博士論文表紙

茨城県立医療大学大学院博士論文

背臥位および腹臥位における徒手的

呼吸介助手技の検証

―MRI を用いた肺実質の変化―

1 第1章 序 論 1.1 研 究 背 景 1.1.1 呼 吸 理 学 療 法 の 歴 史 呼 吸 理 学 療 法 の 歴 史 は ， 気 道 ク リ ア ラ ン ス を 中 心 と し た 急 性 呼 吸 障 害 に 関 す る も の と ， 呼 吸 練 習 を 中 心 と し た 安 定 し た 慢 性 呼 吸 障 害 に 関 す る も の と に わ け る こ と が で き ， 両 者 で 各 々 ル ー ツ が 異 な る ［1］。 気 道 ク リ ア ラ ン ス に 関 す る 記 述 は ， 古 代 ギ リ シ ア 時 代 （ 紀 元 前 460〜 377 年 ） に す で に み ら れ て お り ， 近 代 で は 1901 年 に Ewart ら の 気 管 支 拡 張 症 と 慢 性 気 管 支 炎 患 者 を 対 象 と し た 体 位 ド レ ナ ー ジ に 関 す る 報 告 が あ る ［2］。 そ の 後 ， 1915 年 に Macmahon ら が 呼 吸 練 習 と し て の 強 制 呼 出（foeced expiration）を 報 告 し ，1919 年 に は 外 傷 や 疾 病 後 に 合 併 し た ， 重 篤 な 肺 の 虚 脱 や 胸 郭 の 変 形 に 対 す る 呼 吸 練 習 や 運 動 を 推 奨 し ， 現 在 の 呼 吸 理 学 療 法 に 通 じ た 報 告 を し て い る ［3］。 理 学 療 法 士 が 呼 吸 理 学 療 法 に 携 わ っ た の は ，1930 年 代 イ ギ リ ス の 呼 吸 器 専 門 病 院 で あ っ た と さ れ る ［1］。1934 年 に は 理 学 療 法 士 が 胸 部 手 術 患 者 に 対 す る 局 所 的 な 呼 吸 練 習 に つ い て 報 告 し て い る［4］。1953 年 に は 腹 部 手 術 後 の 無 気 肺 軽 減 に 呼 吸 練 習 と 吸 入 療 法 の 併 用 が 効 果 的 だ と 報 告 さ れ て お り ［5］， 現 在 の 呼 吸 理 学 療 法 の パ イ オ ニ ア 的 業 績 と い わ れ て い る［1］。以 降 ，1960 年 代 に 新 た な テ ク ニ ッ ク が 出 現 す る ま で ， 軽 打 を 併 用 し た 体 位 ド レ ナ ー ジ は 気 道 ク リ ア ラ ン ス の gold standard と し て 位 置 づ け ら れ ， そ の 後 ， 気 道 ク リ ア ラ ン ス は 患 者 自 身 で 行 う こ と が で き る 方 法 と し て ， 欧 州 を 中 心 に 独 自 開 発 さ れ 現 在 に 至 っ て い る 。一 方 ，米 国 で は incentive spirometry(IS)に 代 表 さ れ る 器 具 な ど が 多 く 開 発 さ れ ， 広 く 臨 床 で 用 い ら れ て き た ［1］。 呼 吸 理 学 療 法 で は ，50 年 以 上 前 に は 術 後 の 合 併 症 予 防 と い う 特 別 な 適 応 が 存 在 し ，1950 年 代 に は 陽 圧 人 工 呼 吸 が 開 始 さ れ ，そ れ に よ る 人 工 呼 吸 中 の 肺 合 併 症 が 問 題 と な っ た 。 そ の 中 で 気 道 ク リ ア ラ ン ス を は じ め と し た 呼 吸 理 学 療 法 手 技 が 好 ま れ た 本 来 の 理 由 は ， 臨 床 的 に 貯 留 分 泌 物 の 排 出 に 有 効 な た め で あ っ た と さ れ て い る が ［6］， 適 切 な 適 応 基 準 が 決 め ら れ な い ま ま ， 臨 床 応 用 の 拡 大 が 図 ら れ 不 利 な 評 価 を 増 大 す る 結 果 と な っ た 。こ の 結 果 に 対 し ，1960 年 代 か ら 科 学 的 効 果 を 検 証 す る 試 み が な さ れ ，1974 年 米 国 の National Heart and Lung Institute(NHLI) が 呼 吸 療 法 の 科 学 的 基 礎 に 関 す る 会 議 を 開 催 し た が ［7］， そ の 後 も 解 決 す る 解 答 は 得 ら れ て い な い 。

一 方 ， 慢 性 呼 吸 障 害 に 対 す る 呼 吸 理 学 療 法 の 歴 史 は ， 肺 結 核 治 療 と と も に あ り ，最 初 の 記 載 は 1781 年 フ ラ ン ス の Tissot で あ る と さ れ る［ 1］。 COPD 患 者 の 呼 吸 困 難 軽 減 に 対 す る 主 要 な 呼 吸 法 の 原 型 で あ る 口 す ぼ め

2 呼 吸 ， 横 隔 膜 呼 吸 ， 前 傾 姿 勢 は 米 国 の Barach［ 8］， Miller ら ［ 9］ よ り 初 め て 報 告 さ れ ，1960 年 代 Petty ら に よ り 作 ら れ た 呼 吸 リ ハ ビ リ テ ー シ ョ ン の 原 型 が 現 在 に 至 っ て い る 。 本 邦 で は ，300 万 〜 500 万 人 と も 言 わ れ た 結 核 患 者 に 対 す る リ ハ ビ リ テ ー シ ョ ン と し て ， 戦 前 の 早 く か ら 歩 行 や 農 耕 な ど の 運 動 負 荷 が 作 業 療 法 の 名 の 下 に 行 わ れ て い る ［10］。 1950 年 代 ， 当 時 侵 襲 の 大 き か っ た 肺 結 核 の 外 科 治 療 に 伴 う 術 後 の 呼 吸 機 能 温 存 を 目 的 に ， 肺 理 学 療 法 と し て 初 め て 登 場 し ［1］， 1957 年 頃 米 軍 理 学 療 法 士 に よ る 講 習 会 が 開 催 さ れ ， 1965 年 日 本 胸 部 臨 床 に 肺 理 学 療 法 の 手 技 に つ い て の 発 表 が さ れ た 。1977 年 ， 現 在 の 理 学 療 法 学 （ 当 時 の 臨 床 理 学 療 法 ） に 理 学 療 法 士 に よ る 総 説 論 文 が 発 表 さ れ ［11］， 1980 年 代 に 呼 吸 リ ハ ビ リ テ ー シ ョ ン の 普 及 ・ 定 着 に む け て 臨 床 応 用 が な さ れ ， 本 邦 初 と 思 わ れ る 専 門 的 教 科 書 が 出 版 さ れ た［12］。ま た ，こ の 頃 よ り 在 宅 に お け る 酸 素 療 法 の 重 要 性 が 示 唆 さ れ ， 1985 年 ，在 宅 酸 素 療 法 が 医 療 保 健 に 適 用 さ れ た こ と に よ り 呼 吸 リ ハ ビ リ テ ー シ ョ ン の 重 要 性 と 必 要 性 が 高 ま っ た 。 そ の 後 ， 診 療 報 酬 に お い て 2002 年 に 開 胸 ・ 開 腹 術 後 の 早 期 加 算 が 始 ま り ， 2004 年 に は 肺 機 能 訓 練 の 個 別 療 法 加 算 算 定 が 可 能 と な り ， 呼 吸 理 学 療 法 の 普 及 ・ 定 着 は 確 実 と な っ て い る 。 本 邦 に お け る 呼 吸 理 学 療 法 の 特 徴 の 1 つ は ， 欧 米 諸 国 と の 大 き な 違 い で も あ る 。 そ れ は ， 胸 郭 に 対 し て 直 接 的 か つ 徒 手 的 な ア プ ロ ー チ を 加 え る こ と に あ り［13］，わ が 国 の 呼 吸 理 学 療 法 が 肺 結 核 手 術 後 の 肺 機 能 訓 練 に 始 ま り ，徒 手 的 な 介 入 手 段 を 中 心 に 発 展 し た こ と に よ る 。1990 年 代 後 半 か ら の evidence-based medicine(EBM)の 潮 流 に よ り ，呼 吸 理 学 療 法 の 科 学 的 側 面 か ら の 検 討 は 発 展 を 続 け て い る が ， 同 時 に 問 題 点 も 浮 き 彫 り に な り ， 現 在 わ が 国 に お け る 呼 吸 理 学 療 法 は 過 渡 期 に あ る 。

3 1.1.2 呼 吸 介 助 の 定 義 と そ の 有 効 性 呼 吸 理 学 療 法 で は ， 種 々 の 徒 手 的 テ ク ニ ッ ク が 行 わ れ て い る 。 他 動 的 に 胸 郭 運 動 を 介 助 す る 徒 手 的 テ ク ニ ッ ク に は ， 呼 吸 介 助 ・ 呼 気 介 助 ・ ス ク イ ー ジ ン グ が あ る[1]。 そ の 中 で ， 呼 吸 介 助 は ， わ が 国 で 行 わ れ て い る 呼 吸 理 学 療 法 手 技 と し て 最 も 一 般 的 か つ 特 徴 的 な も の で あ る[1]。

