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Reachingリーチ

Forearm/Hand

不適切なAPAsを伴う近位部の安定性の欠如は，上肢遠位部の能動的操作をも阻害することに繋がる

遠位部筋活動の過剰性は，能動的な操作・感覚器官として機能せず，物体の把持(Grasp)に影響を与える

また，過剰性がなくとも不活性な手内在筋によりPreShapingの形状/Aperture(手の開排)のタイミングに影響する

Michaelsen SM et al：Task-specific training with trunk restraint on arm recovery in stroke: randomized control trial．Stroke. 2006 Jan;37(1):186-92

Reaching(hand)

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Jeannerod M：The timing of natural prehension movements．J Mot Behav. 1984 Sep;16(3):235-54

分類と相で分かれるリーチ

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対象と接触するまでの期間を指し，筋の協調的活動により対象に正確に把持するために減速調節され，把持

に向けて対象物に合わせて手指間の距離(Aperture)が狭くなっていく段階

把持に向けて諸感覚を統合・処理できない場合，PreShapingやApertureの形態は崩れる可能性が高い

Jeannerod M：The timing of natural prehension movements．J Mot Behav. 1984 Sep;16(3):235-54

減速期：Deceleration Phase

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対象物の形状や大きさに合うよう手関節や手指を中心とした手指間距離を調整し，把持するための構えを

形成することをPreShaping(手の形状づけ)と呼ぶ

手指の開排(Aperture)は，対象との接触直前に最大となり，手指間距離は対象の大きさによって変化する

Jeannerod M. Intersegmental coordination during reaching at natural visual objects In Long J, Baddeley A editors. Attention and Performance IX. Hillsdale: Erlbaum; p 153–168, 1981

PreShaping（手の形状づけ）

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リーチの相と筋活動

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視覚上に入ったペットボトルはいったん後頭葉の第一次視覚野に入力される

物品が何か？(what）については，認知される経路は側頭葉の外線条体皮質へ(腹側経路)

物品がどこにあるのか？(where)は頭頂葉の7野へと情報が移行する（背側経路)

これらの情報は常に運動前野がモニターしている

※猿を用いた実験では，両側の腹側経路に損傷を受けた場合，物品が｢三角」か｢丸｣かの判断ができなくなり,反対に背側経路に損傷を受

けると, どこに物品品が｢三角」か｢丸｣かの判断ができなくなり，反対に背側経路に損傷を受けると, どこに物品が位置しているのか判断

できなくなるという報告がある．

腹側経路と背側経路

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リーチの開始時に体幹の非対称性が作られるとプレシェービングのタイミング遅

延，動作の連続性の欠如など効率的なリーチ起動や結果に問題が生じる．

小脳が損傷を受けるとフィードフォワード， フィードバックともに影響を受ける．

リーチの場合，目的物への最短距離の軌跡や関節トルク生成の予測に障害を受け，

リーチ速度が増大しやすい． また，物品の握力コントロールが障害され，重量，

質量，形状に合わせた予測的な筋活動の微調整が困難になる．

小脳は単関節運動より多関節運動への関与が大きいことが報告されており、歩行

やリーチなど素早い運動は小脳による予測機能への依存が高く，運動速度，加速

度が大きくなり，結果的に運動失調が生じる．

運動プラン生成の皮質間連携

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物を認知してからの指令(前頭前野)後，運動企画から実行においては， より協調的に環境適応するために小脳や基底核の

関与が重要である．

基底核が障害を受けると，運動の開始や不随意運動抑制などに不全が生じる．

手は大脳皮質を中心とした単シナプス性の運動ニューロン接続が主体となり，細かな運動制御

が可能である．単シナプス性のメリットとして，情報を正確に素早く伝達できることがある

これは手の機能に適した構造といえるが，手の持続的な活動は神経性疲労が伴いやすいという

デメリットもある

NewM1： 中心溝の前側と一次運動野の尾側領域に集まっており,直接脊髄前角に投射してい

ることがわかっている

※アカゲザルを使った古典的研究では，つまみ動作の精度低下が両側性に内・外側の錐体路に影響を与えたが，歩行・ランニング・木登り・把持能力ならびに強度の大部分には変化を与えなかった

OldM1；粗大な手の運動に関与する領域がある.

※OldM1から下行性に投射する腹内側系脳幹の病変後，サルは歩行や木登りの際に頭部・体幹・肩の動きが制限された特徴的な障害を示したが，手の機能は比較的保持されていた

脳幹からの網様体脊髄路のような多シナプス性の脊髄投射は，一般的に四肢の近位の動きに合

わせて調整するレパートリーをもつが，手の制御においては非常に限られたレパートリーしか

存在しない．手の治療においては両者の特徴に配盧した介入が重要である．LeBozecS,eta:Doespostural chainmobility influencemuscuarcont｢ol insittingramppushes？ ExpBrainResl58:427-437,EpubJunlO,2004

