頭皮- 皮質間距離が経頭蓋磁気刺激法による下肢一次運動野の運動誘発電位に及ぼす影響

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(1)理学療法学第 43 巻第 6 号 469 ∼ 476 頁（2016 頭皮 - 皮質間距離と下肢一次運動野の運動誘発電位年）. 469. 研究論文（原著）. 頭皮 - 皮質間距離が経頭蓋磁気刺激法による下肢一次運動野の運動誘発電位に及ぼす影響＊立本将士 1）山口智史 1）2）# 田辺茂雄 3）大高洋平 1）2）近藤国嗣 1）田中悟志 4）. 要旨【目的】頭皮 - 皮質間距離が経頭蓋磁気刺激（以下， TMS）を用いた下肢一次運動野の運動誘発電位（以下， MEP）に及ぼす影響を検討することを目的とした。【方法】対象は健常成人 10 名とした。TMS を用いて左下肢一次運動野を刺激し，右前脛骨筋から MEP を記録した。安静時運動閾値（以下，rMT），rMT の 100，110，120，130，140% の TMS 刺激強度における MEP 振幅値，二乗平均平方根値（以下，RMS 値）を解析した。頭皮 - 皮質間距離は，核磁気共鳴画像法による T1 強調画像から，頭頂部と左中心前回頂部との距離を算出した。MEP の各解析項目と頭皮 - 皮質間距離との相関を検討した。【結果】頭皮 - 皮質間距離は 140%rMT の MEP 振幅値および RMS 値との間に有意な負の相関関係を認めた。【結論】下肢 TMS による MEP 測定は，頭皮 - 皮質間距離の影響を受けることが示唆された。キーワード経頭蓋磁気刺激，核磁気共鳴画像法，一次運動野，下肢，運動誘発電位. はじめに経頭蓋磁気刺激（Transcranial Magnetic Stimulation：以下，TMS）は，コイル内の電流から発生する磁場を介して誘導される渦電流により，非侵襲的に神経細胞を刺激する手法である。一次運動野に対する TMS では，誘発された神経活動電位が皮質脊髄路を介し，脊髄前角細胞に到達することで，支配領域にあたる筋から運動誘発電位（Motor Evoked Potentials：以下，MEP）が記録される。この MEP の誘発閾値や潜時，振幅値は皮質＊. The Effects of Scalp-cortex Distance on Motor Evoked Potential Elicited by Transcranial Magnetic Stimulation of the Lower Limb Motor Cortex 1）東京湾岸リハビリテーション病院 Tsuyoshi Tatemoto, PT, MSc, Tomofumi Yamaguchi, PT, PhD, Yohei Otaka, MD, PhD, Kunitsugu Kondo, MD, PhD: Tokyo Bay Rehabilitation Hospital 2）慶應義塾大学医学部リハビリテーション医学教室（〒 160‒8582 東京都新宿区信濃町 35） Tomofumi Yamaguchi, PT, PhD, Yohei Otaka, MD, PhD: Department of Rehabilitation Medicine, Keio University School of Medicine 3）藤田保健衛生大学医療科学部リハビリテーション学科 Shigeo Tanabe, PT, PhD: Faculty of Rehabilitation School of Health Sciences, Fujita Health University 4）浜松医科大学医学部医学科心理学教室 Satoshi Tanaka, PhD: Laboratory of Psychology, Hamamatsu University School of Medicine ＃ E-mail: yama_to_izu_tukigase@hotmail.com （受付日 2016 年 1 月 21 日／受理日 2016 年 8 月 25 日）［J-STAGE での早期公開日 2016 年 10 月 14 日］. 図 1 ダブルコーンコイル磁気刺激用刺激コイルのひとつであるダブルコーンコイル（コイル直径 110 mm，コイル角度 95°，Magstim 社製）は，下肢一次運動野への刺激として用いられることが多い．. 脊髄路の興奮性や刺激伝導時間などの評価として用いられ，病態や運動制御の理解，そして理学療法効果の判定など，多くの研究で利用されている. 1‒21）. 。. TMS を用いた評価において，刺激強度，刺激部位，刺激コイルなどの様々な設定が存在する。下肢一次運動野に対する TMS では，脳深部に存在する領域を刺激するために，ダブルコーンコイルを用いることが多い（図 2‒7）. 1）. 。ダブルコーンコイルは，2 つの円形コイルが角.