呼 吸 介 助(manual breathing assist)と は ，患 者 の 胸 郭 に 手 掌 面 を 当 て ， 呼 気 に 合 わ せ て 胸 郭 を 生 理 的 な 運 動 方 向 に 圧 迫 し ， 次 の 吸 気 時 に は 圧 迫 を 解 放 す る こ と を 繰 り 返 す も の と 定 義 さ れ て い る[1]。換 気 の 改 善 を 主 た る 目 的 と す る こ の 手 技 は ， 他 動 的 な 呼 気 の 促 進 や 気 道 分 泌 物 の 移 動 を 期 待 し て 行 わ れ る 呼 気 介 助 と 類 似 し た 手 技 で あ る 。 し か し ， 気 道 内 で の 分 泌 物 の 移 動 促 進 を 目 的 と し ， 排 痰 手 技 と し て 位 置 付 け ら れ る ス ク イ ー ジ ン グ と は 全 く 異 な る 手 技 で も あ る 。 呼 吸 介 助 は ， 離 床 ， 体 動 が 困 難 な 場 合 に も 患 者 の 協 力 を 得 る こ と な く ， 治 療 者 の 徒 手 に よ り 局 所 換 気 不 全 部 位 の 換 気 を 改 善 す る こ と が 可 能 で あ る 。 こ の こ と か ら ， 気 道 確 保 ， 酸 素 療 法 ， 人 工 呼 吸 療 法 な ど の 呼 吸 管 理 と 同 様 に 重 要 な 治 療 手 技 の 一 つ と さ れ て い る 。そ の 効 果 は ，1 回 換 気 量 の 増 加 [14-17]，呼 吸 数 の 減 少 [15， 16]， 酸 素 摂 取 量 の 減 少[16]，ガ ス 交 換 の 改 善 [18]な ど ，多 岐 に わ た る 。こ れ ら の 効 果 機 序 は ， 安 静 呼 気 位 の 肺 気 量 を 超 え た 胸 郭 圧 迫 に よ る 予 備 呼 気 量 の 低 下 ， そ れ に 続 く 胸 郭 の 弾 性 復 元 力 に よ る 吸 気 の 促 進 に よ る 予 備 吸 気 量 の 減 少 ， さ ら に 1 回 換 気 量 増 大 に よ る 換 気 パ タ ー ン の 変 化 に よ る 二 酸 化 炭 素 排 出 ・ 動 脈 血 酸 素 化 の 促 進 に よ る と 考 え ら れ て い る[14-18]。 一 方 ， こ れ ら 呼 吸 介 助 の 効 果 機 序 に お け る 報 告 は ， ス パ イ ロ メ ー タ [14-17]， パ ル ス オ キ シ メ ト リ ー [18]な ど の 測 定 機 器 を 使 用 し 行 わ れ て い る 。 ス パ イ ロ メ ー タ は ， 肺 へ の 外 気 の 流 入(吸 気 )と ， 肺 内 気 の 排 出 （ 呼 気 ） に よ る 肺 全 体 の 換 気 能 力 に お け る 評 価 を 行 う 検 査 で あ る 。 本 検 査 で は ，呼 吸 介 助 に よ り 生 じ る 肺 気 量 位 の 変 化 を 捉 え る こ と は 可 能 で あ る が ， 肺 の 局 所 換 気 を 評 価 す る こ と は 困 難 で あ る 。 ま た ， パ ル ス オ キ シ メ ト リ ー は ， 酸 化 ヘ モ グ ロ ビ ン と 還 元 ヘ モ グ ロ ビ ン の 赤 色 光 と 赤 外 光 に 対 す る 吸 光 度 の 違 い を ， 経 皮 的 に 測 定 し 酸 素 飽 和 度 を 算 出 す る 検 査 法 で あ る 。 本 検 査 は ， 非 侵 襲 的 で あ り 連 続 的 に 測 定 可 能 な こ と か ら 臨 床 応 用 が 盛 ん で あ る が ， ス パ イ ロ メ ー タ 同 様 ， 肺 内 で 生 じ た 局 所 換 気 変 化 を 評 価 す る こ と は で き な い 。 こ の 問 題 に 対 し ， 臨 床 で は ， 局 所 換 気 変 化 を ， 聴 診 や 打 診 な ど の 理 学 所 見 や ， 治 療 前 後 の X 線 所 見 で 評 価 を す る こ と が 多 い 。 し か し ， こ れ ら の 方 法 も ま た ， 実 際 に 呼 吸 介 助 中 に 局 所 肺 が ど の よ う な 状 態 で あ る か を 評 価 す る に は 不 十 分 で あ る 。 こ の よ う に 現 状 の 検 査 測 定 方 法 で は ， 実 際 に 呼 吸 介 助 が 行 わ れ て い る 局 所 肺 が ， ど の よ う な 状 態 で あ る か を 生 理 学 的 な 側 面 を 含 め て 証 明 す る こ と は か な り 困 難 で あ る 。 呼 吸 介 助 の 臨 床 効 果 に お け る 報 告 は 多 々 み ら れ る が ， 呼 吸 介 助 が 肺 に

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与 え る 影 響 ， す な わ ち 局 所 換 気 変 化 に つ い て の 研 究 は 未 だ 不 十 分 な ま ま で あ る 。 そ の た め ， 呼 吸 介 助 が 局 所 肺 に 与 え る 影 響 を ， 呼 吸 生 理 学 的 な 変 化 も 含 め て 視 覚 的 に 観 察 す る こ と は 極 め て 重 要 な 課 題 で あ る と 考 え ら れ る 。

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1.1.3 Dynamic Magnetic resonance imaging を 使 用 し た 呼 吸 機 能 評 価 と そ の 問 題 点

こ れ ま で に 行 わ れ て き た 呼 吸 機 能 評 価 に お け る 測 定 機 器 は ， 胸 郭 を 含 め 肺 全 体 の 評 価 と し て 使 用 さ れ て き た 。 し か し ， 呼 吸 介 助 な ど 実 際 の 治 療 手 技 中 に 局 所 肺 が ど の よ う な 状 態 で あ る か を 評 価 す る こ と は 困 難 で あ っ た 。 近 年 ，Magnetic Resonance Imaging （ 以 下 ， MRI）， Computed Tomography(以 下 ，CT)な ど の 画 像 診 断 機 器 を 使 用 し た 呼 吸 動 態 解 析 が 行 わ れ る よ う に な っ て き た 。 以 下 に ， 画 像 診 断 機 器 を 使 用 し た 呼 吸 機 能 評 価 に つ い て 述 べ る 。 MRI は ， 胸 郭 ・ 脊 柱 ・ 横 隔 膜 な ど か ら 構 成 さ れ る 胸 壁 を 非 侵 襲 的 に ， か つ 明 瞭 に 描 出 可 能 な 手 法 で あ る 。 近 年 ，MRI は め ざ ま し く 発 展 し ， 高 い 時 間 ・ 空 間 分 解 能 を 持 ち ， 静 的 な 画 像 の み で な く ， 呼 吸 運 動 中 の 動 的 な 画 像 を 取 得 で き る よ う に な っ た 。 こ の こ と か ら ，Dynamic Magnetic Resonance Imaging（ 以 下 ，dMRI）を 使 用 し た 呼 吸 メ カ ニ ク ス 解 析 に お け る 報 告 が ， 国 内 ・ 外[19-24]で 増 加 傾 向 に あ る 。 国 内 で は ， 北 村 ら [19] が ，MRI 画 像 か ら 独 自 の 方 法 で 算 出 し た 胸 腔 内 腔 容 積 変 動 か ら ， ス パ イ ロ グ ラ ム に よ る 1 回 換 気 量 ， 機 能 的 残 気 量 の 計 測 が 代 替 可 能 で あ る と 報 告 し て い る 。 ま た ， 戸 上 ら[20]は ， 健 常 者 お よ び 肺 気 腫 患 者 に お い て ， 種 々 の 呼 吸 状 態 に お け る 横 隔 膜 ， 胸 壁 の 呼 吸 運 動 評 価 に つ い て 検 討 し て い る 。 そ の 結 果 ， ス ラ イ ス ご と に 肺 を 囲 み 算 出 し た 肺 面 積 を 加 算 し 得 た 肺 容 積 の 測 定 値 が ， 呼 吸 機 能 検 査 に よ る デ ー タ と よ く 相 関 し た と 報 告 し て い る 。 国 外 で は ，Plathow ら [23]が ， MRI デ ー タ を 基 に し た 簡 易 な 肺 容 積 モ デ ル を 導 出 し ， 呼 吸 運 動 中 の 胸 壁 運 動 が ス パ イ ロ グ ラ ム と 高 い 相 関 を 示 し た と 述 べ て い る 。 こ れ ら の 研 究 で は ， 呼 吸 様 式 の 違 い に よ る 胸 壁 お よ び 横 隔 膜 運 動 を ， 肺 気 量 ， 胸 郭 拡 張 差 な ど と 比 較 検 討 し ， 胸 壁 の 動 き と 肺 容 量 に 相 関 を 認 め る と い う 報 告 が な さ れ て い る 。 一 方 ，X 線 ， CT， 超 音 波 を 使 用 し た 報 告 も 多 く 見 ら れ る 。 MRI 同 様 ， CT も ス キ ャ ン 時 間 の 高 速 化 な ら び に コ ン ピ ュ ー タ 技 術 の 進 歩 に よ り 量 的 ，機 械 的 情 報 解 析 が 可 能 な 環 境 が 整 っ て い る[25]。渡 辺 ら [26]は ，様 々 な 呼 吸 条 件 下 に お け る 健 常 者 の 肺 葉 別 肺 容 積 を 測 定 し ， 全 肺 気 量 ， 機 能 的 残 気 量 ， 残 気 量 と も に 肺 機 能 検 査 で 測 定 し た 値 と 良 好 な 相 関 を 示 し た と 報 告 し て い る 。 さ ら に 田 端 ら[25]も ， 肺 活 量 ， 残 気 率 に お い て も 相 関 は 良 好 で あ っ た と 述 べ て い る 。CT の 利 点 は ，三 次 元 画 像 を 同 時 に 取 得 す る こ と が で き る 点 で あ る 。し か し ，CT に お け る 肺 機 能 評 価 で は ，息 止 め が 必 要 で ，呼 吸 し な が ら の 撮 像 が 困 難 で あ る 。さ ら に 被 曝 が 問 題 と な り ， 検 査 回 数 は 必 要 最 小 限 で な け れ ば な ら ず ， 経 過 観 察 な ど に も 不 向 き で あ る 。 そ の 他 の 評 価 方 法 に は ， 肺 内 の 三 次 元 的 な 換 気 分 布 を 知 る

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SPECT(Single photon emission computed tomography) や ， 放 射 線 核 種 を 吸 入 す る PET(Positron emission tomography) な ど が あ る 。 ま た 最 近 で は 酸 素 分 子 や 過 分 極 ヘ リ ウ ム を 吸 入 す る MR 換 気 画 像 も あ る 。し か し ， こ れ ら の 評 価 方 法 も ま た ， 高 額 な 薬 剤 や 設 備 を 要 し 解 像 度 や 再 現 性 に 問 題 が あ る た め ， 日 常 検 査 と し て は 使 用 し づ ら い 欠 点 を 有 し て い る [27]。 X 線 ， CT が 持 つ こ れ ら の 問 題 に 対 し ， MRI は 被 曝 が な く ， 繰 り 返 し 測 定 が 可 能 で ， 容 易 に 経 過 観 察 が 可 能 で あ る 。 ま た MRI 検 査 デ ー タ は ， CT を 用 い て 求 め た 肺 体 積 と 良 好 な 相 関 が 認 め ら れ る こ と か ら も [28]， X 線 や CT に 代 わ る 評 価 方 法 と し て 臨 床 的 に も 有 用 で あ る と 考 え ら れ る 。 本 研 究 に 関 す る 報 告 を ま と め る と ， 臨 床 に お け る 効 果 が 期 待 さ れ て い る に も 関 わ ら ず ， 未 だ 治 療 手 技 の 有 用 性 を 証 明 す る 研 究 が 十 分 行 わ れ て い な い の が 現 状 で あ り ，MRI を 利 用 し た 肺 機 能 評 価 が 有 効 的 な 一 手 段 で あ る と 考 え て よ い 。

