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手術麻酔中の麻酔科医が受ける生理学的ストレスの心拍変動解析による評価と、心理的気分との関連

服部, 貢士 東京大学 DOI:10.15083/0002003297

2022.03.09

概要

【背景】
麻酔科医は，手術中絶え間なく患者を看視し生体恒常性を維持することで，安全な手術環境を提供している．その一方で彼らは，その業務の特殊性・危険性に由来する生理的・心理的ストレスを感じている．しかし，麻酔科医に特化したストレスの定量的評価やアセスメントは未だ十分なされていない．

心拍変動解析とは，洞調律の心電図のR-R間隔のわずかなゆらぎに注目し，自律神経活動を定量化する手段のひとつである．これにはガイドラインが存在するものの，各研究者により手法の詳細が異なるほか，基礎疾患や年齢，概日リズムなどにも影響されうる．

本研究において我々は，手術室での長時間の心拍変動測定に適した手法を考案し，麻酔科医が手術業務から受ける生理的ストレスを定量化した．また，近年の労働衛生におけるストレスマネジメントへの関心の高まりから，

心理テストが健康診断において活用されていることにも注目し，既存の心理テストを同時に実施して，心拍変動解析との関係を評価することとした．

【対象】
（１）32歳の生来健康で飲酒・喫煙を行わない男性麻酔科医１名（実験１）
（２）2016年１月から2017年３月までに東京大学医学部附属病院において麻酔科・痛みセンターで手術麻酔研修を受けた97名の日勤の臨床研修医のうち，自発的な参加意思を示した37名（実験２および実験３）

【目的】
（１）手術室におけるホルター心電計を用いた心拍変動解析の一手法を提案する
（２）手術麻酔業務における生理的ストレスを，心拍変動解析により定量化する
（３）心理的気分が心拍変動に及ぼす影響を明らかにする

【方法】
本研究は，東京大学医学部倫理委員会の承認を得て（承認番号10699），UMIN臨床試験登録システムに登録のうえ（#UMIN000019247）実施された．

〔実験１：同一麻酔科医に対する24時間体制での心拍変動解析〕
本研究で考案した心拍変動解析手法※を用いて，対象（１）における心拍変動を24時間体制で測定した．この間の行動記録をもとに分類した，麻酔業務中・自宅安静時・自宅睡眠中の３つの時間帯について，解析値をKruskal Wallis testおよびBonferroni法により検定した．本研究における統計解析はすべてRおよびEZRソフトウェアを使用し，すべてP<0.05を統計学的有意として解析・評価を行った．

※心拍変動解析方法
本研究における心拍変動解析はガイドラインにしたがって施行された．ホルター心電計およびCardio spyソフトウェアを用いてQRS波を自動的に検出し，解析者の目視確認を経て，R-R間隔および各QRS波の時刻を同定した．これをもとに，Microsoft Excel®ソフトウェアを用いて次の２つの手法により512心拍おきの心拍変動の解析を行った．

１）高速フーリエ変換を用いた128心拍におけるR-R間隔のスペクトル解析512心拍ごとにはじめの128心拍について高速フーリエ変換を行い，２つのピーク（low frequency(LF)領域（0.05～0.15Hz），high frequency(HF)領域（0.15～0.4Hz））をもつパワースペクトルを得た．各区間の積分値であるLF成分・HF成分から求めた，LF/HF比より交感神経機能を，HFより副交感神経機能を，total power(TP：LF成分とHF成分の和)より全自律神経機能を定量化した．

２）５分間のR-R間隔の平均値や標準偏差に関連するパラメータによる評価512心拍ごとの全自律神経機能の評価にstandard deviation of normal-to-normal R-R interval (SDNN,５分間のN-N間隔の標準偏差)を，全勤務時間の全自律神経機能の評価にstandard deviation of 5-minutes average of normal-to-normal R-R interval (SDANN,全勤務時間における５分間毎のN-N間隔の平均値の標準偏差)を用いた．

〔実験２：臨床研修医における麻酔中の心拍変動解析〕
対象（２）において，既定の除外基準（①41歳以上，②body mass indexが30を超えるもの，③健康診断での異常指摘の既往，④心血管疾患・糖尿病の既往，⑤心電図異常）に該当する参加者はなく，測定機器の不具合等を除いた33名が解析対象となった．本サンプルサイズの妥当性は，既存のメタアナリシスをもとにtwo-sample t test power calculationにより確認した．研究参加者の出勤時から退勤時までホルター心電計を装着のうえ，通常の麻酔業務中の心拍変動を測定し，上記※に準じて解析した．まず，全勤務時間におけるLF/HF比，HF，SDANNを，Welcht検定を用いて同年代健常者平均値と比較し，勤務全体のストレスを評価した（実験２－１）．次いで，勤務最初の60分（麻酔導入時間に相当）と，勤務最後の60分（麻酔症例終了後に相当）のLF/HF比，HF，SDNNをWilcoxon’s signed rank testにより比較した（実験２－２）．そして上記※の心拍変動解析手法内・手法間での測定値の関連を検証した．同時刻のSDNN-TP間，SDNN-LF/HF比間，SDNN-HF間におけるピアソンの相関係数を算出した（実験２－３）．

