日消外会誌４３（5）：487∼494，2010年原著胸部食道癌患者に対する術前心肺機能強化トレーニング効果に関する前向き研究和歌山県立医科大学第 2 外科１），和歌山県立医科大学附属病院リハビリテーション科２）小池有美１）２）岩橋誠１）中禎二１）尾島敏康１）田島文博２）山上裕機１）中森幹人１）勝田将裕１）中村公紀１）飯田武１）はじめに：胸部食道癌患者を対象に術前心肺機能強化トレーニングを行うことにより!O2 max を増加させることが可能かどうか，またトレーニング施行により術前の患者自身の精神的状態にどのように影響するかを prospective に検討した．対象と方法：対象は当院第 2 外科に入院した基準を満たす根治食道癌切除術予定の患者 23 例．心肺機能強化トレーニングは従来の呼吸理学療法と全身調整運動に加え，予備心拍数（heart rate reserved；以下，HRR）法を用い 50∼70％HRR 強度の目標心拍数で自転車エルゴメーターを用いて行った．術前トレーニングによる!O2max の変化は呼気ガス分析を実施した．また，呼吸器機能，下肢筋力の変化および STAI 質問表による不安尺度の変化についても検討した．結果：トレーニング開始時と比較し，術直．一方，状態不安について前において!O2max と右膝伸展筋力が有意に増加していた（p＜0.05） 23 例中 15 例（65.2％）で低下を認めた．さらに，術後の離床経過はトレーニング導入前の Control と比較し明らかに早まっていた．結語：胸部食道癌患者において術前心肺機能強化トレーニングの導入は， !O2max を高めることに加え下肢筋力増強と呼吸機能維持につながり，離床を早め術後合併症予防に寄与し，さらにトレーニング実施により術前の不安軽減につながる可能性が示唆された．はじめに般に，最大酸素摂取量（以下，!O2max）は持久力胸部食道癌患者に対する根治的食道切除術は手および運動耐容能の指標とされているが，近年，術侵襲が極めて大きく，他の消化器癌手術と比較食道癌および肺癌の手術において，術前の!O2max して術後合併症，特に呼吸器合併症の発生頻度が値が術後の心肺合併症発生予測因子になることが高い１）．また，手術およびその後の生活に対する不報告された３）∼７）．安や術前の低栄養状態などが影響し，術後の運動今回，当院に入院した胸部食道癌患者を対象に，耐容能低下が危ぐされる．運動耐容能低下は，術術前に運動耐容能改善を目的とした心肺機能強化後の心肺合併症の易発生性に影響するばかりでなトレーニングを導入することにより，!O2max をく，離床までの期間を延長し術前レベルの活動状増加させることが可能であるかどうかを prospec- 態への早期復帰を困難にさせている．そのため， tive に検討した．さらに，術前に患者自身が主体的周術期の理学療法は，特に食道癌手術において今に，心肺機能強化トレーニングを行うことが，術２）や不可欠となってきているが，運動耐容能低下を前の患者の精神的状態にどのように影響するかも予防するには十分と言えないのが現状である．一同時に検討した．また，このトレーニングの導入＜２００９年 10 月 28 日受理＞別刷請求先：岩橋誠〒641―8510 和歌山市紀三井寺 811―1 和歌山県立医科大学第 2 外科による術後経過におよぼす効果を historical control と比較検討した． 2（488）胸部食道癌患者に対する術前心肺機能強化トレーニング効果日消外会誌 43巻 5号 Tabl e 1 Cl i ni c a lc ha r a c t e r i s t i c so f2 3pa t i e nt s Age （r a nge ） Se x St a ge 6 8 . 5 2 ±6 . 9 （5 1― 8 5 ） Ma l e / Fe ma l e I / I I / I I I / I V 1 9 / 4 5 / 5 / 1 2 / 1 Lympha de ne c t o my 2 f i e l d/ 3 f i e l d 6 / 1 7 St o ma c h/ Co l o n 1 9 / 4 Co ndui t Re c o ns t r uc t i ver o ut Po s t e r i o rme di a s t i num/ Re t r o s t e r num Pr e o pe r a t i vet he r a py No ne / c he mo t he r a py/ c he mo r a di a t i o nt he r a py 2 / 2 1 1 5 / 5 / 3 COPD s t a geo fGOLD I / I I / I I I / I V ・ Fi g.1 Thec ha ngeo fVO2ma x VO2ma xwa se va l ua t e dbe f o r ea nda f t e rt het r a i ni ng. ・ Thes o l i dl i nes ho wst hei nc r e a s eo fVO2ma x.The ・ br o ke nl i nes ho wst hede c r e a s eo fVO2ma x.Ther e s ul t sa r es ho wna st heme a n±SD.