肩関節の動きに筋肉はどう貢献している？トルク寄与率から見る筋の働き

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こんにちは！
トレーナー育成講師の井上裕司です。

「どの筋肉が主役？」肩関節の角度で変わる、筋肉の貢献度（トルク寄与率）の科学

肩を動かすとき、私たちはつい「三角筋」や「大胸筋」といった大きな筋肉ばかりに目を向けがちです。しかし、実は関節の角度によって、主役となる筋肉はダイナミックに入れ替わっています。

今回は、肩の動作における筋肉の貢献度を示す「トルク寄与率」という指標を用いて、角度別の筋活動の違いを詳しく解説します。

1. 「トルク寄与率」とは何か？

関節を動かす力（トルク）の強さは、単純な筋力（張力）だけでなく、以下の2つの要素の掛け算で決まります。

生理学的断面積（PCSA）：筋肉の太さ（線維の総数）。「エンジンの馬力」に相当。
モーメントアーム（MA）：関節の中心から筋肉の停止位置までの距離。「テコの原理」の効率に相当。

トルク≈PCSA×モーメントアームトルク≈PCSA×モーメントアーム

この計算をもとに、動作全体のパワーのうち何％をその筋肉が担っているかを示したのが「トルク寄与率」です。

2. 肩関節【屈曲（前へ上げる）】の主役

腕を上げる動作では、初動と90°以降で主役が劇的に交代します。

下垂位（0°：腕を下ろした状態）
意外にも、インナーマッスルの肩甲下筋が最大の貢献度を誇ります。
- 肩甲下筋：48％
- 棘上筋：30％
- 三角筋（前部）：7％
- 解説：腕を上げ始める瞬間は、大きなアウターマッスルよりも、関節を安定させながら動かすインナーマッスルの働きが不可欠です。
90°屈曲位（腕を水平に上げた状態）
ここでようやくアウターマッスルが本領を発揮します。
- 三角筋（前部・中部）：47％
- 大胸筋（上部・中部）：37％
- 棘上筋：8％
- 解説：水平付近ではモーメントアームの有利な三角筋と大胸筋が主導権を握ります。

3. 肩関節【伸展（後ろへ引く）】の主役

下垂位（0°）
- 三角筋（後部）：34％
- 広背筋：28％
- 大円筋：20％
90°屈曲位（前から後ろへ引く初動）
- 大円筋：30％
- 三角筋（後部）：28％
- 広背筋：24％
- 解説：腕が前にある状態から引くときは、「広背筋の弟分」と呼ばれる大円筋の効率が最も高まります。

4. 肩関節【外転（横へ上げる）】の主役

下垂位（0°）
- 三角筋（中部・前部）：42％
- 棘上筋：36％
- 解説：外転の初動（0〜30°付近）では、棘上筋が肩甲骨に骨頭を押し込みながら、三角筋と協力して腕を持ち上げます。
90°外転位（真横に上げた状態）
- 三角筋：72％
- 棘上筋：8％
- 解説：腕が高く上がるほど、棘上筋のレバー効率は低下し、三角筋の独壇場となります。

5. 肩関節【内転（脇を締める）】の主役

下垂位（0°）
- 大胸筋：48％
- 広背筋：27％
90°外転位（横から引き下げる）
- 広背筋：40％
- 大胸筋：30％
- 解説：いわゆる「ラットプルダウン」の動作のように、腕が高い位置にあるほど、広背筋の貢献度が大胸筋を上回ります。

まとめ：角度を知れば、トレーニングの精度が変わる

肩関節の動きにおいて、どの筋肉が頑張っているかは「角度」によって決まります。

インナーマッスル（棘上筋・肩甲下筋）は、動作の「初動（低角度）」で圧倒的な貢献度を持つ。
アウターマッスル（三角筋・大胸筋・広背筋）は、「中〜高角度」でパワーの主役になる。
大円筋は、肩を前から後ろへ引く際の強力なスターターである。

このトルク寄与率を理解しておくことで、リハビリでの負荷設定や、狙いたい筋肉に応じたトレーニング種目の選択がより論理的かつ効果的になります。

「どの角度で、どの筋肉を狙うか？」。
この視点を持つことが、指導者としての専門性を一段階引き上げる鍵となるでしょう。

※本記事は、新R25に掲載された実績を持ち、トレーナー養成スクールの講師としても活動する井上裕司が監修しています。
健康・栄養・トレーニングに関する一般的な情報提供を目的としており、医療上の診断や治療を目的としたものではありません。
体調や症状に不安がある方は、必ず医師や専門の医療機関にご相談ください。

【引用文献】

Kuechle, D. K., et al. (1997). Shoulder muscle moment arms during abduction and flexion. Journal of Shoulder and Elbow Surgery, 6(5), 413-420. (トルク寄与率研究の代表的論文)
Ackland, D. C., et al. (2008). Moment arms of the shoulder muscles during axial rotation. Journal of Orthopaedic Research.
市橋繁男編集「筋骨格系のキネシオロジー」（医歯薬出版）: 肩関節のモーメントアームと筋活動に関する標準的教科書。

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