Spinal Surgery Vol．14 No ．1，2000 11 原 著
Chiari
奇
形
に伴
った脊 髄 空
洞
症
に おけ
る cineMRI
を用
い た髄 液流
通 障 害
の定
量 的評価
． 西 川 節， 坂 本 博 昭， 北 野 昌 平 ， 自 馬 明＊ ， 森 川 和 要 ＊ ， 中 西 愛 彦＊Eva且uation of Cerebro・Spina且Fluid Flow in Syringomyelia assoCiated with Chiari Malformation using Cine Magnetic Resonance lmaging
わy
Misao Nishikawa， Hiroaki Sakamoto， Syouhei Kitano，
Akira Hakuba ＊ ， Kazutoshi Morikawa ＊ ， Naruhiko Nakanishi ＊
from
DepartmentS of Neurosurgery ， Osaka City General Hospita且
Departments of Neurosurgery， Osaka City University Medical Schoo且
＊
Most of the recent reports have suggested that cerebro −spinal quid〔CSF ）flow disturhed by herniated cerebc ］｝ar tonsils
induces syringomyeha in adult type Chiari ma ］formation． We investigated CSF 伽 w dynamics at the foranlcn Inagnum
using cine magnetic resonance imaging（cine MRI）， to quatitatively estimate the improvemcnt ot ’
CSF flow at the foramcn magnum befbre and after decompressive surgery ．
Quantitative
cine MRi was performed hl 18patienしs sufferillg from syringomyelia with Chiari malfomlation and 5 normal volunteers to e、・uluatc CSF fiow dynamics， As uscfu ［indices， wemeasured the maximum caudal flow velocity （max ．們ow velocity ）and calculated thc timescale of the maximum fl〔｝w velocity to one cardiac cycle （％ cardiac cycle）， In all of thc 18cases who underwent cxpansive g． uboccipital cranic ）p且asty ．
the neurological findings齟 d syringomyelia improved afler surgery ， Before surgcry the max ， now velocities in patients were s．ignificantly diminished in magnitude at the foramen magnum ， compared with lhose in normal subjects ， Before
surgery the％ cardiac cycles at the foramen magnum in patients were significantly diminished in quickness， compared with
that in normal subjects ． After surgery ， the max ． flow velocities and the ％ cardiac cycles approximated thosc ｛〕f山e nornlal
controls ． Thus， expansive suboccipital cranioplasty can effective［y restore the disturbed CSFflow at the f〔〕ramcn Illagnum ． and consequently result in reduction of the syrinx size． To−and一什o motion or the nuid in the syringomyclia before surgery
diminished after surgery ． We cc）ncluded that， to estimate thc efficacy of surgicahreanncnt ， CSF now dynamics at しhc foramen magnum should be evaluated ． Cine MRI could be useful to study the progression of syringomyelia ．
Key word ：Chiari malformation ， cine MRI． CSF flow， syringomyelia
