原 著
拡散強調画像を用いた顎関節症の病態による下顎頭骨髄の定量的評価
村岡 宏隆，平原 尚久，伊東浩太郎
澤田 絵理，徳永 悟士，岡田 俊也
一木 俊吾，近 藤 匠，金 田 隆
Quantitative Evaluation of the Condylar Bone Marrow in Various Pathological States Caused
by Temporomandibular Disorders Using Diffusion-Weighted Imaging
Hirotaka Muraoka, Naohisa Hirahara, Kotaro Ito, Eri Sawada, Satoshi Tokunaga, Shunya Okada, Shungo Ichiki, Takumi Kondo and Takashi Kaneda
Background and Purpose: Diffusion-weighted imaging （DWI） is used to differentiate between benign and malignant tumors in the maxillofacial region and is less commonly used to examine the temporomandibular joints （TMJs）. The apparent diffusion coefficient （ADC） is a quantitative parameter that is used for tissue characterization. The purpose of the present study was to assess the condylar bone marrow of patients with TMJ disorders using DWI.
Materials and Methods: We designed and performed a retrospective cohort study, which was approved by our university ethics committee （EC15-12-009-1）. The study group comprised 57 patients （12 males, 45 females; 20-81 years of age, mean age: 49.81 years） with a total of 111 TMJs that were examined by MRI. Bone marrow ADCs were compared between various conditions affecting the TMJ using Mann-Whitneyʼs U test, multiple regression analysis, and the Shapiro-Wilk test. Furthermore, correlations were calculated using the mandibular condyle bone marrow ADC as the predictive variable and condylar joint effusion, or condylar deformities and erosion as explanatory variables.
Results: The mean ADC values of the condylar bone marrow were significantly higher in cases involving joint effusion, osteophyte formation, flattening, or erosion in the mandibular condyle （P＜0.05）.
Conclusion: Mandibular condyle bone marrow ADC values exhibit significant associations with joint effusion, and deformities and erosion in the mandibular condyle. Our results could aid the diagnosis of TMJ disorders.
Dental Radiology 2020 ; 60（2）: 58-62
Key words： Bone marrow of the mandibular condyle, ADC values, DWI / 下顎頭骨髄，ADC 値，拡散強調像
緒 言 顎関節症における MRI の役割は大きく，単純 X 線写真 や CT 検査では評価困難とされる関節円板の位置の評価は 基より，下顎頭の変形や骨髄の精査，Joint effusion の評価 に関しても有用である1。また，MRI を使用した顎関節に関 する研究も長年盛んに行われており，過去には，MRI にて Joint effusionおよび下顎頭形態と顎関節部の症状を評価 したものから，Joint effusion が耳下腺リンパ節に与える影 響を STIR 像にて評価したもの，Joint effusion と下顎頭周