(2) 470. 理学療法学第 43 巻第 6 号. 度をなして接触した構造となっており，他のコイルと比. なるようにした。筋電図の記録には，Neuropack. 較し，深部への刺激に適していることが報告されてい. MEB2200（日本光電社製）を使用した。バンドパスフィ. る. 8）. 。. ルターの有効周波数帯は，30 Hz ∼ 2 kHz に設定した。. 健常成人や慢性期の脳卒中患者において，TMS によ. 得られた筋電信号は，デジタルアナログ変換器. る下肢一次運動野の MEP の閾値や振幅値は，高い検者. PowerLab（AD Instruments 社製）を介し，パーソナ. 9）10）. 。一方で，TMS によ. ルコンピュータにサンプリング周波数 4 kHz にて記録. る MEP の測定において，被験者間で閾値や振幅値に個. し，筋電図解析用ソフト Lab Chart 7（AD Instruments. 内信頼性があるとされている. 人差が生じることが報告されている. 11）. 。その個人差が. 社製）を使用して記録した。. 生じる要因のひとつとして，刺激コイルから大脳皮質までの距離がある。TMS によって発生する磁場の強さは. 3．TMS. 刺激コイルからの距離に依存することから，コイルが接. 計測にはマグスティム 200 およびダブルコーンコイル. 触する頭皮から大脳皮質までの解剖学的な距離の違い. （コイル直径 110 mm，コイル角度 95°，Magstim 社製）. が，MEP に影響する可能性が考えられる. 12）. 。. を使用した。刺激部位は，左半球の下肢一次運動野とし. 頭皮 - 皮質間距離が下肢における MEP に与える影響. た。下肢一次運動野の同定は，核磁気共鳴画像法. を明らかにすることは，下肢を治療対象とすることが多. （Magnetic Resonance Imaging：以下，MRI）により得. い理学療法において，下肢一次運動野への TMS から得. られた T1 強調画像を使用し，ナビゲーションシステム. られる知見の理解，さらには病態や運動制御の理解，治. Brainsight（Rogue resolutions 社製）にて，左半球の中. 療効果の検証などの理学療法研究に示唆を与えると考え. 心前回の位置を確認した。その周囲で，TMS により右. る。過去の報告では，上肢一次運動野への TMS によっ. 前脛骨筋から導出される MEP 振幅がもっとも大きくな. て視覚的な運動が生じる最小の刺激強度や，視覚野への. る部位を左下肢一次運動野の hot spot とした。試行内. TMS による閃光知覚が生じる最小の刺激強度と，頭皮 -. で同一部位を刺激するために Brainsight で刺激目標点. 12‒14）. 。し. を設定した。コイルの向きは，ダブルコーンコイルを構. かしながら，頭皮 - 皮質間距離が TMS による下肢一次. 成する 2 つのコイルが矢状面に対して左右に位置するよ. 運動野の MEP 測定に及ぼす影響は明らかではない。そ. うに設置し，発生する渦電流が後方から前方方向に流れ. こで本研究は，頭皮 - 皮質間距離が TMS を用いた下肢. る向きとした。頭部へのコイル設置では，ダブルコーン. 一次運動野の MEP 測定に及ぼす影響を明らかにするこ. コイルの頂点を頭部に密着させた。計測時には，頸部に. とを目的とした。. 過剰な筋収縮が生じないように配慮し，試行時には被験. 皮質間距離との間に相関があるとされている. 者に頸部への負担を確認した。. 対象および方法. 安静時運動閾値（resting Motor Threshold：以下，. 1．対象. rMT）は，安静時の前脛骨筋から 50 μ V 以上の MEP. 健常成人 10 名（年齢 25 ± 1 歳，男性 7 名，女性 3 名）. が 10 回中 5 回の確率で誘発される刺激強度とした。