します。肘屈曲動作のために、上腕二頭筋、上腕筋、腕橈骨筋は有意な活動となっています。その中でも上腕二頭筋は、ほかの2つに比べ、終始、高い筋活動値を示しています。

なぜか頑張らない上腕二頭筋

 今度は、同じダンベル５kgの肘屈曲動作を、ダンベルの構造を変更し、取っ手を伸ばして持ち手の10㎝ほど外側に重心を移動させた状態で行ってみます。この場合の動作アニメーションと、上腕二頭筋(青)、上腕筋(赤)、腕橈骨筋(緑) の筋活動の解析結果を図3に示します。

上腕二頭筋のメカニズム　

 実は、上腕二頭筋は (A)肘屈曲動作のほかにも (B)肩関節屈曲動作（上腕を上げる）と、(C )肘回外動作（前腕を外に回す）も同時に担っていて、1つの収縮で3つの動作を生み出しています（図4）。

 (C)の肘回外動作とは、右手の場合、ドライバーを握ってねじを締める方向（「の」の字を書く方向）の回転動作です。肘を90度に曲げた「前ならえ」の姿勢で肘の回外動作をしてみると上腕二頭筋が収縮して力こぶが盛り上がるのがわかります。

 上腕二頭筋は、肩甲骨から始まり、肩関節と肘関節の２つの関節をまたいで前腕につながる、いわゆる二関節筋です。一方で、上腕筋、腕橈骨筋は肘関節１つをまたぐ単関節筋で、主たる貢献が肘屈曲動作です（腕橈骨筋は肘回内動作にも貢献しています）。

 今回、上腕二頭筋の活動が下がったメカニズムは以下のとおり説明することができます。

 ダンベルの重心が、右手首の10cm外側にあります。この位置を保つには、保持のほかに、 (C)の回外動作とは逆の筋活動、つまり「回内」のトルク（ねじを開ける方向に回す力）が必要になります（図5）。そうでないと手首はダンベルの重さで外側に持っていかます。つまり、上腕二頭筋は、ダンベルの持ち上げ（A）に貢献したいけれど、回外動作（C）への貢献は不要なのです（むしろ、回外動作を打ち消す回内筋の活動が必要）。