頚部筋機能がアメリカンフットボールにおける衝突時の頭部作用に与える影響

• 研究課題/領域番号: 22K11575
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分59020:スポーツ科学関連
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 福田 崇 筑波大学, 体育系, 准教授 (30375472)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: アメリカンフットボール / 頚部筋機能 / 頭部加速度 / 動作解析 / タックル / 頭部作用 / 脳振盪

研究開始時の研究の概要

AFにおける脳振盪は傷害全体の約6～9％で発生しており，未だに収束の目途が立っていない。脳振盪は頭部への直達外力で発生することが多く，日本アメリカンフットボール協会では，タックル時に頭部から相手にあたる従来のタックルから肩からあたるショルダータックルへとルール改正を行った。しかし，ショルダータックルの安全性については明らかとなっていない。また，頸部筋機能は脳振盪予防において重要であると認識されているが，衝突時の頭部加速度と頸部筋機能の間の関連についても明らかではない。本研究では，正しいタックル動作時における頭部加速度と頸部筋機能の関係を明らかにし，現場で有益な頸部筋トレーニングを検討する。

研究実績の概要

本研究の目的は、頚部筋機能がアメリカンフットボール(AF)における衝突時の頭部作用に与える影響を明らかにすることである。日本では従来のタックル指導として、頭部を相手の腹側(ヘッドファースト)におく指導を推奨していたが、2015年より日本AF協会が頭部を相手の背中側におくショルダータックルの普及を開始した。しかしながら、これらタックルのメカニズムの違いが明らかとなっていない。
令和5年度には、頚部筋機能 (最大筋力・筋収縮速度)がタックル時の頭部キネマティクスに与える影響を分析した。頚部筋力の測定には、Micro FET（ニホンメディックス社）を用いて、屈曲・左右側屈・伸展の4方向で実施した。頚部筋機能および頭部加速度の測定はヘルメットの頭頂部にDSPワイヤレス筋電センサ（スポーツセンシング社）を装着して、タックル時の頚部筋活動および頭部加速度を測定した。その結果、頚部筋力では屈曲169.0±42.5N、伸展296.6±28.7N、右側屈260.8±34.0N、左側屈260.4±34.8Nであり、頭部加速度は8.7±3.4Gを確認した。また、頚部屈曲筋力および右側屈筋力と頭部加速度の間にそれぞれ有意な負の相関を認めた(r=-0.46(p=0.03)、r=-0.54(p=0.01))。
次に、従来のタックルとショルダータックルのバイオメカニクスを明らかにすることを目的に、現在、これらタックル時における動作解析を3次元動作解析装置（Vicon Motion System社）を用いて行っている。ショルダータックルによる頭部の安全性は理論的には理解できるが、客観的なエビデンスが示されていない。本研究でショルダータックルによる頭部の安全性を明らかにすることで、競技現場ではエビデンスに基づくタックル指導を普及させることができ、脳振盪など頭部外傷の予防に貢献できる可能性がある。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

令和4年度の研究課題として「従来のタックルとショルダータックルのバイオメカニクス」について検討することとしていた。しかしながら、タックルバック(55㎏)を安定して吊り下げることに課題を要していた。この点は、類似の研究課題に取り組むUniversity of Otago(New Zealand)のProf. Melanie Busseyを連携研究者が訪問し、アドバイスを得て解決した。この課題が解決できたことで、16名の対象予定でこれらタックル時の動作解析を行っている。現在、12名のデータ収集を終えており、令和6年5月中に全てのデータ収集を終え、分析を行う予定である。
令和5年度の研究課題「頚部筋機能が頭部キネマティクスに与える影響」については、すでに実験を終え、現在、データの解析中である。課題として、頚部筋活動の測定を筋電図を用いて行っているが、タックル時のノイズが大きく、タックル時の頚部筋活動の収集が安定しない。現在、この課題解決に向けて、筋電パッドの貼付位置の検討を行っている。

今後の研究の推進方策

現在、令和4年度の研究課題「従来のタックルとショルダータックルのバイオメカニクス」の実験を行っており、令和6年5月中に全てのデータ収集を終え、分析を行う予定である。令和5年度の研究課題「頚部筋機能が頭部キネマティクスに与える影響」については、令和6年7月までにデータ分析を終え、投稿準備を進める予定である。令和6年度の研究課題「頚部筋トレーニングによる頭部加速度に与える影響」を明らかにするために、令和6年9月に8週間の頚部筋トレーニング介入を行い、介入前後のタックル時における頭部キネマティクスの測定を予定している。しかしながら、タックル時に筋電図のノイズが大きく、タックル時の頚部筋活動のデータ収集の妥当性に課題を有している。そこで、現在、筋電パッドの貼付位置の検討を進めている。それでも課題が解決できない場合には、複数メーカーの筋電図計測装置を用いて確認することを計画している。
令和6年度には、以下の3つ課題を実施する。
1.従来のタックルとショルダータックルの動作解析とデータ分析および論文執筆
2.頚部筋機能(最大筋力・筋収縮速度)と頭部キネマティクスのデータ分析および論文執筆
3.頚部筋トレーニング介入前後におけるタックル時の頭部キネマティクスの測定