膝関節手術後の高齢者に対する呼吸法介入の実現可能性

術後合併症は、正常な回復から逸脱するあらゆる事象と定義され¹、患者の生理的・心理的健康に悪影響を及ぼし、医療システムに大きな財政的負担を課します^2-4。 年間約3億1200万件と推定される手術のうち、7〜20%が1つ以上の合併症を引き起こします^5-7。 手術は病院支出の約40%を占め、術後合併症がこれらの費用の半分以上を占めています^2,8。 合併症は軽度（吐き気、便秘など）から重度（感染症、敗血症など）まで幅広く、痛み、不安、うつ病などの術後罹患率に寄与し、治療が不十分な場合は死亡率にもつながります^4,6,9。 その重症度は、手術の種類、患者の危険因子、周術期管理の影響を受けます^10-14。 高齢者（65歳以上）は特に脆弱であり、加齢により回復に不可欠な神経内分泌機能と免疫機能が変化するためです^9,15,16。 彼らは世界中の手術患者の32〜53%を占めており^15,17、この数は2030年までに少なくとも10%増加すると予測されています^7,18。 人工膝関節全置換術（TKA）はこのグループの手術の約55%を占め、2040年までに14%増加すると予想されています^19,20。 外科的実践の進歩にもかかわらず、約12%の高齢者がTKA後に合併症を経験します^21,22。 高齢化人口の拡大に伴い、数百万人が術後合併症および関連する罹患率のリスク増加に直面する可能性があります。

これらの合併症に寄与する主要なメカニズムは、手術ストレス応答（SSR）であり、組織損傷後に恒常性を維持するために設計された生来の神経内分泌、代謝、免疫反応です^3,6,9。 手術が行われると、視床下部の室傍核（PVN）が生理的ストレス信号を検出し、交感神経系（SNS）と視床下部-下垂体-副腎（HPA）軸の活性化を引き起こします^6,9。 HPA軸は循環コルチゾールと日内リズムを調節しますが^23,24、手術中の過剰なSNS活性化はこのシステムを乱し、コルチゾールの持続的上昇と日内勾配の平坦化を引き起こします^9,25。 平坦なコルチゾール勾配は、より大きな術後痛、不安、うつ病に関連しています^23,24,26。 したがって、HPA軸の調節異常は、特に高齢者において術後罹患率を増幅する可能性があります^9,23,27。 SSRは治癒に必要ですが^9,28,29、持続的なSNS活性と副交感神経系（PNS）出力の減少によって引き起こされる自律神経の不均衡は、手術後数週間続く可能性があります^9,28,30。 証拠は、PNS出力を強化することで自律神経系（ANS）のバランスを回復し、ストレス応答を減衰させ、回復結果を改善できることを示唆しています^29,31-33。 TKAを受ける高齢者の数が増加していることを考えると、PNSを活性化させてSSRの調節異常と関連する合併症を緩和する安全な行動介入が明らかに必要とされています。

PNS、または「休息と消化」システムは、SNS活性化後にバランスを回復します^34-36。 このシステムは主に迷走神経によって媒介され、心拍数、呼吸、消化などの不随意プロセスを調節します^34,37,38。 脳、肺、心臓間の迷走神経シグナリングは、呼吸性洞性不整脈（RSA）を生成し、これは呼吸に伴うリズミカルな心拍数変動であり、迷走神経緊張とPNS活性のバイオマーカーとして機能します^40,41。 より高い迷走神経緊張は、より大きな副交感神経能力を反映し、改善された心理的・生理的健康と相関します^33,41。 迷走神経はまた、PVN内の副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン（CRH）を調節することでHPA軸を調節し、下流のACTHおよびコルチゾール放出に影響を与えます^9,34,42。 研究は、迷走神経緊張とHPA活性の間に逆相関があることを示しており^34,42,43、SSRによる調節異常で見られるような迷走神経緊張の低下は、痛み、不安、うつ病などのより悪い心理的結果と相関することを示唆しています^44,45。 したがって、RSAを促進する介入を通じて迷走神経緊張を高めることは、自律神経バランス、HPA調節、および改善された術後回復を促進する可能性があります。

呼吸法は、この効果を達成するための有望な非薬理学的アプローチです。 生理学的状態に影響を与えるために意図的に呼吸速度とリズムを調節することと定義され^32,46、呼吸法はPNS出力を強化し、SSR中のSNS過剰活性化に対抗できます^31,33。 呼吸を毎分4〜7回に遅くする共鳴呼吸などの実践は、自然にRSAを誘発し、迷走神経緊張を高めます^47-49。 共鳴呼吸は、HPA調節⁵⁰および痛み、不安、うつ病の減少に関連しています^46,51,52。 しかし、TKA後の高齢者における術後結果への影響を検討した研究はほとんどありません。

この研究は、TKAを受ける高齢者のための周術期通常ケア（CAU）への実行可能な追加としてボックス呼吸法を調査します。 ボックス呼吸法は、実践の各セクション（吸気、呼気、息止め）の持続時間が等しい制御呼吸法技術です^46,53。 この実践は、RSAを刺激し、迷走神経緊張を高め、PNSを活性化する共鳴呼吸速度を達成するように調整できます^47-49。 ボックス呼吸法はアクセスしやすく、低コストで簡単に教えることができ、最小限の時間的コミットメントと機器を必要としないため、高齢手術患者の間での実行可能性を支持します。

予備的研究は、ボックス呼吸法がPNS活性を高め、SNS覚醒を減少させることで生理的・心理的結果を改善することを示唆しています^46,53,54。 制御された息止めは、二酸化炭素耐性を改善することで、ストレスと不安をさらに減少させる可能性があります^51,55。 現在の研究は、ボックス呼吸法がSSR誘発性のHPA調節異常および日内コルチゾール勾配の平坦化を減衰させ、それによりTKAを受ける高齢者の痛み、不安、うつ病、および回復の質を改善する可能性があることを提案します。