嵐を乗り切る: 新型コロナウイルス感染症に対する肺、心臓、脳の血管リハビリテーション

目的 1 - 個別の心臓運動リハビリテーションは心肺機能と脳血管の回復を促進しますか? 「運動は薬である」ということは広く受け入れられています。ポリピルであり、COVID19と同様の病原性を持つ疾患（重症急性呼吸器症候群、中東呼吸器症候群、急性呼吸窮迫症候群など）を含む疾患の予防と回復の基礎となります。 より具体的には、運動は血管医学とみなされ、内皮を治癒することによって動脈の活力を改善することができます。 個別の運動中に血流と動脈せん断応力が標的にされ、繰り返し、一時的に増加すると、内皮が機械的に刺激され、血管新生や血管新生に必要な一酸化窒素やその他の血管作動性分子や抗炎症性分子の生成が引き起こされます。 したがって、SARS-CoV2ウイルスが損傷した一次血管構造を運動で治癒することは、肺、心臓、脳などの末端臓器に重大な血管再生効果をもたらします。 例えば、さまざまな心肺疾患を治療するための運動療法から得られるいくつかの基礎となる心肺機能の利点がリストされており、個別化された運動介入を使用して新型コロナウイルス感染症（COVID19）の回復を促進する可能性が強調されています。1）有酸素運動能力は、急性H1N1感染後の末梢動脈における内皮機能不全の軽減と関連しています。 2) 肺の弾力性と強度の回復、および運動トレーニング後の炎症を軽減する抗酸化物質の増加は、心肺能力の向上に貢献します。 3) 心肺機能の自律神経調節が改善され、運動能力と全体的な健康状態が改善されます。

新型コロナウイルス感染症後に脳血管機能が変化することを具体的に示す証拠はほとんどないが、疫学的証拠は、新型コロナウイルス感染症から回復中の人は脳卒中のリスクが高いことを示している。 運動ベースの運動リハビリテーションが脳卒中治療に早期に導入されると、主に血管炎症の軽減と神経栄養調節因子の増加により、運動能力、末梢血管および脳血管機能の改善が大きくなります。 脳卒中を患った人、または脳卒中のリスクが高い人が身体を動かさないと、炎症性血管機能不全がさらに悪化します。 運動は、脳動脈の血流と動脈内せん断応力を増加させることにより、脳血管内皮を直接刺激します。 脳血管機能は、生理学的コントローラーの絶妙な相乗的かつ冗長なセット（つまり、二酸化炭素と酸素の動脈分圧、動脈血圧、神経原性自律神経調節、および心拍出量）によって調節されます。 運動療法による脳血管への直接的な利点に加えて、ガス交換、血圧、自律神経反射、心臓機能を強化する全身的な心肺機能の改善は、脳の血管に重要な利点をもたらします。 したがって、提案された研究は、新型コロナウイルス感染症からの回復中の運動能力、心肺機能、脳血管機能の改善に大きな利益をもたらします。

心肺機能は、標準化された一連の臨床検査を使用して定量化され、安静時および最大下および最大ストレッサー時の心血管機能と肺機能を評価します。 たとえば、安静時の心血管機能は、心拍数、左心室および右心室の心機能、末梢血管の血流、および脈波速度を測定することによって決定されます。 これらの指標は、動脈硬化、自律神経および末梢血管機能に関する定量化可能な情報を提供します。これらは、中枢血行動態 (心拍出量、動脈血圧、血流など) と心血管の健康状態を調節する際の主な決定要因です。 新型コロナウイルス感染症が安静時の中枢血行動態に影響を与えるかどうかは不明です。 しかし、私たちの研究グループは、さまざまなウイルス感染に対する急性炎症反応に続く中枢血行力学的機能障害を以前に観察しました。 最大下（血流媒介拡張）および最大（心肺運動試験）の生理学的測定により、研究者は日常活動で観察されるストレス要因に反応する心肺システムの能力を定量化できます。 リハビリテーション介入の後、最大下心肺検査および最大心肺検査により、運動介入の有効性を定量化する必要があります。

心臓心エコー検査：左右の心室力学（拡張末期および収縮末期容積、僧帽弁充満）、および大動脈と大静脈の中心血行動態（大動脈径、心拍出量、一回拍出量、心拍数）を以下の方法で評価します。 Hitachi Aloka Alpha 7 システム (東京) を介して 2 次元心エコー検査を使用して安静にします。 被験者が左側臥位の場合、2 腔ビューおよび 4 腔ビューを使用して測定値が取得されます。 左心室の内部は、収縮終期と拡張終期の両方で手動でトレースされます。 体積はシンプソンの法則を使用して測定されます。 一回拍出量は、収縮終期容積から拡張終期容積を減算することによって計算されます。 心拍出量は、HR に 1 回拍出量を乗じて計算されます。 3 拍が測定され、その平均が分析に使用されます。 駆出率は心室容積から計算され、収縮終期容積と拡張終期容積のパーセンテージとして表されます。 僧帽弁速度は心尖部 4 腔像から得られ、それにより E、A、および E/A が測定されます。 流入の勾配も決定されます。 組織ドップラーも実行され、E/E' が計算されて E' が取得されます。 最後に、TOMTEC 組織追跡ソフトウェアを使用してスペックル追跡が実行されます。

