呼吸が姿勢制御・バランスに与える影響：脳卒中リハビリ【2024年論文サマリー最新版】
論文を読む前に：呼吸と姿勢制御について
新人療法士の丸山さんが、日常の臨床現場で見かける患者さんの姿勢制御の問題について悩んでいるところ、リハビリテーション医の金子先生がそれに気づき、呼吸と姿勢制御・バランスの関連性について講義を行う。
丸山さん：「金子先生、最近、脳卒中の患者さんで姿勢制御が上手くいかない方が多くて、特に胸郭の硬さや浅い呼吸の方が多いように思います。これがバランスや姿勢にどのように影響しているのかよくわからなくて…。」
金子先生：「いい質問だね、丸山さん。実は呼吸の深さや胸郭の柔軟性は、姿勢コントロールやバランスに深く関わっているんだ。今日はその点を詳しく説明するよ。まずは、呼吸と姿勢制御のメカニズムから理解していこう。」
呼吸の深さと姿勢コントロールのメカニズム
金子先生：「呼吸は、単に酸素を取り込むためだけではなく、体幹や姿勢制御に重要な役割を果たしているんだ。特に、深い呼吸、いわゆる腹式呼吸や横隔膜呼吸が重要だ。」
丸山さん：「腹式呼吸と姿勢制御が関係しているんですか？」
金子先生：「その通り。腹式呼吸では、横隔膜が上下に動くことで胸郭と腹腔の圧力が変化し、それが体幹の安定性に繋がる。横隔膜がしっかり機能することで、内臓の圧力がバランスよくかかり、姿勢保持に役立つんだ。」
浅い呼吸とバランスへの影響
金子先生：「逆に、浅い呼吸が姿勢に与える影響についても見ていこう。浅い呼吸では、胸郭や上部の呼吸筋ばかりが使われ、腹圧を十分に活用できなくなるんだ。」
丸山さん：「浅い呼吸をしている患者さんが多い気がします。浅い呼吸がバランスに影響を与えるのは、腹圧がかけられないからですか？」
金子先生：「その通り。腹圧がかからないことで、体幹の安定性が損なわれ、特に立位や動的な姿勢変化時にバランスを取るのが難しくなる。浅い呼吸は、胸郭の動きが制限されているか、呼吸筋の使い方が非効率になっているサインでもあるんだ。」
胸郭の硬さと姿勢・バランス
丸山さん：「胸郭の硬さが姿勢やバランスにどう影響するかも気になります。」
金子先生：「胸郭の硬さは、呼吸の動きを制限するだけでなく、体幹全体の柔軟性にも影響する。胸郭が硬いと、肩甲骨や脊柱の動きも制限され、上肢や体幹の協調が崩れやすい。これにより、立位姿勢や歩行時のバランスも取りにくくなる。」
丸山さん：「胸郭の硬さは、胸部の可動性を低下させることで、バランスに悪影響を与えるんですね。」
金子先生：「そうだね。胸郭が硬くなると、自然な呼吸運動ができず、姿勢保持に必要な筋肉が過剰に働いてしまう。結果として、脊柱周囲の筋肉が疲労しやすく、姿勢が崩れてバランスが悪化するんだ。」
無呼吸や呼吸障害と姿勢制御の問題
金子先生：「さらに無呼吸や呼吸が浅い場合、特に睡眠時無呼吸症候群の患者では、姿勢制御やバランス能力がさらに低下することが報告されているんだ。無呼吸や呼吸困難は、酸素供給を阻害し、脳や筋肉の機能に直接影響を与えるからね。」
丸山さん：「なるほど。呼吸障害があると、筋力だけでなく、神経系にも悪影響が出るんですね。」
金子先生：「そういうことだ。特にバランスや姿勢制御を担う小脳や脳幹に酸素が十分に供給されないと、動きが鈍くなる。呼吸状態が悪化することで、姿勢を調整する機能全体が低下してしまう。」
臨床応用
金子先生：「これを踏まえて、臨床ではどう評価・介入していくかを考えよう。まず、呼吸の深さ、胸郭の柔軟性、無呼吸の有無を評価することが重要だ。」
丸山さん：「どのように評価すればいいでしょうか？」
金子先生：「例えば、胸郭の可動性を評価するには、胸郭周囲の柔軟性や呼吸筋の機能をチェックする。深呼吸時の胸郭の動きを視診や触診で確認したり、腹式呼吸がしっかりできているかを評価するんだ。また、無呼吸の患者の場合は、睡眠時無呼吸の症状がないかも確認する必要があるね。」
丸山さん：「治療としては、呼吸のトレーニングや胸郭の柔軟性を高めるストレッチが有効ですか？」
