別 紙 様 式1(修 士 申請 者 用)
修 士 学 位 論 文
論 文 題 名
(注:学 位 論 文題 名 が 英 語 の場 合 は 和 訳 をつ け る こ と。)
拡 散 テ ン ソ ル 画 像 を 用 い た 高 次 脳 機 能 障 害 患 者 の Connectivity解 析 に よ る 大 脳 白 質 神 経 回 路 網 の 検 討
(西 暦)2018年1月5日 提 出
首都 大 学 東 京 大 学 院
人 間健 康 科 学 研 究 科 博 士 前 期 課 程 人 間健 康 科 学 専 攻 放 射 線 科 学域 学 修 番 号:15897610
氏 名:熊 谷 大 樹
(指 導 教 員 名:妹 尾 淳 史)
別 紙 様 式3(修 士 申請 者 用)
(西暦)2017年 度 博 士前期 課程 学位 論文 要 旨
学 位 論 文 題 名(注:学 位 論 文 題 名 が英 語 の場 合 は和 訳 を つ け る こ と)
拡 散 テ ン ソル 画 像 を用 い た 高 次 脳 機 能 障 害 患 者 のConnectivity解 析 に よ る 大 脳 白質 神 経 回 路 網 の 検 討
学位 の 種類:修 士(放 射 線 学 首都 大 学 東 京 大 学 院
人 間 健 康 科 学 研 究 科 博 士 前 期 課 程 人 間 健 康 科 学 専 攻 学修 番 号15897610
氏 名:熊 谷 大 樹
(指導 教 員 名=妹 尾 淳 史
注:1ペ ー ジ あた り1,000字 程 度(英 語 の場 合300ワ ー ド程 度)で 、本 様 式1〜2ペ ー ジ(A4 版)程 度 とす る。
外 傷 性 脳 損 傷 の1つ で あ る,び ま ん 性 軸 索 損 傷(DiffUseAxonalInjury:DADは 脳 組 織 に 回 転 加 速 度 が 加 わ る こ と に よ り脳 梁 や 脳 幹 の 出 血 や 外 傷 性 く も 膜 下 出 血 を 引 き 起 こ し,軸 索 の 変 性 が 特 徴 的 で あ り,遷 延 性 昏 睡 を き た す 脳 外 傷 で あ る.一 方,軽 度 外 傷 性 脳 損 傷
(MidTraumaticBrainInjury:MTBI)は 通 常 のCTやMRIに て 異 常 所 見 を 検 出 で き な い ケ ー ス が 存 在 す る.さ ら に は,DAIと 類 似 した 後 遺 障 害 を 残 す に も 関 わ ら ず,急 性 期 で 明 ら か な 意 識 障 害 が 確 認 さ れ な い た め に 自賠 責 保 険 と 労 災 保 険 で の 認 定 が 得 られ な い 場 合 や 低 い 等 級 と し て 認 定 され て しま う場 合 が あ る.
近 年MRIの 撮 像 方 法 の1つ で あ る 拡 散 強 調 画 像(DiffusionWeigh七edImagingごDWI)
の 発 展 系 で あ る 拡 散 テ ン ソ ル 画 像(DiffusionTensorImaging:DTI)に よ り,こ れ ま で 可 視 化 困 難 で あ っ た 脳 白質 繊 維 の 視 認 が 可 能 と な っ て い る.最 近 で はDTIや 機 能 的
MRI(functionalMRI:fMRI)と,通 信 ネ ッ トワ ー ク の 構 成 や 集 積 回 路 の 配 列 パ タ ー ン な ど で 用 い られ る グ ラ フ 理 論 と 組 み 合 わ せ る と こ と で,脳 の 領 域 問 に お け る 解 剖 学 的 ・機 能 的 な 結 合 を 評 価 す るConnectivity解 析 が 可 能 と な り,脳 内 ネ ッ ト ワ ー ク を 解 明 す る研 究 が 注 目
され て い る.こ の グ ラ フ 理 論 を 用 い た 解 析 は 精 神 疾 患 や 神 経 変 性 疾 患 に っ い て の 研 究 は 行 わ れ て い る が,外 傷 性 脳 損 傷 に っ い て の 評 価 は ま だ 存 在 し て い な い.
本 研 究 は,首 都 大 学 東 京 荒 川 キ ャ ン パ ス 研 究 安 全 倫 理 委 員 会(承 認 番 号16042)お よ び 医 療 法 人 社 団 敬 仁 会 桔 梗 ヶ 原 病 院 倫 理 委 員 会 の 承 認 を 受 け て 実 施 して い る.対 象 は 健 常 群 10名 と,DAI群6名,MTBI群6名 のDTIとTIWIを 用 い て グ ラ フ 解 析 す る こ と で ,算 出 され たdegree,betweencentrality,clusteringcoefficient,eccentricity,10calefficiency,strengthの
各 ネ ッ ト ワー ク 指 標 に つ い て,DA1とMTBIそ れ ぞ れ でNormalと の 比 較 ・検 討 を 行 っ た.
結 果 は,DAI群 で は,記 憶 構 築 シ ス テ ム を 担 う領 域 で ネ ッ トワ ー ク 指 標 の 有 意 な 低 下 が み られ 、 神 経 心 理 学 検 査 結 果 で も 異 常 低 値 が み られ た 点 で 記 憶 障 害 と の 一 致 が 確 認 で き たMTBI群 で は,情 動(感 情)を 担 う領 域 で ネ ッ ト ワー ク 指 標 の 有 意 な 低 下 が み られ 、 神 経 心 理 学 検 査 で も異 常 低 値 が み ら れ た 点 で ア パ シ ー や 内 省 障 害 と の 一 致 が 確 認 で き た .DAI群 と MTBI群 共 に 遂 行 的 認 知 機 能 ・ワ ー キ ン グ メ モ リ を 担 う前 頭 葉 で ネ ッ トワ ー一一・ク 指 標 の 有 意 な 低 下 が み られ 、 神 経 心 理 学 検 査 結 果 で も 異 常 低 値 が み ら れ た 点 で 遂 行 機 能 障 害 の 一 致 が 確 認 で き た.
