ACLの機能解剖と損傷のメカニズム・バイオメカニクス

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ACLの解剖

ACLは、大腿骨から脛骨までを繋ぐ高密度結合組織のバンドです。

脛骨の前方変位と荷重位での膝関節回旋に抵抗するため、膝関節の重要な構造と考えられています。

ACLは、膝関節の中にある靭帯で、大腿骨顆間窩の内側面の後中角から起始し、脛骨顆間隆起の前方に挿入され、内側半月板の前角と混ざり合っています。

ACLの走行は、大腿骨から脛骨へと通過する際に、関節の前方・内側・遠位を通ります。
そのため、わずかに外側に（横方向に）螺旋状に靭帯組織を回旋させて走行しています。

ACLの線維分類

ACLには2つの線維要素があります。

小さい方の前内側線維束(AMB)と、大きい方の後外側線維束(PLB)がありますが、これは靭帯線維束が脛骨プラトーに挿入する場所に応じて名付けられています。
それぞれ、膝関節の肢位で靭帯の緊張部分が変わります。

膝関節が伸展しているとき、PLBは緊張し、AMBは適度に緩んでいます。

しかし、膝関節を屈曲させると、ACLの大腿骨付着部がより水平方向になるため、AMBが緊張し、PLBが緩みます。

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損傷のメカニズム

ACL損傷は、主に3つのタイプに分類されます。

前十字靭帯（ACL）損傷は、ピボット・減速・ジャンプを伴うスポーツ活動に参加している若年者に多く見られます。

最も一般的なのは、選手の体内で発生した力によって引き起こされる非接触の損傷ですが、他のほとんどのスポーツ傷害は、外部からの衝撃を伴うものがほとんどです。

断裂の約75%は、受傷時の接触が最小限または無い状態で生じます。
『カッティング動作』は、足をしっかりと固定した状態で急に方向や速度を変える動きを指し、ACLが断裂する典型的なメカニズムであります。

急激な減速時や、方向転換のために下肢で支えることもACL損傷と関連しています。
その他は、ジャンプからの着地・ピボット・ひねり・脛骨前面への直接的な衝撃なども関連しています。

ACL損傷の危険因子

女性は男性に比べて3倍もACLを損傷しやすい傾向にあります。

以下のような理由があると考えられています。

ACL損傷の危険因子には、上記の解剖学的因子のほかに、環境因子(例：シューズとプレー面の摩擦が大きい)があります。

例としては、靴・靴底とプレー面における摩擦力が、膝関節への剪断・回旋ストレスとなります。

ACL損傷は関節の不安定性を特徴とし、これは急性期の膝関節機能不全と半月板損傷や変形性関節症などの長期的な変性変化の両方に関連しています。

膝の不安定性は活動性の低下を招き、膝に関連した生活の質の低下につながる可能性があります。

ACL損傷の危険因子は、個人の内部的または外部的なものと考えられています。

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分類

ACLの損傷は、グレードⅠ・Ⅱ・Ⅲに分類されます。

損傷のバイオメカニクス

ACL損傷の約70%は非接触の状況で発生するため、適切な予防をするための努力が必要であると考えられます。

カッティングやサイドステップなどの動作は、内反-外反と内旋モーメントが劇的に増加することに関連しています。

ACLは、特に内反モーメントと内旋モーメントの両方でより損傷する危険性が高くなります。

典型的なACL損傷は、脛骨外旋位で10～30°屈曲した状態で発生します。

同様に、着地時の損傷では、膝は完全伸展に近い状態にあります。

カッティングや着地などの速い動きでは、それ以上の屈曲に抵抗するために大腿四頭筋の遠心性収縮が必要になります。

つまり、大腿四頭筋の強力なエキセントリックな筋活動がACLの損傷に関連しているのではないかという仮説が立てられています。

これは通常、ACLの断裂には不十分な力ですが、膝の位置や回旋が加わることでACL断裂の引き金になる可能性があります。

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まとめ

ACLを損傷してしまうのは、約70%が自己受傷であるため、”からだをうまく動かすトレーニング”（モーターコントロールエクササイズ）をしていくことで、ある程度防ぐことができるかもしれません。

また、大腿四頭筋の収縮がACL損傷に関与しているかもしれないという仮説もありますが、これは全身における相対的な膝関節の位置が関係していると考えられます。

それは、脛骨が前方傾斜（膝関節が前方に位置）していれば、大腿四頭筋の筋活動が高くなります。
そのため、脛骨は垂直を保つようにしていることで、ハムストリングの収縮を促すことができ、大腿四頭筋との筋活動のバランスが取れるのではないかと考えられます。

こちらの記事では、ACLの損傷が疑われる際に行うべき評価方法をまとめていますので、併せてご参照ください！

ACL損傷を疑う4つのスペシャルテスト

ACL（前十字靭帯）損傷を疑うときに行うべきスペシャルテストを4つに絞ってご紹介していきます。Lever Sign・Lachman Test・ADT・Pivot Shift、4つのテストの感度・特異度・尤度比を含めて精査しています。

bpm-function.com

参考文献

1. Matsumoto, H., Suda, Y., Otani, T., Niki, Y., Seedhom, B. B., Fujikawa, K. (2001). Roles of the anterior cruciate ligament and the medial collateral ligament in preventing valgus instability. J Orthop Sci, 6(1), 28-32.
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3. Hewett TE. et al. Anterior Cruciate Ligament Injuries in Female Athletes: Part 1, Mechanisms and Risk Factors. Am J Sports Med. 2006; 34:299-311.
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