刺. とした。採用基準は，年齢が 20 歳以上 50 歳以下で，神. 激強度は，大脳皮質の介在ニューロンの発火動員数を比. 経疾患の既往がない者とした。除外基準. 22）. は，生体内. 較検討するため. 5）15‒17）. ，rMT の 100％，110％，120％，. 金属を有する者，下肢に整形外科疾患の既往を有する. 130％，140％の 5 段階とし，各刺激強度をブロックラン. 者，てんかんの既往がある者，実験前にアルコールやカ. ダムに刺激した。様々な刺激強度で測定刺激を行うこと. フェインを摂取した者，妊娠の可能性のある者，降圧剤. で，MEP の反応性の個人差を検討することが可能であ. を服用している者とした。なお，TMS 計測では，日本. る。加えて，140％ rMT による評価は，他の刺激強度. 臨床神経生理学会による磁気刺激法の安全性に関するガ. と比較して，閾値の高い神経細胞を多く発火させること. 22）. に則り実施した。本研究は東京湾岸リハ. が可能である。この刺激強度で評価を行うことで，刺激. ビリテーション病院倫理審査会の承認（承認番号：. 範囲内の介在ニューロンを十分に刺激できる可能性があ. 37-3）を得て，ヘルシンキ宣言に則り実施した。実験の. り，TMS による皮質興奮性のプラトーの把握が可能と. 前に，すべての対象者に対し実験の内容に関して十分な. なる。刺激回数は，刺激強度ごとに 15 回とし，振幅の. 説明を行い，書面による同意を得た。. 変動の大きさを考慮し，1 回目のデータは破棄した。そ. イドライン. の他の波形データは，すべて解析対象とした。刺激間隔 2．筋電図計測. は，5 秒以上 10 秒以下でランダムとした。なお，測定. 記録電極は，右の前脛骨筋直上の皮膚に貼付した。電. は安楽な座位で実施し，各刺激強度での TMS の刺激前. 極間距離は 2 cm とした。電極貼付前に，貼付位置の皮. 100 ms の背景筋活動を記録し，筋活動が起こっていな. 膚をアルコール綿にて清拭し，皮膚抵抗が 5 kΩ 以下に. い状態であることを確認した。.

(3) 頭皮 - 皮質間距離と下肢一次運動野の運動誘発電位. 471. 4．MRI 頭皮 - 皮質間距離の算出および TMS による刺激部位の同定を目的に，TMS 計測前に MRI により T1 強調画像を撮影した。MRI 撮影には，MRI Intera Achieva 1.5T （フィリップスエレクトロニクスジャパン社製）を使用した。フィールドエコー法により，以下のパラメータで全脳領域をカバーする範囲を撮影した（repetition time = 9.9 ms，echo time = 4.6 ms，flip angle = 8°，field of view = 256 mm，matrix = 256×256×170，voxel size = 1×1×1 mm，170 axial slices）。 5．データ解析 TMS 試行時の背景筋活動は，各刺激強度において刺激前 100 ms の筋活動を記録し，二乗平均平方根値（Root Mean Square：以下，RMS 値）を算出した。 MEP の解析項目は，振幅値，RMS 値，rMT，潜時，. 図 2 頭皮 - 皮質間距離の解析方法白線は頭頂部頭皮と中心前回頭頂部の高さを表し，頭頂部頭皮から左中心前回頂部までの距離を頭皮 - 皮質間距離（mm）とした（図中矢印部）．頭皮 - 皮質間距離は，T1 強調画像から画像解析ソフトウェア MRIcron にて，1 mm 単位で測定した．. および TMS の強度変化に対する MEP 振幅値の増加の割合の指標（MEP 回帰係数）とした。MEP の振幅値は， TMS により発火する神経細胞における，時間および空. 6．統計解析. 