[0791] 反復した痛み刺激に対する経頭蓋直流電気刺激の影響
Keywords:痛み, 経頭蓋直流電気刺激, 鎮痛
【はじめに，目的】
痛みは「組織の実質的または潜在的な損傷と関連したあるいはこのような傷害と関連して述べられる不快な感覚的・情動体験」と定義（国際疼痛学会）され，感覚的側面，認知的側面，情動的側面から構成される。近年，痛みに対する治療手段の一つとして，選択的に大脳皮質領域を刺激する経頭蓋直流電気刺激（transcranial direct current stimulation：tDCS）が注目されている。これは非侵襲性に頭皮上に設置した電極を介して微弱な電流を適応し，膜電位の変化や大脳皮質を興奮させ，電極直下領域の脳活動を調整するという治療である。実際に，健常者や慢性痛患者に対する鎮痛効果が報告されつつある。しかしながら，これまでの先行研究は疼痛閾値や耐性閾値を指標に一時的な痛み刺激に対する即時効果や持続効果についての報告が大部分である。本来，痛みが発生するとその痛みは持続的に知覚される。さらに，物理的な痛みだけでなく，不快感や不安感などの情動も痛みに大きく影響を与える。このような持続的に加えられた痛みに対し，tDCSの効果を検証した報告は認められない。したがって今回，反復した痛み刺激に対し，tDCSが痛みの感覚的側面および情動的側面に与える影響について検証することを目的とした。
【方法】
対象は健常大学生7名（女性：4名，男性：3名，平均年齢：20.6±0.5歳）とした。測定手順は，はじめに温熱を使用した痛覚計（ユニークメディカル社製）により，左前腕近位内側部，左前腕遠位内側部，右前腕近位内側部における痛み閾値および痛み耐性閾値を測定した。反復刺激する部位は左前腕近位内側部とし，痛み刺激の強度は測定した痛み閾値に1℃加えた温度とした。その後，tDCS装置（NeuroConn社製）を使用し，参加者7名を陽極刺激（anode）および偽物（sham）刺激から開始する2群に無作為に割り付け，測定2日目に各条件を入れ替えて実施した。各条件間には1週間以上の間隔を設けた。tDCSの刺激部位は国際10/20法に基づき，陽極を右背外側前頭前野領域（F4），陰極を左眼窩上領域に固定し，2mAで20分間刺激した。Sham条件は，同様の電極位置で最初の30秒間のみ通電し，その後通電を停止させ20分間実施した。tDCS実施後，1回の刺激時間が6秒間，刺激回数6回を1ブロックとする反復した痛み刺激を10ブロック連続（合計60回刺激）して実施した。皮膚の感作回避のため刺激部位に近接する3ヶ所で1ブロックごとに刺激部位を移動させた。評価項目は各刺激に対する痛み強度および不快感とし，Visual Analogue Scale（VAS）にて評価した。10ブロック終了後，痛み閾値および痛み耐性閾値を再度測定した。また，tDCS実施前および反復刺激終了後に不安感の尺度であるState-Trait Anxiety Inventory（STAI）を使用し，状態不安の測定もあわせて実施した。分析のため，tDCSにおける刺激条件間での痛み閾値および痛み耐性閾値，そしてVASによる痛み強度および不快感，STAIスコアの平均値を算出した。統計学的分析には，痛み閾値および痛み耐性閾値，STAIについて反復測定二元配置分散分析を使用し，有意差が認められたものにはBonferroniによる多重比較検定を実施した。また，VASによる痛み強度および不快感の刺激条件間での比較にはt検定を使用した。統計学的有意水準は5%とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
全ての被験者に本研究の目的，方法について事前に説明を行い，実験参加の同意を得た。そして，本研究は所属機関の倫理審査委員会の承認を得て実施した（承認番号H25-14）。
【結果】
anode条件とsham条件の比較において，痛み閾値および痛み耐性閾値，痛み強度，STAIに有意な変化は認められなかった。一方，不快感ではsham条件（58.31±11.43）と比較し，anode条件（52.98±11.99）で有意な低下（p＜0.05）が認められた。
【考察】
反復した痛み刺激に対し，anode条件で痛みの情動的側面である不快感に有意な減少が認められた。背外側前頭前野への刺激による鎮痛メカニズムは十分解明されていないが，この領域は主に痛みの情動に関わる情報を伝える内側経路と接続し，痛みの情動的側面に関与するとされる。また背外側前頭前野は前帯状回を介し痛みの下行性疼痛抑制系とも接続する。我々もこれまでに情動喚起画像により起こる痛みに関連した不快感に対し，背外側前頭前野へのtDCSによる軽減効果を報告している。今回の結果により，反復した痛み刺激においても痛みの情動的側面へのtDCSの有効性が示唆された。
【理学療法学研究としての意義】
今回，健常者を対象に反復した痛み刺激に対する背外側前頭前野へのtDCSの有効性が示唆された。本研究結果は，実際の有痛者へのtDCSの応用に向けた予備的データとして有益な情報になると考える。
