[1158] 異なる肺気量位からのReverse sniff時における呼気鼻腔内圧および呼気呼吸筋活動について
Keywords:呼吸筋, 筋電図, 評価
【はじめに，目的】呼気呼吸筋力は，気道内分泌物を喀出するために必要な咳嗽に深く関与しており，呼気呼吸筋力の的確な評価は重要である。一般的に，呼気呼吸筋力の評価には，最大呼気口腔内圧（Maximal mouth expiratory pressure：MEP）が用いられる。しかし，口腔内圧を用いた呼吸筋力測定は持続的な最大呼気/吸気圧の発生を必要とし，患者の理解力や意欲に依存しやすい評価法である。加えて，球麻痺が進行する神経筋疾患患者では，マウスピースの使用が困難となり，正確な口腔内圧測定ができない場合がある。このような場合の吸気呼吸筋力の評価法では，瞬時に鼻をすする動作時の吸気鼻腔内圧（Sniff nasal inspiratory pressure：SNIP）が広く普及しているが，呼気呼吸筋力測定の良い評価法は確立されていない。我々は，これまでSNIPを参考に，瞬時に鼻をかむ動作（Reverse sniff：R-sniff）時の呼気鼻腔内圧（R-sniff nasal expiratory pressure：RSNEP）が，呼気呼吸筋の筋活動と強い正の相関関係にあり，さらに最大強度のR-sniff時のRSNEP（RSNEPmax）がMEPと有意な正の相関関係にあったことから，呼気呼吸筋力の評価法になり得ることを報告している（ERJ P3519，2012）。今回は，異なる肺気量位からR-sniffを行った場合，RSNEPmaxおよび呼気呼吸筋活動にどのような違いがあるかをMEPとともに検討した。
【方法】対象は，健常成人男性9名（年齢25±4歳，体重65±8 kg，身長171±5 cm）とした。呼気呼吸筋活動の評価には，fine wire電極による直接的な筋電図計測法を用いた。この計測法では，呼気時に最も強く活動する腹横筋（Transversus abdominis muscle：TA）に対して，呼吸器科専門医が1対のfine wire電極を右前腋窩線上で肋骨縁下の約1cmの部位に，超音波断層画像ガイドを用いて刺入し直接留置した。RSNEPmaxは，一方の鼻腔に圧トランスデューサー付バルーンカテーテルを挿入し，対側鼻腔は開放させて測定した。被験者は，瞬時（0.5秒以内）かつ鋭い最大強度のR-sniffを全肺気量（Total lung capacity：TLC）位と機能的残気量（Functional residual capacity：FRC）位から各5回程度行い，その最大圧をRSNEPmaxとした。MEPは，ノーズクリップを装着し，圧トランスデューサー付マウスピースを咥えた状態で測定した。被験者は，TLC位とFRC位から各2回程度，最大呼気圧まで徐々に（約10秒）圧を増加させ，その最大圧をMEPとした。RSNEPmaxおよびMEP時のTA筋活動は，様々な呼吸および非呼吸動作から得た積分筋電図波形の最大筋活動に対する百分率（%EMGmax）で評価した。なお，サンプリング周波数は4kHzとした。TA筋電図および圧の測定と解析には，PowerLab® 16/35 SystemとLabchart® 7 software（PL3516 ADInstruments，愛知）を用いた。統計学的解析として，TLC位とFRC位の差の検定にはpaired t testを用いた。
【倫理的配慮，説明と同意】本研究は，本学医学部・病院倫理委員会で承認を得て，被験者は公募制とした。応募してきた被験者には，研究内容，プライバシー保護および承諾の自由を説明し，書面にて同意を得た。
【結果】fine wire電極の刺入時や実験中に，不快感などの有害事象を訴える被験者はいなかった。RSNEPmax（TLC位70.7±25.6 vs. FRC位76.4±25.6 cmH2O）およびRSNEPmax時のTA筋活動（55.9±23.5 vs. 53.0±20.3%EMGmax）は，TLC位とFRC位の間に有意差を認めなかった。一方，MEPは，FRC位と比べてTLC位の方が有意な高値を示した（109.3±38.4 vs. 96.5±26.7 cm H2O，p＜0.05）。MEP時のTA筋活動は，TLC位とFRC位の間に有意差を認めなかった（47.5±26.6 vs. 52.7±30.4%EMGmax）。
