肩関節は.胸鎖関節.鎖骨関節.肩鎖関節.肩甲上腕関節.上腕骨近位部関節.肩甲胸壁関節からなる複雑な構造である。 本稿では.臨床に密接に関係する肩関節の機能解剖学と生体力学的特性について解説する。 胸鎖関節 関節運動：胸鎖関節は水平軸.垂直軸.前後軸の6方向に動く。 前方回旋.後方回旋.前方伸展.後方伸展.上転.圧迫である。 上転は35°.前方伸展と後方伸展は35°に達し.鎖骨長軸の軸回旋は45～50°に達する。 肩鎖関節1.靭帯構造：鎖骨遠位端の靭帯構造は.整形外科医にとって非常になじみの深いものである。 最も重要な鎖骨靭帯は.円錐靭帯と斜靭帯の2つの部分からなる。 斜靭帯はより強固です。 さらに.肩鎖関節上部の関節包が厚くなって肩鎖靭帯を形成しています。 関節運動：肩鎖関節の運動には.肩甲骨に対する鎖骨の前後運動.上下運動.軸回旋運動の3方向への運動が含まれる。 前後方向の可動域が最も大きく.上下方向の可動域の約3倍である。 肩鎖関節の全方向の運動角度に関する研究はほとんどない。 研究は.肩鎖関節の動きを制限する靭帯構造の役割に焦点を当てている。 肩峰に対する鎖骨の前後方向の回転運動に対する制限効果は.主に肩鎖関節包の前部線維と後部線維によるものである。 鎖骨靭帯（主に円錐靭帯）は.肩峰に対する鎖骨の上方への動きを制限します。 鎖骨の下方への動きを制限する靭帯構造は事実上存在しない。 鎖骨の軸回旋運動を制限する靭帯については.さまざまな著者によって異なる報告がなされています。 Rockwoodらは.後方への軸回旋は主に斜靭帯に負担をかけるが.円錐靭帯や肩鎖靭帯複合体にも負担をかけることを示唆し.Fukudaらは.肩鎖関節の変位の程度を制限するさまざまな靭帯構造の役割を調査した。 その結果.肩鎖靭帯は主に軽度の肩鎖関節の変位を制限し.吻側肩鎖靭帯はより大きな肩鎖関節の変位をより有意に制限することが示唆された。 また.肩鎖関節がX線写真上亜脱臼している場合（肩鎖関節亜脱臼3度以上）.肩峰靭帯が損なわれているに違いないことも臨床的に明らかである。 鎖骨の動き 鎖骨には.実際の活動時に達成される可動域を超える潜在的な可動域があります。 鎖骨の動きを3次元モデルで正確に表現することは困難です。 上肢を挙上する際.鎖骨は最大30°まで挙上可能ですが.これは上肢を約130°まで挙上したときに起こります。 鎖骨は.肩峰に対して最初の40°の挙上時に10°前方へ伸展し.その後130°挙上するまで伸展する。 その後.上肢を限界まで持ち上げ続けると.鎖骨の前方への伸展は15～20°にとどまります。 上肢の活動における鎖骨の軸方向の動きの重要性は.学派によって異なります。 しかし.実際の臨床経験では.肩峰に対する鎖骨の軸回旋は.上肢挙上の全過程において10°を超えないというRockwoodとGreenの見解が支持されており.したがって肩鎖関節変形性癒合症の患者には.上肢挙上機能に明らかな制限はないと見なすことができます。 上肢の動作において.より重要なのは胸鎖関節における鎖骨の軸回旋です。 鎖骨を吻合突起にスクリューで固定しても.肩の挙上動作に大きな影響を与えることはありません。 肩の動作 肩甲帯全体の可動域は.身体の他のどの関節よりも大きく.上肢を180°近く外転させることができます。 肩甲帯全体の可動域は.人体の他のどの関節の可動域をも上回り.上肢の外転と挙上の可動域はほぼ180°に達する。内旋と外旋の可動域を足すと150°以上になり.水平運動軸を中心とした前屈と後屈の可動域を足すと170°近くになる。 この大きな可動域は.胸鎖関節.肩鎖関節.肩甲上腕関節.肩甲胸郭関節の可動域を組み合わせることで達成される。 主な動きは肩甲上腕関節と肩甲胸郭関節で起こりますが.