囲にみられる咀嚼筋の ADC 値との相関を検討したもの等， 多く報告されている2-4。 MRI 検査では多岐にわたる撮像条件が用いられている が，現在，顎関節領域において頻用される撮像条件は，検 査実施施設にもよるが，プロトン密度強調像，T1 強調像， T2強調像等であり拡散強調画像はあまり用いられていな い。近年，拡散強調画像は体幹四肢において病変の局在の みならず良悪性腫瘍の診断へのその有用性が多く報告され ており，臨床応用が進んでいる5。さらには脳外科領域で 拡散異方性を利用した拡散テンソル画像が，脳血管障害， 脳腫瘍と神経の位置関係の評価，てんかん，パーキンソン 病などに応用され MRI 検査の将来性が見出されている6，7。 現在，拡散強調画像に関しては超急性期の脳梗塞への有用 性が示され，虚血性脳疾患を中心に広く応用されているが， 近年では，顎口腔領域病変における研究も盛んに行われて おり，扁平上皮癌，膿瘍，ガマ腫，放射線性顎骨壊死，血 管腫，等の ADC 値を測定し報告したものがある8。 しかしながら，拡散強調画像を用いて顎関節症患者にお
Received October 7, revision accepted November 30, 2020. 著者所属：日本大学松戸歯学部放射線学講座
別刷請求先：〒 271-8587 千葉県松戸市栄町西 2-870-1 日本大学松戸歯学部放射線学講座 村岡宏隆
From Department of Radiology, Nihon University School of Dentistry at Matsudo, 2–870–1, Sakaecho-Nishi, Matsudo city, Chiba 271–8587, Japan
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ける下顎頭骨髄の Apparent diffusion coefficient values （以下 ADC 値）を測定し定量評価した報告はない。本研 究の目的は，拡散強調画像を用いて顎関節症の病態が下顎 頭骨髄へ与える影響を定量的に評価することである。 対象および方法 本研究は日本大学松戸歯学部の倫理委員会の承認を得て おり，また MRI 撮像に際して，インフォームドコンセント を行い患者の同意を得ている（EC15-12-009-1）。対象は 2017年 4 月から 2018 年 3 月の間に顎関節症の疑いにて MR撮像を施行し，同時に STIR 像，DWI を撮像した 57 症例 111 顎関節（男性 12 例，女性 45 例，年齢 20 ～ 81 歳， 平均 49.81 歳）とした。内訳は（関節円板の転位のみられ た 97 顎関節，Joint effusion のみられた 59 顎関節，皮質 部の吸収または下顎頭の変形のみられた 54 顎関節）であっ た。尚，本研究では下顎頭の皮質部の消失のみられる場合， 皮質部の吸収（Erosion）とし，また，骨棘（Osteophyte）， 平坦化（Flattening）等の所見を伴うこれらの場合に下顎 頭の変形と定義した。関心領域（Region of interest：以下 ROI）の設定や ADC 値の測定が不可能であることが予想さ れた骨硬化（Sclerosis），委縮（Atrophy），骨表面の陥凹 （Concavity），嚢胞形成（Subchondral pseudocyst），アー チファクトにて画像評価が困難なものは対象から除外した。 使用した MRI 装置は 1.5T 超伝導型（Intera Achieva 1.5T Nova；Philips Medical Systems，Best，Netherlands） で あ り，TMJ surface coil コ イ ル お よ び 5 チ ャ ン ネ ル フェーズドアレイコイルを用いて撮像を行った。撮像条件 は ス ピ ン エ コ ー 法 を 用 い， プ ロ ト ン 密 度 強 調 画 像 （1500/30ms（TR/TE），3 mm（スライス厚），192
×
256 （マトリックス），120×
120mm（FOV）），矢状断 T2 強調 像（3500/120ms（TR/TE），3 mm（スライス厚），192×
256（マトリックス），120×
120mm（FOV）），および体 軸横断拡散強調像（5000/65ms（TR/TE），6 mm（スラ イ ス 厚 ），320×
256（ マ ト リ ッ ク ス ），350×
230mm （FOV），0，1000s/mm2（b 値））であった。関節円板およ び下顎頭の変形および皮質部の吸収の評価はプロトン密度 強調画像で行い，Joint effusion の評価は矢状断 T2 強調像 に て，Larheim ら の grading system を 用 い，No fluid， Minimal fluid，Moderate fluid，Marked fluid，Extensive fluidの 5 つの Category に分類し1，本研究では Minimalfluid，Moderate fluid，Marked fluid，Extensive fluid を Joint effusionを有するものとして評価した。下顎頭骨髄 の ADC 値の計測は，専用のワークステーション上で体軸 横断拡散強調画像から体軸横断の ADC-map の作成を行 い，MR コンソール上にて下顎頭が最大面積となる選択し た断層上で関心領域（ROI）を手動で設定し，ADC-map 上にて計測を行った（Figure 1）。計測は，2 人の歯科放 射線専門医が評価・計測を行い，ADC 値（mm2/ s）につ いては平均とした。評価者間の一致率はκ係数および Intraclass correlation coefficients（ICC）を用いて算出 した。基準は～ 0.20（わずかに一致），0.21 ～ 0.40（概ね 一致），0.41 ～ 0.60（適度に一致），0.61 ～ 0.80（かなり一 致），0.81 ～ 1.0（ほとんど一致）であった。統計解析には SPSS（SPSS version 21.0Ⓡ，IBM Japan Inc., Tokyo,