本 研 究 結 果 よ り脳 領 域 間 のConnectivityを 解 析 す る こ と で 大 脳 の 各 領 域 の 状 態 を 定 量 的
﹂
F
次
・目 ' 層
︑ 1122444447777
序払ロ冊
第1章
引
研究背景 研究目的 本論文の構成
1.1 1.2 1.3
高次脳機能障害 第2章
︑ ﹁⊥112223
1⊥‑⊥■⊥■⊥囹⊥‑⊥■⊥
﹁
2.1高 次 脳 機 能 障 害 に っ い て
2.1.1
2.12
2.2背 景 症 状
高次脳機能障害の基本概念 高次脳機能障害の原因疾患
2.3高 次 脳 機 能 障 害 に お け る 画 像 検 査 2.4
2.4.1神 経 心 理 学 的 検 査 と は
高次脳機能障害における神経心理学的検査
2.4.2 2.5
2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4 2.5.5 2.5.6
正常値の重要性
高次脳機能障害における神経心理学的検査 外傷性脳損傷 とは
外傷性脳損傷の病態
び ま ん 性 軸 索 損 傷(DiffuseAxonalInjury:DAI) び ま ん 性 軸 索 損 傷 に よ る脳 機 能 障 害 び ま ん 性 軸 索 損 傷 の 評 価 ・診 断
軽 度 外 傷 性脳 損 傷(MidTraumaticBrainInjury:MTBI)
1
2.5.7軽 度 外 傷1生能 損 傷 の 評 価 ・診 断
第3章
3.1は じ め に
MRIの(Magne七icResonanceImaging)原 理
32
3.3
3,4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
第4章
4ユ は じ め に
4.2
4.3拡 散 係 数
4.4
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
MRIの 歴 史
傾 斜 磁 場 とス ライ ス 選 択 につ い て 周 波 数 エ ン コ ー ドに つ い て 位 相 エ ン コ ー ドに つ い て
k空 間 とデ ー タ の充 填
SpinEcho(SE)法
GradientEcho(GRE)法
EchoPlanarImaging(EPI)法
拡 散MRI
拡 散 現 象 につ い て
拡 散 強 調 画 像(DiffusionWeightedImaging:DWI)
撮像方法
拡 散 強 調 画 像 の信 号 強 度 b値 と信 号 強度 へ の 影 響
見 か け の 拡 散 係 数(ApparentDiffusionCoefficient:ADC)
4.5拡 散 テ ン ソ ル 画 像(DiffusionTensorImaging:DTI)
4.5.1拡 散 異 方 性(diffusionanisotropy)と イ言 号 強 度
13
14
444677890111111112
22
2244456722222222 ΩU822
4.5.2拡 散 テ ン ソル の 数 学 的 基 礎 29
4.5.3拡 散 テ ン ソ ル ト ラ ク ト グ ラ フ ィ ー(DiffusionTensorTractography:DTT)と
線維追跡 31
第5章 グ ラ フ理 論 37
5.1は じ め に
5.2
5.2.1
5.2.2
5.2.3
グ ラ フ理 論 の 概 念 と基 本 用 語
5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6
グ ラ フ の構 成 と分 類 グ ラ フ理 論 と行 列 表 現
グ ラ フ理 論 とスモ ール ワー ル ドネ ッ トワ ー ク モ デル
グ ラ フ理 論 よ り算 出 され る指 樗
﹂4﹂44漏一b60000QU∩0り0
最 短 経 路 長(ShortestPathLengths) 平 均 経 路 長(CharacteristicPathLengths)
ク ラ ス タ ー 係 数(ClusteringCoefficient)
GlobalEfficiency
1」ocalEfficienCy
そ の他 、本 研 究 で使 用 した ネ ッ トワー ク指 標
66ワ・89903︑333334
第6章 拡 散 テ ン ソル 画 像 を 用 い た 高 次 脳 機 能 障 害 患者 のConnec七ivity解 析 に よ る大脳 白 質神 経 回 路 網 の 検 討41
1
6 2
6 3
6 4
6
本 研 究 の背 景 お よび 目的 研究対象
使 用 機 器 と撮 像 パ ラ メ ー タお よび神 経 心 理 検 査 解析方法
122344占∠44
の
6.4.1 6.4.2
Co㎜nec七ivitymatrixの 取 得
グ ラ フ理 論 に基 づ い た ネ ッ トワー ク解 析
QJ7置44
6.5結 果
6.5.1degree
6.52
6.5.3
6.5.4
6.5.5
6.5.6strength
6.5.7
betWeenCentrality CluSteringCOeffiCient
eccentrici七y
localefi丘ciency
神経心理学検査
8890123444455555
6.6考 察
6.7結 論
nb∩6FOFO
第7章 本 研 究 の ま とめ 59
参考文献 60
謝辞 66
ノ
r 第1章 序 論
1.1研 究 背 景
外 傷 性 脳 損 傷(TraumaticBrainlnjury:TBI)の1っ,び ま ん 性 軸 索 損 傷(Diffuse AxonalInjury:DAI)は,1982年Gennarelli、Adminら が 命 名 し,1984年Gennarelliに
よ り 遷 延 性 昏 睡 を き た す 脳 外 傷 と し てTBIの 中 に 位 置 付 け ら れ た.
病 理 学 的 に は,脳 組 織 に 回 転 加 速 度 が 加 わ る こ と に よ り 脳 梁 や 脳 幹,大 脳 半 球 深 部 白 質 の 出 血 や 外 傷 性 く も 膜 下 出 血 を 引 き 起 こ し,軸 索 の 変 性 が 特 徴 的 で あ る.一 方,軽 度 外 傷 性 脳 損 傷(MildTrauma七icBrainInjury=MTBI)は 世 界 保 健 機 関(WorldHealth
Organization:WHO)がTaskForse内 に お い て1998年 か ら2003年 の 期 間,議 論 を 重 ね て,診 断 基 準 を 掲 げ 推 奨 し て い る1).MTBIの 症 例 で は,通 常 の コ ン ピ ュ ー タ 断 層 撮 影 (ComputedTomography:CT),核 磁 気 共 鳴 画 像 法(MagneticResonanceImaging:MRI)
に て 異 常 所 見 を 検 出 で き な い ケ ー ス が 存 在 す る.さ ら に は,DAIと 類 似 し た 後 遺 障 害 を 残 す に も 関 わ ら ず,急 性 期 で 明 ら か な 意 識 障 害 が 確 認 さ れ な い た め に 自 賠 責 保 険 と 労 災 保 険 で の 認 定 が 得 ら れ な い 場 合 や 低 い 等 級 と し て 認 定 さ れ て し ま う 場 合 が あ り,訴 訟 問 題 と な
っ て い る 事 例 が 存 在 す る.
こ れ ま で,異 常 部 位 を 検 出 す る 診 断 シ ス テ ム は 度 々 報 告 さ れ て い る2)3)4)が,近 年MRI の 撮 像 方 法 の1っ で あ る 拡 散 強 調 画 像(DiffusionWeightedImaging:DWI)の 発 展 系 で
あ る 拡 散 テ ン ソ ル 画 像(DiffusionTensorImaging:DTI)に よ り,こ れ ま で 可 視 化 困 難 で あ っ た 脳 白 質 繊 維 の 視 認 が 可 能 と な っ て い る.さ ら に は,DTIを 用 い て テ ン ソ ル 解 析 す る こ と で,脳 白 質 の 神 経 繊 維 束 を 画 像 化 す る 拡 散 テ ン ソ ル ト ラ ク ト グ ラ フ ィ(Diffusion
TensorTractgraphy:DTT)の 技 術 が あ る.こ の 技 術 に よ り,拡 散 の 異 方 性 を 表 す 拡 散 異 方 性 比 率(Frac七ionalAnis6tropy:FA)mapや 拡 散 の 程 度 を 表 す 見 か け の 拡 散 係 数
(ApparentDiffusionCoefficient:ADC)mapな ど の 解 析 が 可 能 と な っ て い る が,脳 内 に 数 多 く 存 在 す る 神 経 繊 維 や 神 経 回 路 を 詳 細 に 描 出 す る こ と は 困 難 で あ り 限 界 が あ る.
最 近 で はDTIや 機 能 的MRI(functionalMRI:fMRI)と,通 信 ネ ッ ト ワ ・一一一ク の 構 成 や 集 積 回 路 の 配 列 パ タ ー ン な ど で 用 い ら れ る グ ラ フ 理 論 と 組 み 合 わ せ る と こ と で,脳 の 領 域 間
に お け る 解 剖 学 的 ・機 能 的 な 結 合(Connectivi七y)を 評 価 す るConnectivity解 析 が 可 能 と な り,脳 内 ネ ッ ト ワs・一・一・ク を 解 明 す る 研 究 が 注 目 さ れ て い る5)6)7).こ の グ ラ フ 理 論 を 用 い た 解 析 は 精 神 疾 患 や 神 経 変 性 疾 患 に つ い て の 研 究 は 行 わ れ て い る が,外 傷 性 脳 損 傷 に っ い て
の 評 価 は ま だ 存 在 し て い な い.
