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経頭蓋直流電気刺激が大脳皮質一次運動野下肢領域に与える影響の再現性の研究

歳)とした。本研究の組み入れ基準として，研究に対して本人の同意が得られる者，てんかん発作または熱性けいれんのない者，家族にてんかん歴のない者とした。対青山貴文(PT)1)，小山総市朗(PT)2)，上田哲也(PT)1)，

象者の介入打ち切り基準は，対象者自身が研究協力の田辺茂雄(PT)2)，武田和也(PT)1)，河村信利(MD)3)，

中止を希望した場合，自覚症状(疲労，胸部症状など)を櫻井宏明(PT)2)，金田嘉清(PT)2)

訴えた場合，頻発する不整脈を認めた場合，症状(筋緊張・疼痛)の増悪を認めた場合，その他，医師が実験中

1) 河村病院リハビリテーション部

止を判断した場合とした。本研究はヘルシンキ宣言に則2) 藤田保健衛生大学医療科学部

り，当院倫理委員会承認後に実験を実施した。研究参

3) 河村病院神経内科

加者に対して研究内容を書面および口頭で説明し，研究参加同意書をもって同意を得た。

キーワード：リハビリテーション，非侵襲的脳刺激，再現性介入と評価は全て安静座位で行った。介入は大脳皮質一次運動野(primary motor cortex；以下，M1)下肢はじめに領域への tDCS で，陽極刺激と陰極刺激の 2 条件とし下肢の運動機能改善や向上を目的とした介入方法とた。対象者内の再現性検討のため，期間を空けて 2 回し て ， 経 頭 蓋 直 流 電 気 刺 激 (transcranial directずつ実施した。刺激前後に tDCS 刺激半球の M１から

current stimulation；以下，tDCS)が注目されている。

TMS によって MEP を誘発した。対象者は 2 条件に参tDCS は，頭蓋外側に貼付した電極から 1～2mA 程度加し，持ち越し効果を除くため介入期間は 2 週間以上をの微弱な直流電流を流し，脳活動を修飾する手法であ空けた。

る 1-3)。その作用機序として，陽極刺激では刺激直下のtDCS は neuroConn 社製 DC-STIMULATOR Plus

細胞外電位を陰性方向に変化させ，細胞内の静止膜電を用いた。tDCS の刺激部位は TMS によって特定した位を脱分極させる。逆に陰極刺激では，神経細胞の静M1 の前脛骨筋支配領域とした。TMS は The Magstim

止膜電位を過分極方向に変化させる 1)。このような神経社製 Magstim2002 を用いた。記録電極はディスポ電生理学的機序に基づいて，tDCS は多くの運動機能改極を用いて前脛骨筋筋腹に貼付し，基準電極は巻き電善効果が報告され，臨床応用にむけた検討が行なわれ極を用いて下腿近位部に巻いた。tDCS の刺激電極は，ている。

刺 激 側 を 25cm2(5cm×5cm) ， 反 対 側 を 35 cm2

近年になって，上肢領域に対する tDCS の効果には(7cm×5cm)とし，貼付位置は刺激側の M1 前脛骨筋支個人差が大きく，介入効果の再現性は中等度以下であ配領域直上，反対側の前額部とした。tDCS の刺激強度ることが報告された 4-5)。しかし，これまで下肢領域に対は 2mA，刺激時間は 10 分間とした。刺激後は頭皮状する tDCS の被験者内の再現性は検討されていない。

態を確認した。

Jeffery らは，経頭蓋磁気刺激(transcranial magneticMEP の計測として，M１の前脛骨筋支配領域におけstimulation；以下，TMS)によって誘発される運動誘発

る安静時運動閾値は，誘発した MEP 振幅値が 10 回電位(motor evoked potential；以下，MEP)を用いて，刺激中 50μV 以上を 5 回以上誘発できる最低刺激強度

下肢領域に対する tDCS の効果を検討した結果，陽極とした 9,10)。評価時の TMS 刺激強度は，安静時運動閾

刺激での皮質興奮性増大は上肢領域と一致した効果で値の 1.2 倍に設定した 10)。計測回数は 30 回とした。誘あったものの，陰極刺激は偽刺激との差が認められず上発筋電位は 1000 倍に増幅し，10-1000Hz のバンドパ肢領域と異なる結果を報告している 6)。また tDCS が与スフィルターによって処理した後，AD 変換器を介してサえる効果は脳解剖構造によって変化することも明らかにンプリング周波数 5000Hz でパソコンに取り込んだ。計なっている 7-8) 。し たがって，上肢領域と下肢領域で測及び解析はプロ グラミ ングソフト (LabVIEW2010，

tDCS の効果が異なる可能性があり，下肢領域に対するNational Instruments 社製)を用いて行った。得られた

tDCS の効果の再現性検討は必要であると考えられる。

MEP の振幅値から平均値を算出し，対象者毎に変化

本研究の目的は，下肢領域に対する tDCS の効果の再率を求めた。変化率は刺激後の MEP の振幅値を刺激現性について MEP の変化を指標として検討する事であ前の MEP の振幅値で除した値とした。再現性検討としる。て ， 級 内 相 関 係 数 (Intraclass Correlation
Coefficient:ICC(2,1))を求めた。加えて，介入日間の変方法

対象は，健常成人 12 名(男性 6 名，女性 6 名，5.4±1.6化率の差と 95％一致限界(95％ limits of agreement；以下，LOA)を Bland-Altman 分析を用いて検討した。

2
表1

表 2 刺激条件の再現性

tDCS 後 MEP の振幅値の変化率
1 回目

2 回目

陽極刺激

1.36±0.42

1.13±0.36

陰極刺激

0.90±0.30

0.91±0.27

各条件の変化率（平均値±標準偏差）を示す．変化率は刺激後の MEP の振幅値を刺激前の MEP の振幅値で除した値とした．

ICC

95%信頼区間

陽極刺激0.539

0.01-0.85

陰極刺激0.275-0.36-0.74ICC：Intraclass Correlation Coefficient

図 1 Bland-Altman 分析
黒の実線は 1 回目，2 回目の差の平均を示している．点線は 95％一致限界（95％ limits ofagreement，LOA）を示している．

統計学的解析は SPSS(ver. 23.0 SPSS Inc., Chicago,が 高 く ， 0.4 ＜ ICC(2.1) ＜ 0.75 で は 中 等 度 ， 0.4 ＞

IL, USA)を用いた。

ICC(2.1)では低い再現性を示す 11-12)。従って，本研究の陽極刺激条件は中等度の再現性を示し，陰極刺激条結果

件は低い再現性を示した。

対象者 12 名のうち 11 名は最後まで実験可能であっ先行研究によると，M1 上肢領域に対する陽極刺激は中た。残りの 1 名は安静時運動閾値が高値であり，MEP等度以下の再現性であると報告されている 4)。そのため，計測の刺激強度が不可能であるため，実験から除外し本研究で得られた M1 下肢領域に対する陽極 tDCS はた。

M１上肢領域に対する陽極 tDCS と同程度の再現性を

陽極刺激後の変化率は，1 回目 1.36±0.42(平均±標有する介入方法であると考える。この結果は，上肢なら準偏差)，2 回目 1.13±0.36 であった。陰極刺激では 1びに下肢運動機能改善を目的とした陽極 tDCS による回目 0.90±0.30，2 回目 0.91±0.27 であった(表 1)。

皮質興奮性の促通 1,7)は臨床においても有用な方法で

陽 極 刺 激 の 再 現 性 は ICC(2.1)=0.54(95% 信 頼 区あると考える。

間;0.01-0.85)，陰極刺激は ICC(2.1)=0.28(95%信頼

一方，陰極 tDCS では低い再現性を示した。これまで

区間;-0.36-0.74)であった(表 2)。Bland-Altman 分析の陰極 tDCS を用いた研究によると，M1 上肢領域に対の結果は図１に示した。介入日による結果の差は陽極刺する刺激によって M1 上肢領域の皮質興奮性の抑制を激で平均 0.23，LOA は-0.35 から 0.8 であった。陰極刺認める報告 13)や，反対に促通するという矛盾した結果が激の平均は-0.01，LOA は-0.29 から 0.26 であった。

報告されている 14)。また，Jeffery らは M1 下肢領域に対して陰極刺激と偽刺激との差は認めなかったとも報告

考察

本研究は，下肢領域に対する tDCS の効果の再現性について MEP を指標として検討した。結果，陽極刺激による MEP 変化率は ICC(2.1)=0.54，陰極刺激はICC(2.1)=0.28 であった。ICC(2.1)は≧0.75 で再現性している 6)。これらの報告は，陰極刺激の刺激強度や刺激時間などのパラメータが異なっているため，陰極刺激は極性だけではなく他の刺激パラメータを合わせて介入方法を検討する必要があると考えられる。
Bland-Altman 分析の結果は，変化率の差とそのば

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らつきを示した。今回の結果は，誤差に一定傾向は認め

2015; 9: 181.

なかったものの，対象者のばらつきを認めた。従って，誤

9) Rossini PM, Barker AT, et al.: Noninvasive

差の傾向並びに範囲の明確化には，より多くの対象者

electrical and magnetic stimulation of the brain,が必要であると考える。

spinal cord and roots: basic principles and本研究では，M1 下肢領域に対する陽極刺激では中procedures for routine clinical application.

等度の再現性が得られ，陰極刺激では低い再現性を示

Reportした。本研究よって，臨床で tDCS を使用する場合には，Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1994;ofanIFCNcommittee.

陽極刺激による皮質興奮性の促進作用を期待する場合

91: 79‒92.には中等度の再現性が期待できる一方，陰極刺激は他

10) Woods, A. J., Antal, A., et al.: A technical guideの刺激パラメータを統制した方法論での検討を実施する

to tDCS, and related non-invasive brain

必要がある事が明らかになった。

stimulation tools. Clinical Neurophysiology.
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献1) Nitsche MA,Paulus W.: Excitability changes

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