学位論文の内容の要旨 論文提出者氏名 関矢多希 論文審査担当者 主査俣木志朗副査嶋田昌彦 森尾郁子 論文題目 Analysis of physiological responses associated with emotional changes induced by viewing video images of dental treatments ( 論文内容の要旨 ) < 要旨 > 歯科治療現場において安全かつ快適な治療を提供するために 患者の情動変化を理解することは非常に重要である 本研究では 歯科治療に恐怖感を抱くものの言葉として上手く表現できない小児患者や低年齢児の 情動変化や内的ストレスを包括的かつ定量的に評価できる客観的生理学的指標の検索を目的とし 歯科治療場面映像を視聴した際の自律神経活動 脳活動 筋活動の記録 解析を行なうと同時に 映像に対する主観的不快度の評価を行い 生理的指標との対応について検討した 今回 主観的不快度評価について明確な回答を得るために 成人男女を被験者とし実験を行った その結果 質問紙回答にて主観的不快度の高かった浸潤麻酔映像と切削治療映像視聴時にそれぞれの生理学的指標において有意な変化が認められた 本実験の結果から 自律神経活動と脳波による感性解析は 主観的不快度に対応した客観的指標となることが示唆された < 緒言 > 歯科治療現場において 安全で快適な治療の提供が重要であるといえる これまでの報告から 5~16% の患者は歯科治療に対し強い恐怖を感じており その半数が小児期に与えられた 疼痛などの不快経験から惹き起こされると報告されている 小児患者の診療に対する協力を促進し 質の高い医療を提供するために 患者の抱く恐怖や不安の状態を客観的かつ定量的に把握し 個々の状態に適した対応をとることが重要とされる 我々は現在までに自律神経活動に着目し その動態から治療に対するストレス状態が把握可能であることを明らかにしたが これらの反応がどのような情動と関連するかは明確となっておらず また臨床の場ではリアルタイムに簡便にモニターできる指標が必要とされる 今回我々は 主観的情動を反映する客観的生理学的指標の検索を目的とし 自律神経活動と筋活動に着目し 歯科治療映像視聴によって誘発された生理学的反応について分析 検討した さらに より複雑な情動を解析するために最新の脳波解析システム ( 感性スペクトル解析システム ) を使用し 同時に記録する生理活動との対応を検討した 小児被験者で実験を行なう以前に 本実験方法の妥当性を検証し かつ主観的不快度評価において 明確な回答を得られることから成人被験者を対象とした実験を行なった - 1 -
< 方法 > 被験者は心身ともに健康で歯科医療関係者以外の歯科受診経験のある成人男女 15 名 ( 男 6 名 女 9 名 22.67±2.89 歳 ) とした 安静な状態で椅子に腰掛け 歯科治療に関する質問紙への回答により歯科受診経験の有無 実験前のカフェインやアルコールの摂取がないことを確認したうえで 身体の各部位に自律神経活動 脳活動 筋活動測定用の電極の装着を行った 映像は安静閉眼 安静開眼 映像刺激 安静開眼 安静閉眼 ( 各々 2 分間 ) の順に構成され 1 種類の映像が終わるごとに 映像をみてどう感じたか 主観的評価を Visual Analog Scale(VAS) へ記入した この計 10 分間を 1 タスクとし 3 種類の映像を被験者によってランダムになるように提示し 各タスク間には 2 分間の休憩を挟んだ 心電図の記録には Active Tracer AC-301A(GMS Co., Japan) を用い AC301A より得られたデータの解析は解析プログラム (MemCalc/Win ver.2 Tawara, GMS Co., Tokyo, Japan) にて行なった 自律神経活動は 2 分間の映像を前半 後半に分け 映像内容の刺激強度の高い前半を対象である安静開眼との比率を比較した 脳活動の情動変動の評価は 武者らによって開発された感性スペクトル解析法 (ESA-pro 脳機能研究所 ) を用いた 感性スペクトル解析法は記録した脳波を利用して感情の喜怒哀楽 4 因子を客観的に表示可能なシステムであり 銀皿電極を国際 10-20 法に従い頭皮上 10 箇所に装着し開始から終了までを連続的に記録した 被験者個人のタスクに対しての変動について 安静開眼時と映像刺激時の平均値を算出し比較した 筋活動の記録は筋電図システム (Bagnoli2-EMG system, Delsys Co, USA) を使用し 右側すう眉筋に電極を装着し解析ソフト (Chart 5 for Windows, AD INSTRUMENT Co., New Zealand) を用いて解析を行なった 筋活動の反応は瞬時にピーク値に達することから 映像刺激前の安静開眼時の筋活動の最大値と 映像刺激時の最大値を求め その前後 10 秒間 計 20 秒間の平均値をそれぞれ比較した また VAS による主観的不快度の評価では 0 を何も感じない 100 を非常に不快とし 3 種類の各映像視聴後に記入を行った それぞれの平均値を算出し映像による主観的不快度の高さを比較した ( 東京医科歯科大学倫理審査委員会 承認番号 :739 号 ) < 結果 > 自律神経活動では 浸潤麻酔 切削治療映像視聴により安静開眼時と比較し 交感神経活動が有意に上昇した ( 浸潤麻酔 :p = 0.02, 切削治療 :p = 0.011) 口腔内診査映像では有意な変化は認められなかった (p >0.05) 副交感神経活動では切削治療 口腔内診査映像において活動の低下傾向が認められたが いずれの映像においても有意な変化は認められなかった (p >0.05) 脳波による感性解析によると 浸潤麻酔 切削治療映像視聴時に安静開眼時と比較してリラックスレベルの有意な低下が認められた ( 浸潤麻酔 :p = 0.017, 切削治療 :p = 0.015) 他の因子に関しては 浸潤麻酔 切削治療映像ともに 有意な変化は認められなかった (p > 0.05) 口腔内診査映像に関しては 4 感情いずれにおいても有意な変化は認められなかった (p > 0.05) 筋活動は安静開眼時と比較し全ての映像刺激により有意に活動量が上昇した ( 浸潤麻酔 :p = - 2 -
0.001, 切削治療 :p = 0.004, 口腔内診査 :p = 0.023) 主観的不快度は高いほうから浸潤麻酔 切削 口腔内診査映像の順であり 浸潤麻酔 切削治療映像と口腔内診査映像間には有意な差があった ( 浸潤麻酔 - 口腔内診査映像間 :p = 0.020, 切削治療 - 口腔内診査映像間 :p = 0.033) 浸潤麻酔と切削治療間に有意差は認められず(p > 0.05) 浸潤麻酔 切削治療映像は口腔内診査映像と比較すると主観的不快度が高いことが示された また以上の結果から本方法で使用した映像刺激は被験者の生理的反応を誘発させるために適当であったことが示された < 考察 > 情動は 特定の状況で生み出される怒りや悲しみなどの一過性の心の反応を示しており 情動反応には行動反応 自律神経反応 ホルモン反応がある 歯科治療において疼痛や騒音など感情の変化が起こると大脳扁桃体から視床下部を通して各中枢に情報が伝達され 自律神経系 内分泌系 筋活動などに変化を起こす 我々は歯科治療映像によるストレス刺激によって 脳 自律神経系 筋活動がどのように変動したかを自律神経活動 脳波による感性解析 筋活動を解析することによって明らかにし 主観的不快度との対応について検討した 自律神経活動において 主観的不快度の最も高かった浸潤麻酔映像と 次いで高かった切削治療映像において交感神経活動で有意な上昇が認められた Ekman らは 感情は短時間で自律神経系に影響を及ぼすと述べており 過去の恐怖感情についてのほぼ全ての報告において 恐怖感は交感神経活動活性により特徴づけられるとある 本研究の結果についても同様のことが言え 自律神経活動 特に交感神経活動解析は 歯科治療での恐怖心や患者の抱く内的ストレスを把握するための客観的評価として有用な指標であることが示された 副交感神経活動については 本研究での成人被験者では有意な変化は認められなかった しかし 先行研究において 歯科診療に対し非協力であった小児が 協力的に変化する過程を追ったところ 非協力状態であった初期には非常に低かった副交感神経活動が 協力的になり落ち着いてくることで顕著に上昇する変化を観察しており 小児を対象とした場合には 情動変化に対する反応が明確に出る可能性が考えられ 副交感神経活動は小児の内的ストレスの指標として有用であると示唆された 脳波解析においては 安静開眼時と比較し 浸潤麻酔映像と切削治療映像を視聴した際にリラックス因子が有意に低下しており映像視聴によりリラックスできない状態になったことが明らかとなった ストレス因子については 有意な変化は認められなかった これは 主観的不快度をみても浸潤麻酔で 56.7mm 切削治療で 46mm であることからも 怒り ストレスレベルを惹き起すのには 今回の映像の刺激強度が多大なストレスを与えるほどのものではなかったためと考えられる 本解析方法を用いた菊池 西山らは 不適合補綴物を装着することで ストレスレベルの有意な上昇とリラックスレベルの有意な低下が認められたことを報告した これらの結果からも脳活動は刺激によって惹起された情動評価のための 有用なツールの 1 つとなりうることが示された 筋活動は 全ての歯科治療映像に対してすう眉筋の筋活動が有意に上昇した これはビデオの種類に関係なく ビデオ自体を注視することによってすう眉筋の筋緊張の高まりが誘発されたという可能性が考えられる 先行研究において 上原らは小児歯科臨床において歯科治療中の小児 - 3 -