可動域の限界では胸鎖関節の動きも重要になります。 1.安静位：肩甲骨の安静位は体幹の冠状面に対して30°前方回旋している。 また.後方から見ると.肩甲骨の長軸は体幹の長軸に対して上方に3°回転している。 最後に側方から見ると.肩甲骨は体幹の冠状面に対して20°前屈して静止している。 上腕骨頭は静止状態では関節窩の中心にある。 上腕骨頭と上腕骨茎はともに肩甲骨の平面内にある。 上腕骨頭の関節面は上腕骨茎に対して30°後傾している。 上腕骨頭の関節面は全球の表面積の約1/3を占め.120°丸みを帯びている。 上腕骨茎の長軸に対して.上腕骨頭の関節面は45°上方に傾斜している。 上腕骨頭の関節面は.上腕骨遠位端の2つの顆の間の線に対して後方に30°傾斜している。 関節窩の形状は逆コンマのようである。 一般に.肩甲骨関節面は肩甲骨内縁に対して約5°上方に傾斜しており.肩甲骨関節面は肩甲骨に対して平均約7°後方に傾斜している。 3.上肢の挙上：肩関節の最も重要な機能は上肢を挙上することであるため.この動作が詳細に研究されてきました。 研究の焦点は.上肢を持ち上げる過程において.肩甲上腕関節と肩甲胸壁関節.それぞれの可動域.つまり肩甲骨.上腕骨のリズムが問題となることが多い。 Bergmannは.これまでの研究結果を要約し.肩甲上腕関節は.リフトの最初の30°の間.可動域の割合が大きく.肩甲上腕関節と肩甲胸壁関節は.リフトの最後の60°の間.実質的に同じ程度の可動域を持つと結論づけた。 最終的に.上腕の挙上動作全体を通して.肩甲上腕関節と肩甲胸郭壁の全可動域の比率はおよそ2：1となり.制限のない人工肩関節全置換術を受けた患者の研究では.手術後に患肢が挙上される際には.肩甲上腕関節と肩甲胸郭壁の可動域の比率は1：2になることが示されています。 さらに.側方視で上肢が挙上される際には.胸壁に対する肩甲骨の前後回転運動があります。 最初の90°の挙上では.肩甲骨は胸壁に対して約6°前方へ回旋し.その後の上肢の挙上では.肩甲骨は16°後方へ回旋した。 従って.上肢の挙上限界では.肩甲骨は安静位に対して10°後方回旋した位置にあった。 4.上肢の外旋：上肢の極端な挙上では.上腕骨結節が吻側肩アーチを避けてインピンジメントを回避できるように.上腕骨頭の外旋を伴わなければならないことが実験で証明されている。 加えて.上腕挙上時の上腕骨の外旋は.肩甲上腕関節下の靭帯構造を弛緩させ.上腕の最大上反を可能にします。 上肢はさまざまな姿勢で持ち上げられるため.一方では上肢の平面と肩甲骨の平面との間の角度.他方では四肢の平面における持ち上げ角度という観点から.持ち上げ動作を説明する必要があります。 Browneは.肩甲骨固定モデルを用いて.上腕の仰臥位における上腕骨の外旋角度と仰臥位の角度の関係を示す実験を考案した。 彼は.上腕骨の運動平面が肩甲骨の平面に対して23°前方に位置するときに.上腕の最大上反が生じることを発見した。 上腕骨が肩甲骨平面の前方のいずれの角度位置にあっても.上腕骨茎部の外旋を伴う。 上腕骨茎部は最大上転位で35°まで外旋する。 上腕骨茎部の内旋では.上腕の最大挙上角度は肩甲骨平面より20～30°後方の平面に位置し.この時の上腕の最大挙上角度は115°に過ぎない。 5.回旋中心：肩関節の動きの研究から.肩甲上腕関節の回旋中心は上腕骨頭の幾何学的中心から(6+2)mm以内に位置することが示されている。 このことは.肩甲上腕関節の回旋時に上腕骨頭の変位が最小限であることを示している。 上腕骨頭は上腕挙上全体で約4mmしか上方に変位しないため.上腕骨頭の過度の上方変位は.腱板欠損や上腕二頭筋腱長頭の断裂の存在を示す可能性がある。 仰臥位での肩甲骨の回旋中心は肩峰の先端に位置する。 6.