重症患者に対する経皮的機能的磁気筋刺激 (FMS_ICU)

1. 導入

   ICU 後天性衰弱 (ICU-AW) は、重篤な病気の重大な合併症です。 ICU-AW は、敗血症、全身性炎症反応を患い、人工呼吸器を使用している患者によく見られます。 原疾患から回復している患者の約 50% は、特徴的な筋力低下を抱えて依然として集中治療を受けていると推定されています。 これは人工呼吸器への依存につながり、費用のかかる集中治療入院が長引くことになります。 結果として生じるミオパチーは持続的な機能障害を引き起こし、退院後も長い期間にわたって患者を危険にさらします。

   1.1 重症ミオパチー発症の病態生理学的基礎 ICU-AW の病態生理学的メカニズムはほとんど理解されていないため、その予防に特に標的を絞った治療法は存在しません。 ほとんどの患者では、骨格筋萎縮、特に速筋線維 (II 型) の喪失とミオシン重鎖 (MyHC) レベルの低下が観察されます。 MyHC の損失は、その合成と分解の間のバランスが崩れた結果です。 ICU-AWの発症に最も大きく寄与する要因には、全身性炎症、敗血症、不動化、鎮静、高血糖、神経筋遮断薬やコルチコステロイドへの曝露が含まれ、その結果、筋肉量と筋力が低下します。 骨格筋におけるタンパク質分解の主要な細胞内システムはユビキチン - プロテアソーム システムであり、MyHC 分解も制御します。

   1.2 理学療法と経皮的筋電気刺激 集中治療室での治療活動は、特に活動的で意識のない患者に対して、受動的な動員から始まることがよくあります。 重症患者の治療では、鎮静を軽減し、適切な鎮痛を提供することで、より早い覚醒と協力を促進し、人工呼吸器を使用している患者であっても活発な動きを促すことを目的としています。

   筋肉の強化と萎縮の軽減のために、理学療法は骨格筋の末梢経皮電気刺激と組み合わされることがよくあります。 電気刺激では、筋肉疲労を誘発しない刺激プロトコルを使用することで、重篤でない患者の筋力を増加させることができます。

   電気刺激はまた、座ってばかりの生活習慣が多く活動性の低い人に多く見られる、速い解糖線維（タイプ II）の割合を減らし、持久力を重視したゆっくりと収縮する筋線維（タイプ I）を優先させることにより、筋肉の機能を変化させることもあります。 (高速から低速への移行)。 これらの変化は、選択した刺激パラメータ、刺激期間、および筋肉の神経支配に大きく依存します。 同様に、重症患者の場合、入院5日目から15日目までに2回連続で骨格筋生検を行ったところ、持久力の大幅な低下と収縮の遅い線維が明らかになった。

   電気刺激は重篤なミオパチーを予防するための有望な方法ですが、一定の制限があります。 研究では、治療後最初の7日以内に開始した場合の重症患者に対する有効性は実証されておらず、非常に急性の状態には効果がありません。 電気刺激は、重篤な患者の 75 ～ 80% にのみ目に見えるほどの激しい筋肉収縮を誘発します。これは、電気刺激の深さが限られているため、おそらく絶縁体として機能する筋肉上の組織浮腫が原因であると考えられます。 さらに、電気刺激は痛みを伴う方法であり、重症患者の痛みの評価は一般の人に比べてより困難です。 したがって、重症患者の筋肉電気刺激に使用されるパラメータの選択は非常に重要です。

   電気刺激の効果を正確に評価するために、超音波による筋厚評価と徒手筋力検査による筋力評価を採用しています。 筋力評価に使用される最も一般的な尺度は Medical Research Council (MRC) 尺度で、最大 60 点のうち 48 点未満、または平均スコアが 4 未満であると ICU-AW と定義されます。 ICU-AW には、重症患者の神経障害と筋障害の両方が含まれます。

   周波数 30 ～ 40 Hz、パルス持続時間 0.3 ミリ秒、オン 6 秒、オフ 6 ～ 12 秒、合計持続時間 45 ～ 55 分の二相対称電気刺激が最も効果的であることが示されています。 標準的なリハビリテーション治療に加えて電気刺激を受けた患者は、電気刺激を受けなかった患者と比較して、MRCスケールによる筋力が有意に増加しました。 さらに、筋肉の電気刺激を受けた患者では、人工呼吸器からの離脱が大幅に短縮されることが観察されました。

