軽度の思春期特発性側弯症における超音波補助側弯症特異的運動の臨床的有効性

サマリー

ここでは、軽度の特発性側弯症を持つ思春期の青少年における超音波補助側弯症特異的運動を評価するプロトコルを提示します。参加者は週3回、3か月間実施されるトレーニングプログラムにランダムに割り当てられ、その後3か月間の観察期間を経て、肋間筋の活性化と呼吸制御に関するリアルタイムのフィードバックを提供します。

要約

本プロトコルは、軽度特発性側弯症の青少年に対する超音波補助側弯症特異的運動(USSE)を評価するランダム化臨床試験を記述しています。参加者はランダム番号法を用いて、対照群または治療群のいずれかにランダムに割り当てられました(n=10名ずつ)。この介入は週3回、3か月間実施され、リアルタイムの超音波フィードバックを提供し、胸部筋の活性化と呼吸制御を最適化し、標的治療運動を行うことで湾曲の進行を防ぎ肺機能を改善することを目的としています。対照群は従来の機能トレーニングを受け、治療群は自宅での機能トレーニングと同時にUSSEも受けました。アウトカム指標には、治療前後の主曲線角の変化およびグループ間差と定義される一次構造指標が含まれ、二次的な構造指標には、潮汐量(TV)、吸気量(IC)、肺活量(VC)、最大自発換気(MVV)などの呼吸機能指標が含まれていました。また、肋間空間の幅の変化を含む超音波ベースの測定も行っています。その結果、USSEは軽度側弯症の進行を効果的に制御・減少させ、凹面側肋間隙の構造を改善し、横隔膜の可動性を高めることが示されました。

概要

AISは原因不明の三次元(3D)構造的脊椎変形で、軸方向の回転、冠状面の外側湾曲、胸部低後弯症または腰椎過前弯症1型を含む異常な矢状体のアライメントを特徴と^します。AISは健康な子どもや思春期(以下、思春期と呼びます)の成長と発達に影響を与え、重症の場合は慢性的な腰痛、心肺機能障害、心理的苦痛などの重大な生理的合併症を引き起こすことがあります。

現在、側弯症の診断は主に立ったX線撮影に基づいており、カーブの上下椎間で測定されるコブ角が標準的な診断基準となっています。コブ角≥10°は側弯症と定義され、国際的な分類ガイドラインでは10°から25°の曲線は軽度AIS ²に分類されます。中国では、10歳から18歳の青少年における側弯症の有病率は約1.2%であり、近年増加傾向が見られます³。AISの大多数の症例は軽度と分類されますが、未治療患者のカーブ進行リスクは、適時の介入の必要性を強調しています^。

AIS患者は、年齢に応じた健康対照群と比較して、肺機能(強制肺活量(FVC)、1秒単位の強制呼気量(FEV₁)、ピーク呼気流量(PEF)を含む有意に低下し、呼吸筋筋力(最大吸気圧(MIP)および最大呼気圧(MEP)を含む低下を示します(P < 0.01)。⁴これらの障害はコブ角と幹の回転角の両方と負の相関関係があります。胸郭の構造的変形は、肋間筋や横隔膜を機械的に不利な位置に置き、収縮効率を低下させる可能性があります。証拠によれば、呼吸トレーニングは横隔膜および肋間筋の収縮力を高め、胸椎コンプライアンスを改善し、換気と灌流のマッチングを最適化し、呼吸中枢の感度を調節することで、呼吸筋の強さと肺機能の有意な改善につながることが示されています(P < 0.001)^5,6,7。

国際側弯症整形外科・リハビリテーション治療学会(SOSORT)は、軽度AIS⁸の進行を予防または遅らせるための理学療法的側弯症特化運動(PSSE)を中核的介入と位置づけています。PSSEの主な目的は、日常生活中の個々のカーブタイプに合わせた三次元矯正を達成することであり、矯正呼吸法が重要な要素とされています。このトレーニングは、矯正姿勢における胸部と脊椎の協調性を維持し、姿勢のコントロールを強化し呼吸機能を改善することを重視しています。しかし臨床現場では、効果的なリアルタイムフィードバック機構が存在しないため、患者が意図した脊椎セグメントに正確にトレーニング負荷を的確に捉えられず、補正が不十分で効果も限定的になる^{ことが多いです。}さらに、運動制御の不安定性は非標的筋群による過剰な補償を引き起こし、筋肉疲労や局所的な痛みを引き起こし、補正効果をさらに弱める可能性があります¹⁰。