* Si gni f i c a nt l ydi f f e r e ntf r o m be f o r et r a i ni ng（p =0 . 0498）. ・ 5 / 8 / 0 / 0 のない症例，3）登録時年齢：20 歳以上，4）本人より文書にて同意の得られている症例．また，除外基準として以下の項目を定め，この研究の対象から除外した．1）重篤な合併症（間質性肺炎または肺線維症，虚血性心疾患，心不全など）を有する症例，2）人工透析を受けている症例， 3）骨関節疾患および脳血管疾患などにより運動継続が困難な症例，4）未告知の症例，5）担当医が不適当と判断する症例． Historical control として，2005 年 4 月から 2007 年 3 月までの間で，当科で食道癌手術を受けた 59 例のうち，前述した適格基準および除外基準を満たす 23 例を選択した．本研究は和歌山県立医科大学倫理審査委員会により承認されている（承認番号：第 498 号）．方法術前心肺機能強化トレーニング術前心肺機能強化トレーニングは，アメリカスポーツ医学会（以下，ACSM）が推奨するリズミカルな好気的（有酸素）運動８）として自転車エルゴ対象と方法メーターを用いて連続 30 分以上実施した．負荷量対象は開始時の運動負荷試験で得られた結果から 2007 年 11 月から 2008 年 8 月まで当院第 2 外 HRR 法を用い，60∼70％HRR 強度の目標心拍数科に入院して手術を施行した胸部食道癌患者のうに達するまでと設定した．また，高齢者や導入前ち，以下の適格基準を満たす患者 23 例を対象としから活動量の少ない症例については，50∼60％た．1）右開胸開腹食道亜全摘症例（上縦隔郭清施 HRR 程度の強度でトレーニングを開始した．さら行症例），2）血清 AST 値が正常値の 2 倍以上の肝に，手術日までの間，従来と同様に呼吸理学療法機能障害，CCr 値が 60ml! min 以上の腎機能障害と全身調整運動に加え，階段昇降，ゴムチューブ 2010年 5 月 3（489） Tabl e 2 Re s pi r a t o r yf unc t i o n Be f o r et r a i ni ng Af t e rt r a i ni ng Pva l ue ％VC（％） 1 1 1 . 9 0 ±2 0 . 7 5 1 1 2 . 9 1 ±1 9 . 8 0 . 5 9 4 5 FEV1 . 0 （L） 2 . 4 2 ±0 . 7 8 2 . 4 8 ±0 . 8 0 0 . 1 4 8 5 FEV1 . 0 ％（％） FRC（L）％FEV1 . 0 （％） 6 9 . 5 9 ±8 . 3 5 3 . 3 5 ±0 . 9 6 9 2 . 6 0 ±2 1 . 0 4 7 0 . 1 6 ±8 . 7 7 3 . 3 8 ±0 . 9 9 9 4 . 5 0 ±2 1 . 0 0 0 . 6 3 7 3 0 . 3 9 4 5 0 . 2 4 1 6 ％DLCO（％） 9 9 . 0 6 ±2 1 . 0 8 1 0 2 . 8 4 ±2 4 . 2 6 0 . 7 6 7 7 Pa CO2 （mmHg） 4 1 . 3 9 ±3 . 7 4 4 0 . 9 8 ±2 . 8 0 0 . 7 1 5 1 Pa O2 （mmHg） 9 2 . 1 8 ±1 6 . 0 1 9 1 . 0 3 ±1 3 . 6 6 0 . 7 5 1 0 Tabl e3 Mus c ul a rs t r e ngt ho ft hel o we rl i mb Be f o r et r a i ni ng Af t e rt r a i ni ng Po we ro fr i ghtqua dr i c e psf e mo r i e s 1 4 5 . 8 3 ±4 2 . 1 1 1 6 1 . 2 1 ±4 0 . 2 5 ＊ 0 . 0 1 2 6 Po we ro fr i ghtha ms t r i ngmus c l e s 7 1 . 6 3 ±2 4 . 2 4 7 8 . 7 5 ±1 8 . 9 9 0 . 0 8 5 7 での筋力増強訓練なども実施した． "O2max 測定 "O2max は術前心肺機能強化トレーニング開始 Pva l ue 下肢筋力測定トレーニング開始時および術直前に Biodex System3 （メディカルリハ）を用いて，最大トルク! 時（以下，開始時）と術前日あるいは術前々日（以体重（N-M! Kg）を右膝関節伸展筋力と屈曲筋力に下，術直前）に，呼気ガス分析による運動負荷試ついて，角速度 60deg! sec で測定した．験として AERO AE300S（MINATO MEDICAL 不安尺度測定 SCIENCE CO., LTD）を用い，自転車エルゴメー不安に関する調査は，トレーニング開始時と術ターで測定した．4 分間の安静の後，10W で 2 分自己記述法直前に新版 STAI 日本語版９）を用いて，間のウォーミングアップを行い，その後に運動負で行った．質問表は“今まさにどう感じているか” 荷を行った．負荷は 1 分ごとに 10W のランプ負荷を評価する状態不安についてと， “普段どのように法で実施し，駆動回転数は 50 回転! 分とした．原感じているか”を評価する特性不安についてそれ則として負荷量を増加しても酸素摂取量がそれ以ぞれ 20 項目からなり，20 点から 80 点に分布す上増加しえない状態，すなわち頭打ち（leveling る．