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87，No．3（2017）

音響振動と近赤外光を用いた新規皮膚表面麻酔導入促進法

水野光政

＊

片倉伸郎

＊１

A new method for accelerating the onset of the action of topical anesthetics by using theacoustic vibrations and near-infrared irradiations
Mitsumasa Mizuno ＊, Nobuo Katakura ＊ 1

Abstract
The topical anesthetics like as EMLA cream are widely used to prevent pain caused by certain skintreatment procedures. However, they need more than an hour to obtain the sufficient analgesic effect ofthe cream. In this study, we developed a new method for reducing the time until emerging the analgesic
effect by topical anesthetics, by co-administrating both acoustic vibrations and near-infrared rays aregenerated by a physiotherapy apparatus.
F344/NSlc inbred rats under isoflurane anesthesia were used and the effects of the anesthetic cream(EMLA®)were evaluated in terms of the latency of electromyography activities induced by the avoidance behaviors to noxious thermal stimulus on their tails. The cut-off period was set as 30 seconds toprevent serious tissue damage. In control rats with EMLA® cream-coated tails wrapped with sealing
film, a significant anesthetic effect was observed 20 minutes after the application (p<0.05) Conversely,in experimental rats given both acoustic vibrations and near-infrared irradiations in addition to EMLA®
cream application, a significant anesthetic effect was achieved after only 5 minutes (p<0.05) Theseresults indicated that the acoustic vibrations and near-infrared irradiations accelerated the onset of theaction of topical anesthetics. Although further optimization of parameters is required, this method
would have a potential early clinical applicability.
®

ある．表面麻酔法は 1885 年に Carl Koller がコ１．緒 言

カインを用いて手術をおこなったのに始まり，治療や検査に伴う注射針等の穿刺処置や皮膚様々な方法が試みられている．我が国においてレーザー照射療法に伴う疼痛は，疾病の有無やも様々な表面麻酔の適用法について研究報告が年齢に関わらず処置を受ける者にとって苦痛でなされている ．外用局所麻酔剤「エムラ クあるが，その疼痛を緩和する方法として施術にリーム」が 80 ヶ国以上で使用されており，我先立ち当該部位に薬剤を塗布する表面麻酔法がが国でも 2012 年に「皮膚レーザー照射療法時１）®の疼痛緩和」を効能・効果として承認され臨床	愛知学院大学歯学部生化学講座＊１	愛知学院大学歯学部生理学講座（原稿受付：2017 年３月１日）＊の現場で使用されている．この薬剤は 2015 年に「注射針・静脈留置針穿刺時の疼痛緩和」の効能・効果と小児に対する用法・用量を追加す― 318 ―

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87，No．3（2017）（ 35 ）ることが承認され，現在多くの症例で疼痛緩和

２．方 法の効果が実証されている ．
２）１）実験動物

しかしながら，皮膚において局所麻酔剤の効果が発現するためには厚い角質層を有効成分が本実験には F344N/SLC ラット，オス 5-7 週通過し真皮に到達することが必要であり，その齢（体重 70-150g）を使用した．なお，全ての為には塗布してから 60 分以上の時間を要する．

実験操作は ｢ 愛知学院大学歯学部動物実験実

このことが治療時間延長の要因となり，皮膚表施規程 ｣ に基づき，承認（動物実験承認番号：面麻酔を適用する上での問題点である．

AGUSD355 号）を得て実施した．
２）表面麻酔近年，美容業界では美容液の有効成分を皮膚に浸透させる目的で音響振動付与と近赤外光照

表面麻酔薬として局所麻酔剤，エムラ ク

射を同時におこなうことができる理学機器が用リームを使用した．本剤は１g 中にリドカインいられている．

を 25mg およびプロピトカインを 25mg 含有し，®

音響振動は，1982 年 Skille らが振動音響療法

添加剤としてポリオキシエチレン硬化ヒマシ（VA 療法）を規定し，音楽と併用して振動を治油，カルボキシビニルポリマー，pH 調節剤を療に適用する方法で初めて臨床応用されたもの含有する．

