脳卒中後の上肢運動麻痺に対する電気刺激療法の概要

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竹林崇 大阪府立大学 教授

脳卒中後の上肢運動麻痺に対する介入方法に,電気刺激を用いた併用療法がある.電気刺激療法といっても様々な種類があるため一概には言えず,対象者の状態・目的に応じた電気刺激の種類を療法士側が選択できなければ,有効な効能が得られ難いどころか対象者の負担だけになってしまう可能性すらあり得る。その為,本稿ではリハビリテーションに用いられる主な電気刺激の種類など,概要を中心に解説していく.

キーワード
#電気刺激療法,#Evidence based practice,#脳卒中

はじめに

近年,脳卒中後の上肢運動麻痺に対しエビデンスが確立されているアプローチとして,Constraint induced movement therapy(CI療法)¹⁾や,促通反復療法(川平法)²⁾が挙げられている.また急性期や慢性期の脳卒中片麻痺患者,中等度から重度運動麻痺を呈した脳卒中患者においても,これらのアプローチに装具療法や電気刺激療法を併用することで,上肢機能の改善を優位に図ることが出来るとされる報告が散見されている.³⁾⁴⁾⁵⁾

こんかいより全3回にわたり、「脳卒中後の上肢運動麻痺に対する電気刺激療法」をテーマに解説していく。第1回目の今回は電気刺激療法の概要を述べ,次回以降にエビデンスや電気刺激装置,臨床での運用方法について解説していく.

電気刺激療法とは

電気刺激療法とは,電気エネルギーによって生じる生体反応を介入に応用したものであり,脳卒中後の痙縮の抑制,神経筋再教育,筋力増強,筋萎縮の予防,バイオフィードバックによる歩行能力の再建など,様々な目的で応用されている.電気刺激療法は使用目的によって治療的電気刺激(Therapeutic Electrical Stimulation:TES)と機能的電気刺激(Functional Electrical Smimulation:FES)に大別され,TESの中でも神経筋再教育や筋力増強を目的とした電気刺激を神経筋電気刺激(Neuromuscular Electrical Stimulation:NMES),鎮痛を目的とした経皮的電気刺激(Transcutaneous Electrical Never Stimulation:TENS)に分類される.FESは疾病により障害された機能を電気刺激によって代行・代償し,リーチや把握動作,歩行能力の再建を図ることを目的としている.⁶⁾

電気刺激を用いた研究結果により,本邦の脳卒中ガイドライン2015 ⁷⁾では,中等度の麻痺筋(手背屈筋・手指伸筋)への電気刺激の使用,麻痺側の肩関節可動域と亜脱臼の改善を目的とした電気刺激の使用,痙縮筋に対する高頻度の経皮的電気刺激の使用,重度の運動障害に対して機能的電気刺激を用いた介入等において,推奨グレードBとなっている.

また,アメリカ心臓/脳卒中学会のガイドラインでは,抹消神経筋電気刺激は回復期において,わずかな随意運動を改善させ,亜脱臼を改善させる,合理的な練習方法であるとされ,エビデンスレベルAと臨床での使用が推奨されている.

TENSとは

TENS( Transcutaneous Electrical Never Stimulation)は,本来疼痛軽減を目的とする電気刺激療法である.TENSの鎮痛メカニズムは,電気刺激によって侵害刺激を伝えるペインゲートをコントロールして疼痛を軽減させるMelzackら⁸⁾のゲートコントロール理論に基づいている.ゲートコントロール理論では疼痛と関係しない直径の太い神経繊維をTENSで刺激することにより,細い神経繊維で伝導される侵害刺激の上位中枢への伝達が減少するとされている.

TENSは筋収縮を伴わない感覚レベルTENSと,不快がない範囲での筋収縮を生じさせる運動レベルTENSに分類される.⁶⁾前述したようにTENSは,疼痛軽減を目的に使用される電気刺激であるが,筋収縮を伴う運動レベルTENSは脳卒中後に生じる肩関節の亜脱臼改善や痙縮筋の抑制に用いられることもある.

NMESとは

NMES(Neuromuscular Electrical Stimulation)は体表に貼付した電極を介して神経筋に電気刺激を加え,他動的に筋収縮を誘発するものであり,筋力増強や筋萎縮の予防,神経筋再教育,痙縮抑制などを目的とする電気刺激療法である.NMESは受動的な実施と比較し,随意的な筋収縮に併用することで,神経筋再教育や筋力増強により大きな効果をもたらすことが可能とされている.