間的加重の結果として加算されたピーク値から得られる. TMS 試行時の背景筋活動について，各刺激強度にお. 神経活動の情報を有している。一方で，RMS 値は加重. いての背景筋活動の差異を確認するために，TMS 試行. されたすべての成分（I1 波，I2 波など）を含んでおり，. 前 100 ms の筋活動の RMS 値に一元配置分散分析を実. TMS によって発火する神経活動の総和である。どちら. 施した。. も大脳皮質の興奮性を示す指標であるが，異なる神経活. MEP の振幅値，RMS 値，および潜時について，刺激. 動の情報を有している。振幅値は，記録された MEP 波. 強度の増加に伴う値の変化を確認するために，一元配置. 2）3）. 。RMS 値は，TMS 後の. 分散分析を実施し，多重比較検定には Bonferroni 補正. 20 ms 以上 120 ms 未満で，100 ms 区間を解析対象とし. を行った対応のある t 検定を用いた。また，MEP の振. 形の最大振幅値を算出した 4）. 。潜時は，背景筋電図の RMS 値を算出後，その平. 幅値，RMS 値，rMT，MEP 回帰係数のそれぞれの値. 均値の標準偏差の 2 倍を超えた時点を MEP 振幅の立ち. と頭皮 - 皮質間距離との関係について，Spearman の順. 上がりとし，TMS から MEP 振幅の立ち上がりまでの. 位相関係数を用いた。有意水準は 5％とした。統計解析. た. 時間を算出した. 18）. 。MEP 回帰係数の算出における 5 段. 階刺激強度の設定に関しては，先行研究. 5）15‒17）19）. より. 用いられている，rMT を基準とした割合および刺激強度の範囲から，rMT を基準とする 100％から 140％まで. ソフトは，SPSS Statistics version 21（IBM 社製）を使用した。結果. の 5 段階の強度とした。MEP 回帰係数は，5 段階の刺. 各刺激強度における背景筋活動は，一元配置分散分析. 激強度による MEP 振幅値について，最小二乗法から算. の結果，主効果を認めなかった（F4,. 出した回帰直線の傾き a（y = ax + b）とした。MEP 回. 0.614）。. 帰係数が高値の場合，TMS 刺激強度の増大に伴い，振. TMS の各刺激強度における MEP の代表波形を図 3. 幅値の増大が大きいことを表す。データ解析には，. に示す。各刺激強度における振幅値，RMS 値，および. LabVIEW ver.2014（National Instruments 社製）を用. 潜時の平均値を表 1 に示す。一元配置分散分析の結果，. いて作成したプログラムを使用した。. 振幅値および RMS 値において，有意な主効果を認めた. 頭皮 - 皮質間距離は，T1 強調画像から算出した。解. （振幅値：F4,. 49. 49. = 0.673，p =. = 8.892，p ＜ 0.001，RMS 値：F4,. 49. =. 析には，フリーソフト MRIcron version 4（NITRC 社，. 8.095，p ＜ 0.001）。多重比較検定の結果，MEP 振幅値. URL: http://www.nitrc.org/projects/mricron/）を用い. は 100％ rMT に対して 120％，130％，140％ rMT のそ. た。頭皮 - 皮質間距離の定義は，頭頂部頭皮から大脳左. れぞれとの間に有意差を認めた。また，110％ rMT と. 半球の中心前回頂部までの距離とした（図 2）。解析で. 140 ％ rMT に有意差を認めた。RMS 値に関しては，. は直線距離を 1 mm 単位で求めた。. 100％ rMT と 130％，100％ rMT と 140％ rMT の間に有意差を認めた。また，110％ rMT と 140％ rMT の間.

