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Title サッカーのへディングが重心動揺に及ぼす影響

Author(s) 岩脇, 淳志; 松田, 祐明; 渡邊, 豪士

Journal , (): -

URL http://hdl.handle.net/10130/3743

Right

1

サッカーのへディングが重心動揺に及ぼす影響

岩脇淳志

松田祐明

渡邊豪士

（第 119期）

2

Ⅰ．緒言

ヘディングは，サッカー競技における重要なスキルの一つである。しかし，頭部は速いボ

ールを止めたり，方向を変えたりする際に強い衝撃を受け，この加速度変化は，脳へ潜在

的な外傷を与えるといわれている 1)。ヘディング直後のボールのスピードは，高校サッカー

において最大 17.8 m/s2)，プロサッカーの試合においては 25 m/s や 17-33 m/s といわれて

おり 3)，さらにサッカー選手は一試合平均 6-7 回のヘディングを行うといわれている 4, 5)

ため，ヘディングは数多くのサッカー選手に脳機能への影響を与えているものと思われる。

脳は，脳脊髄液内で自由に浮いているため，衝撃を受けた際に頭蓋骨よりも大きくかつ異

なる方向へ動揺し，この不一致が脳と頭蓋骨との間に衝突を発生させる。加速／減速によ

る障害は，頭部への衝撃によって脳へ伝えられた生体力学的な力によるものであり 6)，脳震

盪は，外傷により脳機能の一時的な障害が引き起こされたものと定義され，一時的または

持続的な力が脳へ伝えられた際に複雑な病態生理学の過程を経て生じる。

ある報告では，サッカーボールのヘディングは少なくとも 10 g（または 1000 rad/s2）の

加速度が作用するとしており，また，脳震盪を引き起こす値は最低でも 40-60g（または

3500-5000 rad/s2）と言われている 7, 8)。頭部衝撃遠隔測定法（Head Impact Telemetry System）

を使用した他の生体力学領域の研究においては，脳震盪はおおよそ 100G，少なくとも 70-75

G の衝撃で発生すると考えられている 9-12)。しかしながら別の報告では，6 から 24％がサッ

カーにおける脳震盪はボールとの接触によるものと関連付けられており 5)，この数値はサッ

カーにおける脳震盪の主な原因である頭同士の接触よりも比較的小さいものである。

Straume-Naesheim ら 13)は，神経心理学を基にした実験において，エリートリーグのプロサ

ッカー選手によるリーグ戦の試合映像解析を試合の翌日に行い，前日の試合で頭部への衝

撃を受けた選手群と頭部への衝撃を受けていない群で比較し，サッカーにおける軽度の衝

撃後，たとえ無症状であっても神経心理学的なパフォーマンスの減少があることに言及し

た。

ヘディングの長期的影響を調査した報告では，サッカーの試合の後に神経機能の生化学的

マーカーが有意に増加すると述べられている 14)。頭部への衝撃と慢性認知症との関連に関

しては否定的な報告をする研究者 3, 15-20)がいる一方で，一部の研究者により肯定的な報告

がなされた 4, 13, 21-23)。衝撃による損傷の臨床的論文を基礎として細胞学的に検証された『神

経代謝系』研究では，イオン代謝や病理生理的影響が複雑に作用した結果と思われる微細

な神経軸索損傷を伴うと報告されている 24)。

このように，脳震盪は直接的あるいは間接的な要因が脳組織に作用し，急激な加速あるい

は減速により起こる損傷である。したがって，頭部に加わる加速度をコントロールするこ

とが脳震盪の軽減，予防に桿書するのではないかと思われる，スポーツ歯科医学の観点か

らみると，咀嚼筋の活動や噛み締めは頸部筋の活動を活性化し，頭部の安定に寄与してい

3

るとされ 25, 26)，サッカーヘディング時の頭部へのダメージも軽減できると考えられ，この

ことは今後検討しなければならない重要な課題と思われる。