'1.2研 究 目 的
本 研 究 は,DAI患 者 お よ びMTBI患 者 のDTIを 取 得 し,グ ラ フ 理 論 に よ る
Connectivity解 析 結 果 か ら,DAIとMTBIに お い て 大 脳 白 質 神 経 回 路 網 の 損 傷 を 脳 内 ネ ッ ト ワ ー ク の 視 点 か ら 明 ら か に す る こ と を 目 的 と す る.
1.3本 論 文 の 構 成
本 論 文 は1章 か ら7章 で 構 成 さ れ て い る.各 章 の 内 容 は 以 下 に 示 す.
第1章 序 論
DAIとMTBIの 画 像 診 断 に お け る 問 題 点 と,保 険 認 定 の 問 題 点 と 現 状,こ れ ら 問 題 点 を 解 決 す る た め の 本 研 究 の 目 的 ・意 義 に つ い て 述 べ て い る.加 え,本 論 文 の 構 成 つ い て 記 す.
第2章 高 次脳機 能 障害
高 次 脳 機 能 障 害 の 基 本 概 念 と 本 研 究 に て 対 象 と し て い る,DAIとMTBIの 基 本 概 念,臨 床 症 状,従 来 の 画 像 診 断 お よ び 神 経 心 理 検 査 に つ い て 記 す.
第3章MRIの 原 理
核 磁 気 共 鳴 現 象 に よ るMR信 号 を 受 信 す る 原 理 に つ い て 記 す.さ ら に,パ ル ス シ ー ケ ン ス の 基 礎 と な るSpinEcho(SE)法 を は じ め,GradientEcho(GRE)法 お よ び 高 速 撮 像 法 に つ い て 記 す.
第4章 拡 散MRI
拡 散 現 象 の 基 礎 と 種 々 の 拡 散 係 数 に つ い て 記 す.ま た,DWIの 基 礎 と発 展 系 で あ るDTI お よ びDTTに つ い て 記 す.
第5章 グ ラ フ 理 論 に お け る 脳 内 ネ ッ ト ワ ー ク 解 析
グ ラ フ 理 論 の 概 念 に つ い て 記 し,グ ラ フ の 種 類 や 用 語,行 列 表 現 に つ い て 記 す.さ ら に,こ の グ ラ フ 理 論 よ り 構 成 さ れ て い る ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル と 算 出 さ れ る ネ ッ ト ワ ー ク 指 標 に つ い て 記 す.
第6章 拡 散 テ ン ソル 画 像 を 用 い た 高 次 脳 機 能 障 害 患 者 のConnectivity解 析 に よ る 大 脳 白 質 神 経 回 路 網 の 検 討
DAI患 者 お よ びMTBI患 者 に お い て,DTIか ら グ ラ フ 理 論 に よ るConnectivity解 析 を 行 い,ネ ッ ト ワ ー ク 指 標 か ら 脳 損 傷 を 比 較 検 討 し た.本 研 究 の 目 的,方 法,結 果,考 察 に つ い
て 記 す.ラ
第7章 本 研 究 の ま と め
本 研 究 の ま と め を 記 す.
第2章 高 次 脳 機 能 障 害
2.1高 次 脳 機 能 障 害 に つ い て
2.1.1高 次 脳 機 能 障 害 の 基 本 概 念
高 次 脳 機 能 障 害 と は,脳 が 損 傷 を 受 け た こ と で 言 語 ・行 為 ・認 知 ・記 憶 ・注 意 ・遂 行 機 能 ・社 会 的 行 動 な ど の 高 次 の 精 神 活 動 が 障 害 さ れ た 状 態.
近 年 で は 、 社 会 生 活 に 重 大 な 影 響 を 及 ぼ す 高 次 脳 機 能 障 害 と し て,記 憶 障 害 ・注 意 障 害 ・遂 行 機 能 障 害 ・社 会 的 行 動 障 害 が 注 目 さ れ る よ う に な っ た.高 次 脳 機 能 障 害 は 神 経 心 理 学 的 症 状 と も い わ れ,神 経 心 理 学 は,言 語 ・行 為 ・認 知,な ど の 心 理 過 程 を 脳 機 能 と の
関 連 か ら 明 ら か に し よ う と す る 学 問 領 域 で あ る.
高 次 脳 機 能 障 害 に は,行 政 的 定 義 も 存 在 し,厚 生 労 働 省 は2001年 〜2005年 に 高 次 脳 機 能 障 害 支 援 モ デ ル 事 業 を 実 施 し て,"高 次 機 能 障 害 診 断 基 準"を 作 成 した8)9)10).
2.1.2高 次 脳 機 能 障 害 の 原 因 疾 患
高 次 脳 機 能 障 害 の 原 因 は,脳 梗 塞 ・脳 出 血 ・ く も 膜 下 出 血 ・脳 外 傷 ・脳 腫 瘍 ・変 性 疾 患 な ど で あ る.図2.1に,目 本 高 次 脳 機 能 障 害 学 会 が 全 国 の 医 療 機 関 を 対 象 に 行 っ た 「高 次 脳 機 能 障 害 全 国 実 態 調 査 報 告 」 の 結 果 を も と に,原 因 疾 患 の 割 合 を グ ラ フ に ま と め た.
こ の 表 か ら,い ず れ の 障 害 に お い て も 脳 血 管 障 害(脳 梗 塞 ・脳 出 血)が 原 因 で あ る 割 合 が 高 い.失 語,失 行 ・失 認 の 原 因 は 全 体 の84%を 占 め て お り,脳 外 傷 は3.1〜3.6%で あ る.記 憶 障 害,注 意 ・遂 行 機 能 障 害,行 動 情 緒 の 障 害 は,脳 血 管 障 害 の 割 合 が 最 も 高 い も の の 492%〜66.4%で,脳 外 傷 は11.3%〜19.7%と な っ て い る11).
0% 50% 100%
失語
失行・失認剛 剛 闘 尉:灘 霊出血 記憶障害騨 ■ 願 一 繊撒
注意 ・遂行 機能障害 駈変性疾患
行動㈱ 障細 ■■ 隔 』幽 響 その他'不明
認知症
図2.1高 次 脳 機 能 障 害 の 原 因 疾 患(文 献[11]を 基 に 作 成)
2.2背 景 症 状
1).意 識 障 害
意 識 障 害 は 高 次 脳 機 能 検 査 の 成 績 に 影 響 を 及 ぼ す.意 識 障 害 の 中 に は,覚 醒 度 の 障 害 と
意 識 内 容 の 障 害 が あ る 意 識 レ ベ ル の 評 価 に は,目 本 で 主 に 使 用 さ れ るJapanComa
Scale(JCS)12)13)と,世 界 的 に 広 く 用 い ら れ るGlasgowComaScale(GCS)14)15)が あ り,い ず れ も 言 語 性 応 答 が 評 価 項 目 に 含 ま れ て い る た め,失 語 の あ る 場 合 に は 非 言 語 性 の 応 答 や 行 動 面 の 評 価 も 含 め て 判 断 を 行 う 必 要 が あ る.表2.1と 表2.2にJCSお よ びGCSの 評 価 基 準 を ま と め る.