(4) 472. 理学療法学第 43 巻第 6 号. に有意差を認めた。潜時においては，有意な主効果を認. 皮から大脳皮質までの解剖学的な距離の違いが TMS に. 。めなかった（F4, 49 = 0.230，p = 0.920）. よる下肢一次運動野の MEP 計測に影響することがはじ. 頭皮 - 皮質間距離と振幅値の相関関係を図 4 に，RMS. めて明らかとなった。. 値との相関関係を図 5 に示す。140％ rMT の刺激強度. TMS による一次運動野への刺激では，刺激強度の増. において，頭皮 - 皮質間距離と振幅値の相関係数が r =. 加により動員される介在ニューロンが多くなることで，. ‒ 0.779（p = 0.008，95 ％信頼区間：‒ 0.95 ∼ ‒ 0.29），. その空間的・時間的加重により MEP 振幅値および. RMS 値との相関係数が r = ‒ 0.708（p = 0.022，95％信. RMS 値が大きくなる。本研究において，140％ rMT と. 頼区間：‒ 0.93 ∼ ‒ 0.14）と，それぞれ有意な負の相関. いう刺激強度でのみ，頭皮 - 皮質間距離と振幅および. を認めた。その他の刺激強度では，有意な相関を認めな. RMS 値の間に相関が得られたことから，発火する. かった。. ニューロンが増えるほど頭皮 - 皮質間距離との関係が強. rMT（TMS 装置の出力）は，平均値 46.6％（最小値：. くなると考えられる。この理由として，閾値の高い神経. 38％，最大値：55％）であった。頭皮 - 皮質間距離と. 細胞は，閾値の低い神経細胞と比較して，より深部に存. rMT との間には有意な相関を認めなかった（図 6）。. 在していることが考えられる. MEP 回帰係数と頭皮 - 皮質間距離の相関係数は r ＝. 合に MEP と距離に相関がないことから，表層にある閾. ‒ 0.638（p = 0.047，95％信頼区間：‒ 0.90 ∼ ‒ 0.01）であ. 値の低い神経細胞は，距離の個人差にかかわらず発火が. り，有意な負の相関を認めた（図 7）。. 可能であると考える。一方，深部にある閾値の高い神経. 23‒25）. 。刺激強度が弱い場. 細胞は，刺激強度が弱い場合では距離にかかわらず発火. 考察. せず，刺激強度が強く距離が近いときのみ閾値を超える. TMS を用いた下肢一次運動野における MEP 測定に. が，距離が遠いと閾値を超えないことが背景にある可能. おいて，頭皮 - 皮質間距離は 140％ rMT の刺激強度に. 性がある。以上のことから，頭皮 - 皮質間距離の解剖学. おける振幅値および RMS 値，さらに TMS の刺激強度. 的な個人差に加えて，大脳皮質における閾値の異なる神. 変化に対する振幅値の変化の程度（回帰係数）との間に，. 経細胞の解剖学的な分布の相違が MEP の反応性に影響. それぞれ負の相関を認めた。本研究の知見によって，頭. し，高い刺激強度のみで相関が得られたと考えられる。一方，MEP 回帰係数は，TMS の刺激強度の増大に伴う介在ニューロン発火動員数の変化の割合を示すと考えられる. 5）15‒17）. 。したがって，本研究の結果は，頭皮 -. 皮質間距離が長いほど，TMS の刺激強度増大に伴う介在ニューロンの発火動員数の変化の割合が小さいことを意味する。これは，TMS の刺激強度によって検出される MEP の反応性の個人差が，頭皮 - 皮質間距離に影響を受けているためだと考えられる。理学療法研究において，下肢一次運動野に対する TMS は運動療法や物理療法の効果判定，そして学習過程の指標などとして用図 3 TMS の各刺激強度における MEP 波形の代表例被験者 1 名における TMS の各刺激強度における MEP 波形の代表例を示す．. いられているが，結果に個人差が生じることを認める. 3）6）19）20）. 。本研究の知見は，このような介入による. 効果の個人差に与える影響のひとつとして，頭皮 - 皮質. 表 1 各 TMS 刺激強度における MEP 振幅値，RMS 値，潜時の変化 100%rMT. 110%rMT. 120%rMT. 130%rMT. 140%rMT. MEP 振幅値（mV）. 0.33. 0.64. 1.01 *. 1.18 *. 1.51 *†. （±標準偏差）. 0.16. 0.40. 0.43. 0.46. 0.79 0.23 *†. RMS 値. 0.05. 0.09. 0.15. 0.18 *. （±標準偏差）. 0.02. 0.06. 0.06. 0.08. 0.14. 潜時（ms）. 30.07. 29.77. 29.61. 29.42. 29.57. （±標準偏差）. 1.20. 1.56. 1.51. 1.66. 2.15. * : p < 0.05（100%rMT : p < 0.05（110%rMT に対して）数値は平均値±（標準偏差）を示す．表中の * 印は，多重比較検定（Bonferroni 法）にて 100%rMT との間に有意差を認めたことを示す．表中の † 印は，110%rMT との間に有意差を認めたことを示す．に対して），†.