〔実験３：Profile of mood states(POMS)心理テスト〕
POMS2®心理テスト日本語版を使用して対象（２）の研究参加者の心理的気分評価を，勤務開始・終了時の2回測定した．回答内容から８つのパラメータ（怒り，混乱，抑うつ，疲労，緊張，活気，全体的気分悪化，友好）を測定した．このうち全体的気分悪化を本研究の主要評価項目とした．得られたスコアを偏差値に換算し，Mann-Whitney U testにより，日本人標準人口との相違や日内変動の有無を検証した（実験３－１）．続いて，全体的気分悪化スコアの偏差値50をカットオフ値として２群に分け，それぞれのLF/HF比，HF，SDNNを群間比較し，Mann-Whitney U testにより心理的気分と心拍変動との関連を検証した（実験３－２）．

【結果】
実験１：同一麻酔科医における麻酔中・安静時・就寝中の３状態の心拍変動解析を比較した．麻酔業務中は，有意に心拍数が高く（87.0vs.79.7vs.69.5(回/分),P<0.05）が低下していた．

実験２－１：臨床研修医における麻酔中のSDANNは，既存の研究で得られた同年代健常者のSDANNと比較して有意に低下していた（65.4vs.137.0(msec),P<0.05）．

実験２－２：麻酔導入時と麻酔症例終了後との比較では，前者において有意にLF/HF比が高く（1.326vs.0.846,P<0.05）およびSDNN（50.5vs.79.4(msec),P<0.05）は低下していた．

実験２－３：手法間・手法内の比較では，ともに全自律神経活動をあらわすTPとSDNNおよび，全自律神経活動と副交感神経活動をあらわすSDNNとHFにおいて有意な正の相関を示した一方（R=0.786,P<0.001およびR=0.767,P<0.001），SDNNとLF/HF比は弱い負の相関を示したが有意なものではなかった（R=-0.448,P<0.001）．

実験３－１：POMS心理テストの勤務前後の比較では，総合評価項目である全体的気分悪化スコアには有意な変化は認められず（48vs.47,P=0.368），いずれの気分スコアも研究参加者の分布は日本人標準人口のデータと有意差を示さなかった．

実験３－２：全体的気分悪化スコア50をカットオフとした気分良好群，気分不良群における心拍変動解析値の比較では，両群でLF/HF比（0.938vs.0.997,P=0.835），HF（3432vs.5134(msec2),P=0.140），SDNN（49.2vs.73.9(msec),P=0.130）で有意な差は認められなかった．

【考察および結語】
本研究は，心拍変動解析と心理テストを用いた手術室におけるストレスモニタリングの一手法を提案し，麻酔業務の負荷に応じて自律神経機能が抑制されることが示された．また，心拍変動解析における手法内・手法間の比較から，自律神経全体，とりわけSDNNの単独評価でも副交感神経の活動レベルをある程度推定できる一方，交感神経機能の評価が不十分になる可能性が考えられた．

POMS心理テストの結果からは，研究参加者の気分は日本人標準人口と違いがなく，勤務前後でも有意な変化が見られず比較的安定していることが示された．また，自律神経機能からみる生理的ストレスと，心理的気分との直接の関連を示すことはできなかった．

本研究で観察される心拍変動は，心理的気分とは異なる観点からストレスを定量化しうることが確認された．本研究の成果は心拍変動を周術期モニタリングとして活用する上で重要な基礎データとなった．

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参考文献

[1] 松木明知．華岡青洲による最初の全身麻酔の期日について．日本医史学 雑誌（日本医史学会）．19(2):193-197, 1973

[2] 日本の名医：55:503:華岡青洲．活．51(5):78-79, 2009

[3] Boote F. Surgical operations performed during insensibility produced by the inhalation of sulphuric ether. Lancet. 49(1218):5 –8, 1847

[4] 福山健．ワイヤレス医療機器の道を開いた「生体情報モニタ」開発物語 知遊（日医文化総研）．23:52-63, 2015

[5] 青柳卓雄，岸道男，山口一夫，渡辺真一．イヤーピース・オキシメータ ーの改良．技術と人間（第 13 回 日本 ME 学会大会資料集）．pp90-91, 1974

[6] Severinghaus JW. Takuo Aoyagi: discovery of pulse oximetry. Anesth Analg. 105(6):S1-4, 2007.