表2.1JapanComaScale12)
Level.1刺 激を与えても覚醒 しない状態(3桁表 示) 300刺 激に全く反応しない
200刺 激に対し少し手足を動かしたり顔をしかめる 100刺 激に対して払いのけるような反応 Level.2刺 激を与えると覚醒する状態(2桁 表示)
30刺 激+呼 びかけの繰り返しにより辛うじて開眼 20大 きな声や身体を揺さぶることで開眼 10普 通の呼びかけで容易に開眼
Level.3刺 激を与えないでも覚醒している状態(1桁 表示) 1名 前や生年月日が言えない
2見 当識障害あり 3意 識清明とは言えない
表2.2GlasgowComaScale(GCS)15) eyeopening:E(開 眼)
4自 発 的 に 開 眼 す る 3呼 び か け に よ り開 眼 す る 2痛 み に よ る 刺 激 で 開 眼 す る 1反 応 な し
bestverbalresponse=V(言 語 反 応) 5見 当 識 あ り
4混 乱 した 会 話 をす る 3不 適 当 な 発 言 あ り 2理 解 不 明 な こ とを 発 す る 1反 応 な し
bestmot。rresp。nse=M(運 動 反 応) 6命 令 に 応 じて 行 え る
5疹 痛 部 に 対 して 反 応 あ り 4逃 避 反 応 あ り
3異 常 な 屈 曲 運 動 をす る 2進 展 反 応 あ り(除 脳 姿 勢) 1反 応 な し
2).見 当 識 障 害 ・
見 当 識 の 代 表 的 な も の に,時 間 ・場 所 ・人 の 認 識 が あ る.意 識 ・思 考 ・記 憶 が 基 本 と な る の で 意 識 障 害 や 記 憶 障 害 の 診 断 に も 用 い ら れ る.
3).注 意 障 害
一 般 的 に 注 意 は 「選 択 性 注 意 」 「容 量 性 注 意 」 「持 続 性 注 意 」 「転 換 性 注 意 」 に 分 類 さ れ
る.本 項 で は そ れ ぞ れ の 注 意 に つ い て 述 べ る16)17).
1.選 択 性 注 意
多 く の 刺 激 の 中 か ら あ る 特 定 の 必 要 な 情 報 を 選 び 出 す 働 き を い う.障 害 が 生 じ る と特 定 の も の に 注 意 が 定 ま ら ず,目 的 に 方 向 性 を 失 っ て 浮 動 的 に な る.一
ll.容 量 性 注 意
外 か ら の 刺 激 を 一 度 に 明 瞭 化 で き る 意 識 の 範 囲 を 意 味 す る.そ の た め,注 意 の 容 量 は 短 期 記 憶 と ほ ぼ 同 一 と 考 え ら れ て い る.
皿 持 続 性 注 意
あ る 対 象 に 向 け た 注 意 を 一 定 の 強 さ で 保 持 し続 け る 働 き を 意 味 す る 持 続 性 注 意 が 障 害 さ れ る と 注 意 を 一 定 の 強 さ で 保 ち 続 け る こ と が 困 難 と な り集 中 が 続 か な く な る.
IV.転 換 性 注 意
あ る 認 知 活 動 を 中 断 し,他 の 情 報 に 反 応 す る よ う に 注 意 を 転 換 す る 活 動 を い う。注 意 が 特 定 の 対 象 に 固 定 し他 の 対 象 へ の 随 意 的 な 転 換 が 困 難 と な る と,一 定 の 行 為
を 繰 り返 す 「(間代 性)保 続 」 が 出 現 す る.
4).記 憶 障 害
記 憶 は 単 一 の 概 念 で は な く 短 期 記 憶 ・意 味 記 憶 な ど様 々 な 種 類 の 記 憶 を 含 ん で い る が,一 般 的 に 記 憶 障 害 と い う場 合 に は,エ ピ ソ ー ド記 憶 の 障 害,す な わ ち 過 去 の こ と を 思 い 出 せ な く な り,新 し い こ と を 覚 え られ な く な る 障 害 を 指 す18).
5).遂 行 機 能 障 害
遂 行 機 能 障 害 と は 「も の ご と を 効 率 よ く行 動 す る 能 力 」で あ り,人 の 高 次 脳 機 能 障 害 を 考 え る 上 で 重 要 な 脳 の 機 能 で あ る.遂 行 機 能 は 「目標 の 設 定 」 「計 画 の 立 案 」 「目標 に 向 か っ て 計 画 を 実 際 に 行 う こ と 」 「効 果 的 に 行 動 を 行 う こ と 」 の4つ の 要 素 で 構 成 さ れ て い る 遂 行 機 能 障 害 を も つ 方 は 自 分 の 状 態 に 対 す る 気 づ き が 低 い た め,自 己 評 価 と と も に 身 近 な 人 か ら の 行 動 観 察 評 価 な ど が 重 要 と な る19)20).
6).ア パ シ ー(無 気 力 、 自 発 性 低 下)
ア パ シ ー は 動 機 付 け が 低 下 し た 状 態 で あ り,意 欲 が 低 下 し,自 発 性 に 乏 し く,自 ら 行 動 を 起 こ す こ と が で き な い 適 切 な 感 情 が 起 こ ら ず,自 分 の 状 態 に 無 関 心 で 悩 ま な い.う っ と は 異 な り,悲 哀 感 を 示 す こ と は ほ と ん ど な い21)22).
7).社 会 的 行 動 障 害
リハ ビ リ テ ー シ ョ ン の 過 程 で 出 現 し,症 状 と し て 以 下 の も の が 挙 げ ら れ て い る.高 次 脳 機 能 障 害 患 者 の 生 活 の 質 を 低 下 さ せ る 大 き な 要 因 に な っ て い る と 考 え られ る23).
1.意 欲 発 動 性 の 低 下
意 欲 が 低 下 す る こ と で 自 発 的 な 活 動 に 乏 し い.
11.情 動 の コ ン トロ ー ル の 障 害
些 細 な こ と で 過 剰 に 興 奮 し 攻 撃 的 な 行 動 に エ ス カ レー ト し,感 情 や 行 動 を 制 御 す る こ と が で き な い.
皿.対 人 関 係 の 障 害
情 動 の 障 害 に よ り相 手 と の 適 切 な 情 動 的 交 流 が 取 れ な い こ と.相 手 の 言 外 に こ め ら れ た 意 図 を 理 解 で き ず,場 の 雰 囲 気 を 理 解 す る こ と が で き な い.
IV.依 存 的 行 動
発 動 性 や 人 格 機 能 の 低 下 に よ り遂 行 を 示 す.自 分 で 行 動 を 決 め ら れ ず 他 人 に 依 存 的 な 生 活 を 送 る.
V.固 執
新 た な 問 題 に 対 応 す る こ と が で き ず,認 知 や 行 動 を 修 正 転 換 す る こ と が で き ず に 、 従 来 の 行 動 を 続 け,固 執 す る.