スポーツにおける脳震盪の身体機能への影響は，平衡機能の低下や認知機能障害を始めと

して様々な症状を生じ，これらはバランステスト，認知テストのような評価法を使って，

ピッチサイドや試合後に調べることができる。試合中での脳震盪評価は，認知機能と平衡

機能を評価することによって，詳細に行うべきである。フォースプレートによるバランス

テストや臨床的バランステストのようなバランスエラースコアリングシステムでは脳震盪

を起こした選手において急性的な姿勢維持不良がみられ，これらの姿勢維持テストは，運

動神経機能領域の客観的評価のための有益な情報をもたらすとされている 27)。

ヒトの平衡機能は目から入る視覚入力，内耳の前庭器から入る平衡感覚入力，そして筋の

伸び縮みなど固有感覚入力，さらには皮膚から入る体表入力を統合することにより維持さ

れる。これらの入力が脳幹，小脳などの中枢で統合，制御され最終効果器である筋肉に出

力され平衡を司るとされている。したがって，サッカーのヘディングによる頭部への加速

度は直接的に重篤な症状を起こすとは考えられないまでも平衡機能に影響し，その結果，

他の身体機能にも何らかの影響を及ぼすことが考えられる。また，頸椎は固有感覚入力を

提供する上で重要な役割を有しており，これは頚部の機械受容と前庭，視覚的および中枢

神経系への反射弓の多さに反映されている 28)。従って，サッカーヘディング時の直接的な

加衝は，視覚と体性感覚入力からの追加情報と合わせて平衡を調整し，頭と体の動きの存

在下でターゲットに向けられる視覚補正を抑制する可能性をはらんでいる。

しかし，サッカーのヘディングが平衡機能に及ぼす影響を検討した報告は少なく，不明な

点が多い。短期的な影響を観察した研究では，平衡機能における急性障害は見られなかっ

たとする報告 23, 29-31)，一過性の急性障害として 24時間は姿勢制御に変化が見られたが，そ

の後の 24時間で見られなくなったとる報告もある 32)。また，脳震盪を起こしたアスリート

が急性的な平衡機能障害を起こしたという報告もある 33)。さらに，コンタクトスポーツの

選手では，脳震盪の診断がなくとも，平衡機能の異常は少なからずみられたとする報告も

ある 34)。このように，サッカーのヘディングが平衡機能に及ぼす影響は十分に検討されて

いるとは言えない。そこで，高校生のサッカー選手がヘディングを連続で行った後の静的

重心動揺を測定することによって姿勢制御への影響について検討することとした。この研

究の目的は，サッカーのヘディングが静的平衡の神経学的機能への影響について調査する

ことである。

Ⅱ．方法

被験者は，全身的に健康で耳鼻科的・眼科的な既往を認めず，口腔内，顎関節，頭頸部諸

筋に自覚的・他覚的に異常を認めない高校サッカー選手 14 名（男性，平均年齢 17.2 歳）

を用いた。実験開始前にプレイヤー及びコーチに対し，実験の詳細を説明し，文書にて同

4

意を得た。また，この実験計画はヘルシンキ宣言を遵守するものであり，東京歯科大学倫

理委員会の審査においても承認を得た（承認番号 437）。

サッカーボールの射出には様々なタイプのパスやシュートを高い精度で再現できる JUGS

サッカーマシーン（JUGS, Tualatin, OR, 図 1）を用いた（Tierney, Higgins et al. 2008）。

これは 0.25馬力のモーターを 2機装備しており，そのインターフェースにそれぞれのモー

ターに対してスピードを調整するためダイヤルを 2 つ搭載している。ボールをサッカーマ

シーンに挿入すると，そのシュートは最大スピード 40 ｍ/s，最大飛距離 73 m に達する。

今回の実験では，過去の報告 35-38)を参考に同様に初速 33 m/s，飛距離はおよそ 11 mに調整

し，これをヘディングによりシュートすることとした 39)。被験者には，発射されたボール

にすぐに反応できるような体制でゴール前に待機させ，シュートを約 20回行わせた。

静的立位バランスの評価には，共和電業社製重心動揺分析システムを用いた。図 2に本測