金子先生：「その通り。呼吸法の指導や、横隔膜を意識した腹式呼吸の練習は、バランス能力の向上に繋がる。また、胸郭を柔らかく保つためのストレッチや、胸郭を広げる運動も取り入れると効果的だよ。」
まとめ：呼吸と姿勢制御の関連性
金子先生：「まとめると、呼吸の深さや胸郭の柔軟性は、体幹の安定性に大きく影響を与え、バランスや姿勢制御に直結している。呼吸の浅さや胸郭の硬さ、無呼吸症状がある患者には、まず呼吸機能を評価し、呼吸を改善するための介入がバランス訓練と同時に行われるべきだ。これを新人療法士としてしっかり理解して、臨床に応用してほしい。」
丸山さん：「ありがとうございます！呼吸がバランスにこれほど関係しているとは驚きました。呼吸の評価を忘れずに、治療に活かしていきます。」
論文内容
タイトル
呼吸共同作用の老化
The effect of aging on respiratory synergy?PubMed Migyoung Kweon J Phys Ther Sci. 2015 Apr; 27(4): 997–999.
なぜこの論文を読もうと思ったのか？
・呼吸条件の違いで姿勢保持に影響が生じるということに興味を持ち、本論文を読もうと思った。
内 容
背景・目的
・Respiratory synergy（呼吸共同作用）は呼吸時における身体体節の代償運動で、特に股関節に顕著にみられる。これは呼吸状態が姿勢保持に影響を与えることを表しており、特に腰痛患者、高齢者、脳卒中者でこの傾向がみられることが多いと言われている。
・これらの研究は若年成人で行われてきた経緯があるが、高齢者ではまだ十分に研究されていない。したがって、本研究では呼吸状態の違いが姿勢保持に与える影響を若年成人と高齢者で比較検討する。
方法
・１０人の高齢者と１０人の若年成人
・床反力計の上に裸足で立ち、静的立位を取らせた。安静時呼吸（Quiet breathing: QB）と無呼吸（Apnea: AP）の２条件で足圧中心の総移動距離を計測し比較した。
・３次元動作解析装置を用いて矢状面上の身体各関節・体節の総移動量を角度で計測した。
結果
表：実験結果 Migyoung Kweon (2015)より引用
・若年成人群において、股・膝・足関節、骨盤、胸郭の総移動量は無呼吸に比べて安静時呼吸で有意に大きかった。身体重心の軌跡長は安静時呼吸がわずかに短い値を示したが、有意差はなかった。
・高齢者群では、股関節、骨盤の移動量に呼吸の違いによる有意差がみられた。どちらも無呼吸で移動量が減少した。また身体重心の軌跡長は安静時呼吸がわずかに長い値を示したが、有意差はなかった。
・群間比較では安静時呼吸の頭部、胸郭のみ有意差がみられた。若年成人群と高齢者群を比較すると、身体体節・重心軌跡ともに移動量が少ないのは高齢者群だった。
明日への臨床的視点：横隔膜と姿勢コントロール
高齢者では若年成人群に比べて身体各関節・体節の移動量が少なかった。姿勢保持時の重心動揺が乏しく、身体を固めるように保持していると予想される。この状態は無呼吸状態でより顕著になることが今回の研究からわかった。脳卒中患者においては、脳卒中発症後に無呼吸症候群を併発する方も多い。
ここでは、臨床視点における脳卒中患者のリハビリにおいて重要となる「横隔膜」についてもう少し掘り下げていきたいと思う。
横隔膜と姿勢コントロール
横隔膜はコアスタビリティの「屋根」としての機能を担い、骨盤底筋群は「底」の部分を担う。横隔膜の収縮および腹空内圧の増加により、腰椎に安定性が生まれる。脳卒中に関連する横隔膜や骨盤底筋群の報告はほとんどないが、臨床的には体幹周囲筋の低緊張による屈曲姿勢を伴う脳卒中患者の場合、横隔膜や骨盤底筋群の機能不全により腹腔内圧を高める機能が得られていない。また、脳卒中患者は努力的な姿勢戦略でグローバルマッスルを固定的に使用し、呼吸補助筋優位となる。このようなケースは、動作時に呼吸を止めて立ち上がる運動戦略を用いる傾向があり、易疲労を伴いやすい。