得点が高いほど不安が強いことを示す． off）となるまでか，あるいは最大心拍数が（220− 術後の離床経過年齢）に達するまで測定を続け，その後 4 分間の術後の離床経過は，ICU での滞在日数と術後座安静をとった．呼気ガス分析は breath by breath 位，立位，室外歩行，理学療法室でのトレーニン法で行い，測定中の最大値を"O2max とした．このグ再開日までのそれぞれの期間を評価した． Kg を算出し，評測定値を体重で除した"O2max! 価に用いた．統計学的検定方法 "O2max，呼吸機能，不安尺度および下肢筋力に呼吸機能検査ついては wilcoxon signed rank test を用い，術後呼吸機能検査としてトレーニング開始時および経過については一元配置分散分析を用いて，p＜術直前に，％肺活量（以下，％VC），1 秒量，1 0.05 を有意差ありと判定した．また，各数値は平秒率，機能的残気量（以下，FRC），％FEV 均値±標準偏差で表した．結 1.0，％DLCO および動脈血酸素分圧（以下，PaO 果 2），動脈血二酸化炭素分圧（以下，PaCO2）を測患者背景定した．登録患者 23 例の背景を Table 1 に示す．併存疾 4（490）胸部食道癌患者に対する術前心肺機能強化トレーニング効果 Fi g.2 Thec ha ngeo ft hes t a t e a nxi e t y Thes t a t e a nxi e t ywa se va l ua t e dus i ngque s t i o nna i r e e rt het r a i ni ng.Thes o l i dl i nes ho ws be f o r ea nd a f t t hei nc r e a s eo fs t a t e a nxi e t y.Thebr o ke nl i nes ho ws t hede c r e a s eofs t a t e a nxi e t y.Ther e s ul t sa r es ho wn a st heme a n±SD. 患は高血圧症が 6 例，糖尿病が 1 例であった．日消外会誌 43巻 5号 Fi g.3 Thec ha ngeo ft het r a i t a nxi e t y Thet r a i t a nxi e t ywa se va l ua t e dus i ngque s t i o nna i r e be f o r ea nd a f t e rt het r a i ni ng.Thes o l i dl i nes ho ws t heno c ha ngeo rt hede c r e a s eo ft r a i t a nxi e t y.The br o ke nl i nes ho wst hei nc r e a s eo ft r a i t a nxi e t y.The r e s ul t sa r es ho wna st heme a n±SD. 時と術直前の下肢筋力を比較したところ，右膝関 "O2max の変化節屈曲筋力では低下していなかったのみならず，トレーニング開始時と術直前を比較すると 23 右膝関節伸展筋力では術直前において有意に増強例中 15 例（65.2％）で"O2max 値の増加がみられた．また，"O2max の平均値は開始時 26.32±5.72 ml! kg! min に対し，術直前は 27.53±6.08ml! kg! していた（p＝0.0126）．不安尺度の変化開始時と術直前とを比較すると，状態不安の平 min と有意に増加していた（p＝0.0498）（Fig. 1）．均値は開始時 47.83±10.27 点に対し，術直前はまた，心肺合併症の高危険群と報告されている体 46.61±9.69 点と差はなかったものの，23 例中 15 m! min 表面積あたりの術前"O2max 値が 799ml! 例（65.2％）で低下していた（Fig. 2）．一方，特性未満だった症例は 23 例中 6 例だったが，そのうち不安の平均値は開始時 39.83±9.75 点に対し，術直 2 5 例（83.3％）で増加が認められた．呼吸機能検査，血液ガス分析呼吸機能の変化について Table 2 に示す．開始時と術直前の各種呼吸機能検査値を比較すると，％VC，1 秒量，1 秒率，FRC，％FEV1.0 およ前は 39.48±9.45 点と差を認めなかったが，3 例（13.0％）は同点のまま，12 例（52.1％）では低下していた（Fig. 3）．心肺機能強化トレーニング導入後の術後呼吸器合併症の発生び％DLCO は平均値ではわずかに増加していた本研究での術後の呼吸器合併症は，23 例中 1 ものの統計学的有意差を認めなかった．血液ガス例（4.3％）に肺炎を認めた．また，historical con- 分析において PaCO2，PaO2 は変化を認めなかっ trol においても呼吸器合併症は 1 例に認めた．た．下肢筋力下肢筋力の変化について Table 3 に示す．