2.3高 次 脳 機 能 障 害 に お け る 画 像 検 査
厚 生 労 働 省 が 定 義 す る 高 次 脳 機 能 障 害 と は,脳 の 器 質 的 病 変 に 起 因 す る 記 憶 障 害,注 意 障 害,遂 行 機 能 障 害,社 会 的 行 動 障 害 な ど の 認 知 障 害 を 指 す24).よ っ て,診 断 の た め に は 画 像 診 断 と し て 脳 の 器 質 的 病 変 をCTやMRI、 脳 波 検 査(Electroencephalogram:EEG)
な ど に よ り 確 認 す る 必 要 が あ る.す な わ ち,症 状 と し て 高 次 脳 機 能 障 害 を 説 明 出 来 る 損 傷 部 位 が 画 像 所 見 と し て 現 れ て い る こ と の 証 明 が 診 断 の 上 で 重 要 と な る25)26).そ の 場 合,形 態 画 像 と し て はCTやMRI機 能 画 像 と し て は 単 一 光 子 放 射 断 層 撮 影(SinglePhoton
EmissionComputedTomography:PECT)や 陽 電 子 放 出 断 層 撮 影(PositronEmission
Tomography:PET)が 臨 床 に お い て 主 に 利 用 さ れ て い る が 高 次 脳 機 能 障 害 の 内 容 を よ り 機 能 解 剖 学 的 に 厳 密 に 説 明 す る に は 空 間 分 解 能 の 高 いCTやMRIが 後 者 よ り も 優 れ て
'い る
.し か し,CTやMRIで は 描 出 で き な い 病 態 お よ び 限 局 す る 形 態 変 化 の み で は 説 明 で き な い 病 態 に は 機 能 画 像 を 用 い て 診 断 を 行 う こ と に な る.し た が っ て,高 次 脳 機 能 障 害 の 診 断 は 臨 床 症 状 を 元 に,ま ず は 形 態 画 像 を 第 一 選 択 と し,診 断 が 困 難 な 場 合 に は 機 能 画 像
を 補 助 的 に 利 用 す る27).
2.4高 次 脳 機 能 障 害 に お け る 神 経 心 理 学 的 検 査
2.4.1神 経 心 理 学 的 検 査 と は
課 題 に 対 す る 被 験 者 の 反 応 を 得 点 評 価 す る 心 理 検 査 の 中 で,脳 損 傷 に よ る 高 次 脳 機 能 障 害 の 診 断 と 評 価 に 用 い ら れ る も の 指 す.本 節 で は,本 研 究 で 用 い た 神 経 心 理 学 的 検 査 に つ い て 述 べ る.
2.4.2各 神 経 心 理 学 的 検 査 の 特 徴
1).ウ ェ ク ス ラ ー 成 人 知 能 検 査(WAIS一 皿)
全 般 的 な 知 的 発 達 の 水 準 を 把 握 す る た め の 下 位 検 査.全 検 査IQ(FIQ),言 語 性 IQ(VIQ),動 作 性IQ(PIQ)の3つ の 知 能 水 準 に 加 え,言 語 理 解(VC),知 覚 統 合(Po),作 業 記 憶(WM),処 理 速 度(PS)の4つ の 群 指 数 も 測 定 で き,多 方 面 か ら の 把 握 が 可 能 で あ る 28) .表2.4に 測 定 で き る 主 な 能 力 を ま と め る.
表2.44つ の 群 指 標 数 と 測 定 さ れ る 主 な 能 力
一
言語購 購類似(VC)単 語 理解
言語情報や自身がもつ言語的知識を状況に合わせて応用できる能力 (言語意味理解,言語的知識 言語推理 言語表現)
絵画完成 知覚結合 絵画配列 (PO)積 木模様 組合せ
視覚的な情報を取込み各部分を相互に関連付けて,全体として意味のあるものへまとめ上 げる能力
(視覚的刺激の統合,非言語的思考,非言語的推理,同時処理) 注意記憶 算数 聴覚的な情報を取込み記憶する能力
(FD)数 唱(注 意の範囲,聴覚的な短期記憶 聴覚的な系列化.継時処理,聴覚的情報の記号化) 処理速度 符号 視覚的な情報を事務的に数多く、正確に処理していく能力
(PS)記 号探し(反 応の速さ、視覚的短期記憶、視覚的情報の符号化)
2).ウ ェ ク ス ラ ー 記 憶 検 査(WMS・R)
国 際 的 に よ く 使 用 さ れ て い る 総 合 的 な 記 憶 検 査.言 語 性 記 憶,視 覚 性 記 憶,注 意 ・集 中 力 遅 延 再 生 と い っ た 記 憶 の 様 々 な 側 面 を 測 定 す る(エ ピ ソ ー ド 記 憶).100点 を 標 準 と
し て ±15点 を 正 常 値 と し て 評 価 し て い る29).表2.5に 各 記 憶 検 査 に つ い て の 検 査 項 目 を ま と め る.
表2.5WMS‑Rの 指 標 と 検 査 項 目 指摘項 目 関連する下位検査項 目
言語性記憶 倫理的記憶1
言語性対連合1 視覚性記憶
図形の記憶 視覚性対連合1
視覚性再生1
一 般性記 憶 言語性記憶+視覚性記憶
注意および集中力
精神統制 数唱 視覚性記憶範囲
遅延再生
倫理 的記 憶 ∬ 視覚 性対 連合ll 言語 性対 連合 ∬
視覚 性再 生fi
3).Kohs立 方 体 組 合 せ テ ス ト
赤 ・白 ・青 ・黄 の4色 に 塗 り 分 け られ た 立 方 体 の ブ ロ ッ ク を 用 い た 知 能 測 定 検 査.
提 示 さ れ た 図 版 の 図 柄 と 同 じ模 様 を,複 数 の 立 方 体 を 使 っ て で き る だ け 速 く 構 成 す る も の.図 版 ご と に 完 成 ま で に 要 し た 時 間 ご と に 配 点 が 決 め ら れ て お り,こ れ ら の 点 数 を 合 計 し て 総 得 点 を 算 出 す る.入 力 お よ び 出 力 の 両 段 階 に お い て 言 語 要 因 の 介 入 を 要 さ ず に 施 行 で き,非 言 語 性 の 適 用 範 囲 の 広 い 典 型 的 な 動 作 性 の 知 能 検 査 で あ る.基 準 値 は
100±15で あ る30)31).
表2.6Kohs立 方 体 の 組 み 合 わ せ 例30)31)よ り改 変 引用
x∩
7■ 函
4).リ バ ー ミ ー ド 行 動 記 憶 検 査(RBMT)
実 験 的 な 材 料 や,非 日 常 的 な 刺 激 を 覚 え さ せ る の で は な く,日 常 生 活 に 即 し た 記 憶 障 害 を 評 価 で き る 評 価 方 法 で あ る 標 準 プ ロ フ ィ ー ル 点(SPS)と ス ク リv‑一一ニ ン グ 点(SS)を 算 出 し,言 語 課 題,視 覚 空 間 課 題,近 時 記 憶,即 時 記 憶 な ど を 評 価 で き る.ス ク リ ー ニ ン グ 点 は12点 満 点 で 記 憶 障 害 の 有 無 の 指 標 で あ る.年 齢 に よ っ て カ ッ ト オ フ 値 が 存 在
し,59歳 以 下 は7/8点,60歳 以 上 で は5/6点 で あ る 標 準 プ ロ フ ィ ー ル 点 は24点 満 点 で,重 症 度 の 指 標 で あ る.0〜9点 は 重 度,10〜16中 等 度,17〜21境 界,22〜24障 害 無 し と 判 断 さ れ る32)33).表2.7と 表2.8に,RBMTの 各 課 題 と そ の 詳 細,年 齢 別 の カ ッ ト オ フ 値
を 記 す.
