多連発末梢磁気刺激を用いた非侵襲的神経筋モデュレーション法の検討

Research Project

Project/Area Number	23K10485
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research Institution	Tokyo International University
Principal Investigator	諸角一記東京国際大学, 医療健康学部, 准教授 (70784247)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	戸島美智生東京国際大学, 医療健康学部, 准教授 (10735442) 猪股高志東京国際大学, 医療健康学部, 講師 (30320691) 森下勝行城西国際大学, 福祉総合学部, 准教授 (50768611) 一寸木洋平東京国際大学, 医療健康学部, 准教授 (60778942)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000) Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000) Fiscal Year 2024: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000) Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywords	抹消磁気刺激 / ヒラメ筋Hoffmann反射 / 相反性Ⅰa抑制 / 神経筋モデュレーション法 / 多連発末梢磁気刺激 / 神経筋モデュレーション / 神経筋促通 / 神経筋抑制 / 皮膚侵害受容器閾値
Outline of Research at the Start	脳血管疾患や脊髄損傷を中心とした中枢神経系障害に対する運動機能の回復では、運動療法と電気刺激や磁気刺激を併用した回復トレーニングを実施することで、運動機能の改善効果が向上する。この開発は、これまでのリハビリテーション医学における中枢神経系の可塑性を根拠とした運動療法に対して補完性と代替性を有する。磁気刺激を末梢神経や筋に対して与えた時の、神経筋回復メカニズムや抑制機序、痛みや皮膚侵害受容器閾値変化などの機序については明らかにされていない。本研究では、多連発末梢磁気刺激による筋や末梢神経を介した脊髄神経内メカニズムの変化を捉え脊髄神経回路機能の修飾法と皮膚の侵害受容器閾値への影響を解明する。
Outline of Annual Research Achievements	脳血管疾患や脊髄損傷を中心とした中枢神経系障害に対する運動機能の回復では、運動療法と電気刺激や磁気刺激を併用した回復トレーニングを実施することで、運動機能の改善効果が向上する。この開発は、これまでのリハビリテーション医学における中枢神経系の可塑性を根拠とした運動療法（神経生理学的アプローチ）に対して補完性と代替性を有する。経頭蓋磁気刺激と運動療法や電気刺激を同時に併用する有効性は高い。しかしながら、磁気刺激を末梢神経や筋に対して与えた時の、神経筋回復メカニズムや抑制機序、痛みや皮膚侵害受容器閾値変化などの機序については明らかにされていない。そこで、本研究では、末梢磁気刺激による筋や末梢神経を介した脊髄神経内メカニズム変化を捉え脊髄神経回路機能の修飾法について検討することを目的とした。最初に、総腓骨神経に対する多連発骨格筋磁気刺激がヒラメ筋Hoffmann反射（H波）へおよぼす影響について検討した。対象者は健常成人男性24名とし、無作為に磁気刺激群（rPMS群）12名、Control群12名に分けた。ヒラメ筋H波の測定は、rPMS群は10分間のrPMSの前後に、Control群は10分間安静の前後に行った。20回測定したH波最大振幅値と潜時を加算平均した値を比較した。H波振幅はrPMS群において刺激後に低下し、rPMS群とControl群において有意な交互作用が認められた。rPMS群における磁気刺激後のH波振幅の変化は、総腓骨神経に対する磁気刺激が影響し、Ⅰa感覚線維の興奮が上行し脊髄内のシナプスを介した運動神経に対するⅠa相反性抑制が影響した可能性が考えられた。今後は、rPMSが末梢神経・筋を介して脊髄神経回路に影響する機序について基礎研究を進める必要性が考えられた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 前述のように、総腓骨神経に対する多連発骨格筋磁気刺激がヒラメ筋Hoffmann反射（H波）へおよぼす影響について検討した。H波振幅はrPMS群において刺激後に低下し、rPMS群とControl群において有意な交互作用が認められた。rPMS群における磁気刺激後のH波振幅の変化は、総腓骨神経に対する磁気刺激が影響し、Ⅰa感覚線維の興奮が上行し脊髄内のシナプスを介した運動神経に対するⅠa相反性抑制が影響した可能性が考えられた。本研究の結果については、Journal of Physical Therapy Scienceへ投稿中でVol. 36 No. 5へ掲載予定である。本研究の結果から、今後は単発磁気刺激と反復性磁気刺激の違い、刺激部位（神経部位と筋腹）との関係、rPMSによるⅠa感覚神経刺激の可否、Ia 相反性抑制、α運動神経促通などrPMSが末梢神経・筋を介した脊髄神経回路に影響する機序について基礎的研究を進める必要性が考えられた。
Strategy for Future Research Activity	2023年度研究の結果から、単発磁気刺激と反復性磁気刺激の違いと刺激部位（神経部位と筋腹）との関係、rPMSによるⅠa感覚神経刺激の可否、Ia 相反性抑制、α運動神経促通などrPMSが末梢神経・筋を介した脊髄神経回路に影響する機序について基礎的研究を進める必要性が考えられた。 2024年度は、磁気刺激部位の違いが脊髄神経回路への影響について明らかにする。下腿ヒラメ筋の神経部位とmotor pointに多連発骨格筋磁気刺激を与えた時のH反射を測定し違いを観察する。その他、単発磁気刺激強度変化のrecruitment curveと刺激後の経時的変化を計測し、Ⅰaの動員（H波）とα運動線維（M波）の状況から単発磁気刺激による神経刺激の可能性とその方法について検討する。脛骨神経部への刺激では下腿ヒラメ筋H波の振幅は増加し脊髄内の興奮準位が上昇し促通効果が観察できる。ヒラメ筋motor pointへの刺激ではⅠa線維は発火しにくくα運動線維の下行性と運動神経軸索の逆行性伝導が予測できる。単発磁気刺激強度変化のrecruitment curve描画では、磁気刺激の強度と波形（単相性・二相性）の違いが脊髄内興奮準位の指標であるH反射測定と神経刺激の可否と方法について検討できる。