[O-0310] Patterned electrical stimulationと随意運動の併用による脊髄相反性抑制への持続効果
キーワード：H反射, 電気刺激, 歩行
【はじめに】
脳卒中後の脊髄相反性抑制（reciprocal inhibition：RI）の障害は，麻痺肢の運動障害と関連することが報告されている（Bhagchandani et al., 2012）。このRIを改善する手法として，歩行時の足関節におけるafferent burstを模擬したpatterned electrical stimulation（PES）が提案されている（Perez et al., 2003）。われわれは，第49回日本理学療法学術大会において，このPESと足関節の随意背屈運動を同時に行うことで，それぞれ単独と比較して，早期にRIを増強することを報告した。しかしながら，併用による効果の持続については不明である。そこで本研究では，PESに随意運動を併用することによるRI増強効果の持続に及ぼす効果について検討した。
【方法】
対象は健常者12名（年齢27±6.5歳）とした。選択基準は，下肢の整形疾患および神経疾患の既往がなく，同意の得られた者とした。PESは周波数100 Hzの刺激パルス10発を1 trainとして，この刺激trainを0.5 Hzで20分間刺激した。刺激は右総腓骨神経に行い，刺激強度は前脛骨筋のM波閾値とした。随意運動は，右足関節の背屈運動とし，0.5 Hzで20分間実施した。背屈運動は，前脛骨筋の表面筋電図において，振幅値100μVが得られる強度とした。介入は，1）PESのみ，2）随意運動のみ，3）PES＋随意運動の3条件とし，1），2），3）の3条件の課題を1週間以上の間隔をあけて実施した。
評価は，ヒラメ筋H反射を用いた条件－試験刺激法により，RIを測定した。試験刺激は脛骨神経へ行い，刺激強度はヒラメ筋におけるM波最大振幅の15～25%の振幅のH波が誘発できる強度とした。条件刺激は腓骨頭部で総腓骨神経を刺激し，強度は前脛骨筋のM波閾値に設定した。条件－試験刺激間隔は，0，1，2 msとし，介入前評価において最も強く抑制が認められた条件－試験刺激間隔を選択した。RIの指標として，試験刺激のみで得られたH反射振幅値から試験刺激に条件刺激を加えて得られたH反射振幅値を引いたものを，試験刺激のみで得られたH反射振幅値で除し，100を乗じた値をRI量（%）とした。評価は，それぞれの介入開始直前，介入終了直後，10分後，20分後および30分後に実施した。
統計解析は，介入条件による持続効果の違いを明らかにするために，介入条件（PESのみ，随意運動のみ，PES＋随意運動）と時間（介入前，介入終了直後，10分後，20分後，および30分後）の2要因による反復測定分散分析を実施した。Post-hoc検定として，Bonferroni補正した対応のあるt検定を用いた。有意水準は5%とした。
【結果】
分散分析の結果，介入条件と時間の交互作用（F［8，88］＝4.14，p＜0.001）を認め，介入条件，時間ともに主効果（介入：F［2，22］＝1.54，p＜0.001，時間：F［4，44］＝29.1，p＜0.001）を認めた。
介入条件内の比較において，PES＋随意運動では，介入前と比較して介入後にRIが有意に増強し，その効果が20分後まで持続した（p＜0.05）。PESのみでは，介入前と比較して，介入後にRIが有意に増強し，その効果が10分後まで持続した（p＜0.05）。随意運動のみでは，介入前と比較して，介入後にRIが有意に増強したが（p＜0.01），その効果は10分後までは持続しなかった。介入条件間の比較では，PES＋随意運動において，他の2条件と比較し，介入終了20分後の時点で有意なRI増強を認めた（p＜0.05）。
【考察】
本研究の結果から，PESに随意運動を併用することにより，それぞれ単独と比較して，RI増強効果が長く持続し，またその効果は介入後20分まで持続することが明らかになった。PESは，即時的にRIを増強することが報告されている（Perez et al., 2003）。またRIは，運動皮質からの投射を受けていることが知られており，PESに運動皮質の活動を高める随意運動を併用することによって，PES単独より，RIにおいて可塑的な変化を誘導したと考えられる。今後，脳卒中患者を対象に，RIと運動障害への効果を検討していきたい。
【理学療法学研究としての意義】