であり，その後，楽器の直接的振動が生理的作

３）テールフリック試験（図１）

用を有することが発見され ，音響振動を発生さ実験は 25℃に設定された室内で，実験用簡せる「体感音響装置」を用いたケアによって心易吸入麻酔装置（NARCOBIT-E，ファイザー）療内科領域では精神的慰撫 ，老年医学領域ではを用いて気化させたイソフルラン吸入麻酔液

３）４）

痴呆症の改善 に臨床効果があることが報告され「ファイザー」（ファイザー）による吸入麻酔下ている．また音響振動を皮膚表面に適用するとにておこなった．吸入麻酔は，導入麻酔ボック５）

皮膚微小循環の血流量が増加し，褥創の防止にス内においてイソフルラン濃度 2.0％で導入後，効果があることも明らかになっている ．しかし頭部マスクを装着しこれを介して濃度 1.5％でながら，音響振動による薬剤の作用発現時間の維持した．テールフリック試験では手術台に短縮効果についての学術的な報告は存在しない．

伏臥位で固定したラットの尾部先端より 3.0cm６）

一方近赤外光照射は，1985 年に Walker らの範囲に 1.0g 塗布し，塗布後直ちに PVDC フィがヒト神経組織の疼痛緩和作用を報告 して以ルム（旭化成）を用いて密封し（以後この作来，神経ブロック法として多くの医療機関で使業を密封塗布という），設定時間経過後速やか用されている．また，一酸化窒素を介し組織血に局所麻酔剤を除去し尾部先端より内側 3.0cm

流を上昇させて創傷治癒促進や炎症・浮腫の軽の範囲に出力 50W のハロゲンランプを用いて減を図る低出力近赤外レーザー照射療法 ，光非接触型熱刺激を与えた．

７）８）子を吸収してエネルギーを発生させる抗体を大殿筋と尾屈筋に針電極を挿入して前置増用いた近赤外光線免疫療法 など，近赤外光は幅器（JH220J，日本光電）と増幅器（AB651J様々な方法で応用されている．しかしながら，日本光電）を介して刺激を与えている間のラッ

近赤外光においても医療薬の作用発現時間の短トの筋電図活動を採得し，デジタルオシロス

縮効果についての学術的な報告は存在しない．

コープ（CS-8010，KENWOOD）に表示され９）

そこで，本研究では外用局所麻酔剤による表面麻酔の効果発現時間を短縮することを目的とし，麻酔剤を塗布した上に音響振動と近赤外光を付与する皮膚表面麻酔導入促進法を提案し，その効果があるか否かを検証した．
図１

テールフリック試験の模式図― 319 ―

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87，No．3（2017）た筋電図波形より熱刺激開始から掉尾反射が起群の条件に加えて近赤外光照射をおこなった群

こるまでの潜時を計測した．

（LI 群）についてもテールフリック試験を施行

一般的にテールフリック試験では十分に麻酔した．

効果が得られた際に熱刺激部位の組織損傷を防５）統計解析

ぐ目的で cut-off time が平時における潜時の２Ｌ群と LVI 群の比較では，ウィルコクソン倍程度の時間に設けられる．今回の実験系ではの順位和検定（有意水準５％）をおこない，ク予備実験時において平時（吸入麻酔下で実験台ロスオーバー試験には対応のあるｔ検定（有意に固定し局所麻酔剤を塗布しない状態）での潜水準５％）を用いて有意差を判定した．また，時（平均値±S.E.）が 13.6±1.0 秒（n＝6）であっＬ群・LI 群・LV 群および LVI 群の４群間のたため，cut-off time は 30.0 秒に設定した．

比較はボンフェローニ補正をおこなったウィル

４）音響振動付与および近赤外光照射

コクソンの順位和検定（有意水準 0.83％）を用局所麻酔密封塗布のみをおこない静置した群

いて有意差を判定した．

（以下Ｌ群）を対照群とした．これに対し，音３．結 果

響振動と近赤外光の両者を発生する理学機器「ビーム１）筋電図オン （」NBC International Japan）（図®

２）のハンドルを局所麻酔塗布部位の PVDC

図３にテールフリック試験の結果，得られたフィルム上に密着させ持続的に音響振動と近赤筋電図の波形の一例を示す．熱刺激開始後，掉外光を加えた群（以下 LVI 群）を実験群とし尾反射に先行して大殿筋と尾屈筋に筋電図活動た．本機器では音響振動は 180Hz で振幅２mmが見られた．の正弦波を振動トランスデューサから発生させ，近赤外光は中心波長 830nm の LED 光源から 6000mW の出力で発生させた．

