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睡眠時ブラキシズムの各睡眠段階における脳波活動と筋トーヌスの定量的解析

豊田, 理紗 大阪大学 DOI:10.18910/82150

2021.03.24

概要

【緒言】
睡眠時ブラキシズム(Sleep bruxism：以下SB)は,過度の咬耗や顎関節症,歯科補綴装置の破損など歯科的な問題と関連する睡眠関連疾患である.SBでは,睡眠中にリズム性咀嚼筋活動(rhythmic masticatory muscle activity：以下RMMA)が多発する.RMMAは,浅いノンレム睡眠(Stage N1/N2)で約70%以上,深いノンレム睡眠(Stage N3)で約20%,レム睡眠(Stage R)で約10%発生することや,一過性の覚醒反応と関連して発生することが明らかになっている.しかし,SB患者において,睡眠中に多数のR_Aが発生する生理学的機序はいまだ不明である.

これまでに,R_1Aが多発する原因に,睡眠中の持続的な脳活動の過覚醒や咀嚼筋の過緊張が関与する可能性が指摘されてきた.しかし,従来の研究では,RMMAなど咀嚼筋の筋収縮といった,睡眠のわずか数％の時間を占める現象に着目した研究が多く,咀嚼筋の筋収縮が発生していない睡眠中の脳活動や咀嚼筋活動が,睡眠段階や覚醒反応と関連するRMMAの発生様態に与える影響について検証した研究は極めて少ない.そこで,本研究は,医学的背景のない一次性SB患者において,RMMAの覚醒反応への応答特性,脳波活動,咀嚼筋トーヌスの睡眠段階依存性を定量的に解析して,睡眠中にRMMAが多発する生理学的要因を明らかにすることを目的とした.

【研究方法】
本研究は大阪大学大学院歯学研究科・歯学部及び歯学部附属病院倫理審査委員会(H29-E48, H25-E9)の承認を得て行った.被験者全員からインフォームドコンセントを得た.

1) 被験者及び検査方法
当研究科睡眠検査室において実施した終夜ポリソムノグラフィ検査に参加した健康な若年被験者のうち,SBの診断基準に基づいてSB群と診断した15名(M 8,F 7；平均年齢土SD: 23.2±1.2歳),対照群と診断した10名(M 5, F 5； 23.0±1.2歳)を研究対象とした.二夜連続で終夜ポリノムノグラフィ検査を施行し,脳波,眼電図,筋電図 (オトガイ舌骨上筋,咬筋,前脛骨筋),呼吸活動,心電図,ビデオ音声を記録し,データ解析には二夜目のデー夕を使用した.

2) データ解析
A. 睡眠変数：睡眠段階［Stage N1,Stage N2, Stage N3, Stage R, WASO (wake after sleep onset"中途覚醒)］を判定し,各睡眠段階の占有率を算出した.また,一過性の覚醒反応の発生頻度を睡眠全体,各睡眠段階で算出した.

B. 咬筋イベント判定とSBの診断：咬筋筋電図とビデオ音声記録をもとに,RMMAと,リズムを示さない咬筋活動(non-specific masseter activity· NSMA)を判定し,睡眠全体で一時間当たりの発生頻度(RMMA index, NSMA index)を算出し,RMMA indexが4回/時以上の被験者をSB群,RMMA indexが2回/時未満の被験者を対照群とした.また,各睡眠段階において,一時間当たりの発生頻度を算出した.

C. 覚醒反応と咬筋イベントの関連：覚醒反応の前後3秒以内に咬筋イベントが発生したものを,咬筋イベントを伴う覚醒反応と判定し,各睡眠段階において,咬筋イベントを伴う覚醒反応の割合を算出した.

D. 咬筋活動の定量解析：左側咬筋筋電図を一秒毎のミニエポックに区分し,各区分の積分値を算出した.その積分値を常用対数変換して,ガウス混合モデルクラスター解析を行った.咬筋イベントなど高い活動を示す要因(クラスター1)と,筋緊張のような低い活動を示す要因(クラスター2)の二つの分布を推定した.各睡眠段階における,各クラスターの平均値と分散を算出した.

E. 脳波解析：脳波(C4-A1)について,高速フーリエ変換を用いて脳波活動のパワースペクトル解析をおこなった.脳波の周波数帯域を,低周波成分であるDelta (0,5-4 Hz), Theta (4-8 Hz),高周波成分であるAlpha (8-12 Hz), Sigma(12-15 Hz), Low-beta(15-23 Hz), High-beta(23-32 Hz)の6つの周波数帯域にわけて,それぞれの帯域のパワーを睡眠段階毎に算出した.

F. 統言十:適宜,i-test, Mann-Whitney U test, Two-way measure repeated ANOVA (post-hoc test: 卜test, paired ί-test), Friedman test (post-hoc test: Mann-Whitney U test, Wilcoxon signed rank test)を用いて,検定を行った.有意水準は,α =0. 05とした.