LevangiePK,etal:JointStructureandFunction:AComprehensiveAnalysis5thed, ppl74-175,FA Davis,201 1 SahrmannS:DiagnosisandTreatmentofMovementlmpairmentSyndromesppl213,Mosby, 2001LeeJ, etal:MRimagingassessmentofthepectoraismajormyotendinousunit: anMRimaging anatomlccorrelativestudywithsurgicalcorrelation.AmJRoentgenoll74: 1371-1375,2000

MuscolinoJE:TheMuscularSystemManual -E-Book:TheSkeletalMusclesoftheHumanBody, ppl30131,EIsevierHealthSciences,2016

必要な神経システム

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Cho HM et al.The clinical characteristics of motor function in chronic hemiparetic stroke patients with complete corticospinal tract injury. NeuroRehabilitation. 2012;31(2):207-13

皮質脊髄路の上肢遠位筋への関与

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MH Schieber.et al.Selective Activation of Human Finger Muscles after Stroke orAmputation:Adv Exp Med Biol. 2009; 629: 559–575.

CST単独損傷と手指の選択性

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手内在筋の第一の役割は手指の力と方向を正確に制御することであり，手外在筋はその機能が効率的に作用

するよう関節間の安定性を提供することが重要であると報告されている

Milner TE et al：Activation of intrinsic and extrinsic finger muscles in relation to the fingertip force vector．Exp Brain Res. 2002 Sep;146(2):197-204

手内在筋と手外在筋の関係

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前腕(ForeArm)には手指/手関節制御に関与する外在筋(Extrinsic Muscle)が存在する

上肢リーチにおけるこれらの手外在筋の重要な役割は，手関節より遠位の関節に安定性を提供することにある

近位部とのリンクが不十分な場合においては，関節安定性としてではなく過剰な把持運動としての代償を認める

Donald A. Neumann et al：Kinesiology of the Musculoskeletal System: Foundations for Rehabilitation, 2edition：Mosby．2009

適切な把持を保証する前腕筋群

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手関節を安定化させる前腕筋群の多数は前腕骨間膜に付着しており，いずれも前腕の深部筋である

上肢リーチのようなOKC状況下でも橈側筋群による適切な関節圧迫は，骨間膜を介して橈尺骨⇔上腕骨⇔肩甲骨にリン

クされ，骨間膜・屈筋/伸筋支帯の緩みを生み出し，手内在筋を活性化していけるチャンスと成り得る

Donald A. Neumann et al：Kinesiology of the Musculoskeletal System: Foundations for Rehabilitation, 2edition：Mosby．2009

手関節の安定に伴う近位部とのリンク

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深指屈筋

示指伸筋

長母指屈筋

長母指伸筋

短母指伸筋

長母指外転筋

“近位部とのリンク構築”のために橈屈による手根関節への圧迫があればいいわけではなく，尺側筋群による遠心性コント

ロールにより，安定した手内在筋の機能を提供できるか？が重要となる

過剰な橈屈は手根関節での尺側偏位を誘発し，効果的な手内在筋と手外在筋の協調関係を失わせる原因となり得る

Bielefeld T et al：The unstable metacarpophalangeal joint in rheumatoid arthritis: anatomy, pathomechanics, and physical rehabilitation considerations．J Orthop Sports Phys Ther. 2005 Aug;35(8):502-20

橈骨荷重の機能的役割

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４指同時に伸展時、総指伸筋全体が活性し個々の指では別々に伸展した場合、別の領域が選択的に活性された。

⇒示指は最も遠位領域、中指は最も近位領域、薬指と小指はその間であった。

明確な活性化パターンは、伸筋の解剖学的方向に一部起因して、radial骨-尺骨方向よりも近位-遠位方向でより良く分離さ

れることも発見されました

Xiaogang Hu et al.Extracting extensor digitorum communis activation patterns using high-density surface electromyography：Front. Physiol., 06 October 2015

前腕伸筋群の活性部位

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第１虫様筋には密接に筋の長さの変化をモニターする筋紡錘と感覚器官が豊富に含まれている

骨間筋の約3倍/上腕二頭筋の8倍筋紡錘が存在し，複雑な動作中における感覚フィードバックの供給において重要

深指屈筋腱に付着をもつことで，虫様筋は内在筋と外在筋との相互作用の調整を図っている

Donald A. Neumann et al：Kinesiology of the Musculoskeletal System: Foundations for Rehabilitation, 2edition：Mosby．2009

末端センセーとしての虫様筋の重要性

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Keming Wang, Evan P. McGlinn, ,Kevin C. Chung.Evolutionary Perspective on the Function of the Lumbrical Muscle:J Hand Surg Am. 2014 Jan; 39(1): 149–155.doi: 10.1016/j.jhsa.2013.06.029

虫様筋

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筋紡錘は精密な動きに関与する特殊な感覚受容器である。

筋線維の長さと収縮速度に関する情報を中枢神経系に提供し、脳はこの情報を使用して身体の一部の位

置を決定する

背側骨間筋は手指外転、中手指節関節の屈曲と指節間関節の伸展を補助。尺骨神経損傷は骨間筋により制

御される内在筋に衰弱をもたらす可能性がある。筋肉は小さいが掌側骨間筋と共にグリップやピンチ等手機

能で重要な役割を果たす

Anatomy, Shoulder and Upper Limb, Hand Dorsal Interossei Muscle:Michael Valenzuela; Bruno Bordoni.