関連する臨床：上記の生体力学的知識は.臨床の指針となる。 例えば.肩甲骨と胸郭の相対的な位置関係から.肩甲骨の正位撮影や側位撮影を行う際には.それに応じて患者の体位を調整する必要があります。 肩関節の挙上は常に上腕骨の外旋を伴うため.五十肩の患者においては.肩関節の外旋が明らかに制限される結果.上肢の挙上も明らかに制限されると説明することができます。 これらの動作がどのように互いに関連しているかを知ることは.手術後の患者の機能的エクササイズを指導するのに適しています。 関節固定術は.肩関節の問題に対処する有効な手段です。 固定術の位置の選択は.患者の術後機能にとって非常に重要であり.最適な固定術の位置はいまだに議論の的となっている。 肩甲胸壁関節の可動域と.日常生活に必要な肩関節の可動域に基づいて選択される。 肩甲胸壁関節の可動域は.五十肩で癒合した患者がなぜ肩関節にある程度の可動域を持ち続けるのかを説明するのに適している。 加えて.肩甲胸壁の動きは.三角筋が上肢の挙上プロセス全体を通して最適な機能を発揮するための適切な長さを維持することを可能にします。 肩甲上腕関節の回旋中心は上腕骨頭の幾何学的中心に非常に近いため.肩甲上腕関節の回旋時に上腕骨頭の変位はほとんどなく.これは現在使用されている制限のない人工肩甲上腕関節の設計上の根拠を裏付けるものです。 加えて.上腕骨頭と関節窩の半径のミスマッチの最適値は3～4mmであると思われ.これは正常な関節運動時の上腕骨頭のわずかな変位を再現している。 肩関節の安定性 肩関節は身体の中で最も可動域の広い関節であり.その安定性は静的安定性と動的安定性の両方によって維持されています。 静的安定化構造には.軟部組織.吻肩靭帯.肩甲上腕靭帯.関節唇.関節包.関節面同士の接触.肩甲骨の傾き.関節内圧などがあります。 1.関節面要因：解剖学的に上腕骨頭の関節面は30°後方に傾斜しており.これは関節周囲の筋力のバランスをとる上で明らかに重要である。 関節面の対応が関節の安定性の程度に及ぼす影響に関する現在の研究は.関節窩側に焦点を当てている。 一般的に.関節面の大きさと解剖学的形状が関節の安定性に大きく影響すると考えられています。 このことは.剣状突起形成不全の患者は肩関節の不安定性を再発しやすいという事実からも確認できます。 一方.関節唇は関節窩を広げ.関節窩の深さを増すために重要です。 しかし.関節唇組織が肩関節の安定性をどの程度高めるかについては.まだ議論の余地があります。 関節窩の表面には5°の上向きの傾斜があり9.これは上包や上腕骨靱帯とともに.上腕骨頭の下方脱臼を防止する上で非常に重要です。 関節内圧も重要な安定化因子である。 正常な肩関節には常に陰圧が存在し.関節包の切開や関節内に空気を送り込むことによってこの陰圧が相殺されると.肩は下方に亜脱臼しやすくなることが証明されています。 実際.関節内圧の陰圧は.肩の安定性を維持するために様々な方向で重要な役割を果たしていますが.決して下方の安定性に限定されるものではありません。 陰圧の量は.肩甲上腕関節の相対的な位置や関節外荷重によって変化します。 関節内負圧は.上腕が軽く挙がっているときに最も低く.上腕が極端に挙がっているときに最も高くなることが研究で示されています。 2.関節包と靭帯組織の役割：肩関節包の生物学的組成は.肘関節を含む全身の他の関節の関節包と一致している。 40歳未満の若年者が肩関節を脱臼した場合.2000Nの外力が必要であるのに対し.肘関節を脱臼した場合は1500Nであり.加齢とともに必要な外力は減少するが.この減少は肩関節でより顕著であることが実験で示されている。 肩関節の関節包は薄く冗長であり.冗長性の程度は遺伝的なもので.人によって異なります。 