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1.1.4 Dynamic Magnetic resonance imaging を 使 用 し た 画 像 解 析 に よ る 呼 吸 介 助 中 の 局 所 肺 換 気 こ れ ま で に ，dMRI を 用 い て ， 健 常 者 に 対 し 右 上 下 部 胸 郭 に 呼 吸 介 助 を 行 っ た 際 に ， 呼 吸 介 助 が 局 所 肺 に 与 え る 影 響 を 検 証 し て き た[29]。 ま ず ， 始 め に 背 臥 位 で 安 静 呼 吸 時 ， 右 側 肺 呼 吸 介 助 時(以 下 ， 右 側 介 助 時 ) の 胸 部 MRI 撮 像 を ，二 種 類 の 方 法 で 行 っ た 。一 つ は ，呼 吸 流 量 計 で 肺 気 量 を 確 認 し な が ら ， 気 管 支 分 岐 部 レ ベ ル の 冠 状 断 MRI 画 像 を 取 得 し た 。 呼 吸 流 量 計 か ら 得 ら れ た デ ー タ か ら ，1 回 換 気 量 の 安 定 し た 3-5 呼 吸 分 の MRI 画 像 を 抽 出 し ， 画 像 解 析 ソ フ ト Image J を 用 い ， 抽 出 し た 画 像 の 肺 野 領 域 の 肺 断 面 積 を 算 出 し た 。次 に ，25 秒 程 度 の 息 止 め を 行 い 1cm の 厚 み で 15 枚 の 画 像 を 撮 像 し ，肺 野 全 体 の 冠 状 断 MRI 画 像 を 取 得 し た 。 息 止 め で 取 得 し た 各 画 像 の 肺 断 面 積 を 加 算 し ， 肺 容 積 を 算 出 し た 。 算 出 し た 最 大 吸 気 位 肺 断 面 積 ・ 肺 容 積 か ら 最 大 呼 気 位 肺 断 面 積 ・ 肺 容 積 を 減 じ た 値 を ，1 回 換 気 量 に 相 当 す る 肺 断 面 積 ・ 肺 容 積 差 (以 下 ， 肺 断 面 積 ・ 肺 容 積 In-Ex 差 )と し て 算 出 し た 。次 に ，安 静 呼 吸 時 ，右 側 介 助 時 の 吸 気・ 呼 気 肺 気 量 位 に お け る 肺 断 面 積 と 肺 容 積 の 相 関 係 数 を 求 め ，0.42-0.77 の 間 で 相 関 関 係 を 認 め た 。呼 吸 数 お よ び 1 回 換 気 量 ，肺 断 面 積・肺 容 積 In-Ex 差 を 安 静 呼 吸 時・右 側 介 助 時 で ，対 応 の あ る t 検 定 を 用 い 比 較 し た 結 果 ， 左 肺 容 積 In-Ex 差 以 外 で 有 意 水 準 5%の 有 意 差 を 認 め た 。 ま た ， 肺 断 面 積 ・ 肺 容 積 In-Ex 差 は ， 介 助 を 加 え た 右 側 肺 で 顕 著 に 増 大 を 示 し た 。 本 検 証 に よ っ て ， 肺 断 面 積 変 化 か ら 実 際 に は 三 次 元 で あ る 肺 の 容 積 変 化 を 捉 え る 事 が 可 能 で あ る こ と が 示 唆 さ れ た 。 ま た ， 呼 吸 介 助 が 1 回 換 気 量 の 増 大 と ， 介 助 を 加 え た 肺 の 肺 断 面 積 ・ 肺 容 積 In-Ex 差 を 顕 著 に 増 大 す る こ と か ら ， 我 々 が 臨 床 で 行 う 呼 吸 介 助 が ，介 助 を 加 え た 肺 の 局 所 換 気 増 大 を 図 る こ と が 示 唆 さ れ ，呼 吸 介 助 の 有 用 性 が 裏 付 け ら れ た 。し か し ， 本 研 究 に お い て は ， い く つ か の 課 題 も 残 さ れ た 。 本 研 究 で は ， 呼 吸 介 助 を 加 え て い な い 非 介 助 側 肺 の In-Ex 肺 断 面 積 に も ， 呼 吸 介 助 に よ る 影 響 が 生 じ た 。 非 介 助 側 肺 へ の 影 響 が 胸 郭 の 柔 軟 性 に よ る も の か ， 縦 隔 偏 倚 に よ る も の か ，そ の 原 因 に つ い て は 不 明 な ま ま で あ る 。ま た ， 測 定 は 20 歳 代 の 健 常 者 を 対 象 に ，背 臥 位 の 1 肢 位 の み で 行 っ た 。呼 吸 介 助 は ，様 々 な 呼 吸 不 全 患 者 に 適 用 可 能 で ， 臨 床 で は 側 臥 位 や 腹 臥 位 な ど の 肢 位 で も よ く 用 い ら れ る 。 そ の た め ， 背 臥 位 以 外 の 肢 位 で も さ ら な る 検 証 が 必 要 で あ る 。 さ ら に ， 呼 吸 介 助 手 技 は ， 慢 性 呼 吸 器 疾 患 患 者 な ど に お け る 臨 床 効 果 の 報 告 も 多 い が ，MRI を 使 用 し た 研 究 は 多 く な く 今 後 解 明 す べ く 問 題 で あ る 。 呼 吸 介 助 は 一 歩 間 違 え ば 大 き な 危 険 を 生 じ る 非 常 に リ ス ク の 高 い 手 技 で も あ る 。 斎 藤 ら[30]は ， 高 齢 者 や ス テ ロ イ ド 大 量 投 与 患 者 に お い て は 粗 雑 な 胸 郭 操 作 に よ り 容 易 に 肋 骨 骨 折 を 生 じ る 危 険 性 が あ る と 述 べ て い る 。 自 ら が 行 っ た 呼 吸 介 助 が ， 実 際 に 肺 に ど れ く ら い の 強 さ

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1.1.5 腹 臥 位 の 定 義 と そ の 有 効 性

腹 臥 位 は ， 体 位 呼 吸 療 法 に 用 い ら れ る 体 位 の 一 つ で あ る 。 肺 理 学 療 法 で の 体 位 変 換 は ，下 側 肺 障 害(dependent lung disease)の 予 防 と 治 療 が 主 要 な 目 的 で あ る[30]。 最 も ， 理 想 的 な 体 位 変 換 は 180 度 の 方 向 転 換 で あ る と さ れ て い る 。 そ の 有 効 性[31]は ， 即 時 効 果 と 遅 発 効 果 に 分 け ら れ ， PaO2_{の 改 善 ，肺 内 シ ャ ン ト の 減 少 ，換 気 血 流 比 不 均 等 の 軽 減 ，含 気 分 布} 改 善 と 多 岐 に わ た る 。 神 津 ら は[32]， 徒 手 的 呼 吸 介 助 手 技 と 腹 臥 位 呼 吸 管 理 を 併 用 し ， 腹 臥 位 単 独 よ り も 肺 酸 素 化 能 を 良 好 に 維 持 す る と 述 べ て い る 。 ま た ， 陽 圧 人 工 呼 吸 管 理 下 で も ， 同 様 に 下 側 肺 領 域 の 換 気 を 促 す 可 能 性 が あ る と 述 べ て い る 。こ れ ら ，腹 臥 位 に よ る 呼 吸 機 能 の 変 化 は ， 重 力 に よ る 腹 部 臓 器 の 影 響 に よ る と さ れ て い る 。 腹 臥 位 時 の 横 隔 膜 運 動 に お け る 研 究 は い く つ か 見 ら れ る が[33]， 実 際 に 肺 そ の も の が ， ど の よ う な 状 態 で あ る か の 検 証 は 行 わ れ て い な い 。 ま た ， 諸 家 の 報 告 に も あ る よ う に 腹 臥 位 と 呼 吸 介 助 を 併 用 し た 際 に ， 肺 が ど の よ う な 状 態 で あ る か の 検 証 も 行 わ れ て い な い 。 こ の 度 の 研 究 で は ， 背 臥 位 で の 呼 吸 介 助 が 局 所 肺 の 換 気 を 増 大 す る こ と が 明 ら か で あ る こ と を ふ ま え ， 臨 床 で 行 う こ と の 多 い 腹 臥 位 お よ び 呼 吸 介 助 の 併 用 に よ り ， 肺 が ど の よ う な 影 響 を う け る か を ，dMRI を 用 い て 検 証 す る こ と に し た 。

10 1. 1. 6 慢 性 閉 塞 性 肺 疾 患 に 対 す る 呼 吸 介 助 の 適 応 と そ の 有 効 性 慢 性 閉 塞 性 肺 疾 患 は ， 息 切 れ を 主 症 状 と し 気 流 制 限 を 特 徴 と す る 呼 吸 器 疾 患 で あ る 。 呼 吸 リ ハ ビ リ テ ー シ ョ ン で は ， 慢 性 呼 吸 器 疾 患 患 者 に 対 し ， 息 切 れ 軽 減 ， 喘 息 発 作 の 軽 減 や 吸 入 療 法 時 の 介 助 ・ 指 導 時 等 に ， 呼 吸 介 助 が 用 い ら れ る[34]。そ の 有 効 性 に つ い て ，有 園 ら [35]は ，呼 吸 数 減 少 ， 機 能 的 残 気 量 減 少 ， 吸 気 予 備 量 の 減 少 ，1 回 換 気 量 の 増 大 ， 呼 吸 困 難 度 の 軽 減 等 を あ げ て い る 。 呼 吸 介 助 手 技 は 臨 床 上 の 有 効 性 を 支 持 す る 報 告 が 多 岐 に わ た り 見 ら れ る が ， 慢 性 呼 吸 器 疾 患 患 者 を 対 象 に し た 報 告 は 多 く は な い 。 ま た ， 報 告 の 多 く は 呼 吸 機 能 や 息 切 れ に 関 す る も の で ， 実 際 に 肺 が ど の よ う な 状 態 で あ る か の 報 告 は 少 な い 。 肺 気 腫 で は ，ほ と ん ど の 症 例 に 肺 過 膨 張 が み ら れ ，胸 郭 の 柔 軟 性 低 下 が 認 め ら れ る 。さ ら に ，急 激 な 呼 出 な ど で は ，末 梢 気 道 の 閉 塞 が 認 め ら れ ， 十 分 な 呼 気 が 得 ら れ な く な る た め ， 口 す ぼ め 呼 吸 な ど で ， 呼 気 を 延 長 す る 呼 吸 法 を 取 り 入 れ る こ と が 多 い 。 こ の よ う な 患 者 に ， 呼 吸 介 助 を 実 施 す る 際 に ， ど の 程 度 の 介 助 で あ れ ば ， 気 道 閉 塞 や 脆 弱 し た 肺 胞 に 悪 影 響 を 及 ぼ さ ず ， 適 切 な 介 助 が 実 施 可 能 か は 不 明 で あ る 。 そ こ で ， 本 研 究 で は ，dMRI を 使 用 し ， 慢 性 閉 塞 性 肺 疾 患 患 者 に 対 し 呼 吸 介 助 を 行 っ た 際 に ， 肺 が ど の よ う な 状 態 で あ る か を 観 察 す る と と も に ， そ の 有 効 性 に つ い て 検 証 す る こ と と し た 。

11 1.2 研 究 目 的 本 研 究 の 目 的 は ， 背 臥 位 お よ び 腹 臥 位 に お け る 徒 手 的 呼 吸 介 助 手 技 の 有 効 性 を ，dMRI を 用 い て 解 明 す る こ と で あ る 。 ま た ， 慢 性 閉 塞 性 肺 疾 患 患 者 に お け る 呼 吸 介 助 が 肺 実 質 に お よ ぼ す 影 響 に つ い て 症 例 を 通 し て 検 証 す る こ と で あ る 。 1. 3 本 論 文 の 構 成 第 2 章 で は ， 背 臥 位 に お け る 呼 吸 介 助 が 局 所 肺 お よ び 肺 気 量 に 与 え る 影 響 に つ い て 提 示 す る 。 第 3 章 で は ， 腹 臥 位 に お け る 呼 吸 介 助 が 局 所 肺 お よ び 肺 気 量 に 与 え る 影 響 に つ い て 提 示 す る 。 ま た ， 背 臥 位 お よ び 介 助 側 ・ 非 介 助 側 肺 と の 比 較 も 行 う 。 第 4 章 で は ， 慢 性 閉 塞 性 肺 疾 患 に 対 す る 呼 吸 介 助 が 肺 実 質 に 及 ぼ す 影 響 に つ い て 症 例 を 提 示 す る 。 第 5 章 で は ， 研 究 成 果 を 検 討 し ， 総 合 考 察 を 述 べ る 。 第 6 章 で は ， 研 究 成 果 を 統 括 し ， 論 を 結 ぶ 。