開始術前心肺機能強化トレーニング導入前後の離床経過全例 ICU から手術翌日に退室できており，同日 2010年 5 月 5（491） Fi g.4 Thepr o c e s so ft her e c o ve r ya f t e ro pe r a t i o n Ther e c o ve r ypr o c e s sa f t e ro pe r a t i o nwa se xa mi ne d. Ther e s ul t sa r es ho wna st heme a n±SD. * * Si gni f i c a nt l y . 0001）, （p＜ 0 . 0001）.* Si gni f i c a nt l ydi f f e r e ntf r o m hi s t o r i c a lc o nt r o l s di f f e r e ntf r o m hi s t o r i c a lc o nt r o l s （p＜ 0 （p=0 . 0025）. に座位，立位がとれていた．また，室外歩行は平を離れて理学療法を実施することは，非常に重要均 4.0 日目となっていた．術後の離床経過は，his- な意味を持つと考えられ，実際に術前呼吸理学療 torical control と比較しても明らかに早くなって法の有用性については多くの報告がある１０）１１）．我々おり，術後端座位，立位および室外歩行はトレーも以前より，術前から呼吸理学療法と全身調整運ニング導入後で有意に早くなっていた（p＜動を導入しており，その食道癌術後における呼吸 0.0001）（p＜0.0001）（p＝0.0025）（Fig. 4）．器合併症軽減効果について報告している２）．しかし考察術前の食道癌患者では，手術待機期間は心身とながら，我々の他疾患を対象とした予備的検討では，通常の呼吸理学療法と全身調整運動のみでは，もに極めて大きなストレスを受けており，日常の下肢筋力および呼吸機能は維持できていたもの活動範囲を制限する傾向にある．また，入院後はの， !O2max は入院時と比較し，術直前にはほとんベッド周囲での生活が主となり，運動耐容能や抗どの患者で低下する傾向にあった．重力筋力の低下，また特に高齢者では精神神経活 !O2max は一般的に，個人の能力に応じたト動低下も懸念される．したがって，習慣的に病室レーニング負荷により向上することが明らかと 6（492）胸部食道癌患者に対する術前心肺機能強化トレーニング効果なっており，運動生理学やスポーツの分野で運動８）１２）日消外会誌 43巻 5号意差はなかったため，追加検討の必要性はあるが，．ま不安理由の大きな要因である術後の合併症に対た，日常身体活動に大きく影響され，健常男性がし，患者自身が発生予防を意識し術前から心肺機 3 週間寝たきりの生活をすると 25％低下し，逆に能強化トレーニングという形で主体的に治療に参有酸素トレーニングを行うと増加すると報告され加したことが，不安軽減につながった可能性が考耐容能の評価指標として応用されている１３）ている．える．今回の検討では，術前心肺機能強化トレーニンこれまで，消化器癌患者に対する周術期リハビグを実施した結果約 65％の患者で!O2max が有リテーションは，呼吸理学療法，術後の早期離床意に増加した．特に心肺合併症の高危険群とされおよび社会復帰に向けた全身調整運動などが一般るトレーニング開始前の!O2max が低値だった患的に行われてきたが，外科的侵襲が加わる前の手者では，ほとんどの例で増加が認められ，かつ術術待機期間から，術後の合併症予防のために理学後の呼吸器合併症も認めなかった．これらの結果療法士が介入することの意義が明らかとなった．から，本トレーニングは術後合併症予防における特に，胸部食道癌患者においては，術前からの呼有用性が期待できると考えられる．吸器合併症予防は，患者および家族を含む治療に筋力については，一般的に最大筋力の 30％の筋かかわるスタッフ全員が合併症の発生機序を理解収縮を行うと徐々に増強し，100％の最大筋収縮したうえで共通認識を持ち，症例に応じた呼吸理を 6∼10 秒間等尺性に，1 日数回行うと 1 週間で学療法や心肺機能強化トレーニングを行うことが約 10％増加する．逆に，日常生活動作での筋収縮術後の呼吸器合併症予防につながり，さらに術前が常に最大筋力の 20％以下であれば筋力は徐々増加するといわれる状態不安を軽減させる可能性に低下し，さらに絶対安静の状態で筋収縮を行わが示唆された．ないでいると，1 週間で 10∼15％の筋力低下を来１４）すことになる．今回の検討では入院中にもかかわらず，トレーニング開始時と比較して，術直前において下肢筋力が有意に増強していた．このことが historical control よりも術後の離床を早めることにつながったものと考えられる．さらに，早期離床により当然のことながら呼吸器合併症のリスクを軽減できたと考えられる．不安尺度については，今回用いた STAI は自律神経の興奮などに伴う一時的，状況的な不安状態を示す状態不安の尺度と，ストレス状況における状態不安を喚起させる個人の特性を示す特性不安の尺度の 2 つより構成されている．状態不安得点は差し迫った外科手術の前に高まり，手術後および回復期に下降するのに対し，特性不安得点は手術ストレスによる影響は比較的少ないと報告されている１５）．しかしながら，今回の術前心肺機能強化トレーニング後の結果では，興味深いことに特性不安は予想どおりほとんど変化しなかったが，通常術直前に高まるはずの状態不安は 23 例中 15 例で低下を認めた．