【結果】
Α.睡眠変数：睡眠構築は,SB群,対照群間に有意な差を認めなかった.二群とも,覚醒反応の発生頻度は,Stage N1で最も高く,Stage N3で最も低く,すべての睡眠段階で二群間に有意な差を認めなかった.

B. 咬筋イベント：RMMA indexは,対照群よりもSB群が有意に高かったが(中央値［最小値-最大値］;対照群：1.0［0.1-1.7］回/時;SB群：5. 7 ［4.6-12.0］回/時;pく0.001),NSMA indexには差を認めなかった.SB群では,各睡眠段階でのRMMAの発生頻度は,Stage N1で最も高く,ついでStageN2, Stage N3, Stage Rの順に低下し, すべての睡眠段階で対照群よりも有意に高かった(Stage N1,Stage N2, Stage N3： p<0. 001；Stage R：尸0.08) . NSMAの発生頻度は,二群ともにStage N1で最も高かったが,すべての睡眠段階で二群間に有意差を認めなかった.

C. 咬筋イベントを伴う覚醒反応：SB群では,RMMAを伴う覚醒反応の割合は,Stage N3で最も高く,Stage Rで最も低かった.対照群と比較すると,RMMAを伴う覚醒反応の割合は,すべての睡眠段階において,SB群が対照群より有意に高かった(Stage N1,Stage N2, Stage N3： p<0. 001；Stage R： p=0. 026).また,SB 群では, NSMAを伴う覚醒反応の割合は,Stage N2の割合がStage N3, Stage Rよりも低かった.対照群と比較すると, NSMAを伴う覚醒反応の割合は,Stage N3でSB群が対照群より有意に低かった(尸0. 008)が,Stage N1,Stage N2, Stage Rで二群間に有意な差を認めなかった.

D. 咬筋活動の定量解析：SB群,対照群ともに,咬筋収縮レベルを示すクラスター1の平均値は,睡眠段階による差を認めなかった.SB群のクラスター1の平均値は,Stage N1で対照群よりも有意に高かった(尸0. 013)が,そのほかの睡眠段階では二群間に有意な差を認めなかった.また,クラスター1の分散も,睡眠段階による差を認めず,すべての睡眠段階で二群間に有意な差を認めなかった.咬筋トーヌスレベルを示すクラスター 2の平均値は,一群ともに,Stage N1で最も高く,Stage Rで最も低いという睡眠段階による差を認めたが (Stage effect： /KO. 001),二群間で有意な差はなかった.クラスター 2の分散は,二群ともに,Stage N1で最も高く (Stage effect： p<0. 001),二群で有意な差はなかった.

Ε. 脳波解析：Delta,Theta帯域のパワーはStage N3で最も高く,Alpha帯域のパワーはStage N2, Stage N3で高く,Sigma波帯域のパワーはStage N2で最も高かった(Stage effect：〆0. 001).二群を比較すると,低周波成分であるDelta, Theta帯域のパワーは,すべての睡眠段階で二群に有意な差を認めなかった.また,高周波成分では,Stage N2のSigma帯域のパワーのみSB群では対照群より有意に低かった(尸0. 029)が,それ以外の Alpha, Sigma, Low-beta, High-beta帯域のパワーは,すべての睡眠段階で二群に有意な差を認めなかった.

【考察および結論】
SB群では対照群と比べて,RMMAの発生頻度は高いが,対照群と同等の睡眠構築を示し,覚醒応答やNSMAの発生頻度にも差を認めなかった.また,RMMAを伴う覚醒応答の割合には睡眠段階毎に差があったが,SB群の方が対照群より有意に高かった.しかし,NSMAを伴う覚醒応答の割合は二群で著明な差を認めなかった.したがって,SB群で は,対照群と比べて,すべての睡眠段階においてRMMAを発生させる神経機構の活動が亢進する可能性が示唆された.しかし,咬筋トーヌスや,睡眠深度を尔す低周波数帯域,覚醒レベルを小す高周波数帯域は,典型的な睡眠段階依存的な変化を示し,二群で差を認めなかったことから,SB群では睡眠中の過覚醒や咀嚼筋の過緊張が生じていない可能性が示唆された.

以上から,一次性SB患者でRMMAが多発する生理学的要因は,一過性の覚醒が生じる際のRMMAの発生に関与する顎運動調節機構の反応性の亢進である可能性が示唆された.また,その反応性の亢進は,各睡眠段階における覚醒応答の特性に応じて修飾されるが,睡眠中の過覚醒や咀嚼筋の過緊張といった,睡眠全体にわたる中枢神経系の活動進によって生じている可能性が低いことが示唆された.

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