12 第2章 背 臥 位 に お け る 呼 吸 介 助 が 局 所 肺 お よ び 肺 気 量 に 与 え る 影 響 2. 1 研 究 目 的 本 章 の 目 的 は ， 健 常 者 に 対 し 背 臥 位 で 右 上 下 部 胸 郭 に 呼 吸 介 助 を 行 っ た 際 に ， 呼 吸 介 助 が 局 所 肺 お よ び 肺 気 量 に 与 え る 影 響 を 検 証 す る こ と で あ る 。 そ の た め ， 本 研 究 で は ， 右 側 肺 に 呼 吸 介 助 を 与 え た 際 の 肺 断 面 積 の 変 化 を ， 安 静 呼 吸 時 お よ び 介 助 側 肺 ・ 非 介 助 側 肺 で 比 較 し ， そ の 影 響 を 解 明 す る 。 ま た ， 右 側 肺 に 呼 吸 介 助 を 与 え た 際 の 肺 気 量 変 化 を ， 安 静 呼 吸 時 と 比 較 し ， そ の 影 響 を 解 明 す る 。 2.2 研 究 方 法 本 研 究 は 茨 城 県 立 医 療 大 学 倫 理 委 員 会 に よ っ て 承 認 を 得 た 研 究 で あ る (承 認 番 号 322)。 2.2.1 研 究 協 力 者 肺 に 特 別 な 疾 患 が な く ， 心 肺 機 能 障 害 や 胸 郭 ・ 体 幹 の 筋 骨 格 疾 患 既 往 の な い 健 常 な 男 女 12 名 （ 男 性 8 名 ， 女 性 4 名 ） を 対 象 と す る 。 平 均 年 齢 23.0±3.0 歳 ， 身 長 167.1±5.8cm， 体 重 59.7±5.1kg， 肺 活 量 3.8±0.7L （ 背 臥 位 ） で あ っ た 。 研 究 協 力 者 の 背 景 は 表 1 に 示 す 。 な お 研 究 を 行 う に あ た り ， 事 前 に 研 究 協 力 者 全 員 に 本 研 究 の 目 的 と 方 法 を 書 面 に て 十 分 に 説 明 し ， 全 例 よ り 同 意 を 得 た 。

13 表 1. 研 究 協 力 者 背 景 Case 性 別 年 齢 (歳 ) 身 長(cm) 体 重(kg) FVC(L) A 女 20 170.0 62.0 3.3 B 男 30 170.0 62.0 4.3 C 女 26 158.0 55.0 2.9 D 男 22 167.0 57.0 3.8 E 男 23 158.0 63.0 3.5 F 男 23 175.0 65.0 4.5 G 男 22 170.0 65.0 3.9 H 女 20 164.0 54.0 2.9 I 女 26 165.0 53.0 2.9 J 男 20 171.0 55.0 4.2 K 男 23 162.0 57.0 4.2 L 男 21 175.0 68.0 5.5 Mean± SD 23.0±3.0 167.1±5.8 59.7±5.1 3.8±0.7 略 語 の 説 明

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2.2.2 実 験 方 法

2.2.2.1 MRI 撮 像 方 法

各 研 究 協 力 者 に は ， 本 実 験 前 に 再 度 目 的 と 手 順 に つ い て 説 明 し た 。 次 い で MRI 室 に 入 室 し ，1.5 テ ス ラ (以 下 ，1.5T)の MRI（ 東 芝 EXCELART Vantage1.5T） を 用 い て 背 臥 位 で 実 施 し た 。 MRI 室 の 実 験 方 法 は ，呼 吸 流 量 計（ ミ ナ ト 医 科 学 社 製 AE300-S）に て サ ン プ リ ン グ 周 波 数 100Hz で 解 析 ソ フ ト （ ADI 社 製 PowerLab16/SP Chart5.0） に 取 り 込 み な が ら ， 各 肺 気 量 位 を 確 認 し た 。 撮 像 方 向 は ， 気 管 支 分 岐 を 通 る 冠 状 断 ・ 水 平 断 ， 左 右 鎖 骨 中 央 部 を 通 る 矢 状 断 の 4 方 向 と し ， 安 静 呼 吸 時 ， 右 側 肺 呼 吸 介 助 時 (以 下 ， 右 側 肺 介 助 時 )の 肺 の 1 断 面 を 撮 像 し た 。 撮 像 条 件 は FASE（ fast advanced spin echo） 法 で ， TR （repetition time）は 495msec，TE(echo time)は 32msec，FA は（ Flip Angle）90°に よ り 撮 像 し ，加 算 回 数 (NSA：number of signal averaging ) は 1 回 ，ス ラ イ ス 厚 は 6mm，画 像 再 構 成 す る 範 囲 で あ る 矩 形 撮 像 領 域 の 一 辺 の 長 さ FOV（ field of view）は 任 意 と し た 。実 際 に は 2 分 30 秒 間 で 255 枚 の MR 画 像 を 取 得 し た 。 二 次 元 画 像 の 撮 像 順 は ， ラ ン ダ ム に 実 施 し た 。 全 て の 撮 像 条 件 に お い て ， 呼 吸 介 助 は ， 呼 吸 理 学 療 法 の 経 験 が 十 分 に あ る 1 名 の 理 学 療 法 士 が ， 右 上 下 部 胸 郭 に 安 静 呼 気 位 を 超 え て 胸 郭 の 動 き が 自 然 に 停 止 す る と こ ろ ま で 実 施 し た 。 ま た ， 呼 吸 介 助 が 加 え ら れ て も ， 意 識 的 に 大 き な 呼 吸 を す る こ と が な い よ う 指 示 を 加 え た 。 全 て の 撮 像 条 件 で 信 号 雑 音 比 の 良 好 な 画 像 を 得 る た め に ， 体 幹 部 に Phased-array coil を 使 用 し た 。 Phased-array coil は ， 胸 郭 に 触 れ 呼 吸 運 動 を 阻 害 す る こ と が な い よ う ， 装 具 作 成 時 に 使 用 す る 非 磁 性 の 材 質 を 用 い ， 体 幹 部 を 囲 む よ う に 自 作 し た 台 上 に 設 置 し た 。MRI 室 で の 実 験 方 法 を 図 1 に 示 す 。 上 段 は ， 実 験 装 置 全 体 を 示 し た も の に な る 。 下 段 は ， 実 際 に MRI ド ー ム の 中 に 研 究 協 力 者 が 背 臥 位 に な っ て い る 状 態 を ，頭 側 よ り 撮 影 し た も の で あ る 。

15 図 1. MRI 室 で の 実 験 方 法 図 中 の ＊ 黒 矢 印 は ， 右 上 下 部 胸 郭 に 頭 側 よ り 呼 吸 介 助 を 実 施 す る 方 向 を 示 す Coil マ ス ク 自 作 し た 台

＊

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2.2.2.2 肺 気 量 波 形 の 解 析

肺 気 量 デ ー タ は ，Excel デ ー タ に 変 換 し Personal computer に 取 り 込 み ，野 添 ら[36]の 方 法 を 用 い ド リ フ ト 補 正 を 行 っ た 。ド リ フ ト の 補 正 は ， 各 撮 像 前 後 に 最 大 吸 気 を 行 い ， 撮 像 前 の 最 大 吸 気 肺 気 量 位 と ， 撮 像 後 の 最 大 吸 気 肺 気 量 位 の 差 を ， そ の 間 の 時 間 で 除 し ， 一 定 時 間 に ド リ フ ト に よ っ て 生 じ る 肺 気 量 位 の 変 化 量 を 求 め ， 測 定 値 か ら そ の 変 化 量 を 引 い た (図 2) 。 次 に ， 補 正 し た 波 形 の 陰 性 ピ ー ク を 終 末 呼 気 肺 気 量 位 (以 下 ， EELV: End Exspiratory Lung Volume )，陽 性 ピ ー ク を 終 末 吸 気 肺 気 量 位 (以 下 ， EILV: End Inspiratory Lung Volume )と し ， そ れ ぞ れ の 値 に 関 し て は ， 各 対 象 者 の 肺 活 量 を 100%と し て 正 規 化 し た 。 ま た ， 陰 性 ピ ー ク と 次 の 陽 性 ピ ー ク の 気 量 差 を 一 回 換 気 量 と し て 算 出 し た 。 さ ら に ， 陰 性 ピ ー ク と 次 の 陰 性 ピ ー ク ま で の 時 間 を 全 呼 吸 時 間 と し ，60 秒 を 全 呼 吸 時 間 で 除 す こ と に よ り 呼 吸 数 を 求 め た 。

17 2.2.2.3 二 次 元 画 像 (肺 断 面 積 )の 解 析 取 得 し た MRI 画 像 は ，画 像 解 析 ソ フ ト ImageJ を 用 い て ，横 隔 膜 の 最 も 下 降 し た 画 像 を 最 大 呼 気 位 画 像 ， 最 も 挙 上 し た 画 像 を 最 大 吸 気 位 画 像 と し ， 各 条 件 に お け る す べ て の 最 大 吸 気 位 ・ 呼 気 位 画 像 を 抽 出 し た 。 次 に ，各 撮 像 条 件 に お い て 安 定 し た 3—5 呼 吸 を 選 択 し ，そ の 時 の 最 大 吸 気・ 呼 気 位 の MRI 画 像 の 左 右 肺 面 積 を 求 め た 。 肺 面 積 の 描 出 並 び に 算 出 は ，医 用 画 像 解 析 ア プ リ OsiriX (Ver.3.7)を 用 い て 視 覚 的 に 肺 を 捉 え な が ら ， 以 下 に 述 べ る 肺 領 域 で 行 っ た 。 冠 状 断 の 肺 領 域 で は ， 肺 尖 部 か ら 第 2 胸 椎 上 ， 第 2 胸 椎 か ら 心 臓 横 隔 膜 角 を 結 ぶ 直 線 ， 心 臓 横 隔 膜 角 か ら 肋 横 隔 膜 角 ま で の 横 隔 膜 ド ー ム 上 ， 肋 横 隔 膜 角 か ら 肺 尖 部 ま で の 胸 壁 上 を 囲 ん だ 面 積 と し た 。 水 平 断 の 肺 領 域 で は ， 縦 隔 を 除 く 胸 壁 を 囲 ん だ 面 積 ， 左 右 矢 状 断 の 肺 領 域 で は 胸 壁 と 横 隔 膜 ド ー ム 上 を 囲 ん だ 面 積 を 算 出 し た 。 図 3 に 肺 面 積 描 出 領 域 を 示 す 。 各 撮 像 条 件 で 最 大 吸 気 位 画 像 の 肺 面 積 か ら 最 大 呼 気 位 肺 面 積 を 減 じ た 肺 面 積 差 （ 以 下 ， 肺 断 面 積 In-Ex 差 ） を 算 出 し た 。

18 冠 状 断 矢 状 断 ： 右 矢 状 断 ： 左 水 平 断 図 3 肺 断 面 積 描 出 領 域 図 は ， 気 管 支 分 岐 を 通 る 冠 状 断 ・ 水 平 断 お よ び 左 右 鎖 骨 中 央 部 を 通 る 矢 状 断 MRI 画 像 で あ る 。 MRI 画 像 上 で ， 腹 部 内 臓 器 と 肺 野 の 境 界 線 を 横 隔 膜 の 位 置 と 定 め ， 最 大 吸 気 ・ 呼 気 画 像 を 抽 出 し ， 図 の 白 線 で 記 し た よ う に 徒 手 で 肺 野 を 囲 み 描 出 し た 。 矢 印 は 横 隔 膜 の 位 置 を 示 す 。 左 右