その結果.関節の弛緩の程度は人それぞれで.関節が弛緩しすぎると肩関節の不安定性につながります。 肩関節の靭帯には.上腕靭帯.中腕靭帯.下腿靭帯.吻側上腕靭帯があり.これらは1892年にFloodによって初めて詳しく説明されました。 3.吻合-上腕靭帯：吻合-上腕靭帯は吻合突起の基部から起始し.2つの束に分かれています：1つの束は関節包に編み込まれており.もう1つの束は上腕骨結節で終わっています。 吻合-上腕靭帯の役割については非常に議論があり.肩関節の外旋時に靭帯が緊張し.吻合-上腕靭帯が肩関節の下方亜脱臼にも抵抗するという研究もありますが.逆の結果も示されています。 また.吻合-上腕靭帯は肩関節の外旋時には重要な下部安定化構造であるが.ニュートラルや内旋時には重要ではないという意見もあります。 腱板腔とは棘上筋と肩甲下筋の間の腔のことで.関節包で覆われ.吻合上腕靭帯で補強されている。 試験で腱板腔で関節包と吻合上腕靭帯を切断すると.肩関節の下方と後方が著しく不安定になったのに対し.この位置で関節包を切断して吻合上腕靭帯を保持すると.下方の不安定性は生じなかった。 上腕骨上腕靭帯：上腕骨上腕靭帯は.上腕骨上結節の起始部から上腕二頭筋の長頭を前方に起始し.上腕骨の小結節の基部で近位に終止している。 この靭帯は.上方に傾いた関節窩とともに.上腕骨頭が下方へ脱臼したり亜脱臼したりするのを防いでいる。 5.肩甲上腕靭帯：肩甲上腕靭帯は.上殿骨結節.関節窩の上縁.および前上殿骨臼蓋から起始し.下方および外側に向かって走行しています：肩甲下筋の小結節の停止点から約2mm内側で肩甲下筋に編み込まれています。 この靭帯は幅2cm.厚さ4mmと非常に厚く.上腕骨頭の前方脱臼を防ぐ重要な構造であると考えられています。 上肢を外転・外旋させると.中殿上腕靭帯は緊張し.中殿上腕靭帯を選択的に切断すると.上腕骨頭の変位の程度は増加しますが.不安定性は生じません。 したがって.中殿上腕靭帯は肩関節の前方不安定性を予防する役割を果たしますが.それだけでは患肢の外転・外旋位における上腕骨頭の前方亜脱臼を予防するには不十分です。 最近の研究によると.上肢の外転・外旋位において.上腕骨中殿靭帯は.上肢の外転角度が小さいときには緊張しており.外転角度が90°になると緊張状態を維持しますが.外転角度が大きくなり続けると.上腕骨中殿靭帯の緊張は低下します。 上肢の中立位または内旋位では.外転角度にかかわらず.緊張はほとんどゼロである。 6.下肩甲上腕靭帯：前方関節唇のほぼ全体が下肩甲上腕靭帯の起始部です。 O’Brienは.下甲上腕靭帯を注意深く研究した結果.靭帯の前方部分を特殊な肥厚を有する前方筋膜.後方部分を特殊な肥厚を有する後方筋膜と呼んだ。 下肩甲上腕靭帯は.上腕が外転または外旋しているときに.肩関節の前方の安定性を維持するために重要です。 一方.下肩甲上腕靭帯の後方束と後方被膜および下方被膜は.上腕が屈曲位および内旋位にあるときに肩関節の後方安定性を維持するために重要です。 肩関節の前方不安定性の再発は.不完全な下肩甲上腕靭帯によって引き起こされることが多いのです。 結論として.肩関節包と靭帯組織は肩関節周囲の重要な静的安定化構造です。 下肩甲上腕靭帯は最も重要な部分です。 肩関節包-靭帯複合体全体が相乗作用によって肩関節の安定性を維持しているのです。 動的安定化構造 動的安定化構造には.主に腱板.上腕二頭筋.三角筋が含まれます。 肩関節周囲の筋肉は運動中に収縮し.動的安定性を生み出します。 その作用機序は.以下の4つの側面に反映される。 1.筋肉自体の大きさと張力。 2.筋肉の収縮により.関節面間の圧力が高まる。 3.関節の動きは.間接的に周囲の静的安定化構造を締め付ける。 4.