Japan）を用いた。全 111 顎関節における関節円板の転位 の有無，Joint effusion の有無，下顎頭の変形および皮質 部の吸収の有無を説明変数とし，さらに下顎頭骨髄の ADC値を目的変数として Mann-Whitney U test および 重回帰分析によって検討した。重回帰分析の残差の正規性 の確認は Shapilo-wilk test にて行った。P ＜ 0.05 で有意 性を示すものと考えた。 結 果 全顎関節における下顎頭骨髄の平均 ADC 値は 0.79
±
0.21（×
10－3mm2/ s±
SD）であった（Table 1）。また，Table 1 Mean ADC value of the condylar bone marrow in total TMJs Total TMJs （n＝111） Age 49.81±17.12 Sex Male 24 Female 87 Mean of ROI （mm2） 14.96±2.47
Mean of ADC value （×10－3mm2/ s） 0.79±0.21
SD＝Standard deviation
Figure 1 ADC map of the mandibular condyle bone marrow （ROI）
各年齢群における Joint effusion，関節円板の転位，下顎 頭の変形または，皮質部の吸収の発現率を Table 2 に示す。 Mann-Whitney U test では Joint effusion，関節円板の 転位，下顎頭の変形または，皮質部の吸収の各所見の有無 によって ADC 値に有意差がみられた（P＜0.05）（Table 3）。 さらに下顎頭骨髄の ADC 値を目的変数とする重回帰分析 を行った結果を Table 4 に示す。尚，Shapilo-wilk test で は P＝0.047 であり，残差の正規性が示されていた。評価 を行った 3 要因のうち，関節円板の転位の有無を除いた 2 要因において有意な下顎頭骨髄の ADC 値への影響が見ら れた。特に下顎頭の変形または，皮質部の吸収がみられる 場合には下顎頭骨髄の ADC 値は有意な上昇がみられた。 （P＜0.001） ま た，Joint effusion が み ら れ る 場 合 に も ADC値は有意に上昇した。（P＝0.013）関節円板の転位 の有無による ADC 値への影響はみられなかった（P＝ 0.781）（Figure 2）。 κ係数は Joint effusion，関節円板の転位，下顎頭の変 形または，皮質部の吸収で各々 0.89（ほとんど一致）， 0.77（かなり一致），0.83（ほとんど一致）であった。ま た，下顎頭の骨髄における ADC 値は ICC＝0.66（かなり 一致）であった。
Table 2 Frequency of various TMJ conditions in each age group
Age groups Joint effusion （n＝59） Disk displacement（n＝97） flattening, and erosion Osteophyte formation, （n＝54） 20-29 42.9％ （9/21） 90.5％ （19/21） 47.6％ （10/21） 30-39 72.3％ （8/11） 100.0％ （11/11） 81.8％ （9/11） 40-49 45.0％ （9/20） 75.0％ （15/20） 35.0％ （7/20） 50-59 73.7％ （14/19） 84.2％ （16/19） 52.6％ （10/19） 60-69 50.0％ （14/28） 89.3％ （25/28） 42.9％ （12/28） 70-79 40.0％ （4/10） 90.0％ （9/10） 50.0％ （5/10） 80＋ 50.0％ （1/2） 100.0％ （2/2） 50.0％ （1/2）
Table 4 Multiple regression analysis of predictors of condylar bone marrow ADC values
B ［95% CI］ Std. error β t-value P-value
Joint effusion 0.061 ［0.015-0.129］ 0.027 0.155 3.478 P＝0.013
Disk displacement –0.018 ［–0.102-0.077］ 0.042 –0.028 –0.426 P＝0.781
Deformities and erosion 0.191 ［0.153-0.234］ 0.017 0.719 10.958 P＜0.001
Note：R＝0.74，R2＝0.55，Adj. R2＝0.53
Table 3 Relationships between the ADC values of the condylar bone marrow and various TMJ conditions
ADC value of the condylar bone marrow
±SD （×10－3mm2/ s）
Absent Present
Joint effusion （n＝59） 0.71±0.14 0.88±0.23
Disk displacement （n＝97） 0.67±0.22 0.81±0.22
Osteophyte formation,
flattening, and erosion （n＝54） 0.65±0.08 0.95±0.20 SD＝Standard deviation ＊P＝0.032 ＊＊P＜0.001
