（13518文字）呼吸と筋骨格系の関連性：現代のエビデンスと臨床応用

こちらのnoteでは呼吸に対する文献、エビデンスをご紹介しております。新しいものを読んだら追加していく予定です。また、https://note.com/keisuke0527/n/n82e2c6ce30e4

こちらの方には自分の臨床経験や意見を踏まえて書いています。20000文字ないくらいから始まって、気づけば3万文字です。頑張って修正を続けているのでぜひ読んでください。

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導入

呼吸は生命の基本的なプロセスであるだけでなく、人体の様々な生理学的および心理学的プロセスに深く関わっています。特に筋骨格系の健康と機能において、呼吸パターンとその制御の役割は重要であり、多くの研究によってその関連性が明らかにされています【1】-【5】。

呼吸メカニズムと筋骨格系

人間の呼吸メカニズムは、ガス交換のために設計されていますが、横隔膜、腹部、胸郭の筋肉がこれを制御しており、これらは筋骨格系と直接的に関連しています【2】【3】。Hodges et al.による研究では、呼吸が脊椎の安定性に影響を与えることが示されており、特に横隔膜の活動は腰部の安定性に対して重要な役割を果たしています【1】。

呼吸不全と筋骨格系障害

呼吸不全、特に慢性的な呼吸パターンの乱れは、腰痛や他の筋骨格系障害の発生や持続に影響を与えることがあります。これは、不適切な呼吸パターンが筋肉の緊張や姿勢の不均衡を引き起こし、それがさらに筋骨格系の痛みや機能障害を誘発するためです【4】【5】。

呼吸の臨床的評価と介入

臨床的な設定においては、呼吸の評価は患者の筋骨格系の評価の一部となるべきです。これには、呼吸パターン、呼吸筋の力と持久力、そして胸郭と腹部の動きの評価が含まれます。また、HodgesとSapsfordは、筋骨格系の障害に対する呼吸介入の有効性を示しており、特に機能的な呼吸トレーニングが腰痛患者のリハビリテーションに有用であることを報告しています【1】【5】。

呼吸と腰痛

腰痛は世界で最も一般的な健康問題の一つです。多くの研究が、腰痛と呼吸パターンの関連性を探っています。例えば、Hodges et al.による研究では、腰痛患者は非患者に比べて異なる呼吸パターンを示すことがわかりました【1】。この発見は、腰痛管理における呼吸介入の潜在的な価値を示しています。

呼吸の再教育とリハビリテーション

リハビリテーションにおける呼吸の再教育は、慢性腰痛の改善に重要な役割を果たす可能性があります。Sapsford et al.は、骨盤底筋と腹筋の同時活動を促進する呼吸介入が骨盤底機能と腰痛の状態に良い影響を与えることを発見しました【6】。このエビデンスは、筋骨格系の障害の治療における包括的アプローチに呼吸トレーニングを組み込むことの重要性を強調しています。

内腹圧と腰痛

内腹圧は腰痛と密接に関連しており、呼吸は内腹圧の調節に直接的に関わっています。Hodges et al.【1】およびCresswell et al.【7】の研究は、呼吸活動が内腹圧の変化に影響を与え、それが腰部の安定性に寄与することを示しています。したがって、適切な呼吸パターンの促進は、内腹圧の管理と腰部のサポートを改善し、腰痛患者のリハビリテーションに有効です。

呼吸、ストレス、筋骨格系の痛み

ストレスは筋骨格系の痛み、特に腰痛の重要な要因です。BarkerとBriggs【8】は、ストレス時の呼吸パターンの変化が筋緊張の増加と関連していることを示しました。この変化は筋肉の不均衡を引き起こし、痛みや不快感につながる可能性があります。さらに、Louw et al.【9】は、治療的神経科学教育を通じて患者の痛み認識を変えることが、ストレスと痛みの経験を管理する上で重要であると指摘しています。このアプローチには、効果的な呼吸パターンを学び、適用することが含まれます。

姿勢、呼吸、筋骨格系の健康

姿勢の不良は筋骨格系の痛み、特に腰痛と強く関連しています。Jull et al.【10】は、姿勢改善が筋骨格系の痛み管理において重要であると報告しました。適切な姿勢は、効率的な呼吸を促進し、筋肉の緊張を減少させ、全体的な身体機能を向上させます。姿勢と呼吸の改善は、筋骨格系の痛みを減少させるための重要な戦略です。

運動、呼吸、筋骨格系の機能

運動は筋骨格系の健康に不可欠ですが、その効果は適切な呼吸パターンによって大きく強化される可能性があります。O’Sullivan et al.【11】は、運動と呼吸の統合が腰痛の治療における重要な要素であることを示しています。適切な呼吸を伴う運動は、身体機能の向上、痛みの緩和、そして長期的な健康の促進に寄与します。

呼吸と中枢神経系

中枢神経系は、姿勢作業と呼吸作業の両方において、横隔膜を含むすべての体幹筋肉の運動活動を調整します。橋や延髄の呼吸中枢から吸気運動ニューロンへのリズミカルな駆動は、嚥下、咳、吐き出す努力など、正常な呼吸を停止または妨害する可能性がある他の非呼吸機能と統合されなければなりません。さらに、腹腔内圧の調節は、横隔膜、腹筋、骨盤底筋の協調的な活動を通じて起こり、そのような調節は脊椎の安定性の制御に重要である可能性があります ( Hodges et al. 1997 ; Hodges & Gandevia, 2000a )）。
呼吸は、嘔吐( Grelot & Miller, 1994 )、咳( Shannon et al. 1997 )、物を持ち上げる( Hemborg et al. 1985 )などの短い活動中に中断されることがありますが、他の持続的な作業は呼吸と同時に行われなければなりません。最近の証拠により、通常の状態では、腕の素早い動きの繰り返しによって体幹の安定性が繰り返し損なわれた場合でも、横隔膜の呼吸機能と姿勢機能が調整できることが確認されています ( Hodges & Gandevia, 2000a )。この課題では、肋骨横隔膜の筋電図活動 (EMG) が呼吸と腕の動きの両方によって調節されました。横隔膜への最終出力は、横隔膜運動ニューロンにおける吸気駆動と「姿勢」駆動の合計があるかのように動作しました ( Hodges & Gandevia、2000 a )。姿勢入力と呼吸入力の統合は、肋間筋 ( Rimmer et al. 1995 ) や腹横筋 (TrA) ( Hodges & Gandevia, 2000 b ) などの他の呼吸筋で確認されていますが、脊柱起立筋 (ES) や腹横筋では確認されていません。浅腹筋 ( Hodges & Gandevia、2000a )。
横隔膜運動ニューロンに対するこの 2 つの駆動力の調整が、運動による呼吸需要の増加や呼吸への化学的駆動力の増加などの外部要因によって影響を受けるかどうかは確立されていません。これら 2 つの駆動力を単純に合計すると、姿勢制御または呼吸の要求が増加したときに両方の要素が存在するはずです。ただし、一方の機能に関連する活動が、もう一方の機能への需要の増加によって廃止または削減される場合、これは組織がより複雑になることを示唆します。
いくつかの研究では、橋髄中枢から「呼吸」運動ニューロンへのリズミカルな呼吸駆動と、横隔膜への他の非呼吸駆動との間の調整が研究されている。ほとんどの研究者は、脳幹のニューロンネットワークによって生成される、嘔吐、嚥下、咳などの短い作業中の呼吸駆動の調節を研究している( Grelot & Miller, 1994 ; Shannon et al. 1997 )。このような課題では、呼吸が中断され、呼吸関連運動ニューロンの放出が延髄の球脊髄ニューロンによって再形成され、その一部は呼吸機能と非呼吸機能の両方を備えている可能性があります (総説については、Grelot & Bianchi、1997を参照）

機能的な影響
恒常性を維持するために、CNS は姿勢制御などの呼吸筋の他の機能よりも呼吸駆動を優先する必要があります。胸部（呼吸のため）と腹部（腰椎の安定化のため）の圧力を制御するための横隔膜への要求と、アポストションゾーンを介した呼吸のための別々の要求（Loring & Mead、1982）を組み合わせることができますが、化学物質が呼吸の原動力が増加すると、姿勢制御に関連する横隔膜筋電図の成分が減少しました。この状況で脊椎の椎間運動の制御が損なわれていることを確認するには脊椎運動の測定が必要であるが、高炭酸ガス呼吸を伴う腕の運動中に記録されたP gaの変化はこの提案と一致している。腹腔内圧 (ここではP gaとして測定) は脊椎の安定性の制御に寄与します ( Bartelink, 1957 ; Cresswell et al. 1992; Hodges et al. 2001 )。P gaの平均振幅と腕の動きに伴うその変調は、高炭酸ガス呼吸を伴う運動中に減少するため、これは脊椎制御への寄与が減少していることを示唆していると考えられます。他の著者は、高炭酸ガス呼吸による持ち上げ中の脊椎負荷の低下を確認しました( McGill et al. 1995 )。対照的に、呼吸が損なわれる可能性がある状況もあります。これには通常、嘔吐、咳、嚥下などの短い作業が含まれます (上記を参照)。姿勢制御に関しては、リフティング中に呼吸が損なわれ( Hemborg et al. 1985)、エリートアスリートでは吸気によって最大速度が低下します( Francis, 1997 )。
呼吸筋の姿勢活動の低下を補う他の戦略には、呼吸を運動課題に同調させることが含まれる場合があります。これは、四足動物（例えば、猫（Iscoe、1981）、馬（Bramble & Carrier、1983）および鳥（例えば、カナダガン、Funk et al. 1992））を含む多くの動物で起こる。呼吸は人間の歩行や自ら選択した速度でのサイクリングに組み込まれています ( Bramble & Carrier、1983 ; Bernasconi & Kohl、1993
https://scopeblog.stanford.edu/2023/02/09/cyclic-sighing-can-help-breathe-away-anxiety/

結論と臨床応用