背側骨間筋の機能と中手骨の関係

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チャンキングとは、情報セットの個々の部分が分解され、

意味のある全体にグループ化されるプロセス

手指が分離（独立）して動かせなくなると脳のマッピン

グが変わる可能性がある

手指を動かすために肘が屈曲したり肩甲帯の拳上が多く

なると手指よりも肩周囲もしくは肘周囲のエリアが拡大

するかもしれない・・

姿勢コントロールを基盤に手関節が安定し、本来の手指

の動きを促す必要がある

Chunking

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•Sarah Meyer , Auli H Karttunen , Vincent Thijs , Hilde Feys , Geert Verheyden .How Do Somatosensory Deficits in the Arm and Hand Relate to Upper Limb Impairment, Activity, and Participation Problems After Stroke? A

Systematic Review, 94 (9), 1220-31 Sep 2014

上肢の体性感覚と脳卒中後の関連

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随意運動を担う－次運動野には多くの脳領域か

らの入力があり，その，一つに体性感覚野から

の投射がある

体性感覚野には階層性があり, 3a野は筋紡錘,

3b野は皮膚， 2野は皮膚・関節， 5野は能動的

接触に反応するといわれ， それらの入力が補足

運動野を経由して－次運動野に投射される

これにより随意運動はより洗練された運動，外

部環境に基づく運動が可能になる

感覚と運動

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手指が対象物に接触し，全指を使用して対象物を把握・把持していくまでの過程を指す

能動的な接触/機能的なGrippingになっているか否かは，運動実行前(環境把握)の段階よりある程度決定される

物品操作の段階まで，感覚情報フィードバックを効果的に運動に反映することができているかが重要になる

Jeannerod M：The timing of natural prehension movements．J Mot Behav. 1984 Sep;16(3):235-54

握り：Gripping

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Francesca Stival et al.Published online 2019 Feb 15. A quantitative taxonomy of human hand grasps.J Neuroeng Rehabil. 2019; 16: 28.

握りの分類

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Bullock IM et al：A Hand-Centric Classification of Human and Robot Dexterous Manipulation ．IEEE Trans Haptics 6(2)，129-44．2013

ピンチの種類

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背側のアーチも考盧すべきで, Sangoleらは背側のアーチの重要性を述べている

中手骨間の可動性中手骨のMP関節と母指と小指の適切な位置関係を保てることが， 手のスキル・適応のため

に重要

手のアーチ

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1. MP関節の適度な伸展(大きさによる）とIP関節の適度な屈曲

2. 物体に母指が接触し，ほかの4指は回旋要素を含みながら母指の方向へ密着

3. 母指手根中手関節の内転とIP関節の屈曲

金子唯史：脳卒中の動作分析 2018

把持の３要素

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手指を伸展すると棘下筋の活動が有意に向上したが、菱形筋には影響が出なかった

手指伸展が棘下筋の活動を促すことが知られている。

肩関節屈曲60°で手指伸展することでカフの筋トレになることが示唆された

鵜呑みのするのではなく、あくまで仮設の一助となるようにとらえる

Chae-Woo Yi, J Phys Ther Sci. 2015 Sep; 27(9): 2719–2721.The effects of finger extension on shoulder muscle activity

手指と肩関節の関係

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H G M Boomkamp-Koppen et al.Poststroke Hand Swelling and Oedema: Prevalence and Relationship With Impairment and Disability.2005

手の浮腫・腫脹について

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Karita T.Time course of changes in corticospinal excitability after short-term forearm/hand immobilization. Neuroreport. 2017 Nov 8;28(16):1092-1096

上肢の固定とCST

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更に現象

健常者において、手/前腕の固定化/不使用により、開始3h以内から短母趾屈筋のCST興奮性(MEP)が低下した。

MVCは40％減少した。著明な筋委縮は認めなかった。

上肢装具は重要だが、1日の中でも随意運動や感覚入力を行う必要性がある。

Raghavan P et al.(2010) Compensatory motor control after stroke: an alternative joint strategy for object-dependent shaping of hand posture.

脳卒中群は、対照群と比較し、3つの形状全てにおけるgraspにおいて、指の外転・PIP屈曲、およびMCP

伸展の減少を示した

脳卒中群は、対照群に見られるPIPの屈曲よりもむしろMCPの屈曲の増加を含む補償戦略を使用して、凸

凹形状のhand postureを部分的に識別することができた

脳卒中者の補償的運動戦略～grasp strategy～

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Andrea Serino.Can Vision of the Body Ameliorate Impaired Somatosensory Function? Neuropsychologia, 45 (5), 1101-7 2007 Mar 14

身体を視覚で捉える意味

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