もちろん，状態不安得点では有文献 1）Muller JM, Erasmi H, Stelzner M et al：Surgical therapy of oesophageal carcinoma. Br J Surg 77：845―857, 1990 2）Nakamura M, Iwahashi M, Yamaue H et al：An analysis of the factors contributing to a reduction in the incidence of pulmonary complications following an esophagectomy for esophageal cancer. Langenbecks Arch Surg 393：127―133, 2008 3）Nagamatsu Y, Shima I, Yamana H et al：Preoperative evaluation of cardiopulmonary reserve with the use of expired gas analysis during exercise testing in patients with squamous cell carcinoma of the thoracic esophagus. J Thorac Cardiovasc Surg 121：1064―1068, 2001 4）Nagamatsu Y, Shima I, Hayashi A et al：Preoperative spirometry versus expired gas analysis during exercise testing as predictors of cardiopulmonary complications after lung resection. Surg Today 34：107―110, 2004 5）Nagamatsu Y, Terazaki Y, Muta F et al：Expired gas analysis during exercise testing prepneumonectomy. Surg Today 35 ： 1021 ― 1025, 2005 6）永松佳憲，山名秀明，藤田博正ほか：運動負荷呼気ガス分析による食道癌患者の術前心肺機能同時評価．日胸外会誌 42：2037―2040, 1994 2010年 5 月 7）Beckles MA, Spiro SG, Cokice GL et al ： The physiologic evaluation of patients with lung cancer being considered for resectional surgery. Chest 123：105―114, 2003 8）Pollock ML, Gaesser GA, Butcher JD et al：The recommended quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory and muscular fitness, and flexibility in healthy adults. Med Sci Sports Exe 30：975―991, 1998 9）肥田野直，福原眞知子，Charles D：第 1 章新版 STAI の背景と概要．新版 STAI マニュアル第一版．実務出版，東京，2000，p4―16 10）Law S, Wong KH, Kwok KF et al：Predictive factors for postoperative pulmonary complications and mortality after esophagectomy for cancer. Ann Surg 240：791―800, 2004 11）Fagevik Olsen M, Hahn I, Nordgren S et al：Ran- 7（493） domized controlled trial of prophylactic chestphysiotherapy in major abdominal surgery. Br J Surg 84：1535―1538, 1997 12）伊藤倫之，美津島隆，田島文博ほか：外科手術のフィジカルリハビリテーション―術後リハから術前リハへ―．臨床リハ 12：879―884, 2003 13）Bouchard C, An P, Rice T et al：Familial aggregation of VO2max response to exercise training： results from the HERITAGE Family Study. J Appl Physiol 87：1003―1008, 1999 14）千野直一：各種合併症の病態生理．A，廃用性筋萎縮の発生機序．上田敏，千野直一，大川嗣雄編．リハビリテーション基礎医学．第 2 版．