19 2.2.2.4 統 計 処 理 統 計 学 的 検 定 と し て ，1 回 換 気 量 ，呼 吸 数 ，EILV, EELV は 安 静 呼 吸 時 と 右 側 肺 介 助 時 の 比 較 を 行 う た め に ，対 応 の あ る t 検 定 を 行 っ た 。ま た ， 肺 断 面 積 ， 肺 断 面 積 In-Ex 面 積 差 に 関 し て は ， 左 右 肺 お よ び 介 助 の 有 無 の 二 要 因 分 散 分 析 を 実 施 し ， 交 互 作 用 の 認 め ら れ る も の に 関 し て は t 検 定 を 行 っ た 。一 連 の デ ー タ 解 析 は ，統 計 パ ッ ケ ー ジ SPSS2.0 ver.19(IBM 社 製)を 用 い ， 有 意 水 準 は 5%未 満 と し た 。

20 2.3 研 究 結 果 2.3.1 背 臥 位 に お け る 安 静 呼 吸 時 と 右 側 肺 呼 吸 介 助 時 の 換 気 量 ・ 呼 吸 数 ・ 肺 気 量 位 の 変 化 1 回 換 気 量 は ， 全 撮 像 方 向 の 平 均 値 で は ， 安 静 呼 吸 時 559.4±15.4ml， 右 側 肺 介 助 時 1075.6±67.3ml で あ っ た 。全 て の 撮 像 方 向 で ，右 側 肺 介 助 時 に ， 顕 著 な 増 大 を 示 し ， 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.05)。 全 撮 像 方 向 の 呼 吸 数 平 均 値 で は ，安 静 呼 吸 時 14.1±0.6 回 /min， 右 側 肺 介 助 時 8.5±0.5 回/min で ， 全 て の 撮 像 方 向 で 右 側 肺 介 助 時 に 有 意 な 減 少 を 認 め た (p<0.01)。 EILV は ， 安 静 呼 吸 時 0.34±0.01， 呼 吸 介 助 時 0.38±0.03 で 全 て の 撮 像 方 向 に 有 意 な 差 を 認 め な か っ た(p<0.05)。 EELV は ， 安 静 呼 吸 時 0.20± 0.01，右 側 肺 介 助 時 0.15±0.04 で ，水 平 断 を の ぞ く す べ て の 撮 像 方 向 に 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.05)。1 回 換 気 量 の 結 果 を 表 2 に ，呼 吸 数 の 結 果 を 表 3 に ， EILV と EELV の 結 果 を 表 4 に 示 す 。

21 表 2. 全 撮 像 方 向 に お け る 1 回 換 気 量 表 3. 全 撮 像 方 向 に お け る 呼 吸 数 表 4. 全 撮 像 方 向 に お け る 肺 気 量 位 安静呼吸時(ml) 呼吸介助時(ml) p値 冠状断 568.1±101.4 1029.5±345.3 <0.01 矢状断 右 559.8±122.6 1135.9±418.5 <0.01 左 572.1±96.0 1006.4±308.6 <0.05 水平断 537.7±137.9 1130.5±344.0 <0.01 値は平均値±標準偏差を示す.　P値：安静呼吸 vs 呼吸介助 背臥位 安静呼吸時(回/min) 呼吸介助時(回/min) p値 冠状断 14.5±4.3 8.0±4.3 <0.01 矢状断 右 13.5±4.4 9.1±1.7 <0.01 左 13.7±4.5 8.7±1.8 <0.01 水平断 14.7±3.7 8.3±1.5 <0.01 値は平均値±標準偏差を示す.　P値：安静呼吸 vs 呼吸介助 背臥位 安静呼吸時 呼吸介助時 安静呼吸時 呼吸介助時 p値 p値 冠状断 0.35±0.09 0.35±0.09 n.s 0.21±0.08 0.21±0.04 <0.01 矢状断 右 0.33±0.08 0.40±0.07 n.s 0.19±0.05 0.12±0.04 <0.05 左 0.34±0.07 0.37±0.06 n.s 0.21±0.04 0.12±0.05 <0.01 水平断 0.33±0.08 0.41±0.05 n.s 0.20±0.06 0.14±0.05 n.s 値は平均値±標準偏差を示す.　P値：安静呼吸 vs 呼吸介助 背臥位 EELV(%) EILV(%)

22 2.3.2 背 臥 位 に お け る 介 助 側 肺 お よ び 非 介 助 側 肺 の 肺 断 面 積 の 比 較 安 静 呼 吸 時 吸 気 位 肺 断 面 積 は ，冠 状 断 で は 介 助 側 173±47.6cm2_{，非 介} 助 側 156.6±46.7cm2_{， 介 助 側 右 矢 状 断 で は 196.9±61.4 cm}2_{， 非 介 助 側} 左 矢 状 断 で は 185.1±94.8cm2_{， 水 平 断 で は 介 助 側 76.3±32.7cm}2_{， 非 介} 助 側 78.9±33.2cm2 _{で あ っ た 。 右 側 肺 介 助 時 吸 気 位 肺 断 面 積 は ， 冠 状 断} で は 介 助 側 161.2±77.1cm2_{，非 介 助 側 145.7±68.5cm}2_{，介 助 側 右 矢 状 断} で は 191.4±80.3cm2_{，非 介 助 側 左 矢 状 断 で は 205.9±83.7cm}2_{，水 平 断 で} は 介 助 側 71.6±39.9cm2_{， 非 介 助 側 74.1±40.6cm}2 _{で あ っ た 。 統 計 解 析} は ， 介 助 の 有 無 お よ び 左 右 肺 の 二 要 因 で 分 散 分 析 を 行 っ た 。 そ の 結 果 ， 吸 気 位 肺 断 面 積 は ， 冠 状 断 に の み 介 助 の 有 無 で 有 意 な 差 を 認 め た (p<0.01)。次 に ，安 静 呼 吸 時 呼 気 位 肺 断 面 積 は ，冠 状 断 で は 介 助 側 149.0 ±35.9cm2_{，非 介 助 側 136.5±37.7cm}2_{，介 助 側 右 矢 状 断 で は 177.1±51.7} cm2_{， 非 介 助 側 左 矢 状 断 で は 169.1±83.1cm}2_{， 水 平 断 で は 介 助 側 77.4±} 31.7cm2_{，非 介 助 側 78.3±31.8cm}2 _{で あ っ た 。右 側 肺 介 助 時 呼 気 位 肺 断 面} 積 は ，冠 状 断 で は 介 助 側 120.6±53.3cm2_{，非 介 助 側 118.6±54.2cm}2_，介 助 側 右 矢 状 断 で は 147.1 ± 63.1cm2_{， 非 介 助 側 左 矢 状 断 で は 173.9 ±} 66.3cm2_{，水 平 断 で は 介 助 側 64.1±34.6cm}2_{，非 介 助 側 69.6±36.4cm}2_で あ っ た 。 統 計 解 析 は ， 吸 気 位 肺 断 面 積 と 同 様 に 二 要 因 分 散 分 析 を 行 い ， 交 互 作 用 を 認 め た た め ，t 検 定 を 実 施 し た 。結 果 ，呼 気 位 肺 断 面 積 は ，冠 状 断 呼 吸 介 助 時 ， 水 平 断 の 安 静 呼 吸 時 お よ び 呼 吸 介 助 時 に ， 左 右 肺 お よ び 介 助 の 有 無 に 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.01)。ま た 左 矢 状 断 の 呼 吸 介 助 時 ， 左 右 肺 に も 有 意 な 差 を 認 め た が ，右 矢 状 断 で は 有 意 な 差 を 認 め な か っ た 。 1 回 換 気 量 に 相 当 す る In-Ex 肺 断 面 積 に つ い て は ， 冠 状 断 で 介 助 の 有 無 に 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.01)。 矢 状 断 で は ， 安 静 呼 吸 時 お よ び 呼 吸 介 助 時 と も に 左 右 肺 に 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.05)。 水 平 断 で は ， 有 意 な 差 は 認 め な か っ た 。 こ れ ら の 結 果 を ， 表 5〜 7 に 示 す 。 ま た 実 際 の MRI 画 像 を 図 4～ 7 に 示 す 。

23 表 5. 吸 気 位 肺 断 面 積 表 6. 呼 気 位 肺 断 面 積 表 7. In-Ex 肺 断 面 積 差 介助側肺 非介助側肺 p値 介助側肺 非介助側肺 p値 冠状断 173.4±47.6 156.6±46.7 <0.01 161.2±77.1 145.7±68.5 <0.01 矢状断 196.9±61.4 185.1±94.8 n.s 191.4±80.3 205.9±83.7 n.s 水平断 76.3±32.7 78.9±33.2 n.s 71.6±39.9 74.1±40.6 n.s 値は平均値±標準偏差を示す.　P値：安静呼吸 vs 呼吸介助. 単位(cm2) 呼吸介助時 安静呼吸時 安静呼吸時 介助側肺 非介助側肺 p値 介助側肺 非介助側肺 p値 冠状断 149.0±35.9 136.5±37.7 n.s 120.6±53.3 118.6±54.2 <0.01 矢状断 177.1±51.7 169.1±83.1 n.s 147.1±63.1 173.9±66.3 <0.01 水平断 77.4±31.7 78.3±31.8 <0.01 64.1±34.6 69.6±36.4 <0.01 値は平均値±標準偏差を示す.　P値：安静呼吸 vs 呼吸介助. 単位(cm2) 呼吸介助時 介助側肺 非介助側肺 p値 介助側肺 非介助側肺 p値 冠状断 36.8±31.8 19.9±27.0 <0.01 40.6±39.3 27.0±34.8 <0.01 矢状断 22.6±42.3 19.0±39.2 <0.01 43.8±36.8 34.6±45.9 <0.01 水平断 0±25.3 3.2±27.9 n.s 8.5±21.7 5.7±18.7 n.s 値は平均値±標準偏差を示す.　P値：安静呼吸 vs 呼吸介助. 単位(cm2) 呼吸介助時 安静呼吸時

24 図 4 冠 状 断 MRI 画 像 上 段 ： 安 静 呼 吸 時 下 段 ： 呼 吸 介 助 時(右 側 肺 介 助 時 ) 左 端 か ら 右 端 に 向 か い ，495msec 毎 に 撮 像 し た 最 大 呼 気 位 MRI 画 像 か ら 最 大 吸 気 位 MRI 画 像 を 示 す 。ま た ，白 破 線 は 安 静 呼 吸 時 に お け る 最 大 呼 気 位 横 隔 膜 の 位 置 を 示 す 。

25 図 5 右 矢 状 断 上 段 ： 安 静 呼 吸 時 下 段 ： 呼 吸 介 助 時(右 側 肺 介 助 時 ) 左 端 か ら 右 端 に 向 か い ，495msec 毎 に 撮 像 し た 最 大 呼 気 位 MRI 画 像 か ら 最 大 吸 気 位 MRI 画 像 を 示 す 。ま た ，白 波 線 は 安 静 呼 吸 時 に お け る 最 大 呼 気 位 横 隔 膜 の 位 置 を 示 す 。

26 図 6 左 矢 状 断 上 段 ： 安 静 呼 吸 時 下 段 ： 呼 吸 介 助 時(右 側 肺 介 助 時 ) 左 端 か ら 右 端 に 向 か い ，495msec 毎 に 撮 像 し た 最 大 呼 気 位 MRI 画 像 か ら 最 大 吸 気 位 MRI 画 像 を 示 す 。ま た ，白 波 線 は 安 静 呼 吸 時 に お け る 最 大 呼 気 位 横 隔 膜 の 位 置 を 示 す 。

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図 7 水 平 断

上 段 ： 安 静 呼 吸 時 下 段 ： 呼 吸 介 助 時(右 側 肺 介 助 時 )

