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電気刺激療法の治療効果と方法|適応と禁忌について解説


電気刺激療法の効果について解説していきます。

電気刺激療法の歴史

Kleisらが1745年に電気蓄電器を開発したのを契機として、電気生理学の研究が始まりました。

その後、Duchenneが1855年に筋の正確な電気検査を行うための運動点を見いだし、骨格筋に対する電気刺激の効果についても報告しています。

1910年にTouseyは変性が顕著でない麻痺筋であれば随意運動の促通に電気刺激が利用できることを報告し、治療的電気刺激療法(TES)の概念が確立しました。

また、1965年にはMelzackらによってゲートコントロール理論が提唱され、経皮的末梢神経電気刺激療法(TENS)の概念が確立に至りました。

経皮的電気刺激療法(TENS)について

一般的に低周波治療というと、経皮的電気刺激療法(transcutaneous electrical nerve stimulation:TENS)のことを指します。

電気刺激が痛みの治療として使えるという理論的根拠をはじめて示したのは、1965年にMelzackとWallによって紹介されたゲートコントロール理論です。

この理論を簡単に理解するには、下図をみるとわかりやすいのですが、太い神経を刺激すると細い神経から送られてくる痛みの信号を抑制できるという理屈です。

ゲートコントロール理論

太い神経とは「Aα」や「Aβ」、「Aγ」であり、細い神経とは「Aδ」や「B」、「C」になります。TENSでは皮膚のAβ(触覚)に刺激を与えて、痛みを緩和しています。

子供が転んだ際に皮膚をさすりながら、「痛いの痛いの飛んでいけ!」とおまじないをかけるのは、触覚を刺激することで痛みの伝達を抑制しているわけです。

分類 直径(μm) 役割
15(13-22) 筋・腱感覚,骨格筋運動
8 (8-13) 皮膚の触圧覚
8 (4-8) 錘内筋
3 (1-4) 皮膚温痛覚(体性痛)
B 3 (1-3) 交感神経節前線維
somatic C 0.5(0.2-1) 交感神経節後線維
dorsal root C 0.5(<1) 皮膚温痛覚(内臓痛)

現在では、家庭用の低周波治療器が普及することになり、自宅でも簡単に使用することができるようになりました。

前述したように、TENSは主に疼痛の緩和に対して用いられる方法であり、その持続効果はあまり長くありませんので、定期的な実施が必要となります。

神経筋電気刺激療法(EMS)について

1961年、Libersonは脳卒中片麻痺患者の足関節背屈を得る目的で、前脛骨筋を電気で刺激し、歩容の改善を図ろうとしました。

それ以来、脊髄損傷を含む中枢性麻痺の患者に対して、残存する末梢神経を刺激し、麻痺筋の機能を回復させようとする試みが多く行われてきました。

これらは機能的電気刺激療法(FES)や訓練電気刺激(TES)、神経筋電気刺激療法(EMS)と呼ばれており、分類を簡潔に示すと以下になります。

略語 日本語 内容
FES 機能的電気刺激療法 中枢神経系の障害によって失われた回復不能な生体機能の代償を目的とする
TES 訓練電気刺激療法 運動機能改善、排尿機能改善、鎮痛、末梢循環、創傷治癒、骨癒合促進などを目的とする
EMS 神経筋電気刺激療法 FESやTESを含めた大きなカテゴリー。目的は主にTESに同じ

電気刺激療法では、TENSと共に重要な位置を占めており、末梢性神経損傷を起こした脱神経筋などに対する数少ないアプローチ方法として多用されています。

また、脳卒中どで随意性の失われた麻痺筋に対しても使用され、筋収縮や随意性の促通として高い効果を発揮します。

近年、スポーツ分野でも使用される場面が増えてきており、EMSを併用しながら筋力トレーニングを実施することで、より効果的に強化を図れるとされています。

こちらも家庭用の低周波治療器として普及しており、自宅でも簡単に使用することができるようになりました。

脱神経筋に対する効果

筋肉は、それを支配している末梢神経が損傷されると急速に萎縮および変性していき、その反応は損傷後から4週間が最も著しいとされています。

神経が回復するまでの間、この脱神経萎縮をできるだけ抑制するために神経筋電気刺激療法が選択されます。

また、治療対象となる筋肉に意識を集中し、自動運動または自動介助運動を併用することで筋収縮を促通することも有用です。

ただし、脱神経筋の萎縮を遅らせたり、収縮を促通させる効果はあっても、神経の再生そのものを促進させる効果はありません。

脱神経筋に収縮を起こさせるのは難しい

脱神経筋に対して電気刺激を加えているつもりでも、実際は周囲の正常な筋肉のみが収縮している場合が多々あります。

それは脱神経筋は収縮がしにくい状態にあることが原因として挙げられます。

なので、パッドの位置を微調整し、効果的に収縮が得られるポジションを見つけることが重要となります。

筋収縮が出現しないからといって電流を強くしたり、刺激時間を長くすると患者の苦痛が増してしまうので注意が必要です。

麻痺筋に対する使用電流の一般基準

非変性 不完全変性 完成変性
波形 何でもよい 蓄電器放電型または矩形波およびその変調波 同左
電流強度 気持ちよく耐えうる最大量 同左 同左
通電期間 1ms以下 5-10ms 50ms以上
電流方向 刺激導子は陰極 同左 同左
刺激休止期 5-20ms 5-100ms 100-200ms
周波数 50-200Hz 5-10Hz 10-20Hz