定装置のブロックダイアグラムを示す。すなわち，大別して重心位置測定装置検出部，重

心位置測定装置指示部，データ処理部（A-Dコンバータ，パーソナルコンピュータ）から構

成される。検出台には 3 カ所にロードセルが配置され，検出台に加わる足圧に応じ各々の

ロードセルに荷重が分配され，その歪みが電気抵抗値の変化として指示部に送られる。指

示部では，検出部のロードセルの電気抵抗値の変化から，重心位置および X，Y，Z 軸の三

次元的方向に対する重力モーメントが計算される。分析には重心移動距離および外形面積

を用いた（図 3）。解析は，エクセル統計にてウィルコクソンの順位和検定を用いて有

意確率 5%にて行った。

Ⅲ．結果

１． 重心移動距離

サッカーのヘディングの重心移動距離への有意な影響は認められなかった。（図 4）

２．外形面積

サッカーのヘディングの外形面積への有意な影響は認められなかった。（図 5）

Ⅳ．考察

実験の期間中，すべての被験者について脳震盪やその他の外傷性脳障害は認められなかっ

た。また，ヘディングによる静的重心動揺の制御への影響も認められず，本実験で用いら

れた比較的，低速度の繰り返しによるヘディングの頭部への衝撃は，姿勢制御機能の混乱

を引き起こすことはなかった。

今回の実験の結果は，ヘディングが平衡機能へのいかなる深刻な障害も示さないことに言

及したいくつかの報告を支持するものである 23, 29-31)が，より大きな衝撃力を有する場合に

は更なる検討が必要と思われる。通常，サッカーボールのヘディングでは，脳震盪を引き

起こすほどに大きな衝撃とはならないとされている。しかし，サッカーにおける脳震盪の

発現とボールとの接触の間にはある程度の関連性が認められるという報告もある 5)。しかし

5

ながら，脳震盪が脳の損傷であると認識することが重要であり，軽視すべきではない。多

くの文献はこの問題について「軽度外傷性脳損傷」として捉えている 40)。さらに，記憶障

害などの関連障害は数ヶ月におよぶとの報告や 41)，適切に治療しなければ，脳震盪後遺症

群は数ヶ月から数年間におよび身体，認知，感情や行動などに異常兆候を示すこともある

とするの報告もある 42, 43)。また，選手が症状回復前に試合，練習に戻る場合，セカンドイ

ンパクトシンドロームのリスクを背負うことになり，これは致命的となる場合がある 44)。

従って，脳震盪はあらゆる手段をもって制御する必要がある。

平衡機能は様々な方法で評価されている。この客観的測定は 40 年以上にわたり臨床医や

基礎系研究者によって健常者や身体障害者個々の姿勢や平衡機能に関する評価に用いられ

てきた 45)。平衡機能は日常生活 46-48)，スポーツパフォーマンス 49-54)，外傷予防 55-61)などの

機能に影響を及ぼし，静的および動的な姿勢調節における重要な役割を果たす。近年，平

衡機能は日常生活と同様にスポーツ関連の効果としても注目されている。

バランス機能の良否は運動能力と強い正の相関があるとされている。バランストレーニン

グは運動能力を確実に高めるため通常のトレーニングに取り入れる価値があるとされてい

る 50)。バスケットボール選手に対する不安定板を使用したバランストレーニングは，平衡

機能と垂直跳びの向上に高い効果をもたらし 52)，また射撃における調査では静的重心のコ

ントロールが動揺の減少に著しい影響を与えるとの報告がある 53)。さらに，空手のパフォ

ーマンスは，高レベルの静的バランス能力と動的バランス能力が要求されるが，少年空手

の選手に 1 週間のハードトレーニングを行った研究では，有意な静的重心の向上が認めら

れた 54)。ゴルフの上級者では最高速度でのスイング時の重心移動と，ダウンスイング初期

の重心移動距離に減少が認められた 51)。すなわちバランストレーニングは，訓練されてい

ない被験者の場合と比較して重心動揺と機能的バランスの向上において効果を示す。また，