＊＊
＊
考 察 本研究では評価を行った関節円板の転位の有無，Joint effusionの有無，下顎頭の変形または皮質部の吸収の有無 の 3 要因のうち，関節円板の転位の有無を除いた 2 要因 において有意な下顎頭骨髄の ADC 値への影響が見られた。 MRIは顎関節領域において頻用されており，関節円板の 評価のみならず下顎頭の形態，骨髄の性状，皮質部の骨吸 収，Joint effusion の有無等がプロトン密度強調画像や T2強調画像により評価可能である9。MRI の撮像条件の うち拡散強調画像は水分子のブラウン運動を利用した撮像 法であり，そこから ADC-map を作成することによって T2コントラストの影響を受けない拡散運動の定量評価が 可能となる。医科領域における過去の研究報告は多く，急 性期脳梗塞や悪性腫瘍で ADC 値は低値となり，炎症性の 浮腫性変化や良性腫瘍では比較的高値を呈することが既知 である5，10。近年，顎口腔領域においても盛んに研究やそ れを基とした臨床応用が行われている8。過去の報告で， 顎関節にみられる Joint effusion が下顎頭周囲咀嚼筋に与 える影響を拡散強調画像にて評価した研究報告等がみられ るが4，顎関節症の病態による下顎頭骨髄を拡散強調画像 にて定量評価，検討した研究報告はみられない。 本研究で評価を行った Joint effusion は，液中に含まれ る生化学的因子の存在により顎関節部の疼痛の原因である という報告がされている11，12。また，変形性顎関節症は顎 関節組織の段階的な破壊を特徴とし，骨変形や皮質部の吸 収により単純 X 線写真で所見がみられるようになり，MRI でも評価可能である。過去の報告において皮質部の吸収の みられた患者のうち 34 ～ 85％で疼痛を伴っていたとの報 告もみられ13，さらには骨吸収の程度が強いほど痛みの程 度も増加するという報告もみられる14。疼痛との関連が多 く報告されているこれら所見は，顎関節患者の診断および 治療における重要な画像所見であることは明白である。本 研究では拡散強調画像を使用して，関節円板の転位の有無， Joint effusionの有無，下顎頭の変形または皮質部の吸収 の有無が下顎頭骨髄へ与える影響を ADC 値の計測により 定量的に評価することを目的とした。重回帰分析において は関節円板の位置の変化による下顎頭骨髄の ADC 値への 明らかな影響はみられなかったが，Joint effusion，およ び下顎頭の変形，皮質部の吸収により下顎頭骨髄の ADC 値 は 明 ら か に 高 値 を 呈 す る 傾 向 が み ら れ た。Mann-Whitney U testで関節円板の位置において ADC 値に有 意性がみられていたが（P＝0.032），重回帰分析では見ら れなかったのは交絡因子（ここでは Joint effusion，およ び下顎頭の変形，皮質部の吸収）による影響があったこと が原因と考えられる。血管性浮腫では細胞間質中の滲出液 の増加が ADC 値の高値を引き起こすとされることから15， 本結果は上記病態が，下顎頭骨髄の血管性浮腫を引き起こ し，拡散性の増加によって ADC 値を変化させたものと推 察される。過去の報告では MRI による骨髄浮腫所見が， 疼痛と関連しているとの報告もみられ16，17，今後，疼痛因 子を含めた検討する必要があると考える。 Figure 2 A 72-year-old female with temporomandibular disorders
A： Segmentation of the condylar bone marrow was manually performed on ADC maps. Significantly higher ADC values were seen at the sites affected by joint effusion or erosion and deformities.
B, C, D, E： Proton density-weighted images and T2-weighted images showed erosion and deformities （arrow） and joint effusion （arrowhead）.
結 論 顎関節症患者における下顎頭骨髄の ADC 値は Joint effusionおよび下顎頭の変形または，皮質部の吸収がみら れた場合に有意に影響を受けた。本研究により拡散強調画 像による顎関節症の画像診断への有用性が示唆された。 文 献
1．Larheim TA, Katzberg RW, Westesson PL, Tallents RH, Moss ME. MR evidence of temporomandibular joint fluid and condyle marrow alterations : occurrence in asymptom-atic volunteers and symptomasymptom-atic patients. J Oral Maxillo-fac Surg. 2001；30：113-117.
2．Westesson PL, Brooks SL. Temporomandibular joint: rela-tionship between MR evidence of effusion and the pres-ence of pain and disk displacement. AJR Am J Roentgenol. 1992；59：559-563.