(5) 頭皮 - 皮質間距離と下肢一次運動野の運動誘発電位. 473. 図 4 各 TMS 刺激強度における頭皮 - 皮質間距離と MEP 振幅値の関係縦軸は MEP 振幅値（mV），横軸は頭皮 - 皮質間距離（mm）を示す．図中に相関係数 r および p 値を示す．. 図 5 各 TMS 刺激強度における頭皮 - 皮質間距離と RMS 値との関係縦軸は RMS 値，横軸は頭皮 - 皮質間距離（mm）を示す．図中に相関係数 r および p 値を示す．. 図 6 頭皮 - 皮質間距離と rMT の関係縦軸は rMT（%TMS 装置の機器出力），横軸は頭皮 - 皮質間距離（mm）を示す．図中に相関係数 r および p 値を示す．. 図 7 頭皮 - 皮質間距離と MEP 回帰係数の関係縦軸は MEP 回帰係数，横軸は頭皮 - 皮質間距離（mm）を示す．図中に相関係数 r および p 値を示す．.

(6) 474. 理学療法学第 43 巻第 6 号. 間距離が関与しており，刺激強度により効果の反応性が. 座標と頭皮からの距離を算出したデータにより，詳細な. 異なることから，様々な刺激強度での評価を実施するこ. 解析を実施していく必要がある。. との重要性が示唆される。本研究の結果は，理学療法介入の効果検証において，結果の解釈に影響を与えると考. 結論. える。. 下肢一次運動野への TMS によって得られる MEP に. 頭皮 - 皮質間距離と rMT との関係について，8 の字. おいて，頭皮 - 皮質間距離が MEP 振幅値，RMS 値，さ. コイルを使用した上肢一次運動野への TMS において. らに TMS の刺激強度の増加に伴う振幅値の増加の程度. 12）13）. 。しかし. （回帰係数）に影響を及ぼすことが明らかになった。本. ながら，本研究では頭皮 - 皮質間距離と rMT に相関を. 研究の知見は，下肢一次運動野に対する TMS 評価にお. 認めなかった。本研究の結果と異なる理由として，コイ. いて，個人差に関与する要因のひとつとして，頭皮 - 皮. ルの形状の違いによる発生磁場の違いや，一次運動野下. 質間距離が影響していることを示唆するものである。. は，両者には正の相関が報告されている. 肢領域の解剖的な位置による影響が考えられる。ダブルコーンコイルは，8 の字コイルと比較し，刺激部位の焦点性が低く. 21）. ，I1，I2，I3 といった後発成分が多く誘. 発されることが報告されている. 7）. 。つまり，焦点性が低. いダブルコーンコイルにおいては，広範囲の介在ニューロンを刺激することで，安定した rMT の評価が困難である可能性がある。また，先行研究の rMT は視覚的に運動が生じる刺激強度としていることに対し. 12）. ，本研. 究の閾値設定は 50 μ V 以上の MEP が 10 回中 5 回で出現する頻度としているため，rMT の結果に相違が生じたことの可能性も考えられる。しかしながら，本研究と同様の設定で rMT を決定した先行研究において， 110％ rMT で得られた MEP 振幅値の平均値は 0.84 mV であり. 2）. ，本研究で得られた MEP 振幅値の平均値であ. る 0.64 mV とほぼ同等であることから，本研究の強度設定は妥当であったと考える。加えて，上肢一次運動野の皮質は頭蓋表面と平行に層構造を構成しているが，下肢一次運動野は大脳縦列内側にあり，大脳皮質層は大脳縦列に向かって折れ曲がる構造となるため，その層構造は頭蓋表面に対し垂直に位置している。したがって，8 の字コイルを使用した上肢一次運動野への刺激では，おもに大脳皮質と平行に走行している介在ニューロンが刺激されるが，ダブルコーンコイルを使用した下肢一次運動野への刺激では，異なる走行の介在ニューロンを刺激している可能性が考えられる。本研究では，頭皮 - 皮質間距離の算出に，頭頂部頭皮から大脳皮質頭頂部までの距離を用いた. 12）13）. 。しかし. ながら，実際の脳活動部位について，MRI の T1 強調画像から推定することは困難である。そのため，実際の活動部位との相違が，本研究と上肢における研究との差異に影響する可能性がある。また，本研究における頭皮の位置決定は，構造画像上における左中心前回頂部から垂直軸上における頭皮の頂点としている。この頂点位置の決定において，hot spot の空間座標を参考にすることで，より高い精度で距離の算出ができる可能性も考えられる。今後は，機能的 MRI を用いることで，下肢一次運動野の活動部位の厳密な同定を行い，その部位の空間. 謝辞：本研究を進めるにあたり，MRI 撮影にご協力いただいた同法人病院の放射線科の皆様に，心より御礼申し上げます。