トレーニングプログラムの期間が長ければより大きな効果をもたらすことが認められてい

る 49)。

バランス能力はスポーツ外傷の予防にも影響があるとされている。バランストレーニング

プログラムは高校のサッカーとバスケットボール選手の足首捻挫のリスクを有意に減少さ

せるという報告がある 59)。また，不十分な神経系の入力や脊髄，脳幹，などでの中枢処理

過程が不適切だった場合，筋出力の不十分な応答をもたらし，結果として負傷につながる

ものと考えられている 56)。足首や膝の負傷後に生ずる固有受容器と神経筋機構の介入は怪

我の再発防止や関節機能の向上に効果的であるとも言われている 60)。固有受容器と神経筋

機構のトレーニングは 10～20歳代の回転系スポーツ選手の怪我を確実に減少させる効果も

報告されており 61)，バランスボードトレーニングを含む多介入トレーニング試験では，コ

ントロール群と比較してトレーニング群で有意な外傷の減少が認められ 55, 57)，外傷予防の

ためのバランスボードトレーニングに関する研究では，トレーニング群の被験者において

有意にスポーツ外傷の発生率を減少させる結果となった 58)。このように平衡機能は日常生

活とスポーツに強く関連していると考えられる。

6

今回の研究では日本高校サッカーのトップレベルの選手を被験者として用いたが，ヘディ

ングは直立姿勢に影響を与えないことが示された。しかし脳震盪の危険性，性質を考慮す

ると，今後さらに，性別，年齢，競技レベルなど，様々な被験者を対象に研究を進めるべ

きかと思われる。脳震盪は男性選手よりも女性選手で多く発生することが知られている 35)。

また，若年者の選手は外傷に付随して脳震盪を起こしやすく，長期化しやすい傾向にある

24)。さらに小児の脳は，集中力，記憶パターン，推理，問題解決およびその他の認識能につ

いて発達段階にある（Hunt and Ferrara 2009）ため危険性が高い。さらにボールの速度 36)，

ボールの状態 37) ，ヘディングタイプ（シュート，クリア，パス），ヘディングへの体勢（直

立，ジャンプ）38, 39)などが寄与因子となるとも考えられているため検討が必要と思われる。

また，若い男性ラグビー選手に対して適切なマウスガードを装着し，咬筋活性化し，喰い

しばるよう指示した場合，頭部に生ずる加速度が減少する傾向が認められた 26)こと，サッ

カーボールをヘディング時の無意識の喰いしばりが発現する事 25)があるとされている。こ

のため，今後マウスガードの影響も含めた噛み締めの影響について，被験者を増やし更な

る検討が必要と思われる。

Ⅴ．結論

実験の期間中および終了後において，すべての被験者に脳震盪やその他の外傷性脳障害は

認められなかった。そして，等速度をもってボールを射出出来るサッカーマシーンを使用

し，初速 33 m/s，飛距離は約 11 mにて，約 20回のシュート様のヘディングを行った結果，

サッカーのヘディングは，静的重心動揺に影響を与えなかった。

謝辞

著者らは本研究にご協力頂いた，選手，コーチならびにご指導を頂いた東京歯科大学スポ

ーツ歯学研究室，石上惠一教授，武田友孝准教授，中島一憲講師，はじめすべての関係者

に感謝いたします。

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Fig.1

JUGSサッカーマシーン

プラットフォーム型検出台

DCG-1010DS7

共和電業

マイクロコンピュータ内蔵アンプ

共和電業

A-Dコンバータ

ADC-116A

共和電業

マイクロコンピュータ内蔵アンプ

共和電業

検出台

重心動揺計のブロックダイアグラム Fig. 2

Fig.3

重心移動距離（20mm） 外形面積

Fig.4

重心移動距離（mm）

500.0

1000.0

1500.0

2000.0

ヘディング前 ヘディング後

Fig.5

外形面積（mm 2 ）

110.0

120.0

130.0

140.0

150.0

ヘディング前 ヘディング後