表2.7RBMT項 目 と 課 題 の 特 性
下位検査項目 課題内容
姓名記憶 顔写真を見せて姓名を記憶させる 持ち物記憶 被験者の持ち物を隠す
約束記憶20分 後にアラームが鳴るようにセットして,なれば決められた質問をする 絵カード記憶 提示した絵カードの遅延再認.視覚的な課題
物語記憶 物語の直後再生と遅延再生.言語的課題 顔写真記憶 提示された顔写真の遅延確認視覚的課題
醗 繋 麟 者が辿殖後と遅延鰯 者に辿らせる
用件記憶 道具課題の途中である用事を直後と遅延で行わせる展望記憶 見当識 日付場 所1知事名などの想起近時記憶
表2.8RBMT年 齢 群 別 カ ッ トオ フ 値 年齢 SS SPS
39歳 以 下 40‑59歳 60歳 以 上
7/819/20 7/816/17 5/615/16
5).ト レ イ ル メ イ キ ン グ テ ス ト(TMT)
TMTは,A課 題 とB課 題 の2つ で1セ ッ ト と な っ て い る 検 査 で あ る .A課 題 は,1〜25 ま で の ラ ン ダ ム に 配 置 さ れ た 数 字 を1〜25ま で 線 で 単 純 に 結 ぶ 作 業 を し ,そ の 時 間 を 計 測 す る.B課 題 は 数 字1〜13,仮 名 文 字(50音)の 「あ 」 か ら 「し 」 ま で が ラ ン ダ ム に 配 置 さ れ,被 験 者 は 数 字 と50音 を 順 に,さ ら に そ れ を 交 互 に 線 で 結 ぶ 作 業 を し て,そ の 時 間 を 計 測 す る.
A課 題 とB課 題 に 共 通 す る の は,結 ぶ べ き 数 字 ・文 字 を 探 す と い う 視 覚 性 の 探 索 能 力 で あ る.AとBの 結 果 の 比 較 か ら,遂 行 機 能 の 低 下 を 評 価 す る35).
表2.9にTMTで 使 用 さ れ る 課 題 例 を 示 し,表2.10に は 各 課 題 に お け る 年 齢 別 の 平 均 点 お よ び 標 準 偏 差 を ま と め る.
表2.9TMTの 課 題 例36)よ り改変 引 用
Aゆ＼④/題課⑳/
t◎驚①＼
㊥⑰
⑦
④@
㊨)
㊥
⑨ 鳶 ⑯@
⑤ ⑭
㊥ ＼
＼⑤
⑩
⑲
⑳ ⑱ ⑬
⑲
幽㊥
⑤β④趣そ/課〆④⑤⑦
㊥⑤
@♂ ㊥
⑥
さね る
①イ ーゼ ⑤
1//
◎
6</◎
⑤
⑨
㊥
㊥
③
⑤
表2.10年 齢 別 平 均 値(A:TMT・A,B=TMT・B)36) (A)(B)
年齢群 平 均 時間(秒)標 準偏差 年 平 均().差 20歳 代
30歳 代 40歳 代 50歳 代 60歳 代
66.915、420歳 代
70.918.530歳 代
87.227.940歳 代
109.335.650歳 代
157.665.860歳 代
83.923,7 90」25,3 121.248.6 150.251.ε 216.284,7
6).遂 行 機 能 障 害 症 候 群 の 行 動 評 価(BADS)
前 頭 葉 症 状 の 主 で あ る 遂 行 機 能 障 害 を 症 候 群 と し て,人 間 の さ ま ざ ま な 行 動 的 側 面 を 日常 生 活 に 即 し た 形 で 評 価 す る こ と の で き る 検 査 と な っ て い る.
BADSの 各 下 位 検 査 の 成 績 は,被 験 者 を よ く 知 る 第 三 者 に よ る 日 常 生 活 上 の 遂 行 機
能 障 害 の 評 価 と 有 意 な 負 の 相 関 関 係 を 示 す こ と か ら,BADSは 日 常 生 活 に お け る 遂 行 機 能 の 問 題 点 を 客 観 的 に 評 価 す る の に 有 効 と さ れ て い る.総 プ ロ フ ィ ー ル 得 点 か ら年 齢 補 正 を 加 え て 標 準 化 得 点 を 算 出 す る.
各 下 位 検 査 は,0点 〜4点 で 評 価 さ れ,全 体 の 評 価 は 各 下 検 査 の 評 価 点 の 合 計,す な わ ち24点 満 点 で プ ロ フ ィ ー ル 得 点 を 算 出 す る こ と が で き る37).BADSの 概 要 を 表2,11 に ま と め る.
表2.11遂 行 機 能 障 害 症 候 群 の 行 動 評 価(BADS)の 概 要
下位検査 課題内容
規則変換カード検査
黒と白のトランプを用意し前半は赤のカードなら「はい」,黒のカードなら「いいえ」を言ってもら う後 半 は新 た にめくったカードの1つ前のカー ドと同じ色なら「はい」違 う色なら「いいえ」を 言ってもらう課題 規則が変換する後半部分は保存性 の誤 りが生じやすい.
行為計画検査 数々の物品を実際 に使用し細 い試験管内にあるコルクを取り出すような作業の遂行能力を 評価する
鍵探し検査 正方形の用紙を野 原に見立てて,野原に落ちた鍵を探すために1番効率が良く確実な方法を 書込む課題 計画性や抽象化、自己行動のフィードバックなどを評価する.
時間判断検査 身近に起きる出来事に要する時間を推定する課題 風船 を膨 らませるのに要する時間や犬の 寿命などで確 実な正解は用意されていないが,いかに常識的などを推測できるかを評価する.
動物園地図検査
動物園の地 図上で,いくつかの規則(一方通行や1回しか通れない道)を守りながら数か所の 地点を通過する計画的な能力が評価される.失敗したときに自己の行動で修正できる能力も 反映される.
修正6要素検査
おのおの2セットある3種類 の課題(口述 算数 絵の呼 称)を「同一課題の2セットを続けて行っ てはならない」という条件で行う課題を評価される課 題遂行の計画性・組織化能力・自己監 視能力 ・課題を行うという展望記憶も評価する.
遂行機能障害に関連して起きる日常生活での問題を拾い出すために作成された20項 目の 遂行機能障害の質問票
質問票.1つは被験者 に,もう1つは近親者に記入してもらう.
2.5外 傷 性 脳 損 傷
2.5.1外 傷 性 脳 損 傷 と は 一
外 傷 性 脳 損 傷 と は,そ の 名 の と お り脳 が 外 部 よ り損 傷 を 受 け る こ と で あ る.多 く の 場 合, 外 傷 を 受 け た 組 織 は 非 可 逆 的 な 器 質 的 損 傷 を 受 け る こ と に な り,一 般 的 な 脳 外 傷(brain Injury)も 同 義 で あ る.
外 傷 性 脳 損 傷 に お い て は 脳 が 器 質 的 な 損 傷 を 受 け る た め,そ の 結 果,損 傷 を 受 け た 部 位 の 機 能 に 対 応 す る 形 で 様 々 な 神 経 学 的 ・神 経 心 理 学 的 障 害 が 引 き 起 こ さ れ る.っ ま り,外 傷 性 脳 損 傷 は 様 々 な 高 次 機 能 障 害 の 原 因 疾 患 の1つ で あ る.