超音波は、腱、筋肉、関節、血管、臓器などの体内構造の画像撮影や、特定の治療的応用において広く使われている医療技術です。複数の研究で、COPDや呼吸不全患者の横隔膜運動の評価や、横隔膜機能改善を目的とした呼吸トレーニング介入の指導に超音波が用いられたことが報告されています(^11,12)。

この概念に基づき、本研究は超音波技術をAIS患者の呼吸訓練に革新的に応用しています。視覚的フィードバックを提供することで、患者は呼吸運動中の両肋間間幅、肋間筋厚、横隔膜の外動の変化を直接観察でき、トレーニング効果を高め、より正確な側弯症矯正を促進します¹³。

プロトコル

倫理声明:
この研究プロトコルは、蘇州大学に所属する無錫第九人民病院の人間研究倫理委員会によって承認されました(承認番号:KS2025036)。試験開始前に、すべての参加者から書面によるインフォームド・コンセントが取得され、試験開始前に実施されました。本プロトコルは、USSEを用いたコブ角による側弯曲線の進行防止と、側弯症の青少年における呼吸機能の改善を目的とした試験の概要を示しています。

2024年5月から2025年5月の間に、無錫第九人民病院リハビリテーション科から、対象基準を満たす思春期特発性側弯症(AIS)患者20名が募集されました。参加者は無作為に対照群または治療群に割り当てられ、各グループに10名ずつ割り当てられました。すべての介入者は脊椎解剖学および研究で用いられた側弯症特有の運動技術に精通していることが求められました。

1. 患者の募集

1. 選択基準は以下の通りです:患者は骨格発達が未熟であること(Risser符号<5)であり、年齢は9歳から19歳、^14歳、15歳であることが求められました。肋間対称性の評価の実現可能性を確保するため、T3からT10の間に位置する特発性または構造的胸椎側弯症の確定診断;15°から25^°8のコブ角;整形外科用矯正器具の使用なし;正常な認知機能;呼吸訓練と協力する能力
2. 以下の除外基準を用いてください:重度の心肺疾患、肋骨変形、または胸部手術の既往歴;神経筋側弯症、または他の二次側弯症の形態。

2. 対照群の演習体制

1. AIS患者に対し、WHOの推奨に従い、1日少なくとも60分の身体活動を行うよう奨励すること;この研究では、目標は1日30分でした。USSEグループは同じ活動ノルマ^16、17を達成することが奨励されました。
2. 対照群の患者^に、以下に記載された機能的運動の治療コースを実施します。
3. 理学療法士に、スタートポジションから反対側の腕・脚の伸び、戻るまでのバードドッグの全シーケンスを実演してもらいます。意図された呼吸パターンと動きのテンポをモデル化してください。
   注意:患者の親に自宅での運動の監督を指導してください。患者さんは鏡や超音波検査でウエスト、背中、骨盤の左右対称性を観察し、姿勢の即時フィードバックを得てください。
4. 開始姿勢(図1A)は、患者を四つん這いにして肩の下に手を置き、膝を腰の下に置き、ニュートラルな背骨を首と前方の視線でリラックスさせ、へそを内側に引き寄せて体幹を優しく動かします。
   注意:空の紙コップを患者の腰の中央と胸の中央に置いてください。背骨がずれたり崩れたりすると、カップが落ちて姿勢に即座にフィードバックを与えます。
5. 患者さんに1〜2回深呼吸をしてもらいます。肩をすくめずに息を吸い込み、下胸部を十分に広げる。腹部を優しく動かしながら息を吐き、体幹を安定させます。
6. 息を吐き、右腕を前方に、左脚を肩と股関節と一直線に後ろに伸ばします(図1B)。両手足を床と平行に保ち、呼吸を安定させ、体幹を使い、腰のたるみを防ぎます。
   注意:腰仙骨の接合部にライトブックを置いてください。運動中に本が落ちた場合、骨盤や脊椎の不安定性を示しています。
7. 息を吸い込み、腕と脚をゆっくりと元の位置に戻し、背骨を中立に保ち、回転やずれを避けます。
8. 反対側でも左腕と右脚を伸ばして動きを繰り返し、1セットあたり8回ずつ交互に繰り返し、1日に3〜5セット行います。
9. 医師または理学療法士に横向きの側側板の完全な実演をしてもらい、動きの原理、主要な筋肉活性化ポイント、よくある誤りを説明し、患者に目的や仕組みの理解を確認するために監督のもとで1回繰り返しを行うよう求めてください。
10. ヨガマットの上に横になり、下腕を曲げ、肘を肩の真下に置きます。耳を肩に合わせ、背骨を垂れ曲げたり回転させたりせずにニュートラルな位置に保ちます(図1C)。
11. 下膝を少し曲げて追加のサポートをし、つま先を床に軽くつけて上腿を伸ばしてバランスを保ちます。骨盤と肩は同じ平面に保ちます。
12. 視線を前方に向けて頸椎をリラックスさせます。トレーニングの目的に応じて、上腕を自然に腰に置くか、天井に向かって伸ばし、姿勢全体を通して脊椎の中立性と骨盤のアライメントを維持します。
13. 腰をスタート地点から持ち上げて、肩から腰から膝、足にかけて一直線に伸ばします。体幹を使い、骨盤と肩甲骨を安定させてアライメントを維持し、10〜15秒間その姿勢を維持しつつ、安定した呼吸と体幹の安定性を保ちます(図1D)。
14. ゆっくりと元の位置に戻り、反対側で同じエクササイズを行います。
    注:対照群では、参加者はバードドッグ運動と横向き側板を1セットあたり8回、1日3〜5セット繰り返し行うよう指示されました。介入は登録から観察期間終了まで毎日継続されました。
    注意:機能トレーニング中は、軽い負荷から重負荷への段階的かつ連続的な可動範囲の段階的進行を原則に従ってください。患者には片側の長時間の体重をかけることを避け、同じ姿勢を長時間維持しないこと、適切な活動レベルを維持するよう指示してください。

