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Cardiac and Peripheral Autonomic Responses to Orthostatic Stress During Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation in Healthy Subjects

Eleonora Tobaldini, Edgar Toschi-Dias, Liliane Appratto de Souza , Karina Rabello Casali , Marco Vicenzi, Giulia Sandrone, Chiara Cogliati, Maria Teresa La Rovere, Gian Domenico Pinna, Nicola Montano. J Clin Med. 2019 Apr 11;8(4):496.

PMID: 30979068 PMCID: PMC6517949 DOI: 10.3390/jcm8040496


No.2022-05

執筆担当:和歌山リハビリテーション専門職大学 福井 直樹

掲載:2022年5月30日


【論文の概要】

交感神経系と副交感神経系は自律神経系の主枝であり、恒常性維持のために内蔵機能を制御している1)。この自律神経の失調は高血圧や心不全など多くの疾患の発症・進行に関連し、特に心血管疾患の予後を左右する因子であることが明らかになっている2-3)。ヒトの迷走神経の耳介枝は、迷走神経求心性の第一中枢である孤束核(NTS)や、脳幹や前脳の他の迷走神経投射部に投射されていることが報告されている4)。Krausらは機能的磁気共鳴を用いた神経画像研究により、大脳辺縁系構造や脳幹などの自律神経調節経路のBOLD信号が、左前耳道の電気刺激(taVNS)により減少することを観察している5)。本研究は健常者において、taVNSがHRを低下させ、起立性ストレスに対する自律神経系の反応性を変化させるかどうか無作為化クロスオーバー研究デザインで検証した。対象は平均年齢27.4歳の若い健常者13名とし、介入1日目にtaVNSを行い、24時間後をコントロール期とした。評価はECG、胸部ベルトを介した呼吸信号、安静時および受動的起立運動時の非侵襲的な拍動性動脈血圧とした。taVNSは非侵襲的なTENS装置(NEMOS)を用いて、外耳の左耳介に経皮的電気神経刺激を行った。パラメーターはパルス幅200ms、パルス周波数25Hzの電流を1〜6mAの感覚閾値のレベルで実施した6)。解析はR-R間隔の連続する2つのピーク間の間隔から得られた心拍変動(HRV)、収縮期動脈圧変動(SAPV)の周波数領域解析を行った。統計解析は、Lèvene検定およびShapiro-Wilk検定を用いて、それぞれ分布の均一性および正規性を評価した後、電気刺激の種類間の差をStudent's t-testで検定し、p<0.05の確率値を統計的に有意とした。結果、taVNSによってHRが有意に低下したがスペクトル分解時の低周波成分と高周波成分の相対的な寄与率においては有意な差はみられなかった。一方、R-R間隔では、心臓の交感神経の変調の指標となる無変動パターンの頻度が有意に減少した。


【解説】

本研究は若年健常者に対してtaVNSを実施し、ベースラインと比較して①HRを低下させる、②安静時に心臓および末梢の交感神経調節を低下させる、③起立性変化に対する交感神経系血管運動調節の反応性を高めることを明らかにした。迷走神経を非侵襲的に新しい方略で刺激・調節することができることは非常に興味深い。①HRの低下は副交感神経の迷走神経活動が耳介刺激によって直接誘発された結果であると考えられる。しかし、taVNSがどのようなメカニズムでHRを低下させるのか不明である。②taVNSが交感神経の心臓副交感神経変調を減少させる、③taVNSが交感神経系の血管運動調節を減少させる。この現象によってtaVNSが心拍数と収縮期動脈圧の変動の減少を起こす可能性が示唆される。最近の研究では、耳の他の場所と比較して、耳介を刺激するとNTSの活性化が有意に強くなることも示されている7)。経皮的迷走神経刺激はHRを低下させ、心臓および末梢の自律神経調節に影響を与え、交感神経による調節が心臓と血管に向けられ、遠心性線維だけでなく、求心性線維も活性化させることで全身を調節する可能性がある。


【引用・参考文献】

1) Montano, N.; Tobaldini, E.; Porta, A. The Autonomic Nervous System. In Stress Challenges and Immunity in Space: From Mechanisms to Monitoring and Preventive Strategies; Chouker, A., Ed.; Springer:Berlin/Heidelberg, Germany, 2012.

