慢性閉塞性肺疾患患者における上肢の低負荷血流制限トレーニングの効果

慢性閉塞性肺疾患（COPD）は、通常、有害な粒子やガスへの長期曝露によって引き起こされる気道および/または肺胞の異常に起因する持続的な呼吸器症状と不可逆的な気流制限を特徴とする、一般的で予防可能かつ治療可能な疾患である（1）。 COPDは慢性呼吸器疾患の中でも主要な死亡原因の一つを占め、成人人口の約10％に影響を与える主要な世界的健康問題として認識されており、高齢化に伴い発生率が増加している。 2017年の世界疾病負担（GBD）研究によると、COPDに起因する世界の死亡率は人口10万人当たり41.9人で、全死因死亡率の5.7％を占めた。 死亡率は男性で10万人当たり46.7人、女性で10万人当たり37.0人と報告されている（2）。

COPDにおける進行性かつ持続的な気流制限は、肺実質弾性の低下と相まって換気需要を増加させ、呼吸筋に過度な負荷を課す。 過膨張はこれらの筋肉の有効収縮範囲をさらに減少させ、機械受容器の刺激が換気駆動を高めて呼吸困難を悪化させる悪循環を生み出す。 呼吸困難の増加と呼吸筋機能の障害は日常生活活動（ADL）の遂行を制限し、身体的パフォーマンスの大幅な低下につながる（3）。

骨格筋機能障害はCOPDの頻繁な全身性症状である。 上肢、下肢、および体幹を含む末梢筋力の低下は、運動能力と機能的パフォーマンスを著しく制限し、全体的な健康状態に悪影響を及ぼす。 重要なことに、筋力障害は気道閉塞の程度とは独立して、罹患率、死亡率、障害、および増悪リスクの強力な予測因子として特定されている（4）。

上肢活動中、COPD患者はしばしば顕著な呼吸困難と動的過膨張を経験し、機能的独立性を著しく制限し、上肢機能能力の臨床的重要性を浮き彫りにする（5）。 健康な同年代と比較して、COPD患者は上肢活動中のパフォーマンスが低下し、かなりの困難を報告している。 この制限は、上肢筋も補助呼吸筋として機能するため、呼吸力学の変化に一部起因している。 その結果、上肢活動中に呼吸困難が強まり、しばしば運動の早期終了につながる（6）。

上肢使用の呼吸困難誘発性と活動耐性への負の影響を考慮すると、上肢機能の維持と改善はCOPDにおける重要なリハビリテーション目標を構成する。 実際、米国胸部学会（ATS）と欧州呼吸器学会（ERS）による最新の共同公式声明で強調されているように、COPD患者に対する肺リハビリテーションプログラムへの上肢運動トレーニングの組み込みが強く支持されている（7）。

肺リハビリテーションプログラムでは、一般的にアームエルゴメーターなどの有酸素運動モダリティと、上肢機能をターゲットとするマルチステーションシステム、弾性バンド、またはフリーウェイトを使用した抵抗トレーニングアプローチが組み込まれる（8）。 有酸素運動は肺リハビリテーションの基盤を形成するが、筋力と筋量への影響は限定的と考えられている。 したがって、末梢筋機能障害により効果的に対処するために、有酸素運動と抵抗運動を組み合わせたアプローチが推奨されている（9）。

しかし、現在許容されているトレーニング強度（しばしば換気制約によって制限される）が末梢筋機能障害を最適にターゲットとするのに十分かどうかは議論の余地がある。 ATSとERSの両者は、より低い機械的負荷で末梢筋機能障害をターゲットできる革新的なリハビリテーション戦略の必要性を強調している（10）。 従来の中～高強度の抵抗トレーニングは効果的かもしれないが、COPD患者では呼吸困難、早期疲労、換気制限のためしばしば許容性が低く、それにより継続と長期的参加が制限される（11）。

この文脈において、低負荷血流制限トレーニング（LL-BFRT）が有望な代替手段として登場している。 低い機械的負荷を使用しているにもかかわらず、LL-BFRTは局所的な虚血と代謝ストレスの増加を誘発し、筋力と筋肥大の有意な増加をもたらす。 この方法は、高い機械的負荷に耐えられないCOPD患者にとって実行可能な選択肢となり得る（12）。

LL-BFRTを支持するエビデンスは主に健康な個人を対象とした研究から得られており、主に下肢筋をターゲットとしているが（12-14）、COPD患者の上肢筋への適用に関するデータは限られている。 上肢活動はより大きな換気需要を課し、早期に呼吸困難を引き起こすことを考慮すると、この領域におけるLL-BFRTの潜在的な利点は調査に値する。 この研究ギャップは、COPDにおけるLL-BFRTベースの上肢抵抗トレーニングの有効性を評価する必要性を強調している。

研究の目的 本研究の目的は、II期およびIII期COPDと診断された患者において、有酸素運動プログラムに加えて実施されるLL-BFRTと偽BFRTの効果を、上肢筋力、上肢機能能力、日常生活活動の遂行、生活の質、機能的運動能力、筋酸素化、および肺機能パラメータに関して比較検討することである。

介入 両群の参加者は、8週間、週2回の運動プログラムを受ける。

両群は、アームサイクルエルゴメーターを使用して上肢有酸素運動を行う。 各セッションは0ワットでの5分間のウォームアップから始まり、年齢予測最大心拍数の60-70％での20分間の有酸素運動が続く。 初期抵抗は35-50ワットの間に設定され、個人の運動耐性に応じてこの範囲内で維持される。 呼吸困難は修正ボーグスケールを使用して監視される。 有酸素運動フェーズの後、0ワットでの5分間のクールダウンが行われる。

介入群（LL-BFRT） 介入群の参加者は、有酸素運動に加えてLL-BFRTを受ける。 上肢近位部に空圧カフが装着される。 閉塞圧は動脈閉塞圧（AOP）の30-40％に設定される。 抵抗は1回最大挙上重量（1RM）の30％に設定される。 運動は標準化された4セットプロトコル（30-15-15-15回）に従い、セット間の45秒間の休息期間中はカフ圧が維持される。

ターゲット筋群には上腕二頭筋、上腕三頭筋、および前三角筋が含まれる。 各運動の完了後、次の運動に進む前に5分間の再灌流期間のためにカフ圧が解放される。 呼吸困難は修正ボーグスケールを使用して密接に監視され、呼吸困難が≧6に達した場合（運動不耐性を示す）に運動が終了される。

対照群（偽BFRT） 対照群の参加者は、同じ有酸素運動プロトコルと同一の抵抗運動構造を受ける。 しかし、偽BFRT中のカフ圧は、治療的血流制限を生じさせるのに不十分なレベルに設定される。

評価 年齢、性別、身長、体重を含む人口統計データが記録される。 体格指数（BMI）が計算される。 喫煙歴は喫煙指数（パックイヤー）で記録される。 疾患期間とCOPDステージ（GOLD分類による）は医療記録から決定される。 酸素療法と吸入治療の使用が記録される。 増悪頻度（過去12ヶ月間の増悪回数と入院回数として定義される）も記録される。

本研究は、COPD患者の上肢機能改善におけるLL-BFRTの臨床的有効性と生理学的メカニズムに関するエビデンスを提供し、肺リハビリテーションプログラム内の運動処方を情報提供することが期待される。