3. 治療群の運動プログラム

1. 材料準備:超音波装置(図2A)、結合ゲル(図2B)、使い捨てマット(図2C)、使い捨て手袋(図2D)。
2. 検査やトレーニングの過程について患者とその保護者に説明し、手順を説明しましょう。治療部位が露出していること、そして肋骨の間に結合ジェルを塗布する必要があることを明確にしてください。患者に画面上でリアルタイムの画像を観察するよう指示し、手術が放射線を使わず痛みもないことを強調してください。
3. 患者を座った姿勢か、凹面を上に向けて横デキュビタス(横デキュビトゥス)に位置させます。側側の姿勢を使う場合は、肋骨の下に5〜10cmの枕を置き、頂椎の高さに置きます。両足を平らにするか積み重ねて、脊椎の中立性を保ち、ターゲットとなる肋間部を露出させてください。
   注:座っている状態では重力が胸部に垂直に作用し、脊髄起立筋や補助的な吸気筋の活性化を高め、胸椎の拡張と呼吸の協調を促進します。一方、横向きに働くと重力が作用し、バランスや体幹の負担が減少するため、呼吸訓練中に脊椎の中立性を保つのが難しい体幹の安定性が限られている患者にとってこの姿勢が適しています。
4. 使い捨て手袋を着用し、対象の肋間腔の皮膚に少量の医療用超音波結合ジェルを均等に塗布します。治療の最後に、使い捨てのティッシュでジェルを拭き取り、患者の衣服の調整を手伝います。
5. 電源を入れてデバイスのセットアップ:メインユニットの右側にある 電源 ボタンを押し、システムが自己チェックを完了してメインインターフェースに入るまで約30秒待ちます。患者さんの名前 、性別、年齢、身分証明書、診察日を入力してください。
   注:肋間筋画像診断では、 MSK表層 (線形プローブL10-5)を選択してください。横隔膜イメージングでは、腹部 全般 (凸プローブC5-2)を選択します。
6. 凹型肋間空間の位置を特定します:解剖学的ランドマークに基づいて予備触診を行い、プローブを腋中間線に沿って先端椎に対応する凹型肋間空間に当て、超音波面を肋骨の長軸に垂直に向き、肋間筋と肋骨の動態を可視化します。
   注:肋骨局在の解剖学的ランドマークには、ほぼ第2肋骨と合わせた肩峰、肩甲骨の棘(第3肋骨に相当)、肩甲骨の下角は、約7肋骨と合わせています。
7. 深度ノブを2〜4cmに調整し、2Dゲインノブで肋骨のインターフェースと筋膜線をはっきり表示し、TGCスライダーで異なる深さの明るさを微調整し、タッチスクリーン上の肋間筋層のレベルにフォーカス位置を設定します。
8. ベースライン測定を行う:呼気末でタッチスクリーンの Freeze→Measure → Distance を押して肋間空間の幅(mm)と肋間筋厚(mm)を測定します。インスピレーション終了時に測定を繰り返し、2枚の静止画像(画像保存)を保存し、「経験終了」と「検査終了」とラベル付けしてください。
9. 患者に、超音波スクリーンで凹面の肋間隙の拡大を観察しながら、ゆっくりと深呼吸を行うよう指示します(図3B)。
10. 肋骨を最大位置に持ち上げ(図3C)、5秒キープしてからゆっくり口から吐くことで、呼吸の能動的なコントロールを促し、凹面の可動性を高めます。1セットあたり10回の呼吸を完了し、3〜5セットを行い、セット間は30〜60秒の休憩を取ります。
11. 治療群と対照群の両方の患者が同じ機能トレーニングを行うことを確実にしてください。