のすう眉筋活動を測定したところ 交感神経活動と関連したすう眉筋活動の上昇が認められたと報告しており 小児を対象とした場合には 意思による抑制が少ないため 精神的不快や緊張が直接的に筋活動に反映される可能性が高く 成人よりも素直な情動表出が見込め また筋電図は装着や記録が容易でリアルタイムにモニタリングでき 臨床現場へ導入しやすい指標であるといえることから 内的ストレスや情動変化の客観的指標としての利用が期待できる < 結論 > 本研究では歯科治療映像刺激を用いて主観的不快度と生理的反応の対応を見ることが可能であることが明らかとなった 中でも交感神経活動と脳活動については 主観的不快度と一致した変化を示しており 内的ストレスや不快度の客観的指標として利用できることが示唆された またすう眉筋活動も不快度を示す客観的指標として利用できると考えられるが さらに小児歯科臨床で内的ストレス評価に有用な筋の検索が必要とされる 今回感情惹起のために使用した歯科治療映像は 顕著な感情の変化を誘発するのに十分ではなかった可能性があり より情動変化の客観的指標に適切な指標を明らかにするために 実際の臨床現場における自律神経活動 脳波 筋活動の測定が必要とされる - 4 -
論文審査の要旨および担当者 報告番号甲第 4797 号関矢多希 論文審査担当者 主査俣木志朗副査嶋田昌彦 森尾郁子 ( 論文審査の要旨 ) 歯科治療現場において 安全で快適な治療の提供が重要である これまでの報告から5~16% の患者は歯科治療に対し強い恐怖を感じており その半数が小児期に与えられた 疼痛などの不快な経験から惹き起こされている 小児期には 歯科治療に伴うストレス反応を最小限に抑え 小児の歯科治療に対する不安や恐怖の成立を防ぐこと 良好な口腔環境を維持する為の基礎を作ることが重要であることから 歯科治療中の情動変化を理解し ストレスを軽減するための対応が求められている 小児のストレスを包括的に捉えるためには 行動表出を伴わない内的な情動変化を解明することが不可欠であると考えられるが 歯科治療による情動変化の実際を客観的かつ定量的に評価した研究はほとんどない そこで関矢は 外部行動に表出されないコンポーネントも含め 歯科治療映像によって惹起される情動変化を生理学的に記録 分析し 情動状態を理解することが 歯科治療に伴うストレス反応を可能な限り最小限に抑え 将来の歯科恐怖を予防することに繋がると考え その分析にあたって これまで利用されてきた自律神経活動と顔面表情筋活動に加え 新たな解析方法である脳波による感性解析に着目し 本研究を行った 歯科治療映像によって惹起されるストレス反応を評価する方法として 客観的生理学的指標と主観的不快度との対応に着目した点は 歯科に対して抱く内的ストレスを客観的かつ定量的に評価し 情動変化を理解することで適切な対応に繋がるという小児歯科医としての視点で研究計画の立案が為されたことを窺わせる また 本研究ではその具体的な方法として 非侵襲的であり 小型かつ軽量で安定的に内的情動変化を評価することが可能な自律神経活動と筋活動に加え 新しい解析方法として脳波の感性スペクトル解析を用いた この点については 歯科治療映像によって誘発されるストレス変化を客観的に把握し チェアサイドでリアルタイムモニターとして活用できる指標の検索を行うことが出来るという新規性があり このように情動の定量的な評価を行うことで 術者も情動状態を踏まえた対応を講じることが可能となり 臨床的に意義のある方法であると考えられる 本研究で得られた結果は以下の通りである 1. 心電図記録から歯科治療映像視聴時の自律神経活動の解析をしたところ 安静開眼と比較し 浸潤麻酔映像と切削治療映像視聴により 交感神経活動の有意な上昇が認められた 副交感神経活動については有意な変化は認められなかった 2. 脳波記録から歯科治療映像視聴時の喜怒哀楽の4 感情の変化を感性スペクトル解析法により解析したところ 安静開眼と比較して浸潤麻酔映像と切削治療映像視聴時にリラックスレベルに ( 1 )
おいて有意な変化が認められた 3. 筋電図記録から筋活動の変化を解析したところ 安静開眼と比較し すべての映像において筋活動の有意な上昇が認められた 4.Visual Analog Scale の記入から主観的不快度評価をしたところ 主観的不快度は高いほうから浸潤麻酔 切削 口腔内診査映像の順であり 浸潤麻酔 切削治療映像と口腔内診査映像間には有意な差が認められた 本研究の結果 自律神経活動 特に交感神経活動および脳波感性解析により求めたリラックスレベルは 主観的不快度と一致した結果を示しており 歯科治療映像視聴時の内的情動変化を客観的評価するのに有効であることが示唆された また 筋活動はすべての映像において有意な変化を認めたが 小児を対象とした場合には 意思による抑制が少ないため 精神的不快や緊張が直接的に筋活動に反映される可能性が高く 成人よりも素直な情動表出が見込め かつ装着や記録が容易でリアルタイムにモニタリングでき 臨床現場へ導入しやすい指標であることから 情動変化の客観的指標としての利用が期待できる 本研究によって得られた内的情動変化の特徴は 臨床現場において ストレス評価のための指標をさらに明らかにしていく上で 重要な情報となる可能性が示された 従って 本論文は歯科治療における客観的ストレス評価法に新たな概念をもたらしただけではなく 患者の行動調整の在り方にも多くの示唆を与えるものと考えられる このことは 歯科治療に対する不安や歯科恐怖の成り立ちを可能な限り軽減し 生涯を通じて良好な口腔環境を維持する為の基礎を作るという意味においても 小児歯科学のみならず 広く歯科医学の発展に貢献すると考えられる よって 本論文は博士 ( 歯学 ) の学位を請求するのに十分価値があるものと認められる ( 2 )