循環器・脳脊髄センターの研究成果について、最近の業績を中心に紹介します。

第4回　患者適合型ガイドを用いた頚胸椎スクリュー固定術の多施設研究

脊椎スクリューによる固定術は強固な固定による症状改善が得られる反面、誤刺入による神経血管損傷のリスクがあります。われわれは安全・正確なスクリュー固定を実現するため、3Dプリンターをいち早く導入し、患者適合型手術支援ガイド「スクリューガイドテンプレートシステム（SGTS）」を開発、国内多施設で臨床研究を行いました。

患者さんのCT画像を術前に解析し、スクリュー設置部位を決定、3DプリンターでSGTSを作成し、滅菌したものを手術中に骨に装着して使用しました。頚椎～胸椎固定の適応がある103例の患者さんに対し、本法を用いて合計813本のスクリューを刺入したところ、801本（98.5％）で術前計画通りにスクリューが設置されていました。神経血管の近くに誤刺入が起こったのは0本でした。

研究の結果、3Dプリンターで作成したSGTSによるスクリュー誘導の有効性・安全性が確認されました。手術時間短縮やスクリューを三次元脊椎データ上に配置して前もって詳細に検討できる利点もあります。現在、SGTSを用いた手術は国内外の多数の病院で行われています。 本研究の成果は脊髄脊椎外科研究部部長、医工学研究センター長の菅原卓が中心となって行い、医学雑誌Spineに掲載されました。

Sugawara T, Kaneyama S, Higashiyama N, Tamura S, Endo T, Takabatake M, Sumi M: Prospective multicenter study of a multistep screw insertion technique using patient-specific screw guide templates for the cervical and thoracic spine. Spine (Phila Pa 1976) 43:1685-1694, 2018

文責　菅原卓（医工学研究センター長）

第3回　くも膜下出血患者の脳動脈瘤の破裂点の予測

脳の血管にできた脳動脈瘤の破裂によりくも膜下出血になりますが、くも膜下出血の患者さんの5人に1人の割合で複数の脳動脈瘤を持っているといわれています。くも膜下出血になったら、できるだけ早期に脳動脈瘤に対する再破裂予防の手術が必要になりますが、複数の動脈瘤があると、どれが破裂した動脈瘤か判断に迷う状況も少なくありません。近年、造影剤を使ったMRIで、脳動脈瘤の破裂点付近の瘤壁が造影されることが報告されています。そこで、複数の動脈瘤を有するくも膜下出血患者さんに、手術前に造影剤を使ったMRIを撮影して、実際の手術中に造影部が破裂点と一致するか研究を行いました。

2016年から2020年の間に、13名の患者さんで、13個の破裂脳動脈瘤と17個の未破裂脳動脈瘤について調べました。このうち69.2%で、MRIで造影された部位が、破裂点と一致していました。一方で、未破裂にも関わらず造影されていた動脈瘤は、後に行われた手術標本を調べた結果、動脈硬化性の変化が強いことがわかりました。また、不正な形状の脳動脈瘤においてはどの部位が破裂点であるかが予測可能となり、手術をより安全に行う有用な情報であることも示唆されました。本研究の結果は、脳神経外科学研究部の吉川剛平・元研究員により論文化されSurgical Neurology Internationalに掲載されました。

Yoshikawa K, Moroi J, Kokubun K, Furuya N, Yoshida Y, Kinoshita T, Shinohara Y, Ishikawa T : Role of magnetic resonance vessel wall imaging in detecting and managing ruptured aneurysm among multiple intracranial aneurysms. Surg Neurol Int. 2021; 12: 460.

文責　師井淳太（脳神経外科学研究部長）

第2回　ASL CBFマップ変動係数による脳循環評価： PETとの比較による検証

ASL (arterial spin labeling) は非侵襲的に脳血流量 (cerebral blood flow; CBF) を測定するMRI撮像法で臨床検査に用いられていますが、ASL測定精度を検証するために、脳循環測定の信頼性の高い¹⁵O PETの測定結果と対比すると重要な情報が得られます。ASLでは到達時間 (arterial transit time; ATT) の延長した低灌流領域において血管アーチファクトを伴って信号がしばしば上昇し、CBF評価が難しいですが、この血管アーチファクト自体が脳循環指標となり得ると考え、ASLマップの空間的変動係数 (spatial coefficient of variance; sCoV) に着目し、¹⁵O PETデータと比較検討しました。

研究対象は主幹脳動脈狭窄・閉塞症17例で、pseudo-continuous ASL (pCASL) を用いてlabeling duration 1800 ms、post labeling delay 2000 msと設定し、CBFマップを得て関心領域におけるsCoVを計算しました。また、pulsed ASLデータからATTマップを作成しました。ASLと同時期に施行した¹⁵O PETにてCBF、平均通過時間 (mean transit time; MTT) を測定しました。sCoVはATTと強い相関を持ち、sCoVが到達遅延を反映しています。sCoVとATTはPET-CBFと有意な負相関およびPET-MTTとの有意な正相関が見られ、その程度はsCoVの方が強く、sCoVは脳灌流異常の検出において鋭敏な脳循環指標であることが示唆されました。 この研究は、マルチモダリティーの視点を活かして画像解析を地道に行っている茨木正信主任研究員が中心となって遂行しました。

Ibaraki M, Nakamura K, Toyoshima H, Takahashi K, Matsubara K, Umetsu A, Pfeuffer J, Kuribayashi H, Kinoshita T: Spatial coefficient of variation in pseudo-continuous arterial spin labeling cerebral blood flow images as a hemodynamic measure for cerebrovascular steno-occlusive disease: A comparative ¹⁵O positron emission tomography study. J Cereb Blood Flow Metab 39(1):173-181, 2019

文責　木下俊文（放射線医学研究部長）

第1回　CT perfusionによるSAH発症後早期の脳循環障害検出と予後予測

くも膜下出血は、現在の医療水準でも約40-50%の患者さんでは後遺症が残ったり、死亡したりします。発症時の意識状態が転帰と最も良く相関しますが、これはくも膜下出血が発症した時に脳の血液循環に障害を来すことも関連しているのではないかと考えられます。そこでくも膜下出血の発症後早期に生じる脳循環の障害を、造影剤を用いたCTにより検出し、各種パラメータと退院時の予後との関連について検討しました。

研究対象は55例で、自立した転帰良好群は38例、自立できないあるいは死亡の転帰不良群は17例でした。解析の結果、各種パラメータの中で皮質・基底核領域における局所脳血流量と局所脳循環時間が転帰不良に関連する独立した危険因子であることが示されました。

つまりこの研究は発症早期の脳循環の状態を見ることで、患者さんの予後を予測でき、治療対象の選択に役立てることができるというものですが、くも膜下出血では脳の循環が障害されることによって脳への種々の障害が起きていることも明らかにしています。 この研究は秋田大学の連携大学院での研究として、遠藤拓朗先生（元研究員）が中心になって行い、学位論文として秋田医報に掲載されています。

Endo T, Ohmura T, Sato Y, Moroi J, Ishikawa T: Computed tomography perfusion examination can detect the impairment of cerebral circulation and may help predict the outcome of patients with aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Akita J Med 3-4: 85-95, 2020

文責　石川達哉（研究所長、秋田大学客員教授）