図３

図２

実験に使用した（音響振動・近赤外光発生装置）

 ールフリック試験で大殿筋（GM）テ，尾屈筋（TF）から得られた筋電図の１例を示
す．↑で示す時点（①）で熱刺激を開始し，いずれかの筋活動の増加が認められた時点（②）までの経過時間を潜時とした．

２）テールフリック試験の結果（図４）

クロスオーバー試験として，Ｌ群と LVI 群の実験に使用したラットを実験後数日間尾部皮平時におけるテールフリック試験の潜時（以膚の治癒期間を設けた後に，同一個体でＬ群と下，平均値±S.E．で示す）は 14.3±0.4 秒（nLVI 群の条件を逆転しテールフリック試験を実＝29）であった．

施した．

Ｌ群（n＝13）では局所麻酔剤塗布５，10，さらに，音響振動付与あるいは近赤外光照射15，20，25，30 分後の潜時はそれぞれ，14.3±の単体での効果を検討する為に，対照群の条件0.7，15.8±1.0，14.4±0.8，16.7±0.9，22.4±1.2，に加えて音響振動を付与した群（LV 群），対照25.4±0.9 秒であった．Ｌ群では局所麻酔剤塗― 320 ―08 p034-039 原著_水野氏.indd36

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布前と比べて塗布 20 分後から有意に潜時が延クロスオーバー試験において，局所麻酔剤長し（p＜0.05），塗布 30 分後に潜時が十分に塗布５，10，15 分後の潜時を比較したところ，麻酔効果が得られたと見做される cut-off time

全例において LVI 群の条件で試験をおこなっを超える個体が現れた（5/13）．

た方がＬ群の条件で試験をおこなった時よりこれに対し，LVI 群（n＝10）では局所麻酔潜時は延長しており（n＝5），各時間において剤塗布５，10，15 分後の潜時はそれぞれ，21.9双方の条件間の潜時に有意差が見られた（p＜±1.2，22.7±1.2，25.7±1.8 秒 で あ り，20 分 後0.05）（図５）．
３）LI 群と LV 群の潜時（図６）以降は全例 cut-off time を超えたため記録は30.0±0.0 秒とした．LVI 群では局所麻酔剤塗LI 群（n＝4） で は 局 所 麻 酔 剤 塗 布 ５，10，布前と比べて塗布５分後に有意に潜時が延長し15 分後の潜時はそれぞれ 15.5±0.8，17.2±1.3，（p＜0.05），LVI 群の塗布 15 分後の潜時とＬ群15.5±1.2 秒であり，全ての時間においてＬ群の塗布 30 分後の潜時との差は見られなかったとの間に有意差は見られず（p＝0.34，0.25，0.16，（p＝0.43，NS）．

NS），LVI 群との間で有意差が見られた（いずれも p＜0.0083）．
LV 群（n＝4）では局所麻酔剤塗布５，10，15 分後の潜時はそれぞれ，16.6±1.1，16.9±0.7，17.2±1.1 秒で，全ての時間においてＬ群との間に有意差が見られず（p＝0.09，0.16，0.04，NS），LVI 群との間で有意差が見られた（いずれも p＜0.0083）．

４．考 察
テールフリック試験は，D'Amour らが 1941
年に開発した拘束した動物に侵害性熱刺激を加え掉尾反射を指標として逃避反射の潜時（with図４ テ ールフリック試験の結果．L 群と LVI 群の各経過時間における潜時を示す．＊は表面麻酔塗布前（0 分時）における潜時との有意差（p<0.05）を示す．
L ＝表面麻酔剤のみ塗布；LVI ＝表面麻酔剤塗布
部位に音響振動＋近赤外線照射drawal latency）を測定する急性痛の評価をおこなう試験である．掉尾反射は除脳ラットでも尾部への刺激からの逃避反射として観察される脊髄反射であり，熱刺激により吸入麻酔下にある動物の皮膚温がヒトが痛みを感じる程度まで上昇すると発現することが報告されている ．
10）