ちなみに、骨盤底筋群についても解説すると、骨盤底筋群は腹横筋との共同収縮により活性化しやすく、骨盤底筋群の機能不全を伴う脳卒中患者の場合、便秘や尿漏れなどに悩まされるケースも認められる。骨盤底筋群には直接作用、間接作用があり、間接的に作用する中殿筋やハムストリングス起始部など、骨盤帯周囲筋群のアライメントや筋活動を調整することで、骨盤底筋群の安定性を改善できる場合もある。
治療姿勢としては、腹臥位にて背筋群を緩めることで、安楽な呼吸の促通が期待できる。それに伴う、痙縮などの屈曲パターンや拘縮の抑制も期待できる。
呼吸から姿勢コントロールを促通する際のポイント
呼吸や胸郭への介入を通じて姿勢コントロールやバランス機能をリハビリで改善していく際の具体的なポイントを紹介します。これらは、特に脳卒中患者を含むリハビリテーション対象者において重要です。
1. 腹式呼吸のトレーニング
- 目的: 腹圧を高め、体幹の安定性を強化。
- ポイント: 患者に手をお腹に当てさせて、吸気時にお腹が膨らむ感覚を意識させます。吐く際には、ゆっくりと空気を吐き出しながらお腹を凹ませることで腹圧を保つ練習を行います。
2. 横隔膜の可動性向上
- 目的: 横隔膜の柔軟性を高め、深い呼吸を促す。
- ポイント: 仰臥位や座位で横隔膜ストレッチを実施。息を吐く際に腹部を押し込み、吸気時に横隔膜を広げる感覚をつかむ練習を取り入れます。
3. 胸郭のモビライゼーション
- 目的: 胸郭の柔軟性を高め、上体の自由な動きを促す。
- ポイント: 手技的なモビライゼーションを行い、胸椎や肋骨周囲の動きを改善することで、胸郭全体の可動域を広げます。座位で軽く回旋動作を加えることも効果的です。
4. 呼吸筋トレーニング
- 目的: 呼吸筋を強化し、呼吸効率を向上させる。
- ポイント: 抵抗呼吸法（呼吸トレーナーや呼吸抵抗器具を使用）を取り入れて、横隔膜や肋間筋の強化を図ります。これにより体幹の安定性も向上します。
5. 胸郭ストレッチ
- 目的: 胸郭周りの筋や関節の柔軟性を高め、姿勢改善をサポート。
- ポイント: 背中や側面のストレッチを、呼吸と連動させて実施します。患者に呼吸と一緒に側屈や回旋を意識させ、胸郭の広がりを感じさせます。
6. 体幹と呼吸の統合トレーニング
- 目的: 呼吸と体幹の動きを連動させ、バランス能力を高める。
- ポイント: 体幹回旋や側屈を伴う運動を、呼吸と合わせて行います。例として、片足立ちで息を吸いながら背中を伸ばし、吐きながら体幹を回旋させる運動などが効果的です。
7. 姿勢修正と呼吸法の併用
- 目的: 良好な姿勢を保ちながら深い呼吸を促すことで、姿勢保持力を強化。
- ポイント: 座位や立位で姿勢を整えた状態で深い呼吸を行い、患者にその姿勢の維持を意識させます。鏡を使って視覚フィードバックを提供することも有効です。
8. 無呼吸や呼吸停止の評価と改善
- 目的: 無呼吸や呼吸困難の影響を減少させ、姿勢やバランス機能を向上。
- ポイント: 無呼吸が疑われる場合、睡眠時の呼吸状態を評価し、適切な対策を行います。呼吸困難に対応するために、段階的に呼吸運動を改善し、持続的に姿勢をサポートします。
9. バランスボールを使った呼吸と姿勢のトレーニング
- 目的: 体幹とバランスを同時に鍛える。
- ポイント: バランスボールに座り、呼吸と共に体幹を安定させる練習を行います。バランスを取りながら腹式呼吸を行うことで、深い呼吸と姿勢制御が一体化した訓練ができます。
10. 呼吸に連動した動的バランストレーニング
- 目的: 動的姿勢制御に呼吸のリズムを取り入れ、バランスを強化。
- ポイント: 例えば、歩行や階段昇降などの動作に呼吸を連動させることで、動的なバランスを維持します。歩行時に、吸う時に一歩進み、吐く時にもう一歩進むというリズムを意識させることが有効です。
まとめ：呼吸と姿勢コントロール・バランス機能