左 端 か ら 右 端 に 向 か い ，495msec 毎 に 撮 像 し た 最 大 呼 気 位 MRI 画 像 か ら 最 大 吸 気 位 MRI 画 像 を 示 す 。

28 2. 4 考 察 1 回 換 気 量 は ， 全 て の 撮 像 方 向 で 右 側 肺 呼 吸 介 助 時 に 有 意 に 増 大 し ， 我 々 の 先 行 研 究 同 様 ， 呼 吸 介 助 が 1 回 換 気 量 を 増 大 さ せ る こ と が 再 確 認 で き た 。諸 家 の 報 告 で は[27-29]，呼 吸 介 助 に よ る 1 回 換 気 量 増 大 の 効 果 機 序 は ，安 静 呼 気 位 を 超 え た 呼 気 時 の 胸 郭 圧 迫 に よ る 予 備 呼 気 量 の 低 下 ， 呼 気 介 助 に よ り 胸 郭 弾 性 復 元 力 が 高 ま り 予 備 吸 気 量 の 減 少 が 生 じ る こ と に よ る と 考 え ら れ て い る 。 本 研 究 で は ， 先 行 研 究 で は 行 わ な か っ た 肺 気 量 の 測 定 を 新 た に 追 加 し ，EILV お よ び EELV を 算 出 し た 。EILV は ，す べ て の 撮 像 方 向 で 有 意 な 差 を 認 め な か っ た 。EELV は ， 水 平 断 を の ぞ く 全 て の 撮 像 方 向 で 有 意 な 差 を 認 め た 。 こ れ は ， 諸 家 の 報 告 と 同 様 に ， 本 研 究 に お け る 呼 吸 介 助 が 予 備 呼 気 量 を 低 下 さ せ ，1 回 換 気 量 が 増 大 し た と 考 え ら れ る 。 次 に ， 吸 気 位 肺 断 面 積 は ， 冠 状 断 に の み 介 助 の 有 無 で 有 意 な 差 を 認 め た 。 呼 気 位 肺 断 面 積 は ， 冠 状 断 で は 呼 吸 介 助 時 に ， 水 平 断 の 安 静 呼 吸 時 お よ び 呼 吸 介 助 時 に ， 左 右 肺 お よ び 介 助 の 有 無 に 有 意 な 差 を 認 め た 。 ま た 左 矢 状 断 の 呼 吸 介 助 時 ，左 右 肺 に も 有 意 な 差 を 認 め た 。こ れ ら の 結 果 ， 先 行 研 究 同 様, 呼 吸 介 助 が 介 助 を 加 え た 局 所 肺 の 呼 気 位 肺 断 面 積 を 減 少 さ せ る こ と が 再 確 認 で き た 。 ま た ，1 回 換 気 量 に 相 当 す る In-Ex 肺 断 面 積 に つ い て は ， 冠 状 断 で 介 助 の 有 無 に 有 意 な 差 を 認 め ， 矢 状 断 で は ， 安 静 呼 吸 時 お よ び 呼 吸 介 助 時 と も に 左 右 肺 に 有 意 な 差 を 認 め た 。以 上 よ り ， 呼 吸 介 助 に よ る 1 回 換 気 量 の 増 大 は ， 呼 吸 介 助 が 介 助 を 加 え た 局 所 肺 の 呼 気 位 肺 断 面 積 を 減 少 し ，EELV を 減 少 さ せ た こ と に よ り 生 じ る 事 が 示 唆 さ れ た 。 ま た ， 右 側 肺 介 助 時 の 介 助 側 肺 断 面 積 は 安 静 呼 吸 時 に 比 し ， す べ て の 撮 像 方 向 で 優 位 な 減 少 を 認 め た 。 こ れ は ， 右 側 肺 介 助 に よ り 主 に ， 呼 気 時 に 介 助 を 加 え た 局 所 肺 が 収 縮 し 予 備 呼 気 量 が 減 少 し た こ と を 示 唆 す る 。 ま た ，吸 気 時 に は 肺 の 弾 性 収 縮 力 に よ り 肺 は 拡 張 す る が ， 右 側 肺 介 助 時 に 吸 気 位 肺 断 面 積 は 介 助 側 肺 お よ び 非 介 助 側 肺 と も に 安 静 呼 吸 時 に 比 し ， 有 意 な 差 を 認 め な か っ た 。1 回 換 気 量 に 相 当 す る In-Ex 肺 断 面 積 差 は ， 冠 状 断 に お い て 左 右 肺 と も に 安 静 呼 吸 時 に 比 し 有 意 な 増 大 を 示 し た 。 こ れ は ， 右 側 肺 介 助 に よ り 縦 郭 が 非 介 助 側 肺 に 偏 倚 し た 可 能 性 が 考 え ら れ る 。冠 状 断 お よ び 水 平 断 で の MRI 画 像 は ，縦 郭 の 偏 倚 を よ り 明 確 に 捉 え や す い 撮 像 方 向 で あ る 。実 際 に ，右 側 肺 介 助 時 に 取 得 し た MRI 画 像 で は ， 上 部 胸 郭 の 凹 み が 観 察 さ れ る と と も に ， 縦 郭 の 偏 倚 が 見 ら れ る 画 像 も あ っ た 。 ま た ， 左 右 矢 状 断 In-Ex 肺 断 面 積 差 に お い て も ， 有 意 な 差 は 認 め な か っ た が ， 安 静 呼 吸 時 に 比 し 右 側 肺 介 助 時 に 顕 著 な 増 大 を 認 め た 。 こ れ は ， 矢 状 断 か ら の 撮 像 方 向 は ， 呼 吸 運 動 に 伴 う 胸 郭 の 前 後 運 動 と と も に 横 隔 膜 の 動 き を 同 時 に 観 察 す る こ と が で き ， 右 側 肺 介 助 に よ り

29 非 介 助 側 肺 へ 縦 郭 と と も に 押 さ れ た 肺 実 質 が ， さ ら に 非 介 助 側 肺 の 横 隔 膜 方 向 へ 向 か い 押 さ れ た 可 能 性 が 考 え ら れ た 。 次 に ， 呼 吸 数 は 先 行 研 究 同 様 ， 全 て の 撮 像 方 向 で 右 側 肺 呼 吸 介 助 時 に 有 意 に 減 少 し ， 右 側 肺 介 助 に よ り 呼 吸 パ タ ー ン が 換 気 量 優 位 な パ タ ー ン へ 変 換 さ れ た と 考 え ら れ る[28]。 本 章 に お け る 結 果 を ま と め る と ， 我 々 の 先 行 研 究 の 結 果 同 様 ， 呼 吸 介 助 が 介 助 を 加 え た 肺 の 局 所 の 換 気 増 大 を 図 る こ と が 再 確 認 さ れ た 。 さ ら に ， 今 回 の 研 究 で は 肺 気 量 位 を 測 定 し た こ と か ら ，1 回 換 気 量 の 増 大 が 主 に 呼 気 時 の 胸 郭 圧 迫 に よ る 介 助 側 肺 の 収 縮 と ， そ れ に 伴 う EELV の 減 少 ， 呼 気 予 備 量 の 減 少 に よ る こ と が 示 唆 さ れ た 。 ま た ，呼 吸 介 助 に よ り 介 助 側 肺 か ら 非 介 助 側 肺 へ 押 さ れ た 左 肺 実 質 は ， 縦 郭 の 偏 倚 を 伴 う だ け で な く ， 横 隔 膜 方 向 へ も 圧 迫 さ れ る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た 。

30 第 3 章 腹 臥 位 に お け る 呼 吸 介 助 が 局 所 肺 お よ び 肺 気 量 に 及 ぼ す 影 響 3.1. 研 究 目 的 本 章 の 目 的 は ，健 常 者 に 対 し ，腹 臥 位 で 右 上 下 部 胸 郭 に 呼 吸 介 助 を 行 っ た 際 に ， 呼 吸 介 助 が 局 所 肺 お よ び 肺 気 量 に 与 え る 影 響 を 検 証 す る こ と で あ る 。 そ の た め ， 本 実 験 で は ， 腹 臥 位 で 右 側 肺 に 呼 吸 介 助 を 与 え た 際 の 肺 断 面 積 の 変 化 を ，安 静 呼 吸 時 お よ び 介 助 側 肺・非 介 助 側 肺 で 比 較 し ， そ の 影 響 を 解 明 す る 。 ま た ， 右 側 肺 に 呼 吸 介 助 を 与 え た 際 の 肺 気 量 変 化 を 安 静 呼 吸 時 と 比 較 し ， そ の 影 響 を 解 明 す る 。 さ ら に ， 背 臥 位 と 腹 臥 位 で の 比 較 も 行 い ， 姿 勢 の 変 化 に よ る 影 響 に つ い て も 検 証 す る 。 3.2 研 究 方 法 本 研 究 は 茨 城 県 立 医 療 大 学 倫 理 委 員 会 に よ っ て 承 認 を 得 た 研 究 で あ る (承 認 番 号 322)。 3.2.1 研 究 協 力 者 肺 に 特 別 な 疾 患 が な く ， 心 肺 機 能 障 害 や 胸 郭 ・ 体 幹 の 筋 骨 格 疾 患 既 往 の な い 健 常 な 男 女 9 名（ 男 性 6 名 ，女 性 3 名 ）と し た 。平 均 年 齢 23.4±3.3 歳 ， 身 長 167.7±6.4cm，体 重 60.0±5.2kg，肺 活 量 3.8±0.8L（ 背 臥 位 ）で あ っ た 。 研 究 協 力 者 の 背 景 は 表 8 に 示 す 。 な お 研 究 を 行 う に あ た り ， 研 究 協 力 者 全 員 に 事 前 に 書 面 に て 本 研 究 の 目 的 と 方 法 を 十 分 に 説 明 し ， 全 例 よ り 同 意 を 得 た 。

31 表 8. 研 究 協 力 者 背 景 Case 性 別 年 齢 (歳 ) 身 長(cm) 体 重(kg) FVC(L) A 女 20 170.0 62.0 3.3 B 男 30 170.0 62.0 4.3 C 女 26 158.0 55.0 2.9 D 男 22 167.0 57.0 3.8 E 男 23 158.0 63.0 3.5 F 男 23 175.0 65.0 4.5 I 女 26 165.0 53.0 2.9 J 男 20 171.0 55.0 4.2 L 男 21 175.0 68.0 5.2 Mean± SD 23.4±3.3 167.7±6.4 60.0±5.2 3.8±0.8 略 語 の 説 明

FVC(forced vital capacity)： 努 力 性 肺 活 量 Case 番 号 は 表 1.に 対 応 す る

32

3.2.2 実 験 方 法

3.2.2.1 MRI 撮 像 方 法

各 研 究 協 力 者 に は ， 本 実 験 前 に 再 度 目 的 と 手 順 に つ い て 説 明 し た 。 次 い で MRI 室 に 入 室 し ， 1.5T の MRI（ 東 芝 EXCELART Vantage1.5T） を 用 い て 腹 臥 位 で 実 施 し た 。MRI 実 験 方 法 は ， 本 章 第 2.2.2.1 と 同 様 で あ る 。 3.2.2.2 統 計 処 理 統 計 学 的 検 定 と し て ，1 回 換 気 量 ，呼 吸 数 ，EILV, EELV は ，介 助 の 有 無 お よ び 姿 勢 の 変 化 の 二 要 因 分 散 分 析 を 実 施 し た 。 ま た ， 肺 断 面 積 ， 肺 断 面 積 In-Ex 面 積 差 に 関 し て は ， 介 助 側 肺 に 対 し ， 左 右 肺 お よ び 姿 勢 の 変 化 の 二 要 因 分 散 分 析 を 実 施 し た 。 す べ て の 統 計 処 理 に お い て ， 交 互 作 用 の 認 め ら れ る も の に 関 し て は ，t 検 定 を 行 っ た 。 一 連 の デ ー タ 解 析 は ， 統 計 パ ッ ケ ー ジ SPSS2.0 ver.19(IBM 社 製 )を 用 い ， 有 意 水 準 は 5%未 満 と し た 。