   1.3 経皮的機能性筋肉磁気刺激 経皮的機能性筋肉磁気刺激 (FMS) は、筋肉組織の刺激に 2 つ (またはそれ以上) の電極の代わりに磁気アプリケーターを使用し、痛みが大幅に少ないという点で電気刺激とは異なります。 アプリケーターに取り付けられた電気コイルは空間に伝播する磁場を生成します。 磁場は人体にも浸透し、電流を誘導します。 これらの誘導電流は、電気刺激と同様に、信号を神経細胞 (ニューロン) に沿って人為的に伝播させ、それによって筋収縮を引き起こす電気刺激です。 神経細胞における電気信号のトリガーメカニズムは同じであるにもかかわらず、エネルギー伝達の方法が異なります。 したがって、FMS は、12 mm より深い構造に到達することはほとんどないため、電気刺激の主な欠点の 1 つである表面構造のみに作用することに限定されません [38]。 電気刺激とは異なり、FMS はアプリケーターが皮膚に直接接触することなく身体の奥深くまで浸透するため、衣服や包帯の上、または負傷した皮膚や敏感な皮膚の上でも磁気刺激を行うことができます。 さらに、FMS は皮膚を通って体内に入る時点で高濃度の電流を引き起こさないため、痛みを引き起こしません。

   ラットの可動肢で実証されているように、FMS は骨格筋の不活化萎縮を防止します。 大腿神経を介した大腿四頭筋の経皮的FMSは、人間に適用しても安全で痛みのない方法です。 30Hz の刺激周波数と 1.6 T の磁場で、大腿四頭筋の最大自発収縮力の約 72±5% を生成できます。 COPD患者において、大腿四頭筋FMSは対照群と比較して自発収縮力を17%増加させ、生活の質を改善しました。 COPD患者は、大腿四頭筋FMSが筋肉の酸化ストレスに影響を及ぼさないが、遅筋線維のサイズを増加させるため、よく耐えます。

   集中治療医学では、磁気刺激は主に横隔膜機能の評価、末梢筋力の評価などの診断目的に使用され、診断ツールおよび脳細胞の治療刺激として経頭蓋電気刺激が使用されてきました。 最新の経皮磁気刺激装置の開発により、重症ミオパチーの予防などの治療目的で集中治療医療に使用できる可能性が生じています。 現在までのところ、重篤な患者に対する末梢筋肉への磁気刺激の使用と有効性に関する研究は行われていません。

   1.4 ICU-AW の診断 現在、ICU-AW の存在を確認する単一の標準化された診断基準はありません。 臨床的には、軽く鎮静された参加患者の筋力が評価されます。 ICU-AW の疑いを高めるため、筋力の臨床評価は修正された MRC スケールを使用して行われるのが一般的です。 これには手動筋肉テストが含まれ、上肢では肩の外転、肘の屈曲、手首の伸展、下肢では股関節の屈曲、膝の伸展、足首の背屈が評価されます。 すべての評価の最大合計スコアは 60 です。 スコアが 48 以下、または平均スコアが 4 未満の場合、ICU-AW および関連する合併症の臨床的疑いが生じる可能性があります。 ICU-AW の存在を確認するには、多くの場合、筋電図検査、電気神経検査、筋肉および神経生検サンプルの組織形態学的分析および分子生物学的分析などの侵襲的診断技術の使用が必要です。 これらの技術は診断のゴールドスタンダードとみなされます。 筋肉および神経の生検は構造異常を明らかにする可能性がありますが、これらの手順は非常に侵襲的であり、常に ICU-AW の確定診断を提供するとは限りません。それにもかかわらず、それらは筋萎縮を特定する上で非常に重要です。 ICU-AW の臨床的および電気生理学的パターンを持つ患者は、筋障害性変化を示すことが多いことが筋生検によって証明されました。 ICU-AW を証明するための筋生検は、三角筋または大腿四頭筋外側頭から採取されるのが最も一般的です [23]。

2. 研究の目的

研究の目的は、ICU-AW の発症に対する FMS の影響を調査することです。 提案された研究の主な目的は次のとおりです。

1. 重症患者における FMS の実現可能性を評価する。
2. 重症患者の骨格筋の萎縮と筋力低下の予防における FMS の有効性を評価する。