痛みは「組織の実質的または潜在的な損傷と関連したあるいはこのような傷害と関連して述べられる不快な感覚的・情動体験」と定義（国際疼痛学会）され，感覚的側面，認知的側面，情動的側面から構成される。近年，痛みに対する治療手段の一つとして，選択的に大脳皮質領域を刺激する経頭蓋直流電気刺激（transcranial direct current stimulation：tDCS）が注目されている。これは非侵襲性に頭皮上に設置した電極を介して微弱な電流を適応し，膜電位の変化や大脳皮質を興奮させ，電極直下領域の脳活動を調整するという治療である。実際に，健常者や慢性痛患者に対する鎮痛効果が報告されつつある。しかしながら，これまでの先行研究は疼痛閾値や耐性閾値を指標に一時的な痛み刺激に対する即時効果や持続効果についての報告が大部分である。本来，痛みが発生するとその痛みは持続的に知覚される。さらに，物理的な痛みだけでなく，不快感や不安感などの情動も痛みに大きく影響を与える。このような持続的に加えられた痛みに対し，tDCSの効果を検証した報告は認められない。したがって今回，反復した痛み刺激に対し，tDCSが痛みの感覚的側面および情動的側面に与える影響について検証することを目的とした。
【方法】
対象は健常大学生7名（女性：4名，男性：3名，平均年齢：20.6±0.5歳）とした。測定手順は，はじめに温熱を使用した痛覚計（ユニークメディカル社製）により，左前腕近位内側部，左前腕遠位内側部，右前腕近位内側部における痛み閾値および痛み耐性閾値を測定した。反復刺激する部位は左前腕近位内側部とし，痛み刺激の強度は測定した痛み閾値に1℃加えた温度とした。その後，tDCS装置（NeuroConn社製）を使用し，参加者7名を陽極刺激（anode）および偽物（sham）刺激から開始する2群に無作為に割り付け，測定2日目に各条件を入れ替えて実施した。各条件間には1週間以上の間隔を設けた。tDCSの刺激部位は国際10/20法に基づき，陽極を右背外側前頭前野領域（F4），陰極を左眼窩上領域に固定し，2mAで20分間刺激した。Sham条件は，同様の電極位置で最初の30秒間のみ通電し，その後通電を停止させ20分間実施した。tDCS実施後，1回の刺激時間が6秒間，刺激回数6回を1ブロックとする反復した痛み刺激を10ブロック連続（合計60回刺激）して実施した。皮膚の感作回避のため刺激部位に近接する3ヶ所で1ブロックごとに刺激部位を移動させた。評価項目は各刺激に対する痛み強度および不快感とし，Visual Analogue Scale（VAS）にて評価した。10ブロック終了後，痛み閾値および痛み耐性閾値を再度測定した。また，tDCS実施前および反復刺激終了後に不安感の尺度であるState-Trait Anxiety Inventory（STAI）を使用し，状態不安の測定もあわせて実施した。分析のため，tDCSにおける刺激条件間での痛み閾値および痛み耐性閾値，そしてVASによる痛み強度および不快感，STAIスコアの平均値を算出した。統計学的分析には，痛み閾値および痛み耐性閾値，STAIについて反復測定二元配置分散分析を使用し，有意差が認められたものにはBonferroniによる多重比較検定を実施した。また，VASによる痛み強度および不快感の刺激条件間での比較にはt検定を使用した。統計学的有意水準は5%とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
全ての被験者に本研究の目的，方法について事前に説明を行い，実験参加の同意を得た。そして，本研究は所属機関の倫理審査委員会の承認を得て実施した（承認番号H25-14）。
【結果】
anode条件とsham条件の比較において，痛み閾値および痛み耐性閾値，痛み強度，STAIに有意な変化は認められなかった。一方，不快感ではsham条件（58.31±11.43）と比較し，anode条件（52.98±11.99）で有意な低下（p＜0.05）が認められた。
【考察】
反復した痛み刺激に対し，anode条件で痛みの情動的側面である不快感に有意な減少が認められた。背外側前頭前野への刺激による鎮痛メカニズムは十分解明されていないが，この領域は主に痛みの情動に関わる情報を伝える内側経路と接続し，痛みの情動的側面に関与するとされる。また背外側前頭前野は前帯状回を介し痛みの下行性疼痛抑制系とも接続する。我々もこれまでに情動喚起画像により起こる痛みに関連した不快感に対し，背外側前頭前野へのtDCSによる軽減効果を報告している。今回の結果により，反復した痛み刺激においても痛みの情動的側面へのtDCSの有効性が示唆された。
【理学療法学研究としての意義】
今回，健常者を対象に反復した痛み刺激に対する背外側前頭前野へのtDCSの有効性が示唆された。本研究結果は，実際の有痛者へのtDCSの応用に向けた予備的データとして有益な情報になると考える。