※一般に脱神経筋の電気刺激療法は、できるだけ早期に開始するべきであり、その周期も1日10-20分、少なくとも週3回以上行うべきとされています。

筋力トレーニングとの相乗効果

EMSが変性筋や廃用性筋萎縮に対して使用されることは説明してきましたが、健常人の筋力を高める方法にも現在は用いられています。

正常筋の筋力強化には、周波数50Hzまでの矩形波を使用します。この周波数は、筋肉が活動する際、運動ニューロンの発射頻度を高める効果があるとされています。

また、2,500Hzの中周波では筋肉の運動終板が刺激され、最大限の等尺性収縮が得られるとの報告もあります。

この中周波電流を使用した方法をロシアンカレントと呼び、ロシア人のヤコブ・コッツ氏によって紹介されたことから名付けられました。

TENSとEMSの違いについて解説

通常、低周波は皮膚抵抗により20-30%しか皮下に浸透しません。通過した電気は皮下3-5㎜で大半が拡散し、残りの僅かな電流が深部を通過します。

周波数が高くなるほどに皮膚抵抗が低下していき、低周波(1,000Hz以下)より中周波が、中周波より高周波(10,000Hz以上)が深部まで刺激を与えられます。

また、治療器から流す電流量によっても刺激の程度は変化し、皮膚抵抗が高い状態で電流量を上げると皮膚が痛くなり、場合によっては火傷を起こします。

TENSでは皮膚への触覚刺激を目的としているため、あまり深部まで刺激を与える必要はなく、筋収縮がない範囲の周波数と電流量で実施していきます。

それに対してEMSは深部の筋肉の収縮を促す必要があるため、周波数を高めたり、電流量を上げて深部まで到達する電気刺激を増やす必要があります。

実際はTENが150Hzの周波数に対して、EMSは50Hz以下に設定される場合が多く、その理由としては周波数が高いと激しい筋収縮(強縮)を起こすためです。

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筋パンピング通電法

筋パンピング通電法とは、患肢に筋収縮時の起伏が起こる程度に緩く弾力包帯を巻き、50Hz程度の低周波電流を通電して筋強縮を起こす方法です。

下腿三頭筋の筋ポンプ作用によって下肢の浮腫が軽減します。患肢は45°程度挙上し、20分程度の通電が必要となります。

痙性除去を目的とした拮抗筋通電法

電気刺激による痙性の抑制効果は、相反神経支配の原理によって実施されます。そのため、痙性抑制には拮抗筋に対して電気刺激を与えていきます。

方法として、痙性筋の拮抗期に対して最大収縮が起こる程度の強さで80-100Hzの感応電流を15-20分ほど通電します。

電気刺激によって痙性の抑制が確認できたら、続いて患肢を随意的に動かすトレーニングを実施していきます。

必要に応じて、セラピストは痙性筋をゆっくりと伸張していきます。その際に、痙性筋の腱を軽く圧迫しながら伸張することにより、Ib抑制機構が働いて痙性の抑制をより効果的に引き出すことができます。

干渉電流刺激療法について

異なる周波数を持った2種類の電流を交差させると干渉が起こり、新しい周波数の電流が発振されます。この原理を利用したのが干渉電流刺激になります。

一般的に周波数が4,000Hzほどの中周波が利用され、他方は3,900Hzから4,000Hzの間で周波数を変えていき、その差分である0から100Hzを通過させます。

この方法のメリットは、皮膚抵抗が少ない中周波を利用することができるため、ピリピリ感が少なく、低い周波数を深部まで届かせることができます。

低周波治療の禁忌

臨床で最も注意すべき禁忌はペースメーカーを装着している場合です。電気刺激によって心拍を変えるおそれがあるので使用前は必ず確認が必要となります。

また、重篤な不整脈や心疾患なども心臓からの電気刺激を妨げるリスクがあるために禁忌となります。

その他として、静脈内に血栓がある場合は筋収縮などにより心臓にとんで心筋梗塞を起こすリスクがあるため使用すべきではありません。

また、電流を流すパッドを皮膚上に貼付する必要があるため、健康な皮膚以外には使用を避けるようにしてください。

運動点について

筋内には神経や血管が豊富に分布し、電流刺激による筋収縮が他の部位と比較してよく誘発される部位があります。それを運動点(motor point)と呼びます。

運動点は治療対象となる筋肉の収縮を効果的に促すための刺激点として用いられており、以下のような分布を示しています。(画像はクリックして拡大)

前面からみた運動点

前面からみた運動点/胸鎖乳突筋、大胸筋、上腕二頭筋、外腹斜筋、腹直筋、長橈側手根屈筋、円回内筋、浅指屈筋、母指球筋、小指球筋、外側広筋、大腿直筋、内側広筋、前脛骨筋、長指伸筋

側面からみた運動点

側面からみた運動点/三角筋、上腕二頭筋、上腕三頭筋、腕橈骨筋、長橈側手根伸筋、短橈側手根枝筋、外側広筋、前脛骨筋、ヒラメ筋

後面からみた運動点

後面からみた運動点/僧帽筋、三角筋、上腕三頭筋、広背筋、尺側手根伸筋、総指伸筋、小指伸筋、大腿二頭筋、半膜様筋、半腱様筋、腓腹筋、ヒラメ筋

お勧めの一冊

経皮的電気刺激による治療法について特化して書かれた唯一の本であり、疾患別の使用方法について詳しく書かれています。


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The Author

中尾 浩之

中尾 浩之

1986年生まれの長崎県出身及び在住。理学療法士でブロガー。現在はフリーランスとして活動しています。詳細はコチラ
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