図５ 同
 一固体での潜時の比較．同一固体の表面麻酔のみを塗布した実験（L）と表面麻酔塗布部位に音響振動付与と近赤外光照射を行った実験（LVI）の各経過時間における潜時を実線で結んで示す．
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87，No．3（2017）られた cut-off time 付近まで掉尾反射が見られなかったことから十分な麻酔効果が発現したと考えられる．個体差の影響を検証するためクロスオーバー試験をおこなった結果からも各麻酔剤塗布時間においてＬ群の条件より LVI 群の条件で潜時の延長が認められたことから，提案法を用いることによって従来法より短時間で十分な表面麻酔剤の効果を得られることが明らかとなった．また，従来法では十分な鎮痛効果が得られない短時間の表面麻酔剤適用でも提案法を用いることによって鎮痛効果が増強することが判明した．
過去の報告より，音響振動付与と近赤外光
 群間の潜時の比較．各群の表面麻酔塗布
各5，10，15 分後の潜時を示す．＊は各群間の有意差（p<0.083）を示す．

照射はそれぞれの方法自体に鎮痛効果があるこ

L ＝表面麻酔剤のみ塗布；LI ＝表面麻酔剤塗布部位に近赤外線照射；LV ＝表面麻酔剤塗布部位に音響振動付与；LVI ＝表面麻酔剤塗布部位に音響振動＋近赤外線照射ため，局所麻酔剤塗布部位に音響振動付与のみ

図６とが指摘されている．これらの方法が単独３，７）で皮膚表面麻酔適用部位に与える効果を調べるをおこなった群と近赤外光照射のみをおこなった群の検証をおこなった．それぞれ潜時の平均値において若干の効果発現時間の延長効果が見よってこの試験は反射の潜時の延長を指標としられたが，いずれの群の潜時においても対照群て鎮痛効果の検証に用いられてきた．本研究での潜時との有意差は見られず，これらの方法のはこの試験をおこない局所麻酔剤の作用発現時単独適応では皮膚表面麻酔導入促進法として有間を評価した．

効なアプローチとはなりえないことが推察でき使用した局所麻酔剤・エムラ クリームは本®

る．

剤の用法として 60-120 分間の皮膚への密封塗本研究で検証した提案法の安全性について布を指示している．過去の研究でも 60 分より考察する．医学的に有害な振動周波数帯域は短時間では本薬は偽薬と比べ有意な麻酔作用は3-6Hz 辺りにあることが知られている

が，13，14）得られないという報告があり ，麻酔作用発現

本研究で用いた音響振動の周波数帯域は 180Hzには長時間を必要としている．皮膚表面麻酔のであり有害な帯域とは異なる．過去の研究でも

11）

効果発現時間短縮法については過去の研究にお音響振動を用いた治療法の副作用の報告はないて，局所麻酔剤密封塗布時に加温すると塗布い．したがって，音響振動の適用に際して

４～６）

20 分後において対照群と比べて有意な鎮痛効

安全性を損なう問題は生じないものと考えられ果が認められたとする報告がある．しかし，こる．また，近赤外光は紫外線と異なり電離線での報告には得られた鎮痛作用は従来法である密はないので組織障害性の懸念はなく，過去の研

封塗布 60 分後の作用には及ばないことも記さ

究でも近赤外線を用いた治療法の副作用の報告れている ．

はない

12）

．したがって，近赤外光の適用に際

７～９）

本実験では，局所麻酔剤塗布後に音響振動かしても安全性を損なう問題は生じないものと考つ近赤外光照射を適用すると５分後に有意な鎮えられる．よって，本法は生物学的に安全な方痛作用が認められ，過去の加温による局所麻酔法であり，早期臨床応用が期待される．の効果発現時間短縮の方法よりもさらに短時間

