拡散テンソル画像を用いた急性期脳卒中片麻痺者における皮質網様体路の損傷度と歩行予後との関連

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(1)理学療法学第 48 巻第 2 号 163 DTI ∼ 172 の皮質網様体路損度所見と脳卒中急性期の歩行予後との関連頁（2021 年）. 163. 研究論文（原著）. 拡散テンソル画像を用いた急性期脳卒中片麻痺者における皮質網様体路の損傷度と歩行予後との関連＊神将文 1）阿部浩明 1）# 遠藤英徳 2）藤村幹 3）. 要旨【目的】本研究の目的は，皮質脊髄路（以下，CST）近傍に病変を有する脳卒中片麻痺者における CST および皮質網様体路（以下，CRT）損傷の程度と急性期病院転院時の歩行自立度の予後との関連について明らかにすることである。【方法】対象は，拡散テンソル画像（以下，DTI）の撮像がなされた脳卒中片麻痺者 41 名であった。急性期病院退（転）院時の FAC から歩行可能／介助の 2 群に分類した。初回評価時の SIAS の各項目と撮像した DTI パラメータから CST および CRT 損傷の程度を測定し，歩行可能／介助を予測する因子をロジスティック回帰分析にて検討した。【結果】初回評価時の SIAS 股関節運動機能が急性期病院転院時の歩行可能／介助を予測する有意な因子であった。一方，歩行能力にかかわるとされている CRT は歩行予後を予測する有意な因子とはならなかった。【結論】急性期病院転院時の歩行予後を予測するうえで，下肢運動機能は CRT 損傷の程度よりも重要な因子であると考えられる。キーワード拡散テンソル画像，歩行予後予測，皮質網様体路. 描出できる拡散テンソル画像（Diffusion Tensor Imag-. はじめに. ing：以下，DTI）と呼ばれる解析手法を用いることに. 脳卒中発症後に生じる歩行障害は，活動量の減少や生活範囲の狭小化. 2）. 1）. より，脳白質線維の構造を視覚的および定量的に把握す. を招くとされており，歩行障害. ることが可能となった。DTI を応用し，CST の神経線. の改善は，脳卒中者の理学療法において重要な課題であ. 維束を仮想的に描出し，その描出線維数を調査するこ. る。歩行障害に関連する代表的な因子として下肢運動機. と，さらには白質線維の損傷の程度を定量的に表す指標. 能. 3）. が挙げられるが，下肢運動機能には運動麻痺の重. である Fractional Anisotropy（以下，FA）値を調査す 5‒7）. や歩行能力 8）9）の予後. 症度が密接に関与し，運動麻痺の重症度の予後を予測す. ることによって，運動機能. るうえで，皮質脊髄路（Corticospinal Tract：以下，CST）. を高い精度で予測できることが報告されている。しかし. 4）. 。画像解析. ながら，CST と歩行能力に関する先行研究では，発症. 技術の進歩に伴い，核磁気共鳴画像（Magnetic Reso-. 後 6 ヵ月以上経過した慢性期脳卒中例の歩行予後を調査. nance Imaging：以下，MRI）の撮像方法のひとつであ. しており，CST 損傷の程度が短期的な歩行予後にどの. る拡散強調画像を応用し，脳白質線維の構造を仮想的に. 程度関与するかといった急性期理学療法にかかわる内容. の損傷の程度を把握することが重要である. ＊. Cortico-reticular Tract Integrity does not Predict Walking Ability in Acute Stroke Patients: A Diffusion Tensor Imaging Study 1）一般財団法人広南会広南病院リハビリテーション科（〒 982‒8523 宮城県仙台市太白区長町南 4‒20‒1） Masafumi Jin, PT, Hiroaki Abe, PT, PhD: Department of Rehabilitation Medicine, Kohnan Hospital 2）国立病院機構仙台医療センター脳神経外科 Hidenori Endo, MD, PhD: National Hospital Organization, Sendai Medical Center, Department of Neurosurgery 3）一般財団法人広南会広南病院脳神経外科 Miki Fujimura, MD, PhD: Department of Neurosurgery, Kohnan Hospital ＃ E-mail: [email protected] （受付日 2020 年 4 月 25 日／受理日 2020 年 9 月 24 日）［J-STAGE での早期公開日 2020 年 11 月 24 日］. については十分に検討されていない。近年，CST のみならず，歩行能力と関連する神経線維束として，CST 近傍を通過する皮質網様体路（Corticoreticular Tract：以下，CRT）が注目されている. 10）. 。急性期被殻出血例. を対象とした調査では，CST の単独損傷群と比較し， CST および CRT の双方が損傷した群は歩行能力が低下していたことが報告されている. 11）. 。また，慢性期脳卒. 中者のうち，歩行能力が高い群では非損傷半球の CRT 描出線維量が，歩行能力の低い群より多かったことが報告されている. 12）. 。しかし，これらの研究では発症後早.

(2) 164. 理学療法学第 48 巻第 2 号. 期あるいは慢性期の CRT 損傷の程度と歩行能力を横断. www.medimg.info.hiroshima-cu.ac.jp/dTV.II.15g/index.. 的に調査しており，歩行能力の予後に及ぼす影響は不明. html）を用いた。データは DICOM 形式で解析用のパー. である。また，DTI を用いた評価によって明らかとな. ソナルコンピュータに取り込み dTVⅡを起動して読み. る急性期から亜急性期にかけての CST および CRT 損. 込んだ。. 傷の程度が，歩行能力にかかわる既知の因子. 3）13）14）. を. 解析対象は CST および CRT とし，左右半球それぞれ. 含めた場合，急性期病院転院時の歩行能力にどの程度関. の線維追跡（fiber tracking：以下，FT）を行った（図 1）。. 連するかについては十分に検討されているとは言い難. CST の関心領域（region of interest：以下，ROI）は，. い。DTI 所見を含めた評価によって急性期病院転院時. dTVⅡ の seed 設定を中脳大脳脚とし，同じく target. の歩行能力の予後を高い精度で予測することが可能とな. 設定を中心前回とした。また，ROI 設定を行った中脳. れば，急性期病院に従事する理学療法士にとって治療方. 大脳脚にて直径 5voxel の球形 ROI にて 3 回測定した. 針の決定や目標設定において有力な情報として臨床応用. FA 値の平均値を用い，中脳大脳脚にて測定された FA. できる可能性がある。. 値の左右比（以下，中脳大脳脚 FA ratio）も算出した. 本研究の目的は，CST 近傍に病変を有する症例の DTI. （図 2）。CST のパラメータは，描出線維数と同時に，両. 所見，特に CRT 損傷の程度と各症例の特性を把握し，. 側の白質線維が通過する領域のみを対象とし，DTI パ. 急性期病院転院時の歩行自立度に関連する既知の因子も. ラメータを求める tract specific analysis（以下，TSA）. 含め，DTI 所見と急性期病院転院時の歩行自立度との. の解析方法を用い. 関連を検証することである。. CST の FA 値（以下，T-CST FA 値）とその左右比（以. 15）. ，この解析方法にて描出された. 下，T-CST FA ratio）を算出した。. 方法. CRT の FT は dTVⅡの seed 設定を上小脳脚交叉お 16）. し，target 設定を行わ. 1．研究デザイン. よび延髄網様体に ROI 設定. 本研究は広南病院倫理審査委員会の承認（2017 年 7. ずに描出して補足運動野への線維描出を確認した後に，. 月 24 日承認）を得て後方視的研究として実施した。. 再度，補足運動野を target 領域として ROI 設定. 16）. し. 描出した。CRT のパラメータも CST 同様に，描出線維 2．対象. 数と描出された CRT の FA 値（以下，T-CRT FA 値）. 2013 年 10 月∼ 2017 年 6 月までの間に当院へ入院し，. を TSA にて求め，その左右比（以下，T-CRT FA. 医師の指示により CST 損傷の程度の把握が当該患者の. ratio）を算出した。加えて，先行研究. 評価に有益であると判断され，DTI 撮像の処方がなさ. 側 CRT の描出可否も CRT のパラメータのひとつとし. れたテント上の CST およびその近傍に病変を有する初. て扱うこととした。FT の stop criteria 設定は，FA ＜. 発脳卒中片麻痺者 41 名（男性 24 名，女性 17 名，年齢. 0.2，角度変化＞ 80°とした。. 55.9 ± 19.1 歳）であった。病型は脳出血例が 34 名，脳. 3）理学療法評価. 梗塞例が 7 名であった（右半球損傷例 26 例，左半球損. 理学療法初回介入時に評価した Stroke Impairment. 傷例 15 例）。. Assessment Set（以下，SIAS）を機能障害の指標として用い，その内，歩行能力にかかわる. 11）. に倣い，損傷. 3）13）14）. と思われ. 3．方法. る SIAS 下肢運動機能（股関節・膝関節・足関節），感. 1）MRI 撮像条件. 覚障害（下肢触覚・下肢位置覚），半側空間無視（視空. DTI 撮像は 3.0 テスラ MR 装置である Signa Excite. 間認知）を調査することとした。Functional Ambulation. HD scanner（General Electric，Milwaukee，USA）を. Category（以下，FAC）を用いて歩行自立度を評価し，. 用いて行った。撮影パラメータは echo time = 59 ms，. 最終評価時の FAC を基準とし，0 ∼ 2 点を歩行介助群，. repetition time = 9.000 ms，flip angle = 90°，slice. 3 ∼ 5 点を歩行可能群に分類した。その他，年齢，発症. thickness = 3 mm with no gap，field of view = 28.8 ×. から初回介入までの期間，発症から退院までの期間，発. 28.8 cm，acquisition matrix = 96 × 96，image matrix. 症から撮像までの期間を調査した。. = 256 × 256 with a voxel size of 1.125 × 1.125 × 3.0 mm， number of excitations = 1，band width = 250 kHz，b 2. 3．統計処理 11）. value = 1,000 s/mm ，number of diffusion-encoding. 先行研究. directions = 15 であった。. づき 2 群に分類し，2 群間の最終評価時の FAC を. に倣い，損傷側 CRT の描出の可否に基. 2）DTI 解析. Mann-Whitney 検定を用いて比較した。さらに，歩行可. 解析ソフトは増谷らが開発したインターネット上でダ. 能群と歩行介助群の 2 群間において，各調査項目のデー. ウンロード可能なフリー解析ソフトであるdTVⅡ（http://. タの正規性を Shapiro-Wilk 検定で調査し，その結果に.

(3) DTI の皮質網様体路損度所見と脳卒中急性期の歩行予後との関連. 165. 図 1 拡散テンソル画像（DTI）を用いて描出した皮質脊髄路（CST）および皮質網様体路（CRT）の走行 A：非損傷側 CST B ：非損傷側 CRT C ：損傷側 CST（CST 近傍の病巣も描出） D：損傷側 CRT（CRT 近傍の病巣も描出） E ：非損傷側 CST と CRT の走行（水平断） F ：損傷側 CST および CRT と病巣との位置関係（水平断）病巣が損傷側 CST の走行に近接し，また，CRT の走行領域の一部（図 F，⇒で示す部分）に及び，非損傷側の CRT（図 B）の描出線維数と比べ，損傷側 CRT（図 D）の一部の神経束の描出が困難（描出線維数の減少）となっている．非損傷側の CST（図 A）と損傷側の CST（図 C）の描出線維数には大きな差異はみられない．. 図 2 中脳大脳脚における Fractional Anisotropy 値の測定〇：関心領域（ROI）設定. 従い t 検定または Mann-Whitney 検定を用いて比較し. 少法および強制投入法によるロジスティック回帰分析を. た。損傷側 CRT の描出可否については Fisher の直接確. 行った。回帰分析の適合性は，Hosmer と Lemeshow. 率計算法を用いた。2 群間の比較で有意差を認めた項目. の検定で判断した。多重共線性への配慮については，独. を独立変数，当院転院時の歩行可能／介助（可能：0，. 立変数間において Spearman の順位相関係数にて確認. 介助：1）を従属変数として，尤度比検定による変数減. し，ロジスティック回帰分析に際して投入する変数を検.

(4) 166. 理学療法学第 48 巻第 2 号. 表 1 歩行介助群と歩行可能群の群間比較. 年齢（歳）発症から初回介入までの期間（日）. 歩行介助群（n ＝ 23）. 歩行可能群（n ＝ 18）. p値. 60.6 ± 16.4. 49.9 ± 21.5. 0.080. 6.7 ± 7.8. 6.2 ± 5.2. 0.832. 発症から退院までの期間（日）. 47.9 ± 19.0. 49.4 ± 27.6. 0.840. 発症から撮像までの期間（日）. 22.5 ± 11.6. 18.7 ± 12.9. 0.340. 下肢近位（股関節）*. 0.4 ± 0.9. 2.7 ± 1.7. 0.000. 下肢近位（膝関節）*. 0.4 ± 1.0. 2.5 ± 1.8. 0.000. 下肢遠位（足関節）*. 0.4 ± 1.0. 2.1 ± 2.0. 0.001. 下肢触覚 *. 0.6 ± 0.8. 2.0 ± 1.0. 0.000. 下肢位置覚 *. 0.7 ± 1.0. 2.1 ± 1.1. 0.000. 初回 SIAS. 視空間認知 *. 1.0 ± 1.3. 2.6 ± 0.8. 0.000. * 大脳脚 FA 値（損傷側）. 0.45 ± 0.11. 0.51 ± 0.06. 0.030. 大脳脚 FA 値（非損傷側）. 0.57 ± 0.07. 0.58 ± 0.04. 0.970. 中脳大脳脚 FA ratio *. 0.79 ± 0.15. 0.91 ± 0.11. 0.007. CST 描出線維数（損傷側）*. 16.4 ± 19.3. 33.6 ± 18.2. 0.020. CST 描出線維数（非損傷側）. 37.9 ± 13.8. 43.6 ± 16.7. 0.320. * T-CST FA 値（損傷側）. 0.44 ± 0.07. 0.52 ± 0.04. 0.001. T-CST FA 値（非損傷側）. 0.56 ± 0.06. 0.58 ± 0.03. 0.310. T-CST FA ratio *. 0.51 ± 0.40. 0.80 ± 0.30. 0.020. CRT 描出線維数（損傷側）. 9.2 ± 8.0. 11.6 ± 9.7. 0.620. CRT 描出線維数（非損傷側）. 15.0 ± 14.9. 19.3 ± 10.7. 0.310. T-CRT FA 値（損傷側）. 0.43 ± 0.07. 0.48 ± 0.04. 0.060. T-CRT FA 値（非損傷側）. 0.49 ± 0.03. 0.51 ± 0.03. 0.390. 0.18 ± 0.36. 0.74 ± 0.41. 0.000. 可能：5，不可能：18. 可能：14，不可能：4. 0.001. T-CRT FA ratio * 損傷側 CRT の描出可否（人数）*. 平均値±標準偏差 SIAS：Stroke Impairment Assessment Set FA：Fractional Anisotropy CST：Corticospinal Tract T-CST：Tract specific analysis-Corticospinal Tract CRT：Corticoreticular Tract T-CRT：Tract specific analysis-Corticoreticular Tract * p<0.05. 討した。. 群は 3.47 ± 1.95，不可能群は 1.17 ± 1.61 で有意（p ＜. また，ロジスティック回帰分析にて有意に選択された. 0.001）に描出群の FAC が高かった。. 項目に対して受信者動作特性曲線解析（Receiver Operating Characteristic curve analysis：以下，ROC 解析）. 2．歩行可能群と歩行介助群の 2 群間比較. を行い，曲線下面積（Area Under Curve：以下，AUC）. 対象者 41 名のうち歩行可能群に分類されたのは 18 名. と感度・特異度を算出し，カットオフ値は“感度 + 特. であり，歩行介助群は 23 名であった。各調査項目の群間. 異度”が最大となる点とした。解析には SPSS 25.0 for. 比較の結果を表 1 に示す。2 群間比較の結果，SIAS 下肢. Mac（IBM）を用い，有意水準は 5% とした。. 近位（股関節），SIAS 下肢近位（膝関節），SIAS 下肢遠. 結果. 位（足関節），下肢触覚，下肢位置覚，視空間認知，損傷側大脳脚 FA 値，中脳大脳脚 FA ratio，損傷側 T-CST. 1．損傷側 CRT の描出可否に基づく 2 群間の FAC の比較. FA 値，T-CST FA ratio，T-CRT FA ratio，損傷側 CST. 対象者 41 名のうち損傷側 CRT の描出が可能であっ. 描出線維数，損傷側 CRT の描出可否の項目において有. たのは 19 例で，不可能であったのは 22 例であった。こ. 意差を認めた。. の 2 群間の最終評価時の FAC を調査したところ，描出.

(5) DTI の皮質網様体路損度所見と脳卒中急性期の歩行予後との関連. 167. 表 2 最終歩行自立度を従属変数としたロジスティック回帰分析の結果（T-CRT FA ratio を含めた，あるいは，損傷側 CRT の描出可否を含めた尤度比検定による変数減少法）偏回帰係数. p値. オッズ比. オッズ比の 95% 信頼区間. ‒0.119. 0.043. 0.888. 0.791‒0.996. SIAS 下肢近位（股関節）. 1.55. 0.018. 4.583. 1.307‒16.070. SIAS 下肢触覚. 1.913. 0.018. 6.776. 1.394‒32.946. 年齢. 2. モデル χ 検定 P<0.001 Hosmer と Lemeshow の検定 P ＝ 0.964 判別的中率 90.2％＊ T-CRT FA ratio を含めた場合，および T-CRT FA ratio に代えて損傷側 CRT の描出可否を含めた場合の尤度比検定による変数減少法の結果は全く同じであった． SIAS：Stroke Impairment Assessment Set T-CRT：Tract specific analysis-Corticoreticular Tract FA：Fractional Anisotropy CRT：Corticoreticular Tract. 3．ロジスティック回帰分析. とほぼ同義の定性的な評価項目と考えられる。このため. 運動機能において SIAS 下肢近位（股関節）と SIAS. 定量的評価法である T-CRT FA ratio を独立変数として. 下肢近位（膝関節，r = 0.930），SIAS 下肢遠位（足関節，. 投入し，その後に先行研究. r = 0.869）には強い相関がみられた。そのため，多重共. CRT の描出可否も投入して結果を確認することとした。. 線性の問題を排除するため，もっとも下肢運動機能を反. すなわち，独立変数を SIAS 下肢近位（股関節），SIAS. 映すると思われる投入すべき独立変数を検討した。本研. 下肢触覚，SIAS 視空間認知，T-CST FA ratio，T-CRT. 究の従属変数は歩行自立度（FAC）であり下肢装具の. FA ratio（損傷側 CRT の描出可否）として強制投入す. 装着の有無は問わないため，股関節の運動機能が装具の. ることとし，尤度比による変数減少法ではこれらの変数. 影響を受けずに純粋に歩行に影響を及ぼすと想定して. に加え，年齢と撮像までの期間を投入し解析した。. SIAS 下肢近位（股関節）の値をロジスティック回帰分. ロジスティック回帰分析を行った結果，尤度比法によ. 析の独立変数として設定した。感覚機能においては，下. 2 る変数減少法では表 2 に示した通りで，モデル χ 検定. 肢触覚と下肢位置覚には強い相関（r = 0.939）がみられ. の結果は p ＜ 0.001 で有意であり，SIAS 下肢近位（股. たため，課題内容を理解し難く，測定誤差が生じやすい. 関節）がオッズ比：4.583，95％信頼区間：1.307 ‒ 16.070. 11）. と同じ方法である損傷側. と考えられる下肢位置覚の項目を排除し，下肢触覚を独. で，SIAS 下肢触覚がオッズ比：6.776，95％信頼区間：. 立変数とした。また DTI パラメータについては，T-CST. 1.394 ‒ 32.946 で，そして年齢がオッズ比：0.888，95％. FA ratio と損傷側 T-CST FA 値（r = 0.788），中脳大脳. 信頼区間：0.791 ‒ 0.996 で有意に関連した。Hosmer と. 脚 FA ratio（r = 0.607），損傷側 CST 描出線維数（r =. Lemeshow の検定では P = 0.964 で良好で，判別的中率. 0.727）において強い相関を認め，損傷側大脳脚 FA 値（r. は 90.2％となり良好な結果となった。実測値に対して予. = 0.405，p < 0.001）で中等度の相関を認めた。本研究. 測値が± 3SD を超えるような外れ値はなかった。強制. における対象者数は 41 名と限られており，多変量解析. 投入法での結果は SIAS 下肢近位（股関節）がオッズ. 17）. と考え. 比：3.534，95％信頼区間：1.045 ‒ 11.955 で有意に関連. られる。そのため，CST に関連する独立変数をひとつ. 2 した（表 3）。モデル χ 検定の結果は p ＜ 0.001 で有意. に限定することを検討し，大脳脚 FA 値や描出線維数は. であり，Hosmer と Lemeshow の検定では p = 0.069 で. 測定者の恣意性が生じる可能性があるため，もっとも恣. 適合度に問題はなく，判別的中率は 90.2% であった。実. 意性が低く，測定再現性が高いうえに，患者間の骨格や. 測値に対して予測値が± 3SD を超えるような外れ値は. 脳形態の差異の影響を受けにくいと考えられる T-CST. なかった。強制投入法で SIAS 下肢近位（股関節）のみ. FA ratio を独立変数として採用することとした。なお，. 有意に関連するという結果は，T-CRT FA ratio に代わ. T-CST FA ratio と SIAS 下肢近位（股関節）は有意な. り損傷側 CRT の描出可否を投入しても同様であった. にて投入する独立変数は少ない方が望ましい. 相関（r = 0.709，p < 0.0001）を認めたが，本研究では. （表 4）。. DTI パラメータと従来の理学療法評価の双方の影響を調査することが目的であったので，両変数を投入することとした。また，損傷側 CRT の描出可否は，先行研究. 11）. 4．ROC 解析ロジスティック回帰分析の尤度比による変数減少法な. との対比を目的とした評価法であり，2 群間比較におい. らびに強制投入法のいずれでも選択された SIAS 下肢近. て有意差を認めた定量的評価法である T-CRT FA ratio. 位（股関節）の ROC 解析を行った結果，AUC は 0.879.

(6) 168. 理学療法学第 48 巻第 2 号. 表 3 最終歩行自立度を従属変数としたロジスティック回帰分析の結果（T-CRT FA ratio を含めた強制投入法）偏回帰係数. p値. オッズ比. オッズ比の 95% 信頼区間. SIAS 下肢近位（股関節）. 1.263. 0.042. 3.534. 1.045‒11.955. SIAS 下肢触覚. 1.193. 0.083. 3.298. 0.855‒12.72. SIAS 視空間認知. 0.234. 0.641. 1.263. 0.473‒3.376. T-CST FA ratio. ‒2.718. 0.226. 0.066. 0.001‒5.38. T-CRT FA ratio. 3.025. 0.072. 20.588. 0.765‒554.247. 2. モデル χ 検定 P<0.001 Hosmer と Lemeshow の検定 P ＝ 0.069 判別的中率 90.2％ T-CRT：Tract specific analysis-Corticoreticular Tract SIAS：Stroke Impairment Assessment Set T-CST：Tract specific analysis-Corticospinal Tract FA：Fractional Anisotropy. 表 4 最終歩行自立度を従属変数としたロジスティック回帰分析の結果（損傷側 CRT の描出可否を含めた強制投入法）偏回帰係数. p値. オッズ比. SIAS 下肢近位（股関節）. 1.136. 0.036. 3.115. 1.074‒9.034. SIAS 下肢触覚. 1.130. 0.076. 3.096. 0.890‒10.767. SIAS 視空間認知. 0.264. 0.588. 1.303. 0.501‒3.390. T-CST FA ratio. ‒2.213. 0.264. 0.109. 0.002‒5.340. 2.223. 0.103. 9.236. 0.639‒133.521. 損傷側 CRT の描出可否. オッズ比の 95% 信頼区間. モデル χ 2 検定 P<0.001 Hosmer と Lemeshow の検定 P ＝ 0.001 判別的中率 87.8％ SIAS：Stroke Impairment Assessment Set T-CST：Tract specific analysis-Corticospinal Tract CRT：Corticoreticular Tract FA：Fractional Anisotropy. （95％信頼区間：0.767 ‒ 0.992）であり，カットオフ値は 1.5（感度：72.2％，特異度：91.3％）であった（図 3）。考察本研究では，DTI を用いて CST および CRT 損傷の程度と各症例の特性を把握し，脳卒中片麻痺者における急性期病院転院時の歩行自立度を予測する因子を検討した。先行研究. 11）. と同様の方法で損傷側の CRT の描出. 可否に基づき 2 群間の最終評価時の FAC を比較したところ，描出群は有意に FAC が高いという結果を得た。すなわち，先行研究. 11）. と同様の結果であることを確認. した。そのうえで，歩行可能／介助群の 2 群間での比較を行い，理学療法評価項目では SIAS 下肢近位（股関節），SIAS 下肢近位（膝関節），SIAS 下肢遠位（足関節），下肢触覚，下肢位置覚，視空間認知が，そして DTI パラメータでは損傷側大脳脚 FA 値，中脳大脳脚 FA ratio，損傷側 T-CST FA 値，T-CST FA ratio，T-CRT 図 3 最終歩行自立度と SIAS 下肢近位（股関節）の ROC 曲線曲線下面積（AUC）= 0.879 カットオフ値 = 1.5. FA ratio，損傷側 CST 描出線維数，損傷側 CRT の描出可否の項目において有意差を認めたものの，ロジスティック回帰分析においては，尤度比による変数減少法では SIAS 下肢近位（股関節），SIAS 下肢触覚そして年.

(7) DTI の皮質網様体路損度所見と脳卒中急性期の歩行予後との関連. 169. 齢が選択され，関連が考えられる因子を強制投入し調整. は 15 と限られる。このことが DTI パラメータの独立変. した結果，SIAS 下肢近位（股関節）の項目のみが有意. 数としての関与に影響を及ぼした可能性も推察される。. に関連した。つまり，歩行自立度において既知の項目が. MPG 印加軸数を 15 としているのは当院の業務遂行上の. 関連することは示されたが，関連する因子を調整したう. 負担および患者負担の側面から DTI 撮像時間を短く設. えで急性期病院転院時の歩行自立度の予後を高い精度で. 定するためである。ただし，一般的に MPG 印加軸数は. 予測できるのは，DTI パラメータよりも初回評価時の. 30 以上が望ましいと考えられているものの，先行研究. 運動機能の評価である SIAS 下肢近位（股関節）である. では FA を解析対象として扱う場合には 15 軸以上であ. ことが明らかとなった。. れば 30 軸の結果と相違がなかったとする報告 3）18）19）. 23）. もあ. こと. り，FA を標的とした本研究で用いた MPG 印加軸数は. が知られており，その関連は疑いようがなく，本研究に. 臨床研究における一般的な DTI 研究の必要条件を満た. おいて 2 群間比較にて有意差がみられ，かつ，ロジス. しているものと考えている。. ティック回帰分析にて有意に関連したという結果は先行. 本研究において，歩行可能／介助群の 2 群間比較にお. 古くより下肢筋力は歩行能力と相関する. 研究. 3）18）19）. の結果を支持するものと思われた。特に，. いて T-CRT FA ratio と損傷側 CRT の描出可否には有. 股関節の運動機能を独立変数として投入したことは膝関. 意差を認めたものの，損傷側の CRT 描出線維数と. 節や足関節と比較し下肢装具を装着したことによる影響. T-CRT FA 値には有意差を認めなかった。損傷側 CRT. を受けにくく，歩行自立度を標的とした本研究で強く関. の描出の可否については，定性的な評価方法ではあるも. 連した可能性があったと思われた。. のの，すでに先行研究. CST 損傷の程度が歩行可能／介助群の 2 群間比較で. FAC は描出可能群よりも低いことが報告されており，. は有意差を認めたものの，ロジスティック回帰分析では. 本研究でも歩行可能群に描出可能な症例が多く歩行介助. 選択されなかった。CST 損傷の程度を示す FA ratio（中. 群に描出不可能な症例が多かったため，この結果は先行. 脳大脳脚 FA ratio）と運動機能の予後について，Kusano. 研究と同様の結果を示しているものと考えられる。この. 20）. 11）. において描出不可能群の. は発症 2 日以内の CST の FA ratio と発症 28 日. 描出可否よりも定量的な評価法と考えられる描出線維数. 目の運動麻痺の重症度との関連性を調査しており，FA. は ROI 設定の微妙なズレが生じると値が変化するとい. ratio が 0.85 以上の値を示す症例の運動麻痺の予後は良. う再現性の問題があり，多くの場合，より定量的な方法. 好であり，かつ高い精度で予後を予測できることを報告. で，かつ再現性も高い TSA. している。一方で，CST 損傷の程度と歩行機能につい. 用して行われる。FA 値は加齢などの個人差の影響を受. ら. て，Cho ら. 21）. は重度の片麻痺を呈した脳出血例を対象. けること. 24）. 15）. による FA 値の算出も併. が知られており，片側半球の FA 値だけを. とし，発症早期の CST 損傷の程度と 6 ヵ月後の運動機. 評価した場合には，この個人差の影響を受ける可能性が. 能および歩行機能の予後を調査し，損傷側の CST が一. ある。このような個人差を補正する工夫として，損傷半. 次運動野まで描出されている群がもっとも回復が良好で. 球と非損傷半球の左右比（FA ratio）. あり，まったく描出されない群がもっとも不良であった. を図り評価がなされる。今回，正規化していない描出線. 22）. 25）. を用いて正規化. は CST がまった. 維数と FA 値には差がなく，T-CRT FA ratio において. く描出されない CST 完全損傷例でも歩行能力を獲得で. 歩行可能群と歩行介助群の 2 群間で有意差を認めたの. きる症例が存在し，CST 損傷の程度と歩行能力は必ず. は，定量的な評価法として採用した正規化していない 2. しも関連しないことを報告した。これらの報告を参考と. つの方法では個人差の影響を受けてしまい，そのために. すると以下のことが考えられる。すなわち，定量的に評. 差が検出できなかった可能性が考えられる。. 価が可能である FA ratio を用いることで CST 損傷と密. また，2 群間比較において T-CRT FA ratio と損傷側. 接に関与する運動麻痺の予後は高い精度で予測が可能で. CRT の描出可否は有意差を認めたものの，ロジスティッ. ある。その一方で，歩行能力と CST 損傷の程度との関. ク回帰分析では選択されなかった。CRT は体幹と上下. 連性については白質線維が描出されているか否かで予後. 肢近位筋の協調的な運動や姿勢を制御する. を大まかに推定することは可能だが，能力低下である歩. おり，CRT に損傷を認めた症例では近位筋優位の筋力. 行能力の予後，特に歩行自立度を決定する因子として. 低下. CST 損傷そのものの関連性は高くなく，FA ratio など. を呈することが報告されている。Do ら 26）は損傷側の. の定量的なパラメータを用いても歩行の予後を高い精度. CST の連続性は保たれているものの CRT が描出できな. で推定することが困難であることを示唆しているものと. かった急性期脳卒中例において，末梢の筋力と比較し近. 思われた。ただし，DTI 撮像の精度の影響についても. 位筋の筋力が低下していたことを報告した。また，. 考える必要があると考えられる。当院の DTI の MPG. CRT と歩行能力の関連を報告したもの. ことを報告した。しかし，Ahn ら. 印加軸数である Number of diffusion encoding-direction. 26）. 10）. とされて. やバランス能力の低下 27），歩行能力の低下 11）. く，Yoo ら. 11）. 11）12）28‒30）. は多. は急性期被殻出血例を対象とした調査に.

(8) 170. 理学療法学第 48 巻第 2 号. おいて，CST の単独損傷群と比較し，CST および CRT. 関連していることが知られているが，本研究では歩行能. の双方が損傷した群は歩行能力が低下していたことを報告. 力にかかわるすべての因子を網羅することができなかっ. している。しかし CRT に関するいずれの研究. 11）12）28‒30）. た。これらの多くの因子を多変量として扱うには，より. も横断的研究であり，CRT の損傷は歩行能力に寄与す. 多くの対象者が必要となる。今後は，発症後早期かつ統. る可能性があるものの，歩行能力の予後を決定する因子. 一された時期に撮像を行い，かつ無作為で多数の症例を. としてどの程度影響を及ぼすかは不明である。近年の脳. 対象とした調査を行う必要があると思われる。. 損傷部位と神経症状をボクセル単位で検定する Voxel based lesion symptom mapping 法を用いた報告では，脳卒中者の歩行速度に関連する脳領域として島皮質が歩行自立度と関連する領域として抽出され. 31）. ，放線冠，. 結論 DTI 撮像がなされた初発脳卒中片麻痺者を対象として，DTI パラメータと各種身体機能を調査し，急性期. 内包，淡蒼球，被殻，および帯状回が発症後 3 ヵ月での. 病院転院時の歩行自立度を予測する因子を多変量解析に. FAC と，そして放線冠，内包，淡蒼球，被殻，一次運. て検討したところ，歩行可能／介助を予測する因子とし. 動皮質，および尾状核が発症後 6 ヵ月の FAC と関連. て初回評価時の SIAS 下肢近位（股関節）が選択された. 32）. で. が，歩行能力に寄与するとされている CRT は歩行予後. あったと報告されている。このように，歩行に関連する. を予測する因子として選択されなかった。急性期病院転. 領域を特定した病巣研究を概観した上では，歩行能力に. 院時の歩行予後を予測するうえで，下肢運動機能は CRT. 関連する領域が CRT の通過する部位に限局したという. 損傷の程度よりも重要な因子であると思われた。. し. ，歩行速度の改善と関連する病変位置は島. 33）. 結果は得られていない。このことから，CRT そのものの損傷が歩行能力に関連している可能性は否定できないものの，その関与の度合いがきわめて高いわけではなく，複数の領域に渡って歩行に関連する脳領域が存在することを示唆しているのかもしれない。歩行自立度を決定する因子として，下肢運動機能のみならず半側空間無視等の高次脳機能障害能. 34）. 14）. ，認知機. やバランス機能 35）などの様々な機能障害もまた. 関与することが報告されている。高齢であるより若年であるほど改善が良好. 36）. となる可能性が高いことが予測. される。そして，脳卒中者において運動機能が単独で障害された例よりも，運動機能障害に感覚障害を伴った症例の方が転倒頻度が多いことが報告されている. 13）. 。我々. の研究結果においても，尤度比による変数減少法では年齢と感覚障害そして下肢運動機能が選択された。すなわち歩行能力，特に自立度については実に多様な因子が関連する. 3）13）14）18）19）34‒36）. ため，歩行に関連する脳領域. は限局したものになるとは考えにくく，多くの脳領域が複合的に関与していることが推察される。本研究にはいくつかの限界がある。対象者は医師の指示により DTI を用いた CST 損傷の程度の把握が有益であると判断された脳卒中例のみであり，患者選択においてバイアスが生じている可能性が高い。そのうえ，多変量解析を行う上で十分なサンプル数を確保できたとは言い難い。また，2 群間における有意差はみられていないものの DTI 撮像の時期が統一されていない点も研究の限界として挙げられる。先行研究では撮像時期により FA ratio などの DTI から得られるパラメータが変化することが報告されている感覚障害ス機能. 37）. 。さらに，運動機能 3）18）19），. 13）. 35）. ，半側空間無視 14），認知機能 34），バラン. そして年齢 36）など多くの因子が歩行能力と. 利益相反本研究に関連して，開示すべき利益相反はない。文献 1）Bowden MG, Balasubramanian CK, et al.: Validation of a speed-based classification system using quantitative measures of walking performance post-stroke. Neurorehabil Neural Repair. 2008; 22: 672‒675. 2）Tashiro H, Isho T, et al.: Life-space mobility and relevant factors in community-dwelling individuals with stroke in japan: A cross-sectional study. Progress in Rehabilitation Medicine. 2019; 4: 20190014. 3）Bohannon RW: Muscle strength and muscle training after stroke. J Rehabil Med. 2007; 39: 14‒20. 4）Zhu LL, Robert L, et al.: Lesion load of the corticospinal tract predicts motor impairment in chronic stroke. Stroke. 2010; 41: 910‒915. 5）Wang DM, Jie Li, et al.: Diffusion tensor imaging predicts long-term motor functional outcome in patients with acute supratentorial intracranial hemorrhage. Cerebrovasc dis. 2012; 34: 199‒205. 6）Yoshioka H, Horikoshi T, et al.: Diffusion tensor tractography predicts motor functional outcome in patients with spontaneous intracerebral hemorrhage. Neurosurgery. 2007; 61: 97‒103. 7）Koyama T, Marumoto K, et al.: Relationship between diffusion tensor fractional anisotropy and motor outcome in patients with hemiparesis after corona radiata infarct. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2013; 22: 1355‒1360. 8）Kim EH, Lee J, et al.: Motor outcome prediction using diffusion tensor tractography of the corticospinal tract in large middle cerebral artery territory infarct. NeuroRehabilitation. 2013; 32: 583‒590. 9）Jang SH, Choi BY, et al.: Prediction of motor outcome based on diffusion tensor tractography findings in thalamic hemorrhage. Int J Neurosci. 2013; 123: 233‒239. 10）高草木薫：大脳基底核による運動の制御．臨床神経学． 2009; 49: 325‒334. 11）Yoo JS, Choi BY, et al.: Characteristics of injury of.

(9) DTI の皮質網様体路損度所見と脳卒中急性期の歩行予後との関連. the corticospinal tract and corticoreticular pathway in hemiparetic patients with putaminal hemorrhage. BMC Neurology. 2014; 14: 121‒126. 12）Jang SH, Chang CH, et al.: Functional role of the corticoreticular pathway in chronic stroke patients. Stroke. 2013; 44: 1099‒1104. 13）Joni SY, Sue ML, et al.: Falls in community-dwelling stroke survivors: An accumulated impairments model. J Rehabil Res Dev. 2002; 39: 385‒394. 14）Czernuszenko A, Czlonkowska A: Risk factors for falls in stroke patients during inpatient rehabilitation. Clin Rehabil. 2009; 23: 176‒188. 15）Yasmin H, Aoki S, et al.: Tract-specific analysis of white matter pathways in healthy subjects: a pilot study using diffusion tensor MRI. Neuroradiology. 2009; 51: 831‒840. 16）Yeo SS, Chang MC, et al.: Corticoreticular pathway in the human brain: Diffusion tensor tractography study. Neuroscience Letters. 2012; 508: 9‒12. 17）Vittinghoff E, McCulloch CE: Relaxing the rule of ten events per variable in logistic and cox regression. Am J Epidemiol. 2007; 165: 710‒718. 18）Nakamura R, Watanabe S, et al.: The relationship between walking speed and muscle strength for knee extension in hemiparetic stroke patients: A Follow-Up Study. Tohoku J Exp Med. 1988; 154: 111‒113. 19）Nadeau S, Arsenault AB, et al.: Analysis of the clinical factors determining natural and maximal gait speeds in adults with a stroke. Am J Phys Med Rehabil. 1999; 78: 123‒130. 20）Kusano Y, Seguchi T, et al.: Prediction of functional outcome in acute cerebral hemorrhage using diffusion tensor imaging at 3T : a prospective study. AJNR Am J Neuroradiol. 2009: 30: 1561‒1565. 21）Cho SH, Kim SH, et al.: Motor outcome according to diffusion tensor tractography findings in the early stage of intracerebral hemorrhage. Neuroscience Letters. 2007; 421: 142‒146. 22）Ahn YH, Ahn SH, et al.: Can stroke patients walk after complete lateral corticospinal tract injury of the affected hemisphere? Neuroreport. 2006; 17: 987‒990. 23）濱口明巧，小寺秀一：MPG 印加軸数が拡散テンソル解析に及ぼす影響について．日本放射線技術学会雑誌．2009; 65: 913‒920. 24）Abe O, Aoki S, et al.: Normal aging in the central nervous system: quantitative MR diffusion-tensor analysis. Neurobiology of aging. 2002; 23: 433‒441.. 171. 25）Puig j, Blasco G, et al.: Diffusion tensor imaging as a prognostic biomarker for motor recovery and rehabilitation after stroke. Neuroradiology. 2017; 59: 343‒351. 26）Do KH, Yeo SS, et al.: Injury of the corticoreticular pathway in patients with proximal weakness following cerebral infarct: Diffusion tensor tractography study. Neuroscience Letters. 2013; 546: 21‒25. 27）Jang SH, Kim TH, et al.: Postural instability in patients with injury of corticoreticular pathway following mild traumatic brain injury. Am J Phys Med Rehabil. 2016; 95: 580‒587. 28）Jang SH, Kwon HG: Delayed gait recovery with recovery of an injured corticoreticulospinal tract in a chronic hemiparetic patient: A case report. Medicine. 2016; 95: 46‒49. 29）Jang SH, Lee HD: Gait recovery by activation of the unaffected corticoreticulospinal tract in a stroke patient: a case report. Medicine. 2017; 96: e9123. 30）Jang SH, Lee HD: Gait deterioration due to neural degeneration of the corticoreticular pathway: a case report. Neural Regen Res. 2016; 11: 687‒688. 31）Hyun IM, Hyo JL, et al.: Lesion location associated with balance recovery and gait velocity change after rehabilitation in stroke patients. Neuroradiology. 2017; 59: 609‒618. 32）Lee KB, Kim JS, et al.: Brain lesions affecting gait recovery in stroke patients. Brain and Behavior. 2017; 7: e00868. 33）Jones PS, Pomeroy VM, et al.: Does Stroke Location Predict Walk Speed Response to Gait Rehabilitation? Human Brain Mapping. 2016; 37: 689‒703. 34）Maeshima S, Okamoto S, et al.: Predicting walking ability in hemiplegic patients with putaminal hemorrhage: an observational study in a rehabilitation hospital. Eur J Phys Rehabil Med. 2020; 10.23736/S1973-9087. 35）Kollen B, Lindeman E, et al.: Predicting improvement in gait after stroke A longitudinal prospective study. Stroke. 2005; 36: 2676‒2680. 36）van de Port IG, Kwakkel G, et al.: Predicting mobility outcome one year after stroke: a prospective cohort study. J Rehabil Med. 2006; 38: 218‒223. 37）Wang DM, Li J, et al.: Diffusion tensor imaging predicts long-term motor functional outcome in patients with acute supratentorial intracranial hemorrhage. Cerebrovasc Dis. 2012; 34: 199‒205..

(10) 172. 理学療法学第 48 巻第 2 号. 〈Abstract〉. Cortico-reticular Tract Integrity does not Predict Walking Ability in Acute Stroke Patients: A Diffusion Tensor Imaging Study. Masafumi JIN, PT, Hiroaki ABE, PT, PhD Department of Rehabilitation Medicine, Kohnan Hospital Hidenori ENDO, MD, PhD National Hospital Organization, Sendai Medical Center, Department of Neurosurgery Miki FUJIMURA, MD, PhD Department of Neurosurgery, Kohnan Hospital. Objective: This study intended to explain the relationship between the integrity of the cortico-reticular tract (CRT), a motor tract, and walking ability in stroke patients using diffusion tensor imaging (DTI). Method: We enrolled 41 patients who had undergone DTI. Walking ability was assessed using the Functional Ambulation Category (FAC) during the inpatient stay following stroke. The participants were divided into two groups: the independent group (FAC ≧ 3) and the dependent group (FAC<3). Neurological impairments were assessed using the Stroke Impairment Assessment Set (SIAS). We measured CRT and cortico-spinal tract (CST) integrity using DTI. In addition, logistic regression analysis determined whether neurological impairments and CRT and CST integrity predict walking ability. Result: The SIAS hip flexion score on admission significantly predicted walking ability, while CRT integrity did not. Conclusion: This study suggests that lower limb motor function is more important in predicting walking ability during the acute phase rehabilitation period following stroke than injury to the CRT. Key Words: Diffusion tensor imaging, Predictor of the walking ability, Corticoreticular tract.

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