収縮した筋肉自体がバリア効果を持つ。 1.回旋筋腱板：回旋筋腱板はそれ自体の筋量と張力により：つまり.肩関節の安定性を維持するために.肩甲下筋は肩関節の前方で重要なバリアとなる：上腕骨頭が前方に脱臼するのを防ぐために.また棘上筋.棘下筋.小殿筋も肩関節の後方で安定性を維持するために重要である。 一方.腱板筋の能動的収縮が肩関節の安定性に寄与することが示唆されています。 棘上筋は肩関節下部の重要な安定化構造であると報告されていますが.他の研究では肩甲下筋が肩関節前部の最も重要な安定化構造であると強調されています。 筋電図検査では.肩甲下筋と棘下筋が肩関節挙上中間域で有意に収縮することが示されており.肩関節前方不安定症の患者では.棘上筋と上腕二頭筋が健常者よりも活動的であることが筋電図検査で示されています。 しかし.腱板筋の能動的収縮が肩関節の安定性に寄与しないことを示唆する研究もあり.この分野ではまだ論争があります。 上腕二頭筋：上腕二頭筋の長頭腱は.上腕骨頭を押さえるための重要な構造であると考えられています。 肩関節鏡検査では.上腕二頭筋腱を電気刺激すると.上腕骨頭が関節窩に圧迫されることが示されています。 上腕二頭筋長頭腱の肩関節に対する安定化効果は.上腕の外旋時に最も顕著であり.内旋時には最も顕著ではなかった。 また.上腕二頭筋の収縮活動は.肩関節の前方不安定性を有する投球選手において有意に増加したことを報告した学者もおり.上腕二頭筋が肩関節の安定化効果を有する可能性が示唆されている。 糸井らは.上腕二頭筋の長頭腱は肩関節の下方.前方.後方を安定化させ.長頭腱は短頭腱とともに肩関節の前方を安定化させると結論づけた。 安定した肩関節では.上腕二頭筋の安定化効果は.棘上筋.棘下筋.小殿筋の安定化効果と同程度であるが.不安定な肩関節では.上腕二頭筋の安定化効果の方が大きいことが.死体実験から示されている。 3.三角筋：肩関節の安定性に対する三角筋の役割はあまり研究されておらず.三角筋は肩関節に大きな安定化効果を与えないという報告もあります。 しかし.三角筋の役割は部位によって大きく異なっており.三角筋の前部線維と後部線維が肩関節の安定性に寄与していることを示唆する研究もあります。 静的安定化構造と動的安定化構造の相互作用 静的安定化構造と動的安定化構造の役割は.互いに無関係ではありません。Blasierは.死体実験を通して両者の関係を研究し.静的安定化構造では肩甲上腕靭帯と吻側上腕靭帯が比較的重要であるのに対し.動的安定化構造では腱板筋と上腕二頭筋がより重要な役割を果たすと結論づけました。 動的安定化構造の役割は.上腕骨頭の変位が少ないほど重要であるのに対し.静的安定化構造の役割は.上腕骨頭の変位が大きいほど重要である。 SmithとBrunoliは.肩関節前方脱臼を繰り返す患者では.このプロプリオセプションが障害されると報告している。 棘上筋の電位は著しく増強する。 Zuckermanは.再発性の肩関節前方不安定症患者を対象に.術前と術後6ヶ月.12ヶ月の両側の肩関節の固有感覚レベルを調査した。 Gauncheの実験では.腋窩神経の前枝と下枝を刺激して上腕二頭筋と回旋筋腱板の収縮を引き起こし.腋窩神経の後枝を刺激して三角筋の収縮を引き起こした。 以上の研究から.静的安定化構造と動的安定化構造は互いに密接な関係にあり.肩関節の好ましくない動きや変位に対して共に反応することがわかります。 肩甲上腕関節は.関節.関節包.靭帯組織.および動的安定化構造の間の複雑な相互作用により.大きな可動性を持っています。 腱板.上腕二頭筋.三角筋は動的安定化構造を形成しており.これらの異なる安定化機構は.肩関節の安定性を向上させるために.固有受容システムを通じて相互に作用し合っています。