3．Muraoka H, Kaneda T, Kawashima Y, Hirahara N, Fuku-da T, Muramatsu T, Ito K. Parotid lymphadenopathy is as-sociated with joint effusion in non-neoplastic temporoman-dibular disorders. J Oral Maxillofac Surg. 2016；75（3）： 491-497.
4．村岡宏隆，平原尚久，澤田絵理，徳永悟士，伊東浩太郎，飯 塚紀仁，金田 隆．顎関節における Jointeffusion と咀嚼筋
ADC値の関係．歯科放射線．2020；59（2）：84-89．
5．Sumi M, Sakihama N, Sumi T, Morikawa M, Uetani M, Kabasawa H, Shigeno K, Hayashi K, Takahashi H, Naka-mura T. Discrimination of metastatic cervical lymph nodes with diffusion-weighted MR imaging in patients with head and neck cancer. AJNR. 2003；24：1627-1634.
6．Puig J, Blasco G, Schlaug G, Stinear CM, Daunis-I-Est-adella P, Biarnes C, Figueras J, Serena J, Hernández-Pérez M, Alberich-Bayarri A, Castellanos M, Liebeskind DS, Demchuk AM, Menon BK, Thomalla G, Nael K, Win-termark M, Pedraza S. Diffusion tensor imaging as a prog-nostic biomarker for motor recovery and rehabilitation af-ter stroke. Neuroradiology. 2017；59：343-351.
7．Blain CRV, Barker GJ, Jarosz JM, Coyle NA, Landau S, Brown RG, Chaudhuri KR, Simmons A, Jones DK,
Wil-liams SCR, Leigh PN. Measuring brain stem and cerebel-lar damage in parkinsonian syndromes using diffusion tensor MRI. Neurology. 2006；67：2199-2205.
8．Oda T, Sue M, Sasaki Y, Ogura I. Diffusion-weighted mag-netic resonance imaging in oral and maxillofacial lesions : Preliminary study on diagnostic ability of apparent diffu-sion coefficient maps. Oral Radiol. 2018；34：224-228. 9．金田 隆．顎関節 頭頸部の CT・MRI．第 3 版．東京：メ
ディカルサイエンスインターナショナル；2019：p.304-326． 10．Eida S, Sumi M, Sakihama N, Sakihama N, Takahashi H,
Nakamura T. Apparent Diffusion Coefficient Mapping of Salivary Gland Tumors : Prediction of the Benignancy and Malignancy. Am J Neuroradiol. 2007；28：116-121. 11．Takahashi T, Kondoh T, Kamei K, Seki H, Fukuda M,
Nagai H, Takano H, Yamazaki Y. Elevated levels of nitric oxide in synovial fluid from patients with temporomandib-ular disorders. Oral Surg. 1996；82：505-509.
12．Kaneyama K, Segami N, Nishimura M, Suzuki T, Sato J. Importance of proinflammatory cytokines in synovial fluid from 121 joints with temporomandibular disorders. Br J Oral Maxillofac Surg. 2002；40：418-423.
13．Cevidanes LH, Hajati AK, Paniagua B, Lim PF, Walker DG, Palconet G, Nackley AG, Styner M, Ludlow JB, Zhu H, Phillips C. Quantification of condylar resorption in tem-poromandibular joint osteoarthritis Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2010；110：110-117. 14．Emshoff R, Bertram F, Schnabl D, Stigler R, Steinmaßl O,
Rudisch A. Condylar erosion in patients with chronic tem-poromandibular joint arthralgia: a cone beam computed to-mography study. J. Oral Maxillofac. 2016；74：1343.e1-8. 15．三上雅美．拡散強調 MRI の骨転移質的診断への応用：家兎
骨腫瘍モデルを用いた基礎的検討．日本医学放射線学会雑誌． 2004；64（3）：107-113.
16．Larheim TA, Westesson PL, Sano T. MR grading of tem-poromandibular joint : association with disk displacement categories, condyle marrow abnormalities and pain. J Oral Maxillofac Surg. 2001；30：104-112.
17．Koo KH, Ahn IO, Kim R, Song HR, Jeong ST, Na JB, Kim YS, Cho SH. Bone marrow edema and associated pain in early stage osteonecrosis of the femoral head : prospective study with serial MR images. Radiology. 1999；213：715-722.