2) Mancia, G.; Grassi, G. The Autonomic Nervous System and Hypertension. Circ. Res. 2014, 114, 1804–1814.

3) La Rovere, M.T.; Pinna, G.D.; Maestri, R.; Mortara, A.; Capomolla, S.; Febo, O.; Ferrari, R.; Franchini, M.;Gnemmi, M.; Opasich, C.; et al. Short-term heart rate variability strongly predicts sudden cardiac death in chronic heart failure patients. Circulation 2003, 107, 565–570.

4) Frangos, E.; Ellrich, J.; Komisaruk, B.R. Non-invasive Access to the Vagus Nerve Central Projections via Electrical Stimulation of the External Ear: FMRI Evidence in Humans. Brain Stimul. 2015, 8, 624–636.

5) Kraus, T.; Kiess, O.; Hösl, K.; Terekhin, P.; Kornhuber, J.; Förster, C.CNSBOLDfMRI E ects of Sham-Controlled Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation in the Left Outer Auditory Canal—A Pilot Study. Brain Stimul.2013, 6, 798–804.

6) Kreuzer, P.M.M.; Landgrebe, M.; Husser, O.; Resch, M.; Schecklmann, M.; Geisreiter, F.; Poeppl, T.B.;Prasser, S.J.; Hajak, G.; Langguth, B. Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation: Retrospective Assessment of Cardiac Safety in a Pilot Study. Front. Psychol. 2012, 3, 70.

7) Yakunina, N.; Kim, S.S.; Nam, E.C. Optimization of Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation Using Functional MRI. Neuromodulation 2017, 20, 290–300.

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Effect of whole-body vibration therapy on lower extremity function in subacute stroke patients.

Head Neck.

Jin Wan Kim , Jong Hwa Lee

2021. 17(3):158-163.

PMID: 34285892 PMCID: PMC8257441 DOI: 10.12965/jer.2142246.123


No.2022-04

執筆担当: 関西福祉科学大学 植村 弥希子

掲載:2022年2月24日


【論文の概要】

全身運動刺激(Whole Body Vibration; WBV)は筋のパフォーマンスを向上させ、歩行機能を改善する可能性があるといわれている。今回、初発脳卒中発症後2か月以内の亜急性期患者に対しWBVの効果を検証した。計38名が参加し、それぞれ20分の理学療法と45回のスクワットを1日2回、週に5回、計10回実施した。なおWBV群は理学療法やスクワットをWBV(周波数16Hz、強度40)の台の上で行った。介入後、股関節、膝関節の屈曲、伸展筋力、Berg Balance Scale (BBS)、10-m歩行テスト(10MWT)、Timed Up and Go Test(TUGT)を測定し、Functional Ambulation Category (FAC)を評価した。下肢筋力およびBBS、10MWT、FACはいずれの群も有意な改善を認めた。改善率で比較するとWBV群でBBS、10MWT、FACで有意な改善を認めたことから、WBVの併用は脳卒中亜急性期患者のバランス機能ならびに歩行機能の改善をもたらす可能性がある。


【解説】

WBVは筋紡錘およびα運動ニューロンを刺激し、緊張性振動反射を生じさせ、その結果、筋出力が改善、姿勢制御、バランス機能が改善すると考えられている。変形性膝関節症患者1)やパーキンソン病患者2)においてWBVの併用が筋力やバランス機能を改善すると報告されている。一方で、WBV単独では運動療法と比べ身体機能の改善は認めていない2)ことから、WBVと運動療法の併用が身体機能改善に効果があると考えられる。本研究においてはWBV単独群との比較はされていないが、運動療法との併用がよりバランス機能を改善していることから、WBVは効果的な補完療法になりうる可能性が示唆された。一方で、脳卒中患者に対するメタアナリシスではバランス改善効果を認めなかった(BBS:SMD=-0.08, 95%CI=-1.35 to 1.19, P=0.91)3)と結論付けている。しかしWBVの使用方法や対象については一定の見解を得られておらず、今後さらなる検証が必要と思われる。


【引用・参考文献】

1) Lai Z., Lee S., Hu X., et al. Effect of adding whole-body vibration training to squat training on physical function and muscle strength in individuals with knee osteoarthritis. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2019; 19: 333-41.