脳血管機能は伝統的に、CBF調節に関与する主要な機構の1つを強調する単一の摂動に対する脳血流（CBF）応答を定量化する一次元アプローチを使用して評価されています。 安静時および運動中の CBF 調節に関与する主なメカニズムは、動脈血液ガス、動脈血圧、神経原性自律システム、および代謝です。 したがって、臨床刺激は、特にこれらの主要なメカニズムの 1 つを混乱させる、環境、薬理学的、または生理学的条件を変化させることによって脳血管反応を引き起こすために使用されます。 私たちの研究チームが開発した新しいアプローチは、一連の臨床評価を使用して脳血管系を検査することによって、またはCBFに影響を与える特定および全身の生理学的摂動を引き起こす評価を通じて、従来の一次元CBF評価を進歩させます。 このプロトコルで利用される 2 つの脳血管評価戦略は、特に、二酸化炭素、血圧、および安静時における神経原性活動の変化に対する脳血管反応を、増分全身および疲労ハンドグリップ運動中に評価します。 これらの検査は、脳血管機能の従来の一次元定量化を提供するだけでなく、統合的な脳血管機能の微妙な定量化も提供します。 さらに、トレーニング介入が改善を目指すのと同じシステム（呼吸器系、心血管系、骨格筋系）を同様に対象とする評価戦略を利用することで、介入前後の脳血管検査により、各システムが改善に寄与する割合の指標が得られます。新型コロナウイルス感染症後の生理学的回復。

目的 2 - 吸気筋リハビリテーションと心臓運動リハビリテーションを組み合わせると、心肺機能と脳血管機能の COVID19 回復に相加的な効果が得られますか? 肺機能不全と肺炎は、新型コロナウイルス感染症の主な懸念事項です。 一方、発熱、咳、倦怠感、筋肉痛、呼吸困難は、新型コロナウイルスに感染した人の最も一般的な症状です。 新型コロナウイルス感染症に感染した多くの人にとって、ウイルスから生き残ることは問題の一部にすぎません。 最近の報告では、回復したとみなされて退院した新型コロナウイルス感染症患者には、異常な肺拡散が持続していることが判明した。遡及的調査により、COVID19感染後の肺拡散は退院後30日間異常なままである可​​能性があることが明らかになった。 長期にわたる肺機能障害は主に、重度の新型コロナウイルス感染症における呼吸筋萎縮と人工呼吸器誘発性の横隔膜機能不全に起因すると考えられています。 しかし、軽度の新型コロナウイルス感染症に伴う咳、倦怠感、呼吸困難が長引くと、肺機能不全を引き起こし、呼吸筋力が低下する可能性もあります。 吸気筋力の低下によって引き起こされる肺機能不全は、呼吸仕事量、筋肉の交感神経活動、および身体活動に伴う疲労を増加させます。 吸気筋の疲労により運動能力や身体能力が低下し、筋肉の交感神経活動が亢進すると活動的な四肢への血流が減少し、疲労が増大します。 その結果、重症度に関係なく、新型コロナウイルス感染症後の肺機能の障害が長引くと、運動能力、身体能力、生活の質、そしておそらく心肺機能や脳血管機能が低下します。

吸気筋トレーニングは、運動トレーニング プログラムと同様に編成された標準化された呼吸ルーチンを効果的に行うもので、他の慢性呼吸器疾患における疲労、筋肉痛、呼吸困難の軽減に効果的であることが証明されています。 IMT 後の心肺機能の改善は、主に吸気筋の強化の結果です。 吸気筋力を高めると、身体活動中の呼吸仕事量が減少し、安静時と身体活動中の呼吸に関連する代謝コストが減少します。 骨格筋は、運動中、特に呼吸仕事量が高まったときに血液供給をめぐって競合することが多いため、運動トレーニングと組み合わせて IMT を使用して吸気筋機能を改善すると、運動トレーニングのみと比較して、血管系全体に過剰な血流刺激がもたらされる可能性があります。 心血管血流の増加に由来する血管新生特性と血管新生特性を考慮すると、運動トレーニングと組み合わせた IMT トレーニングは、新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) の回復を促進する革新的な戦略を提供します。 これまでのところ、IMT トレーニングと運動が脳血管機能に及ぼす影響を調査した研究はありません。 しかし、呼吸筋機能の改善に伴う心肺機能の改善は、脳血管の調節も相乗的に強化するはずです。

要約すると、IPL は、慢性疾患の臨床モデルにおける心肺および脳血管系の機能を改善するために運動を利用することに特化しています。 例えば、IPLのメンバーは、運動に対する脳血管の反応が、健康と病気において二酸化炭素、動脈血圧、動脈せん断応力に依存していることを以前に実証した。 さらに、個別の心臓運動リハビリテーションは心不全集団の CBF を増加させ（約 10%）、正常な CBF を再確立します。 同様に、IPLは、運動トレーニングが炎症性疾患（糖尿病）を抱えて暮らす人々の血管血行動態と自律神経調節を改善するという、提案された研究に関連するデータを収集した。血圧も改善します。 IPLの心臓呼吸器研究の専門家らは、筋トレが新型コロナウイルス感染症による合併症のリスクが高い肥満患者の運動耐容能と呼吸困難を改善することも実証した。 IPLの研究者らは集合的に、これらの技術とアプローチを利用して、心臓、脳、肺の新型コロナウイルス感染症（COVID19）の回復を促進する最適な戦略を決定することを目指している。