Neurological Surgery 脳神経外科34巻12号

2006年12月発行

総説

脳神経外科手術支援のためのマルチモダリティ融合画像/モニタリング

著者： 鎌田恭輔¹ 斉藤延人¹

所属機関： ¹東京大学医学部脳神経外科

ページ範囲：P.1191 - P.1205

Ⅰ．はじめに

　脳神経外科手術において，脳機能温存のためには電気生理学的モニタリングが，低侵襲，かつ信頼性が高い手法と考えられている．1929年にHans Bergerが脳から発生する電気的現象を捉えることに成功し，その検査法は脳波（Elektroenkephalogram［独］；electroencephalography：EEG）として脳機能の解明，脳疾患の病態生理の把握等広く，基礎脳科学，臨床医学に応用されてきた³⁾．このときBergerは8～12Hzの電位変化をBerger rhythm（今日のαrhythm）と命名している．その後，生体になんらかの刺激，課題を負荷することで誘発されるEEGを加算平均することで誘発脳電位（evoked potentials：EP）が開発された．EPではクリック音刺激による聴性脳幹反応（ABR），末梢神経神経電気刺激による（SEP）などが代表的であり，現在広く臨床に普及している．

　生体計測とは機序の異なる脳機能マッピング手法としては，1950年代頃にPenfieldらにより行われた高周波電気脳皮質刺激法がある²⁵⁾．近年は短時間作用型麻酔剤であるpropofol，簡便な麻酔深度モニタ（bispectral index：BIS）などの開発により麻酔深度のコントロールが容易になったため，覚醒下手術を行う施設も増えている．この覚醒下手術と皮質電気刺激を併用して脳機能マッピング・モニタリング下に頭蓋内病変の摘出が行われているが，覚醒下手術は術前の患者の状態と，適切な電気刺激閾値，刺激部位の決定などが容易でないため，適応患者が限定されるのが現状である．

　一方，近年急速に進歩した画像，計測技術の発展に伴い，非侵襲的に脳機能の画像化が行えるようになった．非侵襲的脳機能マッピング法としては機能MRI（fMRI），脳磁図（MEG），positron emission computed tomography（PET），近赤外線スペクトロスコピー（NIRS），および経頭蓋的磁気刺激装置などが挙げられる．電気生理学的モニタリング装置も，シールドやデジタルアンプの改良，刺激，麻酔方法の進歩により，雑音の多い手術室内での全身麻酔下の患者から，SEPをはじめ運動誘発電位（MEP），視覚誘発電位（VEP）などの計測が可能になった．

　このような機器，技術の進歩で非侵襲的に脳機能局在を把握することが可能になりつつある．本稿ではまず近年臨床に応用されている脳機能画像・モニタリングについて解説する．さらに臨床において，上述した技術を融合することの重要性と，より確実な脳機能温存を目指した頭蓋内病変の切除手術の実際について述べる．

参考文献

1）Aoki S, Iwata NK, Masutani Y, Yoshida M, Abe O, Ugawa Y, Masumoto T, Mori H, Hayashi N, Kabasawa H, Kwak S, Takahashi S, Tsuji S, Ohtomo K：Quantitative evaluation of the pyramidal tract segmented by diffusion tensor tractography：feasibility study in patients with amyotrophic lateral sclerosis. Radiat Med 23：195-199, 2005

2）Basser PJ, Mattiello J, LeBihan D：MR diffusion tensor spectroscopy and imaging. Biophys J 66：259-267, 1994

3）Berger H：Uber das Electrrnkephalogramm des Menschen. Arch Psychiat 87：527-570, 1929

4）Burdette JH, Elster AD, Ricci PE：Acute cerebral infarction：quantification of spin-density and T2 shine-through phenomena on diffusion-weighted MR images. Radiology 212：333-339, 1999

5）Chen HM, Varshney PK：Mutual information-based CT-MR brain image registration using generalized partial volume joint histogram estimation. IEEE Trans Med Imaging 22：1111-1119, 2003

6）Isu T, Kamada K, Mabuchi S, Kitaoka A, Ito T, Koiwa M, Abe H：Intra-operative monitoring by facial electromyographic responses during microvascular decompressive surgery for hemifacial spasm. Acta Neurochir (Wien) 138：19-23；discussion 23, 1996

7）Jane JA, Yashon D, DeMyer W, Bucy PC：The contribution of the precentral gyrus to the pyramidal tract of man. J Neurosurg 26：244-248, 1967

8）Kamada K, Houkin K, Iwasaki Y, Takeuchi F, Kuriki S, Mitsumori K, Sawamura Y：Rapid identification of the primary motor area by using magnetic resonance axonography. J Neurosurg 97：558-567, 2002

9）Kamada K, Houkin K, Takeuchi F, Ishii N, Ikeda J, Sawamura Y, Kuriki S, Kawaguchi H, Iwasaki Y：Visualization of the eloquent motor system by integration of MEG, functional, and anisotropic diffusion-weighted MRI in functional neuronavigation. Surg Neurol 59：352-361；discussion 361-352, 2003

10）Kamada K, Kober H, Saguer M, Moller M, Kaltenhauser M, Vieth J：Responses to silent Kanji reading of the native Japanese and German in task subtraction magnetoencephalography. Brain Res Cogn Brain Res 7：89-98, 1998

11）Kamada K, Sawamura Y, Takeuchi F, Houkin K, Kawaguchi H, Iwasaki Y, Kuriki S：Gradual recovery from dyslexia and related serial magnetoencephalographic changes in the lexicosemantic centers after resection of a mesial temporal astrocytoma. Case report. J Neurosurg 100：1101-1106, 2004

12）Kamada K, Sawamura Y, Takeuchi F, Kawaguchi H, Kuriki S, Todo T, Morita A, Masutani Y, Aoki S, Kirino T：Functional identification of the primary motor area by corticospinal tractography. Neurosurgery 56：98-109；discussion 198-109, 2005

13）Kamada K, Takeuchi F, Kuriki S, Oshiro O, Houkin K, Abe H：Functional neurosurgical simulation with brain surface magnetic resonance images and magnetoencephalography. Neurosurgery 33：269-272；discussion 272-263, 1993

14）Kamada K, Takeuchi F, Kuriki S, Todo T, Morita A, Sawamura Y：Dissociated expressive and receptive language functions on magnetoencephalography, functional magnetic resonance imaging, and amobarbital studies. Case report and review of the literature. J Neurosurg 104：598-607, 2006

15）Kamada K, Todo T, Masutani Y, Aoki S, Ino K, Takano T, Kirino T, Kawahara N, Morita A：Combined use of tractography-integrated functional neuronavigation and direct fiber stimulation. J Neurosurg 102：664-672, 2005

16）Kamada K, Todo T, Morita A, Masutani Y, Aoki S, Ino K, Kawai K, Kirino T：Functional monitoring for visual pathway using real-time visual evoked potentials and optic-radiation tractography. Neurosurgery 57：121-127；discussion 121-127, 2005

17）Kuriki S, Hirata Y, Fujimaki N, Kobayashi T：Magnetoencephalographic study on the cerebral neural activities related to the processing of visually presented characters. Brain Res Cogn Brain Res 4：185-199, 1996

18）Kutas M, Hillyard SA：Reading senseless sentences：brain potentials reflect semantic incongruity. Science 207：203-205, 1980

19）Liljestrom M, Kujala J, Jensen O, Salmelin R：Neuromagnetic localization of rhythmic activity in the human brain：a comparison of three methods. Neuroimage 25：734-745, 2005

20）Moller AR：The cranial nerve vascular compression syndrome：II. A review of pathophysiology. Acta Neurochir (Wien) 113：24-30, 1991

21）Moller AR：Interaction between the blink reflex and the abnormal muscle response in patients with hemifacial spasm：results of intraoperative recordings. J Neurol Sci 101：114-123, 1991

22）Mori S, Frederiksen K, van Zijl PC, Stieltjes B, Kraut MA, Solaiyappan M, Pomper MG：Brain white matter anatomy of tumor patients evaluated with diffusion tensor imaging. Ann Neurol 51：377-380, 2002

23）Nakada T, Matsuzawa H：Three-dimensional anisotropy contrast magnetic resonance imaging of the rat nervous system：MR axonography. Neurosci Res 22：389-398, 1995

24）Papanicolaou AC, Simos PG, Breier JI, Zouridakis G, Willmore LJ, Wheless JW, Constantinou JE, Maggio WW, Gormley WB：Magnetoencephalographic mapping of the language-specific cortex. J Neurosurg 90：85-93, 1999

25）Penfield W, Jasper H：Functional localization in the cerebral cortex. Epilepsy and the functional anatomy of the human brain, 1954, Little Brown ＆ Co, Boston, pp41-155

26）Rutten GJ, Ramsey NF, van Rijen PC, Noordmans HJ, van Veelen CW：Development of a functional magnetic resonance imaging protocol for intraoperative localization of critical temporoparietal language areas. Ann Neurol 51：350-360, 2002

27）Simos PG, Papanicolaou AC, Breier JI, Wheless JW, Constantinou JE, Gormley WB, Maggioww：Localization of language-specific cortex by using magnetic source imaging and electrical stimulation mapping. J Neurosurg 91：787-796, 1999

28）American electroencephalographic society：Recommended standards for short-latency somatosensory evoked potentials. J Clin Neurophysiol, 1：41, 1984

29）Spehlmann R：Evoked potential primer visual, auditory and somatosensory evoked potensitls in clinical diagnosis. Evoked potential primer visual, auditory and somatosensory evoked potensitls in clinical diagnosis. Butterworths, Boston, 1985, pp1-400

30）Yamakami I, Oka N, Yamaura A：Intraoperative monitoring of cochlear nerve compound action potential in cerebellopontine angle tumour removal. J Clin Neurosci 10：567-570, 2003