2.5。2外 傷 性 脳 損 傷 の 病 態
脳 は 頭 蓋 骨 や 脳 脊 髄 液 に よ り保 護 さ れ て い る が,こ れ ら の 保 護 を 超 え る よ う な 強 い 衝 撃 を 受 け た 際 に,脳 実 質 が 損 傷 さ れ る 状 態(一 次 性 脳 損 傷)と,そ の 後 の 生 体 反 応 の 結 果 と
し て 生 じ る 障 害(二 次 性 脳 損 傷)の2つ に 分 け ら れ る.脳 損 傷 に お い て は,さ ら な る 衝 撃 に よ り,脳 全 体 が 慢 性 的 に 揺 り動 か さ れ て,衝 撃 を 直 接 受 け た 部 位 と は 別 の 脳 実 質 が 損 傷 さ れ る こ と も あ る.一 般 に は,殴 打 で は 直 撃 損 傷 が,墜 落 ・転 倒 で は 反 衝 損 傷 が 生 じ や す く,前 方 か ら の 打 撃 で は 直 撃 損 傷 が,後 方 か ら の 打 撃 で は 反 衝 損 傷 生 じや す い と さ れ て い る.ま
た,外 傷 性 脳 損 傷 に よ る 一 次 性 脳 損 傷 で は,前 頭 葉 底 面 と 側 頭 葉 底 面 ・先 端 に 脳 損 傷 が 生 じや す い と い う報 告 が あ る.こ う し た 結 果,脳 外 傷 に お い て は 後 頭 葉 ・前 頭 葉 ・側 頭 葉 損 傷 の 症 状 が 同 時 に 発 症 す る こ と が あ る.脳 血 管 障 害 は 大 脳 皮 質 に 関 し て は 血 管 系 単 位 で 障 害 が 発 症 す る た め,通 常 は 後 頭 葉 ・前 頭 葉 ・側 頭 葉 損 傷 の 症 状 が 同 時 に 発 症 す る こ と は な い.脳 外 傷 の 病 態 の 特 殊 性 と し て,血 管 系 と い う 単 位 を 超 え た 形 で 脳 損 傷 が 生 じ,様 々 な 神 経 学 的 ・神 経 心 理 学 的 症 状 が 発 症 し う る と い う点 に あ る38)39).
2.5.3び ま ん 性 軸 索 損 傷
び ま ん 性 軸 索 損 傷 はGennarelli,Adamsら に よ り命 名 さ れ,脳 に 衝 撃 が 与 え ら れ た 際 に 回 転 加 速 度 が 生 じ て,神 経 線 維 の 軸 索 部 が 損 傷 を 受 け る こ と に よ っ て 神 経 学 的 障 害 が 発 生 す る と い う病 理 学 的 概 念 で あ る40).Gennarelliら は 頭 部 外 傷 の 分 類 を ① 頭 蓋 骨 骨 折
② 脳 実 質 の 局 所 性 損 傷 ③ 脳 実 質 の び ま ん 性 損 傷,さ ら に,び ま ん 性 脳 損 傷 を 軽 傷 脳 震 盗,古 典 的 脳 震 塗,び ま ん 性 軸 索 損 傷 に 区 分 し た(表2.12)41).
び ま ん 性 軸 索 損 傷 は,大 脳 白 質 を 中 心 に 脳 の 広 い 範 囲 で 神 経 繊 維 の 断 線 が 起 き た 状 態 で あ り,受 傷 直 後 か ら 意 識 障 害 が 強 く,何 ヶ 月 も 遷 延 す る 場 合 が 多 い 一 方 で 長 期 に わ た り 徐 々 に 改 善 が 続 く 特 徴 的 な 経 過 を た ど る と さ れ て い る.
表2.12Gennarelliの 頭 部 外 傷 分i類41)
頭蓋骨損傷 頭翻 骨折
頭蓋内または脳実質の局所性損傷(硬膜外血腫、硬膜下血腫 画像所見あり、または局所神経症状あり
傷、脳内出血)蓋 内・脳実質の局所性損傷
脳実質のびまん性損傷軽症脳震盤 古典的脳謹
びまん性軸索損傷軽症型 中等症型 重症型
意識消失の無い一時的な意識消失 6時間以内の意識消 6時間以上24時間以内の意識消失 24時間以上の意識消失だが脳幹症状なし 24時間以上の意識消失で脳幹症状あり
2.5.4び ま ん 性 軸 索 損 傷 に よ る 脳 機 能 障 害
損 傷 を 受 け た 領 域 が 担 う機 能 が 障 害 さ れ る こ と と な る の で,様 々 な 高 次 脳 機 能 障 害 の い ず れ も が 原 因 と し て 生 じ る 可 能 性 が あ る.前 述 し た よ う に,一 次 的 脳 損 傷 と し て 前 頭 葉 と側 頭 葉 底 面 ・先 端 に 生 じや す い こ と を 反 映 す る と,障 害 と し て 考 え られ る も の に は 記 憶 障 害 ・注 意 障 害 ・遂 行 機 能 障 害 が 生 じや す い と 言 え る.ま た,先 行 調 査 に よ る と 社 会 行 動 障 害 や 興 奮 ・抑 う つ 状 態 が 生 じ や す い こ と が 報 告 さ れ て い る.さ ら に は,急 性 期 に お け る 意 識 障 害 の 改 善 後,亜 急 性 期 に は せ ん 妄,さ ら に 興 奮 性 せ ん 妄 を 生 じ る こ と が あ り,結 果 と し て 見 当 識 障 害 ・注 意 障 害 な ど の 全 般 的 な 認 知 機 能 障 害 へ と続 く と い う指 摘 し た 報 告 も あ
る42).
2.5.5び ま ん 性 軸 索 損 傷 の 評 価 ・診 断
脳 損 傷 の 有 無 はCTやMRIな ど の 画 像 診 断 が 一 般 的 に 行 わ れ て い る.し か し,び ま ん 性 軸 索 損 傷 は2.5.3節 で も 述 べ た よ う に,急 性 期 に 意 識 障 害 が 遷 延 し,慢 性 期 に は 多 彩 な 高 次 脳 機 能 障 害 を 呈 す る こ と が 多 い も の の,CTやMRIで は 明 ら か な 異 常 が 検 出 さ れ に く
い と い う 特 徴 が あ る.す な わ ち,異 常 が あ る と わ か っ て い て も そ の 「障 害 の 本 態 を 明 ら か に で き な い 」,「 障 害 の 原 因 が 見 え な い 」 と い う 問 題 も あ る43).近 年,MRIの 拡 散 テ ン ソ ル 画 像 に よ り脳 白 質 病 変 の 評 価 に 応 用 さ れ て い る44)45).
2.5.6軽 度 外 傷 性 脳 損 傷
軽 度 外 傷 性 脳 損 傷 は,WHOの 診 断 基 準(表2.13)で も 示 さ れ る よ う に,受 傷 後 の 意 識 障 害 が 軽 度 で あ る こ と か ら そ の 名 前 が つ け られ た も の で あ り46),実 際 の 臨 床 症 状 は 必 ず し も 軽 度 で は な い こ と が 多 い.
軽 度 外 傷 性 脳 損 傷 の 臨 床 症 状 は 脳 神 経 症 状 や 小 脳 症 状,運 動 ・感 覚 障 害,高 次 脳 機 能 障 害,精 神 障 害 な ど 多 彩 で あ る47).
2.5.7軽 度 外 傷 性 脳 損 傷 の 評 価 ・診 断
画 像 検 査 と し て,器 質 的 病 変 の 存 在 を 明 ら か に で き な い 症 例 が 多 数 存 在 し て い る.通 常 のCTやMRIの み な ら ず,MRス ペ ク ト ロ ス コ ピ ー(MRSpectroscopy:MRS)や
fMRI,PET,SPECTな ど の 応 用 も 試 み ら れ て い る が,未 だ 確 立 され た 画 像 検 査 法 は 無 い の が 現 状 で あ る48).表2.13で も 示 し た よ う に 世 界 保 健 機 関 の 診 断 基 準 も 多 数 の 論 文 よ り抽 出 さ れ た 結 果 で,診 断 基 準 そ の も の を 提 示 し た も の で は な い.実 際W且0の 報 告 で も,軽 度 外 傷 性 脳 損 傷 の 定 義 に バ ラ ツ キ が あ る こ と を 指 摘 し て い る.そ し て,外 傷 急 性 期 の 神 経 症 状 を 認 め て も ほ と ん ど が3〜12か 月 以 内 に 回 復 し,軽 度 外 傷 性 脳 損 傷 が 原 因 の 神 経 ・精 神 障 害 は 無 か っ た と し て い る.こ の 定 義 の 曖 昧 さ が 労 災 認 定 や 自 賠 責 保 険 診 断 で の 訴 訟 問 題 で 多 々 存 在 し て い る.