Spinal Surgery 14（1）：11〜18，2000 は じめに Chiari奇 形に伴 う脊 髄 空 洞の発生には，小 脳 扁 桃の 下 垂に よ る大 後 頭 孔 部にお ける髄 液流通 障 害が 大 き く 関与 して いる こ とが広 く認め られる ようになっ た ［2，1ユ， 12，⊥3．15，16，17］．こ の空洞 発生の要 因を取り 除 く 治 療 方 法と して．著 者ら は 狭 小 化 し た 後 頭 蓋 窩 を 拡 大 す るこ と によっ て髄液流 通障 害を改 善さ せ る予 術．法 （後頭 蓋窩拡 大 形 成 術）を考 案した．また，Chiari奇 形に合 併 し た 脊 髄 空 洞 症の 治 療 方 法の 有 効 性 を 検 討 する にあた 〔Received ：August 16， t 999， AcGepted ：December 1，1999 ｝
大阪市 立 総 合医 療セ ンター 脳 神 経 外 科，大 阪 市立大 学 脳 神 経 外 科★（連 絡 先 ：西 川 節，〒534・0021 大 阪市都島区 都島 本通 2−13−22
大 阪市 立総 合医療センター 脳神 経外 科 ）Address reprint request to：Misao Nishikawa， M．D． Department of Neurosurgery， Osaka City General Hespital，2・13−22， Miyakojimahondori， Miyakoiima・ku， Osaka，534−0021，Japan
12 Spina且Surgery Vol。14 No ．1，2000
Figure i Measurments of ％ cardiac cycle and maximum flow velocity in cine MRI Photograph showing methods of measurements of ％ cardiac cycle （the time of maximum flow from R wave ：A l R−R
interva］：B）and maxilnum flow velocity （the
speed of maximum fiow：C）on cine MRI ．
り， 大 槽部く も膜 ド腔に癒 着を伴 うか否かなどの評 価 を 行 うこ とに よっ て 適切 な治 療 方 法を選 択 する こ とが で き，髄 液流 通 障害が 術 後 にIIこ常 化 し た か 否 かの 治療の効 果 を判 定 を 行 うこ とが重 要である と 述べ て き た ［12，15， 16，17］．し か し，現 在の とこ ろ髄 液 流通障 害を非侵襲 的に評価し，実際の 定量的データを示し た報 告は少な く ［1，2，5，6 ，9 ，16］，著 若らが 行っ たcine
magnetic resenance inl，lgillg 〔cine MRI）の 方法は，定 性 的なもの にすぎ な かっ た，そこ で，Chiari奇 形に合 併 した 脊髄 空洞症に おい て，cine MR ［を用いて髄 液 流 通 障 害 を 定 量 的に評 価し，診 断，治療 効果の判定， 脊髄 空 洞の発 生機 序の解 明を試み た， 対 象およ び方 法 対 象はChiari奇 形に とも なっ た脊 髄 空洞症例の うち 術 前，術 後に cine MRI におい て髄 液流通 障 害を定 量 的に 評 価しえた18例 （男性 7例．女 性 1ユ例，年 齢 15〜41 歳，’ド均 3ユ歳 ）で ある．手 術は全例，後頭 下 開 頭，環 椎 椎 弓 切除を行い ，く も膜 を損 傷し ないように 硬 膜 形 成 を 行い，さ ら に後 頭 骨の 骨 弁を用い て 後 頭 蓋 窩 を 拡 大 （後 頭 蓋 窩 拡 大形成 術 ）し た ［8，15，16，17」，頭 蓋 内． 脊椎 脊髄に異 常のみ ら れ ない 5例 （男 性2例，女 性3例， 年 齢 15 〜 39歳，平 均 30歳）をコ ン トロ ール群 と し た．
方 法は，1．5Tesla Philips Gyroscan MR 工を用い て．
心 電 図 同期，gradient echo 法， TE l5〜20 msec ， TR
10〜20msec ， Flip angle 15〜30°，15 scanfcycle に 設
定 し たcine MRI を行い，矢 状 断正中 部でMRI に内 蔵さ れ てい るソ フ ト ウエ アに て画 像に し た ［4，5，6，9，
15］．
そ れ ぞ れ 髄 液 の 流 れ の 速 度 ，その 最大 流 速
（maximum 且ow velocity ；cm ／sec ）と最大 流速に達 する
まで のR波か らの 時 間の RR 間 隔に対 する割 合 （％
cardiac cycle ） を術 前 後で検 討し た．基 準 線よ り上方 （＋）は 頭 側へ の 動 き と，下方 （一）は尾 側へ の動 き を 示 した． ・つ の関心 領域 （region of interest：ROI ） 周 辺におい て 3回 以 ヒの 測 定 を 行い ，平 均 値 を計 算し た
CFig