33 3.3 研 究 結 果 3.3.1 腹 臥 位 に お け る 安 静 呼 吸 時 と 右 側 肺 呼 吸 介 助 時 の 換 気 量 ・ 呼 吸 数 ・ 肺 気 量 位 の 変 化 腹 臥 位 に お け る 1 回 換 気 量 は ， 安 静 呼 吸 時 497.7±20.0ml， 右 側 肺 介 助 時 1131.3±30.1ml で ，右 側 肺 呼 吸 介 助 時 に 顕 著 な 増 大 を 認 め た 。ま た ， 姿 勢 の 変 化 お よ び 介 助 の 有 無 の 二 要 因 分 散 分 析 結 果 で は ， 冠 状 断 で 介 助 の 有 無 に 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.05)。 そ の 他 の 全 て の 撮 像 方 向 で は ， 交 互 作 用 を 認 め た た め ，t 検 定 を 行 っ た 。 そ の 結 果 ， す べ て の 撮 像 方 向 で ， 介 助 の 有 無 お よ び 姿 勢 の 変 化 に 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.05)。 腹 臥 位 に お け る 呼 吸 数 は ，安 静 呼 吸 時 14.9±0.8 回 /min， 右 側 肺 介 助 時 9.7±0.6 回 /min で ，全 て の 撮 像 方 向 で 右 側 肺 介 助 時 に 有 意 な 減 少 を 認 め た 。 ま た ， 姿 勢 の 変 化 お よ び 介 助 の 有 無 の 二 要 因 分 散 分 析 結 果 で は ， 水 平 断 を の ぞ く 全 て の 撮 像 方 向 で ， 介 助 の 有 無 に よ り 有 意 な 差 を 認 め た (p<0.01)。水 平 断 で は ，二 要 因 分 散 分 析 の 結 果 ，交 互 作 用 を 認 め た た め t 検 定 を 実 施 し た 。 そ の 結 果 ， 姿 勢 の 変 化 お よ び 介 助 の 有 無 に 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.05)。 腹 臥 位 に お け る EILV は ， 安 静 呼 吸 時 0.34±0.04， 右 側 肺 介 助 時 0.50 ±0.02 で ， 介 助 に よ り 顕 著 な 増 大 を 認 め た 。 姿 勢 の 変 化 お よ び 介 助 の 有 無 の 二 要 因 分 散 分 析 結 果 で は ， 冠 状 断 を の ぞ く 全 て の 撮 像 方 向 で 介 助 に よ り 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.05)。 ま た 冠 状 断 で は ， 二 要 因 分 散 分 析 で 交 互 作 用 を 認 め た た め t 検 定 を 実 施 し た 。 そ の 結 果 ， 姿 勢 の 変 化 に は 有 意 な 差 を 認 め ず ， 介 助 の 安 静 呼 吸 時 お よ び 右 側 肺 呼 吸 介 助 時 と も に 介 助 に よ り 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.05)。 腹 臥 位 に お け る EELV は ， 安 静 呼 吸 時 0.22 ± 0.02 ， 右 側 肺 介 助 時 0.22±0.02 で ， 安 静 呼 吸 時 は 減 少 し た が ， 右 側 肺 介 助 時 に は 増 大 を 認 め た 。 姿 勢 の 変 化 お よ び 介 助 の 有 無 の 二 要 因 分 散 分 析 結 果 で は ， 冠 状 断 と 右 矢 状 断 で 交 互 作 用 を 認 め た た め ，t 検 定 を 行 っ た 。そ の 結 果 ，冠 状 断 で は 介 助 の 有 無(p<0.05)と 右 側 肺 介 助 時 の 姿 勢 変 化 (p<0.01)に 有 意 な 差 を 認 め た 。 ま た ， 右 矢 状 断 で は ， 右 側 肺 介 助 時 の 姿 勢 変 化 に 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.01)。 左 矢 状 断 お よ び 水 平 断 で は ， 姿 勢 の 変 化 お よ び 介 助 の 有 無 の 二 要 因 分 散 分 析 結 果 で ， 安 静 呼 吸 時 お よ び 右 側 肺 介 助 時 と も に 姿 勢 の 変 化 に 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.01)。 結 果 を ， 表 9～ 12 に 示 す 。

34 表 9. 全 撮 像 方 向 に お け る 1 回 換 気 量 表 10. 全 撮 像 方 向 に お け る 呼 吸 数 表 11. 全 撮 像 方 向 に お け る 終 末 吸 気 肺 気 量 位 表 12. 全 撮 像 方 向 に お け る 終 末 呼 気 肺 気 量 位 安静呼吸時 呼吸介助時 安静呼吸時 呼吸介助時 p値 p値 冠状断 568.1±101.4 1029.5±345.3 <0.01 476.7±152.7 1141.7±440.2 <0.01 矢状断 右 531.2±153.3 1135.9±418.5 <0.01 524.9±165.3 1166.7±165.3 <0.01 左 649.9±421.1 1006.4±308.6 <0.01 494.4±125.4 1095.7±455.4 <0.01 水平断 530.9±142.5 1130.5±344.0 <0.05 494.9±113.3 1121.1±424.3 <0.05 Supine Prone 値は平均値±標準偏差を示す.　単位(ml) . P値：姿勢の変化, 介助の有無による二要因分散分析結果および交互作用を認めたものに関しては, t検定の値を示す 安静呼吸時 呼吸介助時 安静呼吸時 呼吸介助時 p値 p値 冠状断 14.5±4.3 8.0±4.3 <0.01 15.3±4.3 9.0±2.3 <0.01 矢状断 右 13.5±4.4 9.1±1.7 <0.01 15.4±5.2 9.5±1.8 <0.01 左 13.7±4.5 8.7±1.8 <0.01 15.0±4.1 9.8±0.8 <0.01 水平断 14.7±3.7 8.3±1.5 <0.05 13.7±4.4 10.4±2.9 <0.05 Supine Prone 値は平均値±標準偏差を示す.　単位(回/min) . P値：姿勢の変化, 介助の有無による二要因分散分析結果および交互作用を認めたものに関しては, t検定の値を示す 安静呼吸時 呼吸介助時 安静呼吸時 呼吸介助時 p値 p値 冠状断 0.35±0.09 0.33±0.08 <0.05 0.34±0.11 0.50±0.11 <0.05 矢状断 右 0.36±0.10 0.36±0.05 <0.05 0.31±0.14 0.52±0.16 <0.05 左 0.32±0.08 0.31±0.07 <0.05 0.40±0.06 0.48±0.12 <0.05 水平断 0.39±0.07 0.40±0.05 <0.05 0.32±0.17 0.49±0.12 <0.05 Prone EILV 値は平均値±標準偏差を示す.　単位(%) . P値：姿勢の変化, 介助の有無による二要因分散分析結果および交互作用を認めたものに関しては, t検定の値を示す Supine 安静呼吸時 呼吸介助時 安静呼吸時 呼吸介助時 p値 p値 冠状断 0.21±0.08 0.21±0.04 <0.0１ 0.21±0.09 0.23±0.09 <0.05 矢状断 右 0.14±0.03 0.16±0.05 <0.05 0.20±0.11 0.20±0.08 n.s 左 0.29±0.05 0.20±0.06 <0.0１ 0.25±0.03 0.24±0.08 <0.0１ 水平断 0.14±0.05 0.15±0.04 <0.0１ 0.21±0.10 0.21±0.04 <0.0１ EELV Supine Prone 値は平均値±標準偏差を示す.　単位(%) . P値：姿勢の変化, 介助の有無による二要因分散分析結果および交互作用を認めたものに関しては, t検定の値を示す

35 3.3.2 腹 臥 位 に お け る 背 臥 位 と の 介 助 側 肺 お よ び 非 介 助 側 肺 の 肺 断 面 積 の 比 較 腹 臥 位 に お け る 右 側 肺 介 助 時 の 吸 気 位 肺 断 面 積 は ， 左 右 肺 お よ び 姿 勢 の 変 化 の 二 要 因 分 散 分 析 の 結 果 ， 左 右 矢 状 断 で 左 右 肺 に 有 意 な 差 を 認 め た(p<0.05)。 ま た 冠 状 断 で は 二 要 因 分 散 分 析 の 結 果 ， 交 互 作 用 を 認 め た た め ，t 検 定 を 実 施 し た 。そ の 結 果 ，左 右 肺 に 有 意 な 差 を 認 め た (p<0.05)。 腹 臥 位 に お け る 右 側 肺 介 助 時 の 呼 気 位 肺 断 面 積 は ， 左 右 肺 お よ び 姿 勢 の 変 化 の 二 要 因 分 散 分 析 の 結 果 ， 冠 状 断 で は 姿 勢 変 化 に 有 意 な 差 を 認 め (p<0.05)，左 右 矢 状 断 で は 左 右 肺 に 有 意 な 差 を 認 め た (p<0.05)。水 平 断 で は ， 姿 勢 変 化 及 び 左 右 肺 に 有 意 な 差 を 認 め ず ， 全 て の 撮 像 方 向 で 交 互 作 用 は 認 め な か っ た 。 腹 臥 位 に お け る In-Ex 肺 断 面 積 差 は ， 左 右 肺 お よ び 姿 勢 の 変 化 の 二 要 因 分 散 分 析 の 結 果, 冠 状 断 お よ び 水 平 断 で 左 右 肺 に 有 意 な 差 を 認 め た (p<0.05)。左 右 矢 状 断 に は ，二 要 因 分 散 分 析 の 結 果 ，有 意 な 差 を 認 め ず ， ま た ， す べ て の 撮 像 方 向 で 交 互 作 用 は 認 め な か っ た 。 結 果 を ， 表 13～ 15 に 示 す 。 ま た ， 実 際 の MRI 画 像 を 図 8～ 11 に 示 す 。

36 表 13. 全 撮 像 方 向 に お け る 吸 気 位 肺 断 面 積 変 化 表 14. 全 撮 像 方 向 に お け る 呼 気 位 肺 断 面 積 変 化 表 15. 全 撮 像 方 向 に お け る In-Ex 肺 断 面 積 変 化 介助側 非介助側 介助側 非介助側 p値 p値 冠状断 161.2±77.1 145.7±68.5 <0.05 203.4 ± 30 . 5 204.4 ± 30 . 6 <0.05 矢状断 191.4±80.3 205.9±83.7 <0.05 226.5 ± 29 . 6 242.1± 3 0 .9 <0.05 水平断 71.6±39.9 74.1±40.6 n.s 87.9 ± 10 . 6 90.1 ± 11 . 5 n.s Supine 値は平均値±標準偏差を示す.　単位(cm2_{) .} P値：姿勢の変化, 左右肺による二要因分散分析結果および交互作用を認めたものに関しては, t検定の値を示す Prone 介助側 非介助側 介助側 非介助側 p値 p値 冠状断 120.6±53.3 118.6±54.2 <0.05 153.3 ± 16.4 156.7± 19.5 <0.05 矢状断 147.1±63.1 173.9±66.3 <0.05 164.6 ± 31.8 194.1 ± 30.1 <0.05 水平断 64.1±34.6 69.6±36.4 n.s 79.3 ± 13.9 81.3± 13.5 n.s 値は平均値±標準偏差を示す.　単位(cm2_{) .} P値：姿勢の変化, 左右肺による二要因分散分析結果および交互作用を認めたものに関しては, t検定の値を示す Prone Supine 介助側 非介助側 介助側 非介助側 p値 p値 冠状断 60.7 ± 16.2 35.7 ± 14.0 <0.05 54.3 ± 29.5 56.8 ± 36.7 <0.05 矢状断 71.0 ± 20.8 42.4 ± 15.5 n.s 44.4 ± 22.9 54.1 ± 27.8 n.s 水平断 11.5 ± 12.4 6.4 ± 8.2 <0.05 17.0 ± 16.8 17.5 ± 18.3 <0.05 Prone 値は平均値±標準偏差を示す.　単位(cm2_{) .} P値：姿勢の変化, 左右肺による二要因分散分析結果および交互作用を認めたものに関しては, t検定の値を示す Supine

