運動強度の判定方法 - 心肺運動負荷試験のコツ

生活のプレッシャーが増すにつれ、長時間座ったり、脂っこい食べ物を食べたり、夜更かししたり、日常の活動を減らしたりすることが、あらゆる職業や年齢層で徐々に一般的な悪い習慣になってきました。その結果、肥満、糖尿病、メタボリックシンドローム、冠状動脈疾患、脳血管疾患の発生率も増加しています。統計によると、わが国における高血圧の有病率は1958年の5.15%から2012年の23.2%へと4倍に増加し、18歳以上の脂質異常症の割合は2002年の18.6%から2012年の40%に増加し、このグループの肥満率は2002年の4.8%から2012年の11.9%に増加しています。これらの慢性疾患の長期治療とその後遺症の継続的な管理は、間違いなく患者の家族と社会に大きな負担をかけることになります。

WHOが2020年に発表した身体活動と座りがちな行動に関するガイドラインによると、定期的かつ定量的な身体活動は、世界の死亡原因のほぼ4分の3を占める心臓病、2型​​糖尿病、がんの発生を効果的に予防し、抑制するのに役立ちます。同時に、ガイドラインは、あらゆる身体活動が有益であり、身体活動を増やして座りがちな行動を減らすことで誰もが恩恵を受けることができることを示しています。しかし、ガイドラインでは、年齢や健康状態、病気の状態に応じて、さまざまな運動の種類や期間が推奨されているにもかかわらず、いわゆる「低強度」や「中強度」の運動についてよく理解していない慢性疾患患者がまだ多くいます。それは時間によって計算されるのでしょうか、それとも心拍数の変化によって決定されるのでしょうか?そこで、編集者が簡単な説明をさせていただき、日々の運動における運動の強度を理解する一助になれば幸いです。

厳密に言えば、運動の強度は定量化可能な指標です。臨床現場では、メッツ法、酸素摂取量法、心拍数法、自己疲労知覚法など、多くの評価方法が存在します。同じ中程度の強度でも、人によって運動中の酸素摂取量や目標心拍数のレベルが異なる場合があります。したがって、慢性疾患の患者、特に冠状動脈疾患や脳血管疾患の患者は、退院後に自宅で運動する前に、心肺運動負荷試験の評価について専門家に相談することをお勧めします。目的は、運動能力を理解し、安全な範囲内で運動することで、不必要な怪我を避けながら効果を得ることです。

**心肺運動負荷試験 (CPET)** は現在、運動能力をテストするためのゴールドスタンダードです。気道内のガス交換を測定することにより、同じ運動ストレスに対する心臓血管系と呼吸器系の反応を同時に評価します。ガス交換を測定すると同時に、心電図、心拍数、血圧の変化をリアルタイムで観察し、異なる酸素消費量、つまり運動強度下での心血管と肺循環の反応を把握することで、テスターの運動能力を評価し、適切な運動強度を策定するための科学的かつ定量的な根拠を提供します。図 1 は、循環器系を介して結合された肺呼吸機能 (摂取 VO2 および VCO2) と細胞呼吸 (消費 QO2 および QCO2) の関係を明確に反映しています。

図1：細胞呼吸（内呼吸）と肺呼吸機能（外呼吸）を連動させたガス輸送機構（この図は「心肺運動負荷試験の原理と解釈」より）

通常の状況では、人体の酸素摂取量と酸素消費量はバランスが取れていますが、心肺運動負荷試験では、極端な運動強度の刺激によってこの動的なバランスが崩れ、内外の呼吸プロセスに関与するさまざまな臓器の異常が増幅されます。したがって、何らかの理由による運動制限の初期段階では、CPET によって不耐性のおおよその原因や方向を特定することができ、臨床検査の時間とコストを大幅に節約できます。

臨床現場で一般的に使用されているテスト方法は、トレッドミルテストと自転車テストの 2 つです。トレッドミルテストは、被験者にガスセンサーに接続されたマスクを着用させ、設定されたテスト速度と傾斜で歩いたり、ジョギングしたり、走ったりしてもらいます。

トレッドミルテストでは運動パワーを正確に計算できます。トレッドミル運動は座った状態でも横になった状態でも行うことができます。徐々に負荷を増やすことで、患者の最大運動耐容能に徐々に到達することができます。一般的に使用されているこれら 2 つの検査方法にはそれぞれ長所と短所があり、患者の状態に基づいて臨床的に選択できます。

表1: 2つの最大運動テストの特性の比較

心肺運動負荷試験は、運動リハビリテーションや日常の運動耐性を導くために使用されます。最も一般的な方法は、最大酸素摂取量 (VO2max) や最大心拍数 (HRmax) などのテスト結果に基づいて個別の運動計画を作成することです。 2020年に欧州心臓病学会が発表した最新の心血管疾患患者向け運動ガイドラインによると、低強度運動とは酸素摂取量がVO2maxの40%未満の運動を指し、中強度運動とは酸素摂取量がVO2maxの40～69%に維持される運動を指します。ガイドラインで推奨されている効果的な 30 分間の中強度の運動には、実際には 30 分間のサイクリングまたは早歩き中に酸素摂取量を VO2max の 40 ～ 69% に維持することが必要です。酸素摂取量をモニタリングしながら行うこのような運動は、通常、専門のポータブル機器を装着して行う必要があります。では、帰宅後の日々の運動では、どのように運動強度をモニタリングし、コントロールしていますか？実際、心拍数モニタリング方式も使用できます。 CPET 評価で得られた最大心拍数により、低強度または中強度の運動の目標心拍数を設定できます。運動中は、ブレスレットに表示される心拍数の変化に基づいて、ウォーキング、サイクリング、ランニング時に一定の強度に達したかどうかを把握できます。

表2: 各種運動の強度指標（2020年欧州心臓病ガイドライン参照）

心肺運動テストを完了すると、心肺系と骨格系が安全に運動を完了できるかどうかを判断できるだけでなく、具体的な運動量も決定できるため、効果的な運動目標を達成し、心血管機能と運動持久力を徐々に向上させることができることがわかります。実際、これは心肺運動テストの氷山の一角にすぎません。また、運動不耐性の原因を特定したり、心臓病の重症度を判断したり、外科手術の術前リスク評価を行うためにも使用できます。

このプラットフォームの科学普及コンテンツは、中国科学技術協会科学普及部の2022年国家科学リテラシー行動プロジェクト「国家社会科学普及能力向上プロジェクト-リハビリテーション科学普及サービス能力向上行動計画」によって資金提供されている。