．1） ［2，9，ユO，14］．画 面上に は頭 側へ の動きを 白く，尾 側へ の動 きを黒 く描 きださせた．ROIを大 孔 部 前 部 く も膜下腔，大 孔 部 後 部く も膜下腔，Magendie孔， 第 3頚 椎 レベ ル前面の く も 膜 下 腔，第 3頚 椎 レベ ル後 面 の くも膜 ド腔，脊髄 空 洞 内に設 定し た （Fig．2） ［2，9， 14i．西川ほ か lChiari奇 形に伴っ た 脊髄窄 洞疔にお けるcine MRI を 用いた 髄 液 流 通 障 害の 定 串 的 評 価 13
z
無
1
：
：書
罫
F匸gure 2 Regions of inlerests〔ROIs ）
ROIs were at the f〔｝ramen of Magendie ． the yentral subarachnoid space at the foramen mag 肌Hn ， 匸hc dorsa［subarachn 〔｝ld space of the fbramcn Inagnuln ， the ventral subarachnoid spacc 、pacc at 3rd． cervical spmc Ievel， the dor〜al CSF gpace at lhe 3 rd cerv 且cal spme ［e、『el and in thc 〜yrinx
cavity． Measurernents was perforTned at 3 adjacent a1℃as 且neach si匸e，
に おい て ．術 前，術 後 とコ ン トロ ール 群で比 較 し． Mann −Whttney 検定を 用いて検 定し た． 結 果 対 象と した18例全例で彿1後に神経 症 状 は 改 菁 し，かつ MRIで脊髄 空 洞は告明に縮 小し た．
r
一術申の所見 と し て 大糟 部の くも膜に はいずれの例におい て も癒 着は み られ な かっ た． Cine MRI の結 果で は 大孔 部 前 部 く も膜 ド腔，第3頚 椎レベ ル前 面お よ び後 1filの くも膜 下 腔で は，術 前 後で 髄 液の最 人流速と ％ cardiac cycle の一一定の変 化は み ら れず，コ ン トロ ール揖とも有 意な違い は み ら れ な かっ た． Magendie 孔で の髄 液の最 大 流 速は，術 前が0．58 〜 0．98cm sec 〔平 均 0．72 crrl sec ， S．D．0．12｝で，この 測 定 値は コ ン トロ ール甜に ⊥ヒベ て有意 に 遅 かっ た．術 後は 0．80 〜2．ユ2cm ／sec 〔平 均 1．28 cm ・sec， SD ．0，37， と な リコ ン トロール群の値に近づ き両 耕 間に・自意な差は なく なっ た 〔Tabel l〕，大孔 部 後 部 く も膜 卜腔の髄 液の最 大 流 速 は，術 前が 0、75 〜 1．9 6cn ／・．’・sec C平 均 1，51 cm sec， S．D ．0．27｝ で，この 測定値 はコ ン 1・ロ ー1レ群 にJ
ヒベ て有 意に 遅 かっ た，術後 は 1．・15〜2．50c 【n sec い1
〆 均 2．05cnl se （：， S．D． O，33〕 とな りコ ン トロール群の値 に近づ き1山J群 聞に有 意 な 差は な く なっ た CTable l｝． 脊 髄空洞 内で は空洞 内 容 液の動 きが著明であっ た が，術 後 は 内容 液の 流 速 を測 定で き な くなっ た，Magendie 孔の術11i∫の ％cardiac cyle は 22 〜40％ 〔’1’均 31eo， SD
2．11 で，こ の 値 は コ ン トロール 肝に比べ て イ1意に低か っ た．術 後は 38 −・50％ 〔平 均 44エ， o， S．D ，221 と な り コ ン トロ ール群σ）値に 近づ き 両 併 問 に 有 意 な 差 は なくな っ た tTabte 2）．大孔 剖1後 部 く も膜 ド腔のOo cardiac cyle は術前が 21 − 38％ 〔平 均 30％， SD 2．P て ，こ の値はコ ン トロール群に比べ て有 意に低かっ た．術 後は 33 − 50％ い
F
均 ・110。，S，D．2，3） とな りコ ン トロール甜 の値に近づ きIIII∫群問に 有 意 な 差はな く なっ た CTabte 2〕． 〈症 例 〉 ・t L歳の fx”lvl
で，［iliiヒ肢の筋 力低 1・．と 知覚 障 害で9kL・liF』し た．後 鎮 蓋窩 拡ノく形 成 術を行い ，郁亅後，筋 力 低 ドと知覚14 Spina且Surgery Vo1．14 No．1，2000
Figurc 3 Ccrebro−apinal fluid（CSF ）now wave form in a patient
Wave forms and ROIs were suprerimposed in one figure， UpPer cdlum ：Preoperative CSF flow wave form，
Left： CSF tlow wave form at the foramcn 〔｝11 Magendie ．
Center；CSF flow wave form at the dorsal CSFspace aI the foramen magnum ．
Right：demonstrated CSF wave form in syrinx ．
Maximum now velocity increased after surgery ，
‘泌Cardiac
cyclc increased after surgery ．