表2.13MTBIのW且0診 断 基 準48)媒 に作成 1下 記 の条件 が1つ 以上 当てはまる
混 迷あるいは失 見 当識 30分 以下の意識 消 失 24時 間以 内の逆行性 健 忘
一 過性 の神経 学 的異 常(局 所神 経脱 落症 状、痙 攣 、手術を要 しない頭蓋 内病 変) nGlasgowComaScale(GGS)が 受傷 後30分 、あ る い は そ の 後 診 察 を受 け た 時
点 で ス ケ ー ル が13‑15で あ る こと
皿MTBIの 症 状が以 下のもの でもた らされ たものであって はならない
アルコール 、薬 剤 、頭部 以外 の外傷 、精 神 的外傷 、言 語 の障害 、随 伴するもろも ろの 問題 、脳 の直接 的穿 通損傷
第3章 MRIの 原 理
3ユ は じ め に
MRIは,静 磁 場 中 に 置 か れ た 生 体 に 傾 斜 磁 場 やB1磁 場 を 印 加 す る こ と で 発 生 す る 信 号 を 検 出 し,画 像 再 構 成 に よ り任 意 で 断 面 を 画 像 化 す る も の で あ り,生 体 内 に お い て 主 に 構 成 し て い る1Hの 物 理 的 ・化 学 的 な 挙 動 を 計 測 し て い る た め,CTな どX線 を 用 い た 画 像 検 査 と 比 較 し て 被 曝 が 無 く,安 全 性 が 高 く,組 織 分 解 能 に 優 れ,生 体 機 能 の 画 像 化 も 可 能 で あ る.画 像 化 す る た め に は 生 体 信 号 と さ ら に 位 置 情 報 が 必 要 と な り,ス ラ イ ス 選 択 傾 斜 磁 場 ・位 相 エ
ン コ ー ド傾 斜 磁 場 ・周 波 数 エ ン コ ー ド傾 斜 磁 場 の3つ の 傾 斜 磁 場 に よ っ て 位 置 を 捕 捉 し て い る.
本 章 で は,MRIの 歴 史 か ら 始 め,画 像 化 の 原 理,代 表 的 な 撮 像 方 法 に つ い て 記 す.
3.2MRIの 歴 史
MRIは1946年 にPurcel1,Blockに よ り 発 表 さ れ た 核 磁 気 共 鳴(NuclearMagne七ic
Resonance:NMR)現 象 か ら 始 ま っ た.し か し,初 期 は 物 理 現 象 に 対 す る 研 究 の み で あ っ た.
し か し,1950年 にHahnに よ っ てSpinEcho法49)が 発 見 さ れ た.こ の 発 見 に よ り,NMR技 術 が 飛 躍 的 に 進 歩 し た.そ し て,CTを1971年 に 発 表 し たHounsfieldの 画 像 再 構 成 理 論 で
あ るprojection法50)を 参 考 に し,1973年 にLauterburに よ っ てNMRの 画 像 化51)が 発 表 さ れ た.1975年 に はKumarら52)に よ っ てMRIの フ ー リ エ 化 が な さ れ て 現 在 に 至 る.そ の 後,MansfieldとPykettに よ り 高 速 撮 像 法 で あ るEchoPlannerImaging(EPI)法53)が 発 表 さ れ,MRIの 撮 像 法 は 急 速 に 発 展 し た.
本 研 究 で 主 と な る 拡 散 強 調 画 像 の 歴 史 は,1950年 に 且ahnの 論 文54)で 既 に 述 べ ら れ て い た が,SE法 に よ る 拡 散 解 析 を 行 っ た の はCarrとPurcel155)だ っ た.そ し て,1965年 に Stejska1とTannerに よ っ て 確 立 さ れ たStejskal‑Tanner法56)は 現 在,多 く の 拡 散 解 析 で 用 い ら れ て い る 手 法 で あ る.
3.3傾 斜 磁 場 と ス ラ イ ス 選 択 に つ い て
MRIに お い て 任 意 で の 断 面 を 得 る た め に は,断 面 の 位 置 を 指 定 す る た め の ス ラ イ ス 選 択 が 必 要 で あ る.ス ラ イ ス 選 択 で は ス ラ イ ス 選 択 用 の 傾 斜 磁 場 とRFパ ル ス を 使 用 す る.傾 斜 磁 場 コ イ ル の ス イ ッ チ が 入 る と,傾 斜 磁 場G(。)の 軸 に 沿 っ て 磁 場 強 度 と と も に 核 ス ピ ン の 共 鳴 周 波 数 は 扇 形 に 変 化 す る.傾 斜 磁 場 は 任 意 の 断 面(X‑y平 面)と 垂 直 な 方 向(Z)に 沿 っ て 印 加 さ れ,特 定 の 点 の 共 鳴 周 波 数 は 特 定 の 値 を と る.こ の よ う に 傾 斜 磁 場 を 印 加 す る こ と に よ っ て,核 ス ピ ン に 特 定 の 共 鳴 周 波 数 を 与 え,そ の 共 鳴 周 波 数 と 一 致 す る 周 波 数 帯 域 を も つ RFパ ル ス に よ っ て ス ラ イ ス を 選 択 的 に 励 起 す る57)58).
任 意 の 断 面 位 置Z1,Z2で の 磁 場 強 度 をB(。1),B(。2)と し た 時,共 鳴 周 波 数 を ッ(・1),ッ(・2)とす る と 以 下 の 式(3.1),(3.2)で 表 さ れ る 。
B(z 、)皿8(o)+G(z)'z1 式(3.1)
B(z。)==B(o)+G(・)̀Z2式(3
.2)
共 鳴 周 波 数v(。1),v(。2)は 式(3.3),(3.4)の よ う に な る.
1
v(z、)=薪 γ(8◎+Gz,Zi)式(3 .3)
v(z2)竺 五 γ(Be+Gz・z2)式(31 .4)
中 心 周 波 数 γ,は 式(3.5)で 求 め る こ と が で き る.
監=圭い に))部 虚 ◎(馬周 式(3・5)
そ れ ぞ れ の ス ラ イ ス に 厚 さ を 与 え る た め に,励 起 パ ル ス は1H原 子 核 の バ ン ド(帯 域)を 励 起 し な け れ ば い け な い.あ る 勾 配 の 傾 斜 磁 場 が 与 え ら れ た 時,ス ラ イ ス 内 を 励 起 す る た め の RFパ ル ス は,2点 間 の 共 鳴 周 波 数 の 差 に 一 致 し た 帯 域 の 周 波 数 を 含 ん で い な く て は い け な い.こ の 周 波 数 帯 域 の こ と を バ ン ド 幅(BandWidth:BW)と 呼 ば れ る.BWは 先 程 の 式(3.5) よ り 以 下 の よ う に 表 さ れ る.
BW=v(・ ・)一 γ(・・)=爺1 γ0・(z・ 一"Z・)式(3 .6)
よ っ て,ス ラ イ ス 厚zは 式(3.7)の よ う に 導 く こ と が で き る.
z繍 並.BW'式(3.7) γG。
スライス厚 一
Gz
図3.1ス ラ イ ス 選 択 傾 斜 磁 場 と ス ラ イ ス 厚 と の 関 係58)