脳卒中後の運動麻痺の病態として,皮質脊髄路の損傷により運動単位の減少や発火頻度が低下し,結果として筋収縮の強度低下が生じるとされている.体表に貼付した電極から伝わる経皮的な電気刺激は,一定の強度に達すると電流直下の感覚神経および運動神経に脱分極を生じさせ,脱分極した神経の興奮は遠心性と求心性の双方に伝播する.末梢神経の興奮が遠位に伝播すると筋収縮が誘発され,近位に伝播した興奮は脊髄視床路から感覚野へ上行する.この感覚野への入力が皮質間の連絡線維を通して運動野の興奮性を高め,脳機能の再建を図っていくきっかけとなる.⁶⁾

FESとは

FES(Functional Electrical Smimulation)は電機刺激によって筋収縮を誘発し,リーチや把握動作,歩行能力の再建を図ることを目的としている.1961年に前脛骨筋への電機刺激によって脳卒中片麻痺患者の足関節背屈を促したLibersonの報告から始まった.電気刺激によって生産された筋収縮を用いて動作を再建するFESは,機能を電気刺激で代償し動作を遂行する,いわば補助具のような役割で用いられてきた.しかしFESの使用によって動作の代償が出来るだけではなく,機能回復が生じる例が報告されはじめ,中枢神経の可塑性や脳内ネットワークの再構築が生じることが明らかになってきた.

近年,FESは埋め込み式の電極から表面電極を用いた手法が主流となっており,感覚入力と運動出力を統合させる手段として,筋電をトリガーとして標的筋への電機刺激を発生させる筋電誘発電機刺激療法(Electromyography Triggered Neuromuscular Stimulation:ETMS)が推奨され⁹⁾,単純な電気刺激よりも効果的と報告されている.¹⁰⁾ 本邦では村岡¹¹⁾がIVES療法(Integrated Volitional Controlled Electrical Stimulation)を開発し,IVESと上肢装具を1日8時間装着するプログラムを3週間行い,実生活で麻痺手の使用を促進するHANDS療法がFujiwaraらの先行研究¹²⁾によって効果が証明され,臨床運用されている.こうした背景から機能障害を電機刺激で代行・代償して動作を遂行するといった従来の考え方から,脳機能の再構築を促すモダリティへとFESの理念が変化していったのである.

6.まとめ 近年,脳卒中後の上肢運動麻痺に対するアプローチ方法として,電気刺激療法が取り上げられている.上記のように様々な目的に従った使用用途があるため,用語を正しく理解し,眼前の対象者の方に適した用途,容量を意識する必要がある.

【共著】 山田順也(社会医療法人協和会 加納総合病院 作業療法士)

【解説動画】

【引用文献】 1.Steven L Wolf et al.Effect of Constraint Induced Movement Therapy on Upper Extremity Function 3 to 9 Months After Stroke: The EXCITE Randomized Clinical Trail JAMA296(17):2095-104,2006 2.木村俊郎,酒井康生,三谷俊史,小野惠司:回復期脳卒中片麻痺患者のリハビリテーションに促通反復療法を取り入れた場合の片麻痺と日常生活活動への効果 -無作為化比較対象試験による検討- Jpn J Rehabil Med48(11):2011 3.廣瀬卓哉,竹林崇,児玉三彦,高橋真須美:急性期脳梗塞患者において様々な治療法を段階的に移行および併用した上肢機能訓練の試み 作業療法38(5):609-616,2019. 4.堀翔平,竹林崇:再生医療受診後も重度上肢麻痺が残存した脳卒中患者に対し,CI療法のコンセプトである課題指向型アプローチとTransfar Packageを実施した1症例 作業療法37(4):440-448,2018. 5.伊藤理恵,平田篤志,竹林崇:脳卒中回復期において上肢の中等度麻痺に対し装具および電気刺激療法を併用したCI療法の取り組み-退院後1年の経過調査- 作業療法37(3):316-322,2018. 6.「エビデンスから身につける物理療法」(庄本康治/編)P173-231,羊土社,2017 7.「脳卒中ガイドライト2015」(日本脳卒中学会 脳卒中ガイドライン委員会/編)2015 8.Melzack R, Wall PD:Pain mechanisms:a new theory. Science150:971-979,1965 9.木村浩彰,三上幸夫,牛尾会,他:運動障害以外の疾患に対するエビデンスに基づいた電気刺激療法 Jpn J Rehabil Med54(8):2017 10.Joke R de kroon et al. Relation Between Stimulation Characteristics and Clinical Outcome in Studies Using Electrical Stimulation to Improve Motor Control of the Upper Extremity in Stroke:J Rehabil Med 37(2):65-74,2005. 11.村岡慶裕:随意筋電制御電気刺激装置IVES. 臨床脳波51:170-175,臨床脳波. 12.Fujiwara,T,et al:Mitor improvement and corticospinal modulation induced by hybird assistive neuromuscular dynamic stimulation(HANDS)thrrapy in patients with chronic stroke:Neurorehabil Neural Repair23:125-132,2009.

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