医学書院，東京，1994，p203―212 15）Auerbach SM ： Trait-state anxiety and adjustment to surgery. J Consult Clin Psychol 40 ： 264―271, 1973 8（494）胸部食道癌患者に対する術前心肺機能強化トレーニング効果日消外会誌 43巻 5号 The Prospective Study to Evaluate the Effect of Preoperative Cardiopulmonary Function Reinforcement Training for Patients with Esophageal Cancer Yumi Koike１）２）, Makoto Iwahashi１）, Mikihito Nakamori１）, Masaki Nakamura１）, Teiji Naka１）, Toshiyasu Ojima１）, Masahiro Katsuda１）, Takeshi Iida１）, Fumihiro Tajima２）and Hiroki Yamaue１） Second Department of Surgery１）and Department of Rehabilitation２）, School of Medicine, Wakayama Medical University Purpose：We prospectively studied whether preoperative cardiopulmonary function reinforcement training improved maximum oxygen uptake per minute（"O 2 max）and the training effect on psychological surgical stress in patients with esophageal cancer. Methods：Subjects were 23 patients with esophageal cancer undergoing curative esophagectomy with two- or three-field lymph node dissection via right thoracotomy. Preoperative cardiopulmonary function reinforcement training was conducted at 50―70％ maximum heart rate reserved using a bicycle ergometer. We evaluated "O2max, pulmonary spirometry and right lower-limb muscular strength before and after training. Using the state-trait anxiety inventory（STAI）questionnaire, we also evaluated trait and state anxiety. Results：Preoperative cardiopulmonary function reinforcement training significantly improved "O 2 max and lower-limb muscular strength（p＜0.05 ）. Anxiety scores decreased （65.2％）after training, although trait anxiety scores did not change. First independent sitting, standing and postoperative walking were earlier than that in the control group（p＜0.05）. Conclusions：Results suggest that preoperative cardiopulmonary function reinforcement training improves "O 2 max, pulmonary function, and lower-limb muscular strength while decreasing preoperative anxiety. Such preoperative training may thus help reduce pulmonary complications following esophagectomy for esophageal cancer. Key words：esophageal cancer,"O2max, cardiopulmonary complication, STAI 〔Jpn J Gastroenterol Surg 43：487―494, 2010〕 Reprint requests：Makoto Iwahashi Second Department of Surgery, School of Medicine, Wakayama Medical University 811―1 Kimiidera, Wakayama, 641―8510 JAPAN Accepted：October 28, 2009 !2010 The Japanese Society of Gastroenterological Surgery Journal Web Site：http : ! ! www.jsgs.or.jp! journal!