37 図 8 冠 状 断 MRI 画 像 上 段 ： 背 臥 位 下 段 ： 腹 臥 位 左 端 か ら 右 端 に 向 か い ，495msec 毎 に 撮 像 し た 最 大 呼 気 位 MRI 画 像 か ら 最 大 吸 気 位 MRI 画 像 を 示 す 。白 破 線 は 呼 吸 介 助 時 に お け る 最 大 呼 気 位 横 隔 膜 の 位 置 を 示 す 。

38 図 9 右 矢 状 断 MRI 画 像 上 段 ： 背 臥 位 下 段 ： 腹 臥 位 左 端 か ら 右 端 に 向 か い ，495msec 毎 に 撮 像 し た 最 大 呼 気 位 MRI 画 像 か ら 最 大 吸 気 位 MRI 画 像 を 示 す 。白 破 線 は 呼 吸 介 助 時 に お け る 最 大 呼 気 位 横 隔 膜 の 位 置 を 示 す 。

39 図 10 左 矢 状 断 MRI 画 像 上 段 ： 背 臥 位 下 段 ： 腹 臥 位 左 端 か ら 右 端 に 向 か い ，495msec 毎 に 撮 像 し た 最 大 呼 気 位 MRI 画 像 か ら 最 大 吸 気 位 MRI 画 像 を 示 す 。白 破 線 は 呼 吸 介 助 時 に お け る 最 大 呼 気 位 横 隔 膜 の 位 置 を 示 す 。

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図 11 冠 状 断 MRI 画 像

上 段 ： 背 臥 位 下 段 ： 腹 臥 位

左 端 か ら 右 端 に 向 か い ，495msec 毎 に 撮 像 し た 最 大 呼 気 位 MRI 画 像 か ら 最 大 吸 気 位 MRI 画 像 を 示 す 。

41 3.4 考 察 腹 臥 位 に お け る 1 回 換 気 量 は ， 安 静 呼 吸 時 476.7±20.0ml， 右 側 肺 介 助 時 1131.3±30.2ml で ，全 て の 撮 像 方 向 で 右 側 肺 介 助 時 に よ り 顕 著 な 増 大 を 示 し ， 安 静 呼 吸 時 に 比 べ 有 意 な 差 を 認 め た 。 こ れ に よ り ， 腹 臥 位 に お い て も 呼 吸 介 助 が 1 回 換 気 量 を 増 大 さ せ る こ と が 確 認 で き た 。 ま た ， 冠 状 断 以 外 の 撮 像 方 向 で は ， 姿 勢 の 変 化 に よ り 有 意 な 差 を 認 め た 。 腹 臥 位 に お け る 呼 吸 数 は ，安 静 呼 吸 時 14.9±0.8 回 /min， 右 側 肺 介 助 時 9.7±0.6 回 /min で ，全 て の 撮 像 方 向 で 右 側 肺 介 助 時 に 有 意 な 減 少 を 認 め た 。 水 平 断 で は 姿 勢 の 変 化 に よ り 有 意 な 差 を 認 め た が ， 腹 臥 位 に お い て も ， 呼 吸 介 助 が 呼 吸 数 を 有 意 に 減 少 さ せ ， 換 気 量 有 意 な 呼 吸 パ タ ー ン に 変 更 す る と 考 え ら れ た 。 腹 臥 位 に お け る EILV は ， 安 静 呼 吸 時 0.34±0.04， 右 側 肺 介 助 時 0.50 ±0.02 で ， 介 助 に よ り 有 意 な 増 大 を 認 め ， EELV は ， 安 静 呼 吸 時 0.22± 0.02， 右 側 肺 介 助 時 0.22±0.02 で ， 安 静 呼 吸 時 は 減 少 し た が ， 右 側 肺 介 助 時 に は 増 大 を 認 め た 。 腹 臥 位 で は ， 前 胸 部 と 骨 盤 部 が 支 持 さ れ ， 機 能 的 残 気 量 は 1000-1500ml 増 大 す る と さ れ て い る 。ま た ，背 臥 位 か ら 腹 臥 位 に 変 換 す る こ と で ， 全 肺 気 量 ， 残 気 量 に 影 響 は な い が ， 予 備 吸 気 量 も 低 下 す る と さ れ て お り ， 本 研 究 に お い て も 同 様 の 現 象 に よ り ，EELV が 上 昇 を 示 し た と 考 え ら れ る 。 ま た ， 腹 臥 位 に お け る 右 側 肺 介 助 時 の 吸 気 位 ・ 呼 気 位 肺 断 面 積 は ， 背 臥 位 に 比 べ 大 き く ， 特 に 呼 吸 介 助 に よ り 1 回 換 気 量 に 相 当 す る In-Ex 肺 断 面 積 差 は 顕 著 な 増 大 を 示 し た 。 こ れ は ， 腹 臥 位 で は 腹 臥 位 に よ り ， 前 胸 部 と 骨 盤 部 が 支 持 さ れ ， 機 能 的 残 気 量 の 増 大 お よ び 予 備 吸 気 量 の 低 下 が 生 じ た た め と 考 え ら れ る 。 ま た ， 腹 臥 位 で は 背 部 の 横 隔 膜 が 呼 吸 介 助 に よ り 顕 著 に 下 降 し た こ と も 要 因 の 一 つ と 考 え ら れ る 。 ま た ， 腹 臥 位 に お い て も ， 呼 吸 介 助 が 介 助 を 加 え た 局 所 肺 の 換 気 を 増 大 す る こ と が 示 唆 さ れ た 。

42 第4章 慢 性 閉 塞 性 肺 疾 患 に 対 す る 呼 吸 介 助 お よ び 腹 臥 位 が 呼 吸 運 動 お よ び 肺 気 量 に 及 ぼ す 影 響 4.1. 研 究 目 的 本 章 の 目 的 は ， 慢 性 閉 塞 性 肺 疾 患 に 対 し ， 背 臥 位 で ， 両 側 上 部 胸 郭 に 呼 吸 介 助 を 行 っ た 際 に ， 呼 吸 介 助 が 局 所 肺 お よ び 肺 気 量 に 与 え る 影 響 を 検 証 す る こ と で あ る 。 そ の た め ， 本 実 験 で は ， 両 側 上 部 に 呼 吸 介 助 を 与 え た 際 の 肺 断 面 積 の 変 化 を ， 安 静 呼 吸 時 お よ び 呼 吸 介 助 時 で 比 較 し ， そ の 影 響 を 解 明 す る 。 ま た ， 呼 吸 介 助 を 与 え た 際 の 肺 気 量 変 化 を ， 安 静 呼 吸 時 と 比 較 し ， そ の 影 響 を 解 明 す る 。 ま た ， 腹 臥 位 そ の も の が 呼 吸 運 動 お よ び 肺 気 量 に 与 え る 影 響 を 検 証 す る 。 そ の た め ， 背 臥 位 と 腹 臥 位 で の 安 静 呼 吸 時 で の 比 較 も 行 っ た 。 4.2 研 究 方 法 本 研 究 は 茨 城 県 立 医 療 大 学 倫 理 委 員 会 に よ っ て 承 認 を 得 た 研 究 で あ る (承 認 番 号 322)。 4.2.1 研 究 協 力 者 慢 性 閉 塞 性 肺 疾 患 （ 肺 気 腫 ） を 患 う 男 性 5 名 で あ る 。 年 齢 は ，72.4± 9.8 歳 ， 身 長 165.6±2.5， 体 重 53.0±4.5 で あ る 。 ま た ， CaseA， B， C は 在 宅 酸 素 を 1.5ℓ/min で 導 入 し て い た 。 表 16. 研 究 協 力 者 背 景 Case 性 別 年 齢 (歳 ) 身 長(cm) 体 重(kg) FVC(L) A 男 61.0 162.0 50.0 2.3 B 男 63.0 165.0 54.0 2.8 C 男 83.0 168.0 47.0 2.1 D 男 77.0 168.0 58.0 2.0 E 男 78.0 165.0 56.0 1.9 Mean± SD 72.4±9.8 165.6±2.5 53.0±4.5 2.2±0.8 略 語 の 説 明

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4.2.2 実 験 方 法

4.2.2.1 MRI 撮 像 方 法

各 研 究 協 力 者 に は ， 本 実 験 前 に 書 面 に て 再 度 目 的 と 手 順 に つ い て 説 明 す る と と も に ， 主 治 医 に も 目 的 と 手 順 に つ い て 説 明 し ， 同 意 を 得 た 。 次 い で MRI 室 に 入 室 し ，1.5T の MRI（ 東 芝 EXCELART Vantage1.5T） を 用 い て 背 臥 位 で 実 施 し た 。MRI 入 室 ， 退 室 時 に は ， 息 切 れ 等 の 聴 取 を 行 い 適 宜 対 処 し ， 日 常 在 宅 酸 素 を 導 入 し て い る CaseA～ C に 関 し て は ， MRI 撮 影 時 は ，酸 素 投 与 な し で 行 っ た 。ま た ，全 て の 研 究 協 力 者 に 対 し ， MRI 室 に 設 置 さ れ て い る 機 器 を 用 い ，経 皮 的 酸 素 飽 和 度 を 測 定 し な が ら 撮 像 を 行 っ た 。 呼 吸 介 助 は ， 研 究 協 力 者 の 胸 郭 が 大 き く ，MRI の ド ー ム 内 で 理 学 療 法 士 が 呼 吸 介 助 を 行 う に は ，十 分 な ス ペ ー ス の 確 保 が 行 え ず ， 下 部 胸 郭 に 介 助 を 行 う こ と が 困 難 で あ っ た た め ， 上 部 胸 郭 に 実 施 し た 。 ま た 健 常 な 研 究 協 力 者 に 実 施 し た よ う な 一 側 胸 郭 に 対 し 局 所 的 な 呼 吸 介 助 を 実 施 す る と 呼 吸 苦 を 訴 え る 研 究 協 力 者 が 見 ら れ た た め ， 臨 床 上 よ く 行 わ れ る 両 上 部 胸 郭 へ の 呼 吸 介 助 を 適 用 し た 。 そ の 他 の 実 験 方 法 は ， 本 章 第 2.2.2 節 と 同 様 で あ る 。 4.3 研 究 結 果 測 定 に は 健 常 協 力 者 に 比 し ， 休 憩 時 間 等 を 多 く 要 し た こ と ， ま た 退 院 に 伴 い 測 定 の 継 続 が 困 難 と な っ た 症 例 を 認 め た た め ， 統 計 処 理 を 実 施 す る だ け の デ ー タ の 取 得 が 不 可 能 で あ っ た 。 そ の た め ， 各 症 例 に つ い て の 結 果 を 示 す 。