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

こんにちは！
パーソナルトレーナーの井上です。

筋肉が関節を動かすとき、「どの筋肉がどれだけ頑張っているのか？」って気になりませんか？

今回は、肩関節の屈曲・伸展・外転・内転において、各筋肉がどれくらいその動きに貢献しているかを「トルク寄与率」という視点から解説していきます。

◆ トルク寄与率とは？

関節を動かす力（関節トルク）は、筋肉が発揮する「張力」と「モーメントアーム（力点までの距離）」の掛け算で決まります。

さらに、筋肉の張力は生理学的断面積（PCSA）に比例します。つまり、

各筋肉の貢献度 ＝ PCSA × モーメントアーム

この値をもとに、関節を動かす力（トルク）全体のうち、どの筋肉が何％の力を出しているかを「トルク寄与率」として算出しています。

※注意：ここでは、すべての筋肉が最大収縮している前提で、関節角度による張力の変化（筋長-張力関係）は考慮していません。

◆ 肩関節【屈曲】時のトルク寄与率

▶ 下垂位（腕が下にある状態）

この姿勢では、棘上筋と肩甲下筋のモーメントアームが大きいです。
しかし、肩甲下筋はPCSA（筋量）が大きいため、実際の貢献度は以下のようになります。

【トルク寄与率】

肩甲下筋 48％
棘上筋 30％
三角筋前部線維 7％

📝 肩甲下筋と棘上筋が、腕を上げ始める初動で特に重要ということです。

▶ 90°屈曲位（腕が水平の状態）

この位置になると、三角筋と大胸筋のモーメントアームが増加し、以下のように貢献筋が変わります。

【トルク寄与率】

三角筋（前部・中部） 47％
大胸筋（上部・中部） 37％
棘上筋 8％
肩甲下筋 2％

📝 肩を水平まで上げる動きでは、三角筋と大胸筋が主役に交代します。

◆ 肩関節【伸展】時のトルク寄与率

▶ 下垂位

この姿勢では、大円筋と三角筋後部線維のモーメントアームが大きいですが、大円筋のPCSAは小さめ。

【トルク寄与率】

三角筋後部線維 34％
広背筋 28％
大円筋 20％

📝 三角筋後部と広背筋が背中側から伸展を支えています。

▶ 90°屈曲位（腕が前にある状態）

この角度では、大円筋のモーメントアームが増加し、主役に。

【トルク寄与率】

大円筋 30％
三角筋後部線維 28％
広背筋 24％

📝 肩を引く動作では、大円筋の役割が大きくなるのが特徴です。

◆ 肩関節【外転】時のトルク寄与率

▶ 下垂位

この位置では棘上筋のモーメントアームが最大ですが、三角筋中部線維のPCSAが大きいため、全体としては以下の通り。

【トルク寄与率】

三角筋中部線維・前部線維合計 42％
棘上筋 36％

📝 三角筋と棘上筋のコンビが重要です。

▶ 90°外転位（腕を真横に広げた状態）

この角度では、棘上筋のモーメントアームが小さくなり、三角筋が主役に。

【トルク寄与率】

三角筋 72％
棘上筋 8％

📝 三角筋のパワーが際立つポジションです。

◆ 肩関節【内転】時のトルク寄与率

▶ 下垂位

【トルク寄与率】

大胸筋 48％
広背筋 27％

📝 胸筋と背筋が連携して腕を内側に引く力を作っています。

▶ 90°外転位（腕が横に開いた状態）

この位置では、広背筋のモーメントアームが増加します。

【トルク寄与率】

広背筋 40％
大胸筋 30％

📝 腕を横から引き下げる動きでは、広背筋がより活躍します。

◆ まとめ：角度によって主働筋は変わる！

肩関節では、同じ「屈曲」「伸展」でも角度によって活躍する筋肉が大きく変わります。

これは、

モーメントアーム（力のかかり方）が変わる

筋肉の構造（PCSA）がそれぞれ異なる

といった要因によるものです。

筋トレやリハビリ、パフォーマンス改善においても、

「どの角度で、どの筋肉に効かせたいか？」を理解しておくことが重要

です。