2) Molina ED., Barron-Gamez CE., Bellmann IE., et al. Comparison of the effect of whole-body vibration therapy versus conventional therapy on functional balance of patients with Parkinson's disease: adding a mixed group. Acta Neurol Belg. 2021; 121: 721-28.

3) Yang X., Wang P., Liu C., et al. The effect of whole body vibration on balance, gait performance and mobility in people with stroke: a systematic review and meta-analysis. Clin Rehabil. 2015; 29: 627-38.


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嚥下障害に対する神経筋電気刺激における2Chと4Chの効果検証-無作為化比較試験


Clinical effectiveness of the sequential 4-channel NMES compared with that of the conventional 2-channel NMES for the treatment of dysphagia in a prospective double-blind randomized controlled study. J Neuroeng Rehabil. 2021; 18: 90.

Kyoung-Ho Seo , Joonyoung Jang , Eun Gyeong Jang , Yulhyun Park , So Young Lee , Bo Ryun Kim , Donghwi Park , Sungwon Park , Hyeoncheol Hwang , Nam Hun Kim , Byung-Mo Oh , Han Gil Seo , Jun Chang Lee , Ju Seok Ryu

PMID: 34059092 PMCID: PMC8165767 DOI: 10.1186/s12984-021-00884-6


No.2022-03

執筆担当:長崎リハビリテーション学院 森 健次郎

掲載:2022年2月18日


【論文の概要】

嚥下障害に対する神経筋電気刺激療法(NMES)は有効であると認知されており、2Ch使用で行うことが多い。本研究は、嚥下障害に対する2Ch NMESと4Ch NMESの効果をランダム化比較試験にて調査した。23名の嚥下障害患者を対象に、2Ch NMES群と4Ch NMES群にランダムに割り当てた。電流パラメーターは周波数80Hz、パルス時間300μs、電流強度は最大許容量、電極は2 Ch NMES群は顎二腹筋(1Ch)、顎舌骨筋(2Ch)、4Ch NMES群は顎二腹筋(1Ch)、顎舌骨筋(2Ch)、甲状舌骨筋(3Ch)、胸骨甲状筋(4Ch)に貼付、刺激順は2Ch NMES群1Ch、2Ch同時刺激、4Ch NMES群は1Ch、2Ch同時刺激から開始し3Ch(150ms後)、4Ch(250ms後)、刺激時間30~40分、2週間刺激した。評価は、Video fluoroscopic Dysphagia Scale(VDS)、Functional oral intake scale(FOIS)、Penetration-Aspiration Scale(PAS)測定した。結果、両群ともVDSスコアは改善を認め、FOIS、PASは4Ch NMES群が有意に改善を認めた。


【解説】

嚥下障害に対するNMESの有効性については報告1)されており、2Ch使用し行うことが多い。しかし、舌骨上筋は舌骨下筋よりも早く活動する2)ため、2Chの同時刺激では嚥下過程での通常の筋収縮を誘発することはできないとされている2,3)。本研究は嚥下障害者を対象に実施者、評価者で盲検化したランダム化比較試験にてNMESを実施している。結果、両群とも嚥下機能は改善し、4Ch使用では嚥下機能が有意に改善した。刺激時間、介入期間にばらつきがあり、また、4Chで特に連続した刺激に耐えられず、電流強度を下げた症例も存在していることから純粋なNMESの効果かは不透明な点があるが、嚥下障害に対するNMESの介入方法の選択肢として、一考の価値があると思われる。


【引用・参考文献】

1) Lee HY, Hong JS, et al.: Changes in hyolaryngeal movement and swallowing function after neuromuscular electrical stimulation in patients with dysphagia. Ann Rehabil Med. 2015; 39(2): 199-209.

2) Park D, Lee HH, et al.: Normal contractile algorithm of swallowing related muscles revealed by needle EMG and its comparison to videofluoroscopic swallowing study and high resolution manometry studies: a preliminary study. J Electromyogr Kinesiol. 2017; 36: 81-89.

3) Kiger M, Brown CS, et al.: Dysphagia management: an analysis of patient outcomes using VitalStim therapy compared to traditional swallow therapy. Dysphagia. 2006; 21(4): 243-253.

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