[7] Johnson S. The History of Cardiac Surgery. 19:1898-1955, 1970

[8] Tahara S, Fischer G. Das Reizleitungssystem des Säugetierherzens. Eine anatomisch-histologische Studie über das Atrioventrikularbündel und die Purkinjeschen Fäden. (mit einem Vorwort von L. Aschoff), 1906

[9] 日本麻酔科学会．安全な麻酔のためのモニター指針．2009

[10] Hattori K, Maeda T, Masubuchi T, Yoshikawa A, Ebuchi K, Morishima K, Kamei M, Yoshitani K, Ohnishi Y. Accuracy and Trending Ability of the Fourth-Generation FloTrac/Vigileo System in Patients With Low Cardiac Index. J Cardiothorac Vasc Anesth. 31(1):99-104, 2017

[11] Barker SJ, Badal JJ. The measurement of dyshemoglobins and total hemoglobin by pulse oximetry. Curr Opin Anaesthesiol. 21(6):805-810, 2008

[12] 科学的根拠に基づく糖尿病診療ガイドライン2013．The Japan Diabetes Society, 2013.

[13] Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Circulation. 93(5):1043-1065, 1996

[14] Carr O, de Vos M, Saunders KEA. Heart rate variability in bipolar disorder and borderline personality disorder: a clinical review. Evid Based Ment Health. 21(1):23-30, 2018

[15] Asai T, Koga K, Vaughan R. Respiratory complications associated with tracheal intubation and extubation. Br J Anaesth 80:767-775, 1998

[16] Adnet F, Racine SX, Borron SW, Clemessy JL, Fournier JL, Lapostolle F, Cupa M. A survey of tracheal intubation difficulty in the operating room: a prospective observational study. Acta Anaesthesiol Scand 45:327-332, 2001

[17] Ludwig C. Beitrage zur Kenntniss des Einflusses der Respirationsbewegungen auf den Blutlauf im Aortesysteme. Arch Anat Physiol Lepzig 13:242-302, 1847

[18] Pomeranz B, Macaulay RJB, Caudill MA, Kutz I, Adam D, Gordon D, Kilborn KM, Barger AB, Shannon DC, Cohen RJ, Benson H. Assessment of autonomic function in humans by heart rate spectral analysis. Am J Physiol 248:H151-153, 1985

[19] Hayano J, Sakakibara Y, Yamada A, Yamada M, Mukai S, Fujinami T, Yokoyama K, Watanabe Y, Takata K. Accuracy of assessment of cardiac vagal tone by heart rate variability in normal subjects. Am J Cardiol 67:199-204, 1991

[20] Sands KEF, Appel ML, Lilly LS, Schoen FJ, Mudge GH Jr, Cohen RJ. Power spectrum analysis of heart rate variability in human cardiac transplant recipients. Circulation 79:76-82, 1989

[21] Kleiger RE, Miller JP, Bigger JT Jr, Moss AJ. Decreased heart rate variability and its association with increased mortality after acute myocardial infarction. Am J Cardiol. 59(4):256-262 1987

[22] Istenes I, Körei AE, Putz Z, Németh N, Martos T, Keresztes K, Kempler MS, Erzsébet VO, Vargha P, Kempler P. Istenes I, Körei AE, Putz Z, Németh N, Martos T, Keresztes K, Kempler MS, Erzsébet VO, Vargha P, Kempler P. Heart rate variability is severely impaired among type 2 diabetic patients with hypertension. Diabetes Metab Res Rev. 30(4):305-312, 2014

[23] Abad C, Kobal R, Kitamura K, Gil S, Pereira L, Loturco I, Nakamura F. Heart rate variability in elite sprinters: effects of gender and body position. Clin Physiol Funct Imaging. 37(4):442-447, 2017

[24] Koenig J, Thayer JF. Sex differences in healthy human heart rate variability: A meta-analysis. Neurosci Biobehav Rev. 64:288-310, 2016

[25] Ryan SM, Goldberger AL, Pincus SM, Mietus J, Lipsitz LA. Genderand age-related differences in heart rate dynamics: are women more complex than men? J Am Coll Cardiol. 24(7):1700-1707, 1994

[26] Ogliari G, Mahinrad S, Stott DJ, Jukema JW, Mooijaart SP, Macfarlane PW, Clark EN, Kearney PM, Westendorp RG, de Craen AJ, Sabayan B. Resting heart rate, heart rate variability and functional decline in old age. CMAJ. 187(15):E442-449, 2015

[27] Yadav RL, Yadav PK, Yadav LK, Agrawal K, Sah SK, Islam MN. Association between obesity and heart rate variability indices: an intuition toward cardiac autonomic alteration - a risk of CVD. Diabetes Metab Syndr Obes. 10:57-64, 2017

[28] Castaldo R, Melillo P, Bracale U, Caserta M, Triassi M, Pecchia L. Acute mental stress assessment via short term HRV analysis in healthy adults: A systematic review with meta-analysis. Biomedical Signal Processing and Control 18:370-377, 2015

[29] Umetani K, Singer DH, McCrary R, Atkinson M. Twenty-Four Hour Time Domain Heart Rate Variability and Heart Rate: Relations to Age and Gender Over Nine Decades. JACC. 31(3):593-601, 1998.

[30] O'Brien IA, O'Hare P, Corrall RJ. Heart rate variability in healthy subjects: effect of age and the derivation of normal ranges for tests of autonomic function. Br Heart J. Apr 55(4):348-354, 1986

[31] 株式会社NTTドコモ，東京大学医学部附属病院．「クラウド型12誘導心 電図伝送システム」をドコモより商用提供開始，-ドコモと東大病院に よる共同研究成果-，報道発表資料．2015

[32] Cooley JW, Turkey JW. An algorithm for the machine calculation of complex Fourier series. Mathematics of Computation 19:297-301, 1965

[33] Penaz J. Mayer waves: History and methodology. Automedica 2:135-141, 1978

[34] Berntson GG, Cacioppo JT, Quigley KS. Respiratory sinus arrhythmia: Autonomic origins, physiological mechanisms, and psychophysiological implications. Psychophysiology 30:183-196, 1993

[35] Berger RD, Saul JP, Cohen RJ. Transfer function analysis of autonomic regulation, I: canine atrial rate response. Am J Physiol 256:H142-152, 1989

[36] Pomeranz B, Macaulay RJ, Caudill MA, Kutz I, Adam D, Gordon D. Assessment of autonomic function in humans by heart rate spectral analysis. Am J Physiol Jan:248(1 Pt 2) H151-153, 1985

[37] Morfeld M, Petersen C, Krüger-Bödeker A, von Mackensen S, Bullinger M. The assessment of mood at workplace - psychometric analyses of the revised Profile of Mood States (POMS) questionnaire. Psychosoc Med:4 Doc 06, 2007

[38] McNair DM, Lorr M, Droppleman LF. Manual for the Profile of Mood States. San Diego, CA: Educational and Industrial Testing Service, 1971

[39] Heuchert JP, McNair MM. Profile of Mood States Second Edition. 2012

[40] Kanda Y. Investigation of the freely available easy-to-use software ‘EZR’ for medical statistics. Bone Marrow Transplant Mar 48(3):452-458, 2013

[41] 厚生労働省労働基準局安全衛生部 労働衛生課産業保健支援室，改正労 働安全衛生法に基づくストレスチェック制度について

[42] Billman GE. The LF/HF ratio does not accurately measure cardiac sympatho-vagal balance. Front Physiol Feb:20(4):26, 2013

[43] 早野順一郎. 循環器疾患と自律神経機能, 心拍変動による自律神経機 能解析(医学書院). 72-109, 1996

[44] Terakado A, Matsushima E. Work stress among nurses engaged in palliative care on general wards. Psychooncology Jan 24(1):63-69, 2015

[45] Yasuda N, Shingu C, Miyagawa H, Mori M, Kitano T, Noguchi T. Assessment of anesthesiologist's stress of working overnight using profile of mood states. Masui Jun 57(6):764-767, 2008

[46] Flórez G, Vila XA, Lado MJ, Cuesta P, Ferrer V, García LS, Crespo MR, Pérez M. Diagnosing Psychopathy through Emotional Regulation Tasks: Heart Rate Variability versus Implicit Association Test. Psychopathology. 50(5):334-341, 2017

[47] Dimitriev DA, Saperova EV, Dimitriev AD. State Anxiety and Nonlinear Dynamics of Heart Rate Variability in Students. PLoS One. 25;11(1):e0146131, 2016

[48] Tyagi A, Cohen M, Reece J, Telles S, Jones L. Heart Rate Variability, Flow, Mood and Mental Stress During Yoga Practices in Yoga Practitioners, Non-yoga Practitioners and People with Metabolic Syndrome. Appl Psychophysiol Biofeedback. 41(4):381-393, 2016

[49] Balasubramanian K, Harikumar K, Nagaraj N, Pati S. Vagus Nerve Stimulation Modulates Complexity of Heart Rate Variability Differently during Sleep and Wakefulness. Ann Indian Acad Neurol. 20(4):403-407, 2017

[50] Sakata K, Yoshimura N, Tanabe K, Kito K, Nagase K, Iida H. Prediction of hypotension during spinal anesthesia for elective cesarean section by altered heart rate variability induced by postural change. Int J Obstet Anesth. 29:34-38, 2017

[51] Elstad M, Walløe L. Heart rate variability and stroke volume variability to detect central hypovolemia during spontaneous breathing and supported ventilation in young, healthy volunteers. Physiol Meas. 36(4):671-681, 2015

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