コモティオ・コーディス(心臓震盪)
Commotio cordis

強調オフ

ワクチン関連論文心疾患・心筋炎

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pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20220186/

N Engl J Med 2010 Mar

Barry J. Maron, M.D., and N.A. Mark Estes III, M.D.

要旨

肋骨、胸骨、心臓に損傷を与えず、鈍的で非貫通性の、そしてしばしば無害に見える胸部への打撃によって引き起こされる心室細動と突然死は、ラテン語で心臓の興奮と訳されるコモティオ・コーディス(心臓震盪)として知られる事象を構成している。この用語は19世紀に初めて使用されたが、それ以前にも、古代中国の武術である点牧(死の接触)の記録で、胸骨の左側への打撃によって対戦相手が突然死するというコモティオ・コーディスの発生が報告されている7。構造的心臓損傷がないことが、強い衝撃による心筋組織とその上の胸郭への外傷性損傷をもたらす心臓挫傷とコモティオ・コーディスを区別している。

1700年代半ばから、医学文献に散発的な索状出血の記述が見られるようになり、そのほとんどは労働災害の文脈だった8-10。1990年代半ばまで、この障害は症例報告に時々見られるだけで、法医病理学界と消費者製品安全委員会を除いてほとんど認識されなかった6,11-14。主に小児、青年、若年成人に発症し、多くの場合、特定のレクリエーションや競技スポーツに参加しているときに起こるが、通常の日常生活で発症することも稀にある。

心臓震盪とその悲劇的な結果に対する継続的な関心は、疫学研究1,2,19や多くの実験室調査において明らかである。20-35 このレビューは、心臓震盪の臨床プロファイル、提案されているメカニズム、予防および治療に関する利用可能な情報に焦点を当てている。

発生率

組織的かつ義務的な報告がないため、正確な発生率は不明であるが、ミネアポリスの国立索状脳症登録のデータに基づくと、若いスポーツ選手の突然死の心血管系原因としては、肥大型心筋症、先天性冠動脈異常に続いて最も頻度が高くなっている17,17 18。心臓震盪はさまざまな状況で発生するため、これまで報告数が少なかったことは間違いないが、認識される頻度が高まっており、おそらく考えられているよりも一般的な疾患であると考えられる。

疫学

頻度の高い症例研究に加え、8,12-14,36-44は、15年前に設立されて以来224例を記録しているミネアポリス登録から得られた情報である1,2、19 (図 1)。この登録では、15年前に作成された224の症例が記録されている(図1)。登録によると、被害者の26%が10歳未満で、25歳以上はわずか9%であった。この疾患は、黒人、少女または女性ではほとんど報告されておらず、ほとんどの被害者は少年または男性(95%)、白人(78%)である。投擲物(主に野球ボール、ソフトボール、ラクロスボール、ホッケーのパック)による胸部への打撃や他のスポーツ選手との鈍的な身体接触によって生じる心臓震盪は、15歳未満の子供に最も多くみられる。

図1. 年齢と活動性に応じた心臓震盪事象の分布

パネル A は、過去 15 年間に記録された 224 例の国家心臓震盪登録簿から、年齢と活動の種類に応じた心臓震盪事象の分布を示している 1,2,19 パネル B は、特定のスポーツに応じたその事象の分布を示している。


心血管系の崩壊は事実上即座に起こるが、被害者の20%は打撃後数秒間は身体活動を続けており(例えば、歩き続ける、走る、スケートする、ボールを投げる、あるいは話す)、これは心室頻拍の持続に対する個人の耐性を反映していると思われる。例えば、野球のピッチャーが打球で胸を打ったが、倒れる前に足元のボールを拾い上げ、走者を投げ飛ばすプレーを成功させ、次の投球の準備をすることができた。また、打者がバントをしようとして打球を受け、一塁に走った後に倒れた例もある。

競技スポーツ

野球、ソフトボール、アイスホッケー、サッカー、ラクロスなど、さまざまな組織化されたアマチュアスポーツに参加している若い競技者(ほとんどが11歳から20歳の選手)で、通常(常にではないが)ゲームに使用するボールによって胸部を強打した場合に、約50%の心臓震盪が発生すると報告されている。例えば野球では、様々な場面で投球されたボール、打球、投擲されたボールによって選手が胸部を打撃されたときに、しばしば心臓震盪が引き起こされる(表1、図2)。ホッケーでは、守備側の選手が相手の高速シュートからパックをブロックするために意図的に胸部を使うことがある。高校や大学のラクロス選手(胸部プロテクターを着用しているゴールキーパーを含む)は、同様に固い弾丸(例えば、野球ボール)を扱う他のスポーツの選手よりも、心臓震盪になるリスクが高いかもしれない19。このような胸部打撃は、2人の外野手が空中で野球ボールを追って不注意に衝突したとき、あるいはホッケーのスティックが相手の胸部に突き刺さったときのように、肩、前腕、肘、脚、足、頭部によって生じる。

レクリエーションスポーツ

25%の心臓震盪は、家庭や遊び場、ピクニックなど家族で行うレクリエーション・スポーツで起こる。これらの一見何の変哲もない事象は、最も若い犠牲者(10歳以下)に不釣り合いに多く発生し、近親者(例:両親、兄弟姉妹)または友人がその打撃に関与していることが多い。ある例では、親とキャッチボールをしていた子供がボールの飛距離を誤って判断し、そのボールがグローブからそれて胸に当たった。レクリエーション・スポーツでは、非公式のキャッチボールで投げる低速のボールから高速のラクロスやクリケットのボールまで、胸部打撲の原因となる弾の速度に大きな幅がある。

その他の活動

心臓震盪者の約25%(最も多いのは若年者)は、スポーツ活動とは無関係である(図1)。このような事故は、馬に胸を蹴られたり、遊具のブランコが跳ね返ってきて叩かれたりと、様々な状況で発生する。このような事故は、時として裁判に持ち込まれることがある。殺人や人身御供の容疑により、刑事訴追を受け、投獄されることもある45-49。

表1 胸部打撃が心臓震盪を引き起こした例

  • スポーツ
    • 野球、ソフトボール、クリケット
      • 投球されたボールが当たった打者
      • バントをしようとして投球されたボールが当たった投手打球されたボールまたは投げられたボールが当たった投手
      • 走っているとき、またはスライディングしているときに打球または投球を受けた塁審選手が不注意に投球または打球の軌道に入った。
      • 捕手、審判員、観客、または傍観者がファウルボールに当たった場合デッキにいる打者が誤投球に当たった場合
      • バットに打たれた捕手
      • 野手または塁審が身体的な衝突に巻き込まれた場合。
      • ボールの飛距離を誤審し、ボールがグローブから外れたときに野手が打ったキャッチした後にソフトボールの上に倒れた選手
      • クリケットボールのボウルによる打撃
    • フットボール
      • ブロック、タックル中またはパス受信後に、相手のヘルメット、前腕、肩、または膝と衝突したプレーヤー
      • パントをブロックしているときにボールが当たったプレーヤー
    • サッカー
      • ゴールポストに衝突したプレーヤー
      • ゴールショットに打たれたゴールキーパー
      • 相手から胸を蹴られたプレーヤー
    • ホッケー
      • ゴールキーパーまたは他のディフェンシブ
      • プレーヤーがゴール上のシュートで打たれた
      • プレーヤーがチェックを伴う体当たりで打たれた
      • スラップショットで打たれたプレーヤー – ホッケーパックが高速で移動したプレーヤー ホッケースティックで打たれたプレーヤー
    • ラクロス
      • ゴールキーパーの高速シュートによる被弾
      • プレーヤーが味方から渡されたボールによる被弾
  • 手や肘で殴られた喧嘩や乱闘
    • 精神科の助手が患者に殴られた
    • 喧嘩の最中に生徒を拘束していた教師が殴られた
    • シャドーボクシングやラフシュージンなどの遊びで殴られた
    • 青少年スパーリング中にボクシンググローブで殴られた青少年
    • 親またはベビーシッターに殴られた子供(懲罰的な意図で)
    • スラムダンス中に殴られた若年成人
    • 友愛パーティーで殴り合いの喧嘩に巻き込まれた学生
    • 雪玉に打たれた青少年
    • 刑務所のギャングの入門儀式で大人が殴られた
    • オムツ交換中に手を開いて殴られた乳児
  • その他の状況
    • 馬に蹴られた子供
    • 鹿狩り中に銃の反動で殴られた子供
    • 遊園地のブランコの反動で殴られた子供
    • 自動車事故でハンドルに投げつけられた大人
    • コインの入ったテニスボールで殴られた子供
    • チアリーディングの演技中に蹴られた
    • 大人が水中に転落して胸を打った。
    • 23kgのペットの犬の頭から打撃を受けた。
    • プラスチック製のそり用受け皿で殴られた子供
    • しゃっくりを止めるために打撃を受けた子ども
    • 自転車から転倒してハンドルにぶつかった子ども

結果

1,2,19,50,51 ミネアポリスのレジストリに報告された症例のうち、心肺蘇生または除細動により生存したのは約25%であり、心臓の構造疾患がないことが斜頸の定義であることを考えると、この割合は低いといえる。転帰は、心臓の構造的な病気がないことが条件であることを考えると、心停止の発生状況に大きく関係している。死亡は、しばしば、傍観者が虚脱の生命を脅かす性質を理解できず、適切な積極的かつ適時な蘇生措置を開始できなかったことと関連している2,17。

登録データによると、生存率は時間とともに上昇し、過去10年間は15%であったのに対し、35%に上昇した(P= 0.01)。この改善は、市民の意識の向上、自動体外式除細動器(AED)の普及、生存の連鎖(911への通報と心肺蘇生、除細動、高度救命処置の開始)の早期発動によるものと思われる。倒れた時や救急処置室で記録された不整脈は、心室細動によるものが多く2、除細動を速やかに行えば洞調律の回復と生存が可能であることが示唆される。

確認は困難であるが、打撃が非持続性不整脈を引き起こした場合、心臓震盪事象は自然に停止することがある。このような症例は登録されており、プロホッケー選手が高速で飛んできたパックに胸を強打された直後に倒れた例もその一つである。この選手の遅い脈拍は、胸部への打撃がQRS複合体の間に起こるようなタイミングで起こる実験室環境での報告があるように、一過性の完全心ブロック(または他の徐脈性不整脈)を示唆していた20。この選手は倒れた後数分以内に自然に意識を取り戻し、回復した52。

メカニズム

心臓震盪は、打撃によって発生した機械的エネルギーが心房の小さな領域に限定され、心筋の電気的安定性を大きく変化させ、心室細動を引き起こすことによって起こる一次性不整脈イベントである。胸部への急激な機械的刺激が心室細動を誘発するメカニズムを解明するために、さまざまな生物学的および生体力学的な心停止の実験モデルが開発されてきた3,4、8,20,25~29,34,35,53~55。19世紀後半に遡るが、心停止を動物で再現する初期の試みは、ハンマーやその他の鈍器を使用した比較的粗雑なもので、直接外傷により死亡することが多かった。3,4,8,9 これらの初期の研究により、この現象のメカニズムに関するいくつかの理論的説明が得られたが、これには過剰な自律神経(迷走神経)反射6,8,9や冠動脈の血管攣縮3,4,6,8も含まれていた。後のモデルのテストでは、野球ボールは最高時速153kmで推進され、胸部と心臓に重傷を負ったが(心挫傷)、心臓震盪は発生しなかった53。

要因および誘因

ブタ、イヌ、ウサギを用いた制御された条件下での実験室での最近の研究20-27,29-35,53により、心臓震盪の臨床プロファイルと一致する心臓震盪の基礎メカニズムに関する知見が得られ、胸を打った後の突然死は不思議な現象であるという考え方が払拭されている1,2。あるモデルでは、麻酔をかけた若いブタに、心周期に同期して、さまざまな速度で投射による打撃を与えたところ、心室細動と致死の決定要因として極めて重要な2つの力学的要因が明らかになった(図2)20,33。

図2. 胸骨圧迫の病態生理

レクリエーションや競技スポーツでは、ボールやパックを使った胸部打撃や、身体的接触による打撃が行われることがある。胸部への打撃の位置と心周期に対するそのタイミングが、心臓震盪の主要な決定要因である。このほか、発射物の密度、大きさ、方向、胸郭の形状などが、発症のリスクにつながる可能性がある。若年者は胸郭が薄く、筋肉が発達していないため、最も脆弱である。


この知見は、打撃の痕跡を示す心房部の打撲痕が被害者に頻繁に見られるという臨床観察と一致している1,2。心房部以外(背中、脇腹、右胸など)の打撃が突然死を引き起こすという証拠はヒトにも実験モデルにもない27,33。

すなわち、打撃は電気的に脆弱な時間帯に起こる必要があり、この時間帯は再分極の不均一な分散が最大となり、誘発された心室細動に対して脆弱な心筋基質を形成する(図2)。ブタでは、この短い時間外に打撃が起こった場合、心室細動は起こらず、一過性の完全心ブロック、左脚ブロック、ST上昇にとどまった20。これらの影響は、ヒトの生存者でも報告されている(打撃のタイミングが心室脱分極時のQRS複合体と一致すると推定される)12,50。

心臓震盪に関連する衝撃のエネルギーは一様ではなく、特徴的に、発射物のサイズ、形状、重量だけでなく、速度も広範囲に及ぶ。投射物には、時速145kmのホッケーパックやラクロスボールがあり1,2、また、プラスチックのおもちゃのバットやそりの受け皿など、一見無害な物体も、小さな子供に当たると低速でも致死的となる場合がある。実験条件下では、野球ボール程度の大きさの弾丸で心室細動が引き起こされる可能性は、11~12歳の投手が通常投げる速度である時速64kmまで徐々に増加する。24 それ以上の速度(時速80km超)では、(心臓震盪ではなく)心筋挫傷の特徴である心筋傷や破裂など胸や心臓に構造的損傷が生じるリスクが高くなる24,53。

心室細動や心臓震盪のリスクを高めるその他の要因としては、物体の硬さ、大きさ、形状などがあり、硬くて小さく、球状の投擲物が最も危害を加えやすいとされている20,23,56。若年者の心臓震盪の素因は、若年者の胸郭の身体的特徴に大きく関係している可能性がある33,56。比較的薄く、未発達で柔軟な胸郭(および未熟な肋間筋群)は、心房細動の結果を鈍らせる能力が低い。1,2 さらに、子供はおそらく成人よりも様々な状況で胸部打撲に遭うことが多いため、一般に心臓震盪のリスクが高くなる可能性がある。成人は、胸郭が成熟し、十分に発達しているため、ある程度保護されていると思われる。このことは、キックボクシングやボクシングなどのスポーツで心臓震盪の発生率が明らかに低い(登録症例の5%未満)ことの一因になっていると思われる。また、ボクシングでは、グローブ自体が衝撃を受ける面積を大きくしているため、打撃の力を和らげるのに役立っている可能性もある2。

QT間隔の長さに個人差があるために、心臓震盪になりやすいかどうかという疑問が検討されているが、まだ答えは出ていない。心臓震盪の生存者がその後の不整脈イベントのリスクを高めるという証拠はなく、心臓震盪を起こしたアスリートがその理由だけで競技失格となるべきという証拠もない。同様に、心臓疾患がなくコモティオ・コーディスを生き延びた人には、予防的植え込み式除細動器は適応されない。

細胞機構

コモティオ・コーディスの細胞(および細胞内)メカニズムは、多因子性で複雑なようであり、まだ不完全に定義されている。灌流ウサギ心臓のLangendorff標本27と動物モデル21,24,30-32を用いた実験から得られた情報は、特定の機序経路に関する仮説につながっている。再分極時の心室前打撃による機械的な力により、左室心室内圧が瞬間的に250~450mmHgまで上昇すると考えられており、この圧力上昇は心室細動の確率の上昇と直接相関している21,24,27,33。この圧力の上昇により細胞膜が伸展し、イオンチャネルが活性化され、機械的電気的結合により膜貫通電流が増加するという仮説が立てられている21,26,27,29,30,35 結果として再分極の分散が増幅し、不均質で電気的に脆弱な基盤が作られ、心室細動になりやすくなってしまうのである。候補となるイオンチャネルには、ATP 感受性カリウムチャネル 26が含まれ、心臓震盪 21や心筋梗塞、虚血における心室細動の開始に寄与している57-62。胸部打撲により心室脱分極が誘発される心臓震盪における心室細動発生のメカニズムは、イオンチャネル病などの原発性不整脈発生を引き起こす病態生理メカニズムと何らかの共通性がある可能性がある63-68.

予防策と今後の検討事項

一次予防

コモティ・コルディオのリスクはライフスタイルと関連しているため、修正することが可能である。特に、悪意なく行われる胸部への適度な打撃(例えば、遊びのボクシング)であっても、生命を脅かす心室性頻脈性不整脈を誘発することがあるという認識を高めることが重要である2。

組織化されたスポーツは、心臓震盪を予防する最大の機会を提供する。例えば、野球やソフトボールで経験の浅い若い打者に、誤球を避けるためにボールから目をそらす方法を教えるなど、コーチング技術の改善によって、おそらくリスクは減少するだろう。全米大学体育協会が主催するコーチングクリニックでは、ラクロスのプレーヤー(ゴールキーパーでない)をゴール上のショットの軌道に直接置くような戦術を強く勧めないようにしている。

市販のスポーツ用具の設計を改善することも、おそらく心臓震盪の予防に役立つだろう。安全球は、13歳以下のプレーヤーを対象とした柔らかいボールで、通常の野球ボールに見られるコルクやひものような緻密で硬い芯がなく、完全にゴムでできている。ボールの硬度と心室細動の発生率の間には直接的な関係があることが実験室で証明されており、使用するボールが硬度を下げて製造されている場合には致死的な不整脈の発生頻度は低くなる。2 サッカー、テニス、バスケットボールに使用される空気入りのボールが、心臓震盪に関与することはほとんどないという観察(ミネアポリスの登録によると、投射物関連死亡のわずか4%を占める)は、固体の投射物は心室細動を誘発しやすいという原理と一致する。空気入りボールは、接触すると崩壊または変形する傾向があり、衝撃エネルギーの一部を吸収するので安全性が高いと推測される。

しかし、登録データによると、最も一般的に使用されている市販のプロテクターは、もともと鈍器による外傷の可能性を減らすように設計されているが、心臓震盪に対する保護を提供するものではないため、胸部への打撃後の不整脈に対する絶対的な保護にはならないことが示されている。実際、競技用フットボール、野球、ラクロス、ホッケーで発生した心臓震盪犠牲者のほぼ20%が、外傷性胸部損傷に対する保護として販売されている機器を着用していたことから(図3)、現在入手できる胸部プロテクターは誤った安全感覚を与えているかもしれない。19 このようなケースは、プロテクターの材質が不適切であったことを示唆している。その他の心停止のケースでは、胸部バリアのデザインの欠陥により、発射物が直接心房に到達した。例えば、ホッケーでは、プレーヤーの腕が完全に上がっているとき、プロテクターが上方に移動し、胸壁が直接打撃にさらされることがある。動物モデルからの確証によれば、現在野球やラクロスで使用するために宣伝されている市販の胸部プロテクターは心室細動を一貫して防ぐのに効果がない、つまり、そのプロテクターの装着では突然死のリスクを減らすことはできない。

スポーツ競技中の心臓震盪を防ぐために適切に設計された胸部バリアの開発は、困難であると思われる。56 実験室での研究では、胸部打撃の力をより大きな表面積に拡散させることができる機械的モデルが、心臓震盪を防ぐのに最も効果的であった。さらに、臨床観察1,2、19および実験室データ25,34,70は、ほとんどの市販胸部プロテクターの主要成分である独立気泡フォームは、突起物に容易に浸透し、心臓震盪に対して適切な保護を提供しないことを示唆している。胸部プロテクターは、より硬く、剛性があり、耐性のある素材と、より大きなエネルギーを吸収・分散できる発泡体で作られれば、より効果的であろう。現在、このようなプロテクターの使用は、ラクロスやホッケーのゴールキーパー、野球のキャッチャーにほぼ限定されているが、これらのポジションは、全髄膜炎の20%と関連がある。70 理想の胸壁プロテクターはまた、手頃な価格で耐久性があり、特定のスポーツでアスリートに求められる身体活動の全範囲と快適性に適合しなければならず、事前に指定した性能基準に適合しなければならない。

図3 心臓震盪からの保護手段

市販の胸部プロテクターは、心内膜炎による突然死の予防には不十分であることが判明している。その理由としては、腕を上げたときにプロテクターが動いてしまい、胸骨が露出してしまうこと(ホッケーで使用されているパネルAのプロテクターの場合)1,72や、プロテクターの素材が複合材料であるため打撃を十分に減衰できないこと(野球のキャッチャーで使用されているパネルBのプロテクターの場合)などがあげられる。25 子供の心臓震盪を避けるために、標準的なコルクとヒモではなく、ゴムの芯で作られた柔らかい野球ボール(パネルC)が、このような事故の原因になっている。全国心臓震盪登録に登録された224例の死亡例から得られたデータに基づくフロー図(パネルD)によると、競技スポーツでは、その結果死亡した選手のほぼ3分の1(125例中40例)が胸部バリアを装着していたことがわかる。「その他のスポーツ」には、ボクシング、クリケット、馬術競技、空手、ラグビーが含まれる。

二次予防

73 AEDを広く利用できるようにする計画を組み込んだ公衆衛生戦略は、現在の登録データおよび AEDが生命を脅かす心室性頻脈性不整脈を停止し洞調律を回復するのに有効であったいくつかの事例が示すように、心房細動の発生時に多くの若者の生存につながると考えられる2,69,74,75. しかし、最適な条件下であっても、AEDが心臓を正常なリズムに戻すことができない場合がある。これは、大学のラクロス選手がゴールキーパーではなかったが、ボールに胸を打たれ、特に迅速に蘇生と除細動を行ったにもかかわらず死亡したケースに見られる76。臨床研究77-81と実験的研究82の両方が、胸部打撃による心室細動を停止させるのに、心房細動は信頼性が低いことを示唆している。

まとめ

過去10年間で、一般市民と医学界は、突然死の重要な原因として、心房細動をより認識するようになった。心臓震盪は、健康で活動的な若者に起こり、典型的にはレクリエーションや競技スポーツ中に起こるが、場合によっては通常の日常活動中にも起こることがある。様々な実験モデルから、心周期内の特定の瞬間に打撃を与えると、一見無害に見える前庭打撃でも心室細動を誘発し、致命的な心臓震盪を引き起こす可能性があることが分かっている。このような回避可能な死亡を防ぐためには、教育、より良いデザインのスポーツ用具(例えば、効果的な胸壁プロテクター)、組織的なスポーツイベントでのAEDの利用を拡大するなどのさらなる取り組みが必要である。これらの戦略は、青少年にとってより安全なスポーツ環境をもたらすはずだ。

 

ハースト財団,ルイ・J・アコンポラ記念財団,全米運動器材基準運営委員会からの助成金により一部支援されている。

Dr. Maronは、GeneDx(Bio-Reference Laboratoriesの子会社)から顧問料を、Medtronicから講演料と助成金を受けていることを報告している。Estes博士は、St. Jude Medical、Boston Scientific、Medtronicから研究費を受け、Boston Scientificから講演料と旅費の支援を受けていると報告している。

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