本研究は，運動障害に関係する相反性抑制を修飾する方法として，PESと随意運動の併用の有効性を示唆した。今後，中枢神経疾患に応用するための，基礎的研究として意義がある。
脳卒中後の脊髄相反性抑制（reciprocal inhibition：RI）の障害は，麻痺肢の運動障害と関連することが報告されている（Bhagchandani et al., 2012）。このRIを改善する手法として，歩行時の足関節におけるafferent burstを模擬したpatterned electrical stimulation（PES）が提案されている（Perez et al., 2003）。われわれは，第49回日本理学療法学術大会において，このPESと足関節の随意背屈運動を同時に行うことで，それぞれ単独と比較して，早期にRIを増強することを報告した。しかしながら，併用による効果の持続については不明である。そこで本研究では，PESに随意運動を併用することによるRI増強効果の持続に及ぼす効果について検討した。
【方法】
対象は健常者12名（年齢27±6.5歳）とした。選択基準は，下肢の整形疾患および神経疾患の既往がなく，同意の得られた者とした。PESは周波数100 Hzの刺激パルス10発を1 trainとして，この刺激trainを0.5 Hzで20分間刺激した。刺激は右総腓骨神経に行い，刺激強度は前脛骨筋のM波閾値とした。随意運動は，右足関節の背屈運動とし，0.5 Hzで20分間実施した。背屈運動は，前脛骨筋の表面筋電図において，振幅値100μVが得られる強度とした。介入は，1）PESのみ，2）随意運動のみ，3）PES＋随意運動の3条件とし，1），2），3）の3条件の課題を1週間以上の間隔をあけて実施した。
評価は，ヒラメ筋H反射を用いた条件－試験刺激法により，RIを測定した。試験刺激は脛骨神経へ行い，刺激強度はヒラメ筋におけるM波最大振幅の15～25%の振幅のH波が誘発できる強度とした。条件刺激は腓骨頭部で総腓骨神経を刺激し，強度は前脛骨筋のM波閾値に設定した。条件－試験刺激間隔は，0，1，2 msとし，介入前評価において最も強く抑制が認められた条件－試験刺激間隔を選択した。RIの指標として，試験刺激のみで得られたH反射振幅値から試験刺激に条件刺激を加えて得られたH反射振幅値を引いたものを，試験刺激のみで得られたH反射振幅値で除し，100を乗じた値をRI量（%）とした。評価は，それぞれの介入開始直前，介入終了直後，10分後，20分後および30分後に実施した。
統計解析は，介入条件による持続効果の違いを明らかにするために，介入条件（PESのみ，随意運動のみ，PES＋随意運動）と時間（介入前，介入終了直後，10分後，20分後，および30分後）の2要因による反復測定分散分析を実施した。Post-hoc検定として，Bonferroni補正した対応のあるt検定を用いた。有意水準は5%とした。
【結果】
分散分析の結果，介入条件と時間の交互作用（F［8，88］＝4.14，p＜0.001）を認め，介入条件，時間ともに主効果（介入：F［2，22］＝1.54，p＜0.001，時間：F［4，44］＝29.1，p＜0.001）を認めた。
介入条件内の比較において，PES＋随意運動では，介入前と比較して介入後にRIが有意に増強し，その効果が20分後まで持続した（p＜0.05）。PESのみでは，介入前と比較して，介入後にRIが有意に増強し，その効果が10分後まで持続した（p＜0.05）。随意運動のみでは，介入前と比較して，介入後にRIが有意に増強したが（p＜0.01），その効果は10分後までは持続しなかった。介入条件間の比較では，PES＋随意運動において，他の2条件と比較し，介入終了20分後の時点で有意なRI増強を認めた（p＜0.05）。
【考察】
本研究の結果から，PESに随意運動を併用することにより，それぞれ単独と比較して，RI増強効果が長く持続し，またその効果は介入後20分まで持続することが明らかになった。PESは，即時的にRIを増強することが報告されている（Perez et al., 2003）。またRIは，運動皮質からの投射を受けていることが知られており，PESに運動皮質の活動を高める随意運動を併用することによって，PES単独より，RIにおいて可塑的な変化を誘導したと考えられる。今後，脳卒中患者を対象に，RIと運動障害への効果を検討していきたい。
【理学療法学研究としての意義】
本研究は，運動障害に関係する相反性抑制を修飾する方法として，PESと随意運動の併用の有効性を示唆した。今後，中枢神経疾患に応用するための，基礎的研究として意義がある。