A査though Inovement of the syrirlx fluid c〔〕uld be detected before surgery ， after surgery it could be hardly seen on cine magnctic rcsonance imaging．
考 察
障害は 著明に改 善．し，脊 髄空洞は 著 明に縮 小 し た．
Magendie 孔，大孔 部 後 部 くも膜下 腔，第3頚 髄 レベ ル
後 部く も膜 ド腔に お け る髄 液の 流 速 を測 定 する と，術 前
はmaximum f］ow’velocitv は減 少し て お り．％ cardia 〔：
cycle は小 さ かっ た が，術 後はいずれもコ ン トロール 群 の 値に近づ い た CFig，3）． 髄液流 通障 害に 関する検 討は，du Boulay ［3：に は じま り， 1980年 代 後 半以降は，MRI を 用い て 髄液の動 き を非 侵 襲的に描 出 す る と と もに定 性的 に評 価できる よ うに なっ た．この 方法を川い て髄 液 流 通 障 害 を検 剖 した 報 告 がい くつ か み ら れ，乃法と し ては確 立さ れて きてい るもの と思 われ る ［2 ，4，6，7，10，1・i，161．黒 山 ら L9」は， Chiari奇 形に伴っ た 脊髄空洞症例で，術
西 川ほ か ：Chiari奇形 に伴っ た脊 髄 空 洞 症にお ける cine MRI を用い た髄 液流 通 障 害の定 量 的評 価 15
Table 1． Maximum
flow
ye且ocityMaximum
fiow
ve 且ocity （cmlsec ．）PreOP。（mean ）（S ・D ・）
Postop
・（mean ）（S・D ・） Contmls （mean ｝（S．1）．）Ventral
CSF
space at FM Dorsal CSF space at FM Fora皿en Magendie Ventral CSF space at CSL DorsalCSF
space atCSL
Syrinx 1．51 〜4．10（2．25）（052） 0．75 〜1．96（1．51）＊ （0．27） 0．58 〜0，98 （0，72 ）＊ （0．12） 1．85 〜3．90 （2．77 ）（0．63 ） 1．23 〜4．24（2．86）（1．28） 1，25 〜4．50（2．80 ）（1．45） 1，62 〜5．30 （2．64）（0．87） 1．45 〜2．50（2．05）＊ （0．33） 0．80 〜2．12（1．28）＊ （0．37） 2．32 〜4．05（2．91）（0．55） 1．90 〜5．35（3．24）（1．20 ） not detected 1．85 〜4．80（288）（0．65） 1．70 〜2．65（2，10）（0．34 ） 0．68 〜1．95（1．30）（0，41） 2．00 〜4．15（3．10）（0．62） 1．83 〜4．75（3．02）（0．97） NCSF：cerebro −spinal fluid CSL：oervica1 spine level FM ：fbramen magnum
＊
：significant difference （P〈 0．05）
CSF：cerebro −spinal fluid CSL：cervical spine level FM ：feramen magnum
“
：there was significant （P ＜ OD5）difference， compared with controls ．
“
：there was significant （P＜ 0．05）difference， compared with data ofpostop ．
Table
2
． ％Cardi
劉c cycle％
Cardiac
cycle （％）PreOP。（mean ）（
S
・D ・）Postop
・（mean ）（S・D ・） Controls（mean ）（S．D ．）Ventral CSF space at FM Dorsal CSF space at FM FoTarnen Magendie Ventral CSF space at CSL Dorsal CSF space at CSL Syrinx 24 〜47 （41） （3．2） 21〜38（30）＊ ＊ （2．4） 22〜40 （31 ）＊ ＊ （2．1） 20 〜46 （40） （3．0） 19 〜44 （39） （3．1） 35 〜48（41） （3．5） 22 〜46 （43） （28） 33 〜50（44）＊ ＊ （2．3） 38 〜50（44）＊ ＊ （2．2） 21 〜47 （41） （2．6） 20 〜47 （40） （2．9） not detected 20 〜43（39）（2．
5
） 38 〜52（44）（2．1） 35 〜48 （41）（2．0） 25〜46 （40）（2．9） 27〜45 （39）（2．7） NCSF：cerebro −spinal fluid CSL ： rvical spine
level
FM ：fbramen magnum ＊ ＊：sign孟
ficant
difference
（P〈 0，01）CSF：cerebro −spina田 uid CSL：cervical spine level FM ：foramen magnum 榊：there was significant（P＜ 0．Ol）difference， compared with controls． 甲嚀