4. 介入後のアウトカム評価

1. 評価指数
   1. 評価指標:主要な構造的転帰を、標準化された立った後前方(PA)レントゲンで測定した、治療後から治療後のメインカーブコブ角(ΔCobb)の変化差と定義します。ΔCobbは、正の値がより大きな補正を示す基準値で、処理後のCobbを引いたものと定義します。治療後の測定にベースラインで特定された同じ上下端椎骨を使用し、2人の盲検リーダーから取得して平均値を記録します。
   2. 肺機能アウトカム:治療前後の潮量(TV)、吸気量(IC)、肺活量(VC)、最大任意換気量(MVV)の評価が含まれます。
   3. 超音波アウトカム:治療前後の肋間空間幅や肋間筋の厚さの変化を評価するパラメータを含めます。
      注:ベースライン測定は治療前および1週間後に実施されました。
2. 査定
   デジタルX線システム(PACSソフトウェア)を使って、立ち位置PAレンズからコブ角を測定します。肺機能パラメータ(TV、IC、VC、MVV)をスパイロメーターで評価します。高周波超音波(7-12 MHzリニアプローブ)を用いて肋間空間の幅と筋肉厚を評価します。
   1. 脊椎湾曲の放射線評価
      1. 被験者に裸足で直立した姿勢でX線プラットフォームに立ち、足は肩幅に開き、腕は体の横でリラックスさせるよう指示します。被験者が意図的な矯正なしに自然な立姿勢を保つようにしてください。
      2. 脊椎全体の立った後前方(PA)レントゲンを入手してください。放射線写真をPACSソフトウェアにインポートしてください。
      3. 頂端椎(AV)を位置づけます。これは脊椎の中心垂直線から最も外側に逸れ、胸柄が正中線から最も対称的に離れている椎骨を指します。この椎骨は湾曲の頂点を表します。
      4. 上端椎(UEV)を特定します。これは、頂端椎の上で最も傾き、上端板が曲線の凹面に最大限傾いている椎骨と特定されます。これは最も上側の椎骨で、端板が目に見えて傾斜しています。
      5. 下端椎(LEV)を特定します。これは、頂端椎の下で最も傾いた椎骨であり、下端板が曲線の凹面に最大限傾き、その下で水平方向に移行するものと特定されます。
      6. 最初の基準線は、UEVの上エンドプレートの一端にカーソルを位置付け、同じエンドプレートの反対側の端までクリックしながら引きずりながら描きます。
      7. LEVの下端板に沿ってクリックして引きずり、皮質の縁に沿って線を生成します。両方の線が描かれると、ソフトウェアは自動的にコブ角を2本の線間の角度として計算します
         注意:UEVとLEVが合わせて曲線の全範囲をカバーし、その上下の椎骨が徐々に傾きを減らしていることを確認して選択を確定してください。
      8. 2人の独立した評価者による測定を繰り返します。平均値を使いましょう。
   2. 肺機能評価
      1. 各測定前にメーカーの指示に従ってスピロメーターを校正してください。被験者を快適に座らせ、足を床につけ、鼻からの空気漏れを防ぐために鼻クリップを装着します。使い捨てマウスピースを唇の間にしっかりと差し込み、気密な密閉を確実にするよう指示します。
      2. 潮汐量(TV)を測定するには、被験者に1分間穏やかで自然に呼吸するよう指示し、その後1回の呼吸ごとに吸気と吐く空気の平均量を記録します。
      3. 通常の呼気を終えた後、被験者にできるだけ深く吸い込み、吸入される最大空気量を記録して吸気容量(IC)を測定します。
      4. 被験者に最大限の吸気を行い、その後最大呼気を残留体積まで呼び、両体積の差を記録して肺活量(VC)を測定します。
      5. 被験者にできるだけ速く深く12秒間呼吸するよう指示し、測定された体積を1分に外算してMVVを計算することで最大自発的換気(MVV)を測定します。
         注意:各検査は少なくとも3回繰り返し、再現性が5%以内に収まることを確認し、最良の試行を記録して分析してください。
   3. 肋間空間と筋肉厚の超音波評価
      1. 被験者を安定した診察用の椅子や治療ベッドに直立させ、足を床に平らにつけ、腕を体の横にリラックスさせて座らせます。被験者に前かがみや後ろに傾かずに自然な座り姿勢を保つよう指示します。
      2. 最適な音響接触を確保するために、ターゲットの肋間空間に十分な超音波結合ゲルを塗布します。 筋骨格 系または 高解像度 モードに設定したリニアプローブ(7〜12MHz)を使いましょう。
      3. プローブを胸の凹面の肋間隙に沿って縦方向に置き、通常は腋中間線に位置します。隣接する肋骨と肋間筋層がはっきり見えるまでプローブの角度を調整します。被験者に静かな呼吸を指示して向きを合わせ、呼気終了と吸気終了時に画像を取得し、それぞれのフェーズを2〜3秒保持します。
      4. 超音波キャリパーツールを使って、隣接する2つの肋骨の内縁間の距離を測定します。動的な変化を評価するために、吸気終了と終了時の両方の値を記録してください。
      5. 隣接する2本の肋骨の間にある肋間筋層を特定します。キャリパーを筋肉の腹部に垂直に置き、内筋膜と外筋膜の垂直距離を測ります。インスピレーション終了点と終了点の両方で値を記録してください。
      6. 同じ解剖部位で各パラメータについて3回繰り返し測定を行います。平均値を計算して記録します。オペレーターが患者グループ割り当てを認識できないようにして、バイアスを最小限に抑えましょう。