呼吸や胸郭の硬さが姿勢コントロールやバランスに与える影響について内容を最後にまとめてお伝えします。
1. 胸郭の硬さは体幹の柔軟性に影響
- 胸郭の可動域が制限されると、体幹の動きも制限され、姿勢保持やバランスに必要な微細な調整が困難になります。柔軟性を維持することが重要です。
2. 横隔膜の硬さが姿勢に影響
- 横隔膜の可動域が制限されると、呼吸効率が低下し、姿勢を支えるために体幹筋に過度な負担がかかります。呼吸の深さと姿勢制御には密接な関係があります。
3. 呼吸と姿勢制御の神経系の連携
- 呼吸を制御する中枢神経系と姿勢制御を司る系統は、共に脳幹や脊髄に密接に関与しており、呼吸パターンが乱れると姿勢制御に影響が出ることが示されています。
4. 腹圧と姿勢の安定性の関係
- 深い呼吸を伴う腹圧の上昇は、体幹の安定性を高め、姿勢保持やバランス機能を支えます。逆に、呼吸が浅いと腹圧が不十分となり、姿勢が不安定になりやすいです。
5. 呼吸による胸椎の動きがバランスに影響
- 胸椎の柔軟性は呼吸に依存しており、胸椎の可動域が狭くなると、重心移動がスムーズに行えなくなり、バランスを崩しやすくなります。
6. 胸郭の硬さが呼吸筋に与える影響
- 胸郭が硬くなると、呼吸筋が過度に緊張し、姿勢保持に必要な筋群への影響が大きくなります。特に、体幹と肩甲骨の安定性が低下する可能性があります。
7. 無呼吸や呼吸停止がバランスに及ぼすリスク
- 無呼吸や呼吸停止が頻発すると、酸素供給が一時的に低下し、筋肉や神経系の反応が鈍くなります。これがバランス機能や姿勢制御に悪影響を与えることが知られています。
8. 呼吸の対称性と姿勢コントロール
- 呼吸時に左右対称の胸郭拡張が損なわれると、姿勢のバランスも左右で不均等になり、片側の筋肉が過度に働くことでバランスが崩れやすくなります。
9. 胸郭の硬さと脊柱のアライメント
- 胸郭の硬直は脊柱の自然なカーブを崩し、猫背や過剰前彎を引き起こします。これにより、重心が後方または前方に移動し、姿勢の維持が難しくなります。
10. 呼吸と重心移動の連携
- 呼吸は自然な重心移動と連動しており、深い呼吸は重心の微細な調整を容易にします。胸郭が硬くなり呼吸が制限されると、これらの微調整が困難になり、バランスに悪影響を与えます。
これらのポイントは、呼吸機能の低下や胸郭の硬直が全身のバランスや姿勢制御にどのように影響するかを理解する際に有用です。
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STROKE LAB代表の金子唯史が執筆する 2024年秋ごろ医学書院より発売の「脳の機能解剖とリハビリテーション」から
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1981 ：長崎市生まれ 2003 ：国家資格取得後(作業療法士)、高知県の近森リハビリテーション病院 入職 2005 ：順天堂大学医学部附属順天堂医院 入職 2012～2014：イギリス(マンチェスター2回,ウェールズ1回)にてボバース上級講習会修了 2015 ：約10年間勤務した順天堂医院を退職 2015 ：都内文京区に自費リハビリ施設 ニューロリハビリ研究所「STROKE LAB」設立 脳卒中/脳梗塞、パーキンソン病などの神経疾患の方々のリハビリをサポート 2017： YouTube 「STROKE LAB公式チャンネル」「脳リハ.com」開設 現在計 ４万人超え 2022～：株式会社STROKE LAB代表取締役に就任 【著書,翻訳書】 近代ボバース概念:ガイアブックス (2011) エビデンスに基づく脳卒中後の上肢と手のリハビリテーション:ガイアブックス (2014) エビデンスに基づく高齢者の作業療法:ガイアブックス (2014) 新 近代ボバース概念:ガイアブックス (2017) 脳卒中の動作分析:医学書院 (2018) 脳卒中の機能回復:医学書院 (2023)