【考察】RSNEPmaxおよびMEP時の呼気呼吸筋活動は，TLC位とFRC位の間でいずれもその程度に有意差を認めなかった。しかし，MEPはFRC位と比べてTLC位の方が有意な高値を示した。これは，一般的にMEPが肺気量位と圧の関係から，FRC位では呼気呼吸筋が発生する圧を示す一方で，TLC位ではその圧に加えて肺と胸郭の弾性収縮圧が上乗せされる（Cook，1964）ことが大きく影響していると考えられた。一方，RSNEPmaxはTLC位とFRC位の間に有意差を認めなかった。これは，R-sniffが瞬間的な動作であり，肺と胸郭の弾性収縮圧の影響を受けにくく，TLC位とFRC位でも呼気呼吸筋が発生する圧を反映している可能性が考えられた。また，TA以外の呼気呼吸筋や上気道開大筋が影響している可能性も考えられた。以上のことから，RSNEPmaxはMEPと異なり，肺気量位に依存せずに呼気呼吸筋力を評価できる指標になり得ると考えられた。
【理学療法学研究としての意義】直接的な呼吸筋筋電図計測法を用いて，異なる肺気量位からのRSNEPmaxおよび呼気呼吸筋活動を明らかにすることで，RSNEPmaxを臨床的に有用な呼気呼吸筋力の評価法に発展させることができる。
【方法】対象は，健常成人男性9名（年齢25±4歳，体重65±8 kg，身長171±5 cm）とした。呼気呼吸筋活動の評価には，fine wire電極による直接的な筋電図計測法を用いた。この計測法では，呼気時に最も強く活動する腹横筋（Transversus abdominis muscle：TA）に対して，呼吸器科専門医が1対のfine wire電極を右前腋窩線上で肋骨縁下の約1cmの部位に，超音波断層画像ガイドを用いて刺入し直接留置した。RSNEPmaxは，一方の鼻腔に圧トランスデューサー付バルーンカテーテルを挿入し，対側鼻腔は開放させて測定した。被験者は，瞬時（0.5秒以内）かつ鋭い最大強度のR-sniffを全肺気量（Total lung capacity：TLC）位と機能的残気量（Functional residual capacity：FRC）位から各5回程度行い，その最大圧をRSNEPmaxとした。MEPは，ノーズクリップを装着し，圧トランスデューサー付マウスピースを咥えた状態で測定した。被験者は，TLC位とFRC位から各2回程度，最大呼気圧まで徐々に（約10秒）圧を増加させ，その最大圧をMEPとした。RSNEPmaxおよびMEP時のTA筋活動は，様々な呼吸および非呼吸動作から得た積分筋電図波形の最大筋活動に対する百分率（%EMGmax）で評価した。なお，サンプリング周波数は4kHzとした。TA筋電図および圧の測定と解析には，PowerLab® 16/35 SystemとLabchart® 7 software（PL3516 ADInstruments，愛知）を用いた。統計学的解析として，TLC位とFRC位の差の検定にはpaired t testを用いた。
【倫理的配慮，説明と同意】本研究は，本学医学部・病院倫理委員会で承認を得て，被験者は公募制とした。応募してきた被験者には，研究内容，プライバシー保護および承諾の自由を説明し，書面にて同意を得た。
【結果】fine wire電極の刺入時や実験中に，不快感などの有害事象を訴える被験者はいなかった。RSNEPmax（TLC位70.7±25.6 vs. FRC位76.4±25.6 cmH2O）およびRSNEPmax時のTA筋活動（55.9±23.5 vs. 53.0±20.3%EMGmax）は，TLC位とFRC位の間に有意差を認めなかった。一方，MEPは，FRC位と比べてTLC位の方が有意な高値を示した（109.3±38.4 vs. 96.5±26.7 cm H2O，p＜0.05）。MEP時のTA筋活動は，TLC位とFRC位の間に有意差を認めなかった（47.5±26.6 vs. 52.7±30.4%EMGmax）。
【考察】RSNEPmaxおよびMEP時の呼気呼吸筋活動は，TLC位とFRC位の間でいずれもその程度に有意差を認めなかった。しかし，MEPはFRC位と比べてTLC位の方が有意な高値を示した。これは，一般的にMEPが肺気量位と圧の関係から，FRC位では呼気呼吸筋が発生する圧を示す一方で，TLC位ではその圧に加えて肺と胸郭の弾性収縮圧が上乗せされる（Cook，1964）ことが大きく影響していると考えられた。一方，RSNEPmaxはTLC位とFRC位の間に有意差を認めなかった。これは，R-sniffが瞬間的な動作であり，肺と胸郭の弾性収縮圧の影響を受けにくく，TLC位とFRC位でも呼気呼吸筋が発生する圧を反映している可能性が考えられた。また，TA以外の呼気呼吸筋や上気道開大筋が影響している可能性も考えられた。以上のことから，RSNEPmaxはMEPと異なり，肺気量位に依存せずに呼気呼吸筋力を評価できる指標になり得ると考えられた。
【理学療法学研究としての意義】直接的な呼吸筋筋電図計測法を用いて，異なる肺気量位からのRSNEPmaxおよび呼気呼吸筋活動を明らかにすることで，RSNEPmaxを臨床的に有用な呼気呼吸筋力の評価法に発展させることができる。