16 前に延 長し た ％cardiac cyleが，術 後に は短 縮し た と報 告 してい る．Bhadelia［1］， Armonda ［2］ らの報 告 では，％ cardiac cyle は術 前に 比べ て術 後に延 長し，髄 液の最大 流 速 は術前に比べ て術 後で大 きくなる と報 告し て お り，我々の今 回の 結 果を支 持 するもの で あ る． 今回 の検 討で は， 第4脳室， Magendie孔， 大槽部 後 部， 脊 髄 く も膜下腔 間の髄 液の流 速が， 術 前コ ン トロー ル群の値と有 意 な差がみ ら れ た．これ らの流 速が， 術 前 と比べ後 頭 蓋 窩 拡 大 形 成 術の術 後にコ ン トロール群の値 に近づい た．さ らに脊 髄 空 洞は消 失，臨 床 症 状 も著 明に 改 善し た．これ らの こ と か らMagendie 孔か ら大 孔 部 後 部 く も膜 下 腔，脊 髄 く も膜 下 腔へ の髄 液の流 速に影 響 を 及ぼす 髄液流 通障 害が脊 髄空洞の増大 に関 与してい る と 考え ら れ る．そ して 第 4脳 室，Magendie 孔，大 孔部後 部く も膜下腔， 脊髄 く も膜下腔 間に お け る 心拍に 連動 し た 髄 液の流 速 を正 常 化さ せ，髄 液 流 通 障 害 を取 り除 くこ と がChiari奇 形に伴っ た脊 髄 空洞症の根 治的治 療で ある こ と を示 唆して い る （Fig．3）． Cine MRI に よ る術 前の検 討で は，多 少 な りとも第4 脳 室，Magendie 孔，大 孔 部 後 部 く も膜下腔，脊 髄 く も 膜 下 腔間の髄液の動き が み ら れ，実際に手 術 中の所見 と し て 大槽 部の くも膜に 癒着の ない こ と が確か め ら れ た． こ の ことか ら，術 前の cine MRI に よっ て大 槽 部の くも 膜下腔の髄 液の流速を全く測定で き ない場 合 に は，大 槽 部の く も膜下腔に癒 着のあるこ と を予測できると思 わ れ た．癒 着 が 存 在 する場 合，髄 液 流 通 障 害は，ド垂 した小 脳 扁 桃の み ならず く も膜 下 腔の癒 着に よっ て もお こっ て いる と考 え，癒 着の剥 離 などの操 作 を追 加 するこ と に よ っ て髄 液 流 通 障 害の改 善を期 待で きる ［15］．また，術 後神経 症状が改善し な かっ たり，脊髄空洞が縮 小しない ような 場 合に は，不 充 分 な減圧 に お わっ てい ない か，術 後， 大槽部の くも膜の癒着の発 生 し てい ないか，髄 液流 通 障 害が正 常 化し てい るの か どうか な どの検討をcine MRIに よっ て行 うこ と が で き る ［12，15，16，17］．大 孔 部の減圧を行っ ても空 洞に改 善が み ら れ ないか らとい っ て，た だ ちに空 洞 短 絡 術に方 針 を か えるべ きで はない， 不 充分 な減 圧の場 合は減 圧 操 作 を 追 加 する方 法が よい と 思 わ れ る．空 洞 短 絡 術はChiari奇 形に伴 う空 洞 症の原 因 治療と考え にく く，常に脊 髄 切 開と短 絡 管の閉塞の危 険 性 を伴 うか らであ る． 頚 髄 前部 くも膜下 腔，頚 髄後部 く も膜 下 腔，大 孔 部 前 部 く も膜 下腔の髄液の流速に は，術前後に おいて有意 な 変化はな く，コ ン トロ ール 群 と 比べ て も 有 意 差 は み ら れ なかっ たことか ら， これ らの部 分の髄 液の流通 は， 脊 髄 Spinal Surgery Vo且．14 No ．1，2000 空洞の発 生の成因 に は大 き くは 関与し てい る か どうか は 結 論で き な かっ た．一方 術 前，脊 髄 空 洞 内の内 容 液の流 速は，同レベ ルに おける脊 髄と比べ て明ら かに波 型，流 速 と もに違い が み ら れており，少なくと も内容 液その も の の動 きを と ら え ているもの と考え ら れ た．術 後に，こ れ ら脊髄空洞内の 内容液の流速が 測定で き な くなっ た． この結 果か ら脊 髄 空 洞 内の内 容 液の動 きが，脊 髄 空 洞の 増 大， 伸 展には関与して いる と推 測で きた．こ の こ とは， Williams［18］ら が述べた脊 髄 空 洞の増 大 機 序 とし て の slosh theoryを 支持 するものであるといえる． 結 語 髄 液 流 通 障害を 定 量 的 に計測 す ること が，診断，治 療 効 果の 判定に 重要で あ る と 思 わ れ た．髄液流通 障害の詳 細 な 検 討が，脊 髄 空 洞の成因の解 明につ な が ると思 わ れ た． こ の論 文の 一部は第14回 冂本 脊 髄 外 科 学 会 （1999年， 東 京，多 摩 ）において発 表 した． こ の研 究の一部は，〈厚生省，精 神 神 経 疾 患8公 5， 脊髄空洞 症 お よ び二分脊椎に伴 う脊髄病態お よ び治療に 関 す る 研 究〉の援助 に よっ て 行 わ れ た． 1 2 3 4 文 献
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