文献 1）Wagner T, Valero-Cabre A, et al.: Noninvasive human brain stimulation. Annu Rev Biomed Eng. 2007; 9: 527‒565. 2）Stokic DS, McKay WB, et al.: Intracortical inhibition of lower limb motor-evoked potentials after paired transcranial magnetic stimulation. Exp Brain Res. 1997; 117: 437‒443. 3）Khaslavskaia S, Sinkjaer T: Motor cortex excitability following repetitive electrical stimulation of the common peroneal nerve depends on the voluntary drive. Exp Brain Res. 2005; 162: 497‒502. 4）Madhavan S, Stinear JW: Focal and bi-directional modulation of lower limb motor cortex using anodal transcranial direct current stimulation. Brain Stimul. 2010; 42: 1‒15. 5）Capaday C, Lavoie BA, et al.: Studies on the corticospinal control of human walking. I. Responses to focal transcranial magnetic stimulation of the motor cortex. J Neurophysiol. 1999; 81: 129‒139. 6）Yamaguchi T, Fujiwara T, et al.: Effects of pedaling exercise on the intracortical inhibition of cortical leg area. Exp Brain Res. 2012; 218(3): 401‒406. 7）Terao Y, Ugawa Y, et al.: Predominant activation of I1waves from the leg motor area by transcranial magnetic stimulation. Brain Research. 2000; 859: 137‒146. 8）Hardwick RM, Lesage E, et al.: Cerebellar transcranial magnetic stimulation: The role of coil geometry and tissue depth. Brain Stimulation. 2014; 7: 643‒649. 9）Cacchio A, Cimini N, et al.: Reliability of transcranial magnetic stimulation-related measurements of tibialis anterior muscle in healthy subjects. Clin Neurophysiol. 2009; 120: 414‒419. 10）Cacchio A, Paoloni M, et al.: Reliability of TMS-related measures of tibialis anterior muscle in patients with chronic stroke and healthy subjects. J Neurol Sci. 2011; 303: 90‒94. 11）W a s s e r m a n n E M : V a r i a t i o n i n t h e r e s p o n s e t o transcranial magnetic brain stimulation in the general population. Clin Neurophysiol. 2002; 113: 1165‒1171. 12）Stokes MG, Chambers CD, et al.: Simple metric for scaling motor threshold based on scalp-cortex distance: Application to studies using transcranial magnetic stimulation. J Neurophysiol. 2005; 94: 4520‒4527..