5. 統計分析

1. 連続変数を平均±標準偏差(SD)として提示します。独立標本t検定を使って両グループの違いを比較してください。すべての統計検定は両側検定で、 P<0.05は統計的に有意とされました。すべての解析は統計ソフトウェアを用いて実施されました。

結果

対照群の全10名および治療群の全10名が最終統計解析に含まれました。

基準的特徴
両群は性別、年齢、体重、身長、主要曲線のコブ角、呼吸パラメータ(タイダルボリューム(TV)、吸気量(IC)、肺活量(VC)、最大自発換気量(MVV)などの点で比較可能です(P > 0.05)。対照群には男性3名と女性7名、治療群は男性5名と女性5名で構成されていました。両グループの患者年齢は14歳から18歳で、対照群の平均年齢は14.7歳±1.4歳、治療群は14.6歳±1.5歳でした。20名すべての患者の一次湾曲は胸部領域にあり、全員骨格発達が未熟でした。対照群では、リッサー符号が2、リッサー符号が3の患者が4人でした。治療群では、リッサー符号が2、3人がリッサー符号が3、1人がリッサー符号が4でした。対照群の平均コブ角は19.2±2.1°、治療群では19.7 ± 2.3°でした。呼吸機能に関しては、対照群の平均TV(TV)は5.2±0.6mL/kg、治療群では5.1 ±0.7 mL/kgでした。ICは対照群で2.33 ± 0.68 L、...

ディスカッション

このプロトコルの成功した実装には、いくつかの重要な技術的ステップが不可欠です。超音波イメージングによる凹面肋間隙の正確な位置特定は、最適なトレーニング部位を特定し、呼吸中の肋骨や胸椎の動きを一貫して可視化するために不可欠です。脊椎の中立性を維持し、患者の適切な姿勢を保つことは、矯正効果を相殺する代償性の体幹や骨盤の動きを防ぐために非常に重要です。さらに、セラピストは呼吸努力が隣接する構造ではなく、対象の胸部セグメントを効果的に動員できるように、リアルタイムの口頭フィードバックを提供しなければなりません。

このプロトコルは、年齢、脊椎の柔軟性、カーブタイプなど個々の患者の特徴に応じた柔軟性と軽微な修正を許容しています。矯正姿勢の維持が困難な患者には、短いトレーニングサイクルや追加の外部サポートを導入することができます。過度な呼吸動作や最適でないプローブ接触で超音波画像がぼやけている場合は、トランスデューサーの角度をわずかに調整したり、肋間空間での位置変更で画像の鮮明さを向上させることができます。安定した呼吸リズムや姿...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
ACUSONジュニパー超音波システム	シーメンズ・メディカル・ソリューションズUSA, INC	553867	マルチモーダル画像診断を備えたマルチプローブシステムで、幅広い臨床利用を目的としています。
超音波ゲル(250 mL)	天津大造紙工業有限公司	20190019	超音波結合用の医療用、水溶性、低アレルギー性ゲル。
診察用手袋	真徳医療有限公司	20170091	診察用手袋
医療用パッド	恒通医療&ヘルスプロダクツ株式会社	20150036