論文の公開元へInvolvement of the Thalamus, Hippocampus, and Brainstem in Hypsarrhythmia of West Syndrome: Simultaneous Recordings of Electroencephalography and fMRI Study
概要
主論文の要旨
Involvement of the Thalamus, Hippocampus, and
Brainstem in Hypsarrhythmia of West Syndrome:
Simultaneous Recordings of Electroencephalography
and fMRI Study
ウェスト症候群のヒプサリズミアへの視床、海馬、脳幹の関与：
脳波-機能的MRI同時記録による検討
名古屋大学大学院医学系研究科
発育・加齢医学講座
小児科学分野
（指導：髙橋 義行
牧 祐輝
総合医学専攻
教授）
【緒言】
ウェスト症候群 ( West Syndrome: WS) は、てんかん性スパズム ( ES ) 、神経発達退行
に加え、ヒプサリズミアと呼ばれる脳波所見を特徴とする発達性てんかん性脳症の一
つである。ヒプサリズミアは大脳半球間また半球内での同期性を欠く高振幅徐波や多
焦点性棘波の混合した所見で、多数のてんかん放電によって認知機能発達の停滞ない
し退行を来す。そのメカニズムを解明する上で、どの脳構造物あるいは脳内ネットワ
ークがヒプサリズミアの形成に関与するかを明らかにすることは発達予後予測におい
ても重要である。過去の WS 患児の神経画像研究において、FDG-PET ではレンズ核と
脳幹の糖代謝低下を、拡散テンソル MRI では WS 発症時に脳幹の拡散低下を認め、
WS の病態生理への広汎な皮質また皮質下構造の関与が示唆されている。しかしこれ
らの検査は時間分解能が低く、糖代謝低下や拡散低下がヒプサリズミアと直接関連し
て い る か に つ い て の 評 価 は 困 難 で あ る 。 脳 波 - 機 能 的 MRI 同 時 記 録 ( simultaneous
recording of electroencephalogram and functional MRI: EEG-fMRI ) は 、 MRI の blood
oxygenation level-dependent ( BOLD ) 信 号 と 血 流 動 態 関 数 ( hemodynamic response
function: HRF) を用いた解析により、脳波活動に関連した血流動態の変化を評価する手
法である。今回 EEG-fMRI によって、WS のてんかん性脳活動の時間的・空間的な伝
播様式を解析した。また遠隔期にてんかん放電が残存した例で EEG-fMRI の再評価を
行い、その結果と発作予後とを比較した。
【対象と方法】
2016 年 1 月から 2021 年 12 月の間に WS を新規に発症した 14 例を対象とした。患
児に ACTH 療法施行前に 15 分間の EEG-fMRI 撮像を行い、ACTH 療法後に焦点性の
てんかん放電が残存した患児に同じく 15 分間の EEG-fMRI 再検を行った。撮像に際
して体重 1kg あたり 80mg のトリクロホスナトリウムを用いて鎮静を行った。脳波デ
ータは EGI 社の NetStation ソフトウェアを用いて前処理を行い、WS 発症時には間欠
的に出現するヒプサリズミアの起始と終了をマークして時間幅のあるイベントとし、
遠 隔 期 に は て ん か ん 放 電 の 起 始 部 を イ ベ ン ト と し た 。 T1 強 調 画 像 や 機 能 的
MRI( functional MRI: fMRI ) のデータは SPM12 を用いて前処理、解析を行った。同定さ
れた一連のイベントに