(7) 頭皮 - 皮質間距離と下肢一次運動野の運動誘発電位 13）McConnell KA, Nahas Z, et al.: The transcranial magnetic stimulation motor threshold depends on the distance from coil to underlying cortex: A replication in healthy adults comparing two methods of assessing the distance to cortex. Biol Psychiatry. 2001; 49: 454‒459. 14）Stokes MG, Barker AT, et al.: Biophysical determinants of transcranial magnetic stimulation: effects of excitability and depth of targeted area. J Neurophysiol. 2013; 109: 437‒444. 15）Devanne H, Lavoie BA, et al.: Input-output properties and gain changes in the human corticospinal pathway. Exp Brain Res. 1997; 114(2): 329‒338. 16）Devanne H, Cohen LG, et al.: Integrated motor cortical control of task-related muscles during pointing in humans. J Neurophysiol. 2002; 87: 3006‒3017. 17）Kouchtir-Devanne N, Capaday C, et al.: Task-dependent changes of motor cortical network excitability during precision grip compared to isolated finger contraction. J Neurophysiol. 2012; 107: 1522‒1529. 18）Kuriakose R, Saha U, et al.: The nature and time course of cortical activation following subthalamic stimulation in Parkinson’s disease. Cerebral Cortex. 2010; 20: 1926‒1936. 19）Perez MA, Lungholt BKS, et al.: Motor skill training. 475. induces changes in the excitability of the leg cortical area in healthy humans. Exp Brain Res. 2004; 159: 197‒205. 20）Tatemoto T, Yamaguchi T, et al.: Anodal transcranial direct current stimulation over the lower limb motor cortex increases the cortical excitability with extracephalic reference electrodes. Converging Clinical & Engi. Research on NR. BIOSYSROB. 2013; 1: 831‒835. 21）Lontis ER, Voigt M, et al.: Focality assessment in transcranial magnetic stimulation with double and cone coils. J Clin Neurophysiol. 2006; 23: 463‒472. 22）松本英之，宇川義一，他：磁気刺激法の安全性に関するガイドライン．臨床神経生理学．2011; 39(1): 34‒45. 23）Gray H: Anatomy of the human body. Lewis WH (eds): 20th ed, Lea & Febiger, Philadelphia and New York, 1918, plate 754. 24）Mizutani R, Takeuchi A, et al.: Microtomographic analysis of neuronal circuits of human brain. Cerebral Cortex. 2010; 20: 1739‒1748. 25）Huntley GW, Vickers JC, et al.: Distribution and synaptic localization of immunocytochemically identified NMDA receptor subunit proteins in sensory-motor and visual cortices of monkey and human. J Neurosci. 1994; 14(6): 3603‒3619..

(8) 476. 理学療法学第 43 巻第 6 号. 〈Abstract〉. The Effects of Scalp-cortex Distance on Motor Evoked Potential Elicited by Transcranial Magnetic Stimulation of the Lower Limb Motor Cortex. Tsuyoshi TATEMOTO, PT, MSc, Tomofumi YAMAGUCHI, PT, PhD, Yohei OTAKA, MD, PhD, Kunitsugu KONDO, MD, PhD Tokyo Bay Rehabilitation Hospital Tomofumi YAMAGUCHI, PT, PhD, Yohei OTAKA, MD, PhD Department of Rehabilitation Medicine, Keio University School of Medicine Shigeo TANABE, PT, PhD Faculty of Rehabilitation School of Health Sciences, Fujita Health University Satoshi TANAKA, PhD Laboratory of Psychology, Hamamatsu University School of Medicine. Purpose: The purpose of the study was to examine the effects of scalp-cortex distance on motor evoked potentials (MEPs) elicited by transcranial magnetic stimulation (TMS) in the lower limb motor cortex. Methods: Ten healthy adults participated in the study. The MEPs evoked by TMS of the left primary motor cortex of the lower limb were assessed. The stimulation intensity was set at 100%, 110%, 120%, 130%, and 140% of the resting motor threshold (rMT). MEPs were recorded from the right tibialis anterior muscle. The distance between the scalp and the left precentral gyrus was calculated from T1weighted magnetic resonance images of the brain. We examined the correlations between the scalpcortex distance and the values of rMT, MEP amplitude, and the root mean square value (RMS) of electromyogram signal in a 100 ms window between 20 ms and 120 ms after TMS using Spearman’s rank correlation coefficients. Results: There were significant correlations between the scalp-cortex distance and the MEP amplitude at 140% rMT, and between the scalp-cortex distance and RMS at 140% rMT. Conclusion: Our findings suggest that the scalp-cortex distance affects the TMS evaluation of the lower limb motor cortex excitability. Key Words: Transcranial magnetic stimulation (TMS), Magnetic resonance imaging (MRI), Primary motor cortex, Lower limb, Motor evoked potential.

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