水素吸入が下半身の筋肉や血流などに及ぼす影響

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結論

高濃度水素+酸素ガス吸入は下肢血流速度を増大させる可能性が示唆される。

研究の背景と目的

水素ガスは強力な抗酸化作用を持ち、活性酸素除去や炎症抑制といった効果が期待されてきた。過去の動物実験や一部の臨床研究では、血流や血行動態の改善を示唆する結果も報告されている。もし高濃度の水素+酸素ガス吸入で血流が改善し、下肢の筋柔軟性や関節可動域が向上すれば、運動パフォーマンス（垂直跳び高など）の改善も見込める可能性がある。本研究は、この高濃度水素+酸素ガス吸入による血管径や血流速度、柔軟性、関節可動域、垂直跳び高への影響を単盲検クロスオーバー方式で検証することを目的とした。

研究方法

• 対象者:
  • 健常成人男性10名（平均年齢25.7歳）。下肢に大きな手術や骨折の既往がないこと、重大な全身疾患がないことを選定基準とした。
• 介入方法:
  • 水素+酸素ガス発生装置による高濃度水素+酸素ガス（約68%水素・32%酸素）を1時間吸入する群と、プラセボとして大気を同様に1時間吸入する群を設定し、単盲検クロスオーバー方式で実施（1週間以上のウォッシュアウト期間を挟んで2回測定）。
  • 吸入中は仰臥位または腹臥位で安静に過ごし、吸入前後で下肢の各種評価を行った。
• 対照群の設定:
  • プラセボとして大気（空気）を同じ条件（1時間、鼻カニューラ吸入）で吸入する群を設けた。
• 評価方法:
  • 血管径・血流速度（膝窩動脈の収縮期最高血流速度を超音波診断装置で測定）
  • 筋柔軟性（SLR角度、踵臀部間距離）
  • 関節可動域（足関節の背屈・底屈、下腿前傾角）
  • 垂直跳び高（デジタル垂直跳び測定器で計測）
  • これらを吸入前後で比較し、さらに各測定値の「吸入後/吸入前の比率」も統計解析した。

研究結果

• 血管径、筋柔軟性、関節可動域、垂直跳び高については、群間・介入タイミング間ともに有意な変化を認めなかった（p値はいずれも有意差なし）。
• 血流速度のみ、高濃度水素+酸素ガス吸入前後の比率がプラセボ吸入群より有意に高かった（p=0.02）。
• 研究中に有害事象や重篤な副作用は報告されなかった。
• 主要な数値と考察
  • 血流速度の比率は、高濃度水素+酸素ガス吸入で約1.14、プラセボ群で約0.94と有意な差（p=0.02）。
  • 血管径は有意な拡張は見られず、下肢柔軟性や関節可動域、垂直跳び高に顕著な変化は確認されなかった。
  • 一部文献で報告される水素ガスの血管拡張効果が直接見られたわけではないが、血流速度増大につながった可能性が示唆される。
  • サンプルサイズが小さい、健常若年男性のみを対象とした、毛細血管レベルの血流や疲労課題後の回復などを検証していない、といった点が本研究の主な限界となる。

Appendix（用語解説）

• 膝窩動脈: 膝の裏側を走行する動脈。下肢の血流動態評価でよく用いられる。
• SLR（Straight Leg Raising）角度: 仰臥位で膝を伸ばしたまま股関節を屈曲させたときの角度。ハムストリングスの柔軟性を見る指標。
• 踵臀部間距離（HBD）: 腹臥位で膝を屈曲した際、踵と臀部の間にできる距離。大腿前面の筋柔軟性を評価する。
• 下腿前傾角: 立位で膝を前方に曲げたときにできる下腿と鉛直線との角度。足関節やふくらはぎの柔軟性をみる。
• 垂直跳び高: ジャンプして床から離れた高さ。下肢の筋力や瞬発力の指標となる。

論文情報

タイトル

Effects of high-concentration hydrogen+oxygen gas inhalation on lower limb hemodynamics, muscle flexibility, joint range of motion, and vertical jump height: Study using a single-blind crossover study（高濃度水素+酸素ガス吸入が下肢血流動態、筋柔軟性、関節可動域、垂直跳び高に及ぼす影響：単盲検クロスオーバー研究）

引用元

Tamura, M., Aso, T., Hachisu, M., Kitai, H., Furuya, K., Sanbe, T., & Nishinaka, N. (2024). Effects of high-concentration hydrogen+oxygen gas inhalation on lower limb hemodynamics, muscle flexibility, joint range of motion, and vertical jump height: Study using a single-blind crossover study. Physical Therapy Japan, 51(4), 93-100. https://doi.org/10.15063/rigaku.12478

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