本研究では，局所麻酔剤密封塗布中に音響振で麻酔効果を得られることが判明した．処置開動付与と近赤外光照射を適用して短時間で効果始から 15 分後には熱傷からの保護の為に設け発現させる方法を検証したが，音響振動の振動― 322 ―

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87，No．3（2017）（ 39 ）数・振幅や出力および，近赤外光源の波長や出誌，1992，Vol.7，p.28-36．

力などのパラメータの最適値については検証を

４）牧 野真理子，坪井康次，中野弘二ほか．うつ実施していない．今後これらの要素について検状態に音楽療法的接近を試みた１例．日バイ証することによって，さらなる局所麻酔剤導入

オミュージック研会誌，1987，Vol.1，p.61-66.

時間の短縮効果が得られる可能性がある．音響５）田中多聞．老人痴呆の映像・音響療法，ボディ振動と近赤外線がそれぞれ単独使用および併用

ソニック・ルーム・テラピー．カレントテラにより局所麻酔薬の薬理作用に影響を及ぼすメ

ピー，1987，Vol.5，No.10，p.107-111．

カニズムについては過去の報告がなく本研究か

６）池 田典次，岩谷房子．音楽療法最前線（３）らも明らかにできないため，別に検証する必要

ターミナルケアにおける音楽療法の試み－横がある．また，本研究は動物モデルを用いた基浜市立市民病院外科を尋ねて－．日バイオ

礎研究であるので，今後の臨床応用に向けて提ミュージック研会誌，1991，Vol.6，p.93-96．

案法の効果および副作用について臨床試験をお７）J . B. Walker, L.K. Akhanjee. Laser-in-こなう必要がある．

duced somatosensory evoked potentials:
evidence of photosensitivity in peripheral

５．結 論

nerves. Brain Res, 1985, Vol. 344, p.281285.

本研究は，外用局所麻酔剤の皮膚表面へ適用
時に近赤外光・音響振動発生装置を用いた新し８）Hamblin MR. The role of nitric oxide inい皮膚表面麻酔導入促進法を提案し，テールフ

low level light therapy. Proc. SPIE, 2008,

リック試験に対応するラットの筋電図活動を記

Vol.6846, 684602-14.

録し，掉尾反射の潜時からその効果を評価した．

９）Makoto Mitsunaga, Mikako Ogawa, No-

結果から本法を用いることで従来法より局所麻buyuki Kosaka et.al. Nat Med, 2011, Vol.3,No.17, p.1685-1691.

酔剤の効果発現時間を短縮できることが明らかとなった．

10）F . E. D'Amour, D.L. Smith. A Method for

本研究に関する申告すべき利益相反は無い．

Determining Loss of Pain Sensation. J
Pharmacol Exp Ther. 1941, Vol.72, 74-79.
11）Hallén B, Olsson GL, Uppfeldt A. Pain-free文 献１）鈴 木智博，臼田俊和，柳田邦治ほか．皮膚表

venepuncture. Effect of timing of application

面麻酔剤リドカインクリームの検討．皮膚，of local anaesthetic cream. Anaesthesia, 1984,1992，Vol.34，No.2，p.237-242．

Vol.39, No.10, 969-972.

２）花 岡一雄，大久保明弘．リドカインおよびプ12）L iu DR, Kirchner HL, Petrack EM. Does

ロピトカイン共融混合物のクリーム剤（SKA-using heat with eutectic mixture of local01）を用いたトリガーポイント注射予定患者に

anesthetic cream shorten analgesic onset

対する有効性および安全性の検討－多施設共time? A randomized, placebo-controlled trial.

同第 III 相一般臨床試験 －．臨床医薬，2015，

Am J Emerg Med, 1998, Vol.16, No.7, 634-636.
13）時田保夫．振動規制法－あの頃とこれから－，

Vol.31，No.7，p.725-734．

騒音制御，2010，VOl.34，No.2，p.151-156.

３）小 松明．体感音響振動の効果メカニズム試論－ボディソニックによる音楽療法の効果はな

14）子 安勝．音響工学講座４

ぜおこるのか－．日バイオミュージック研会

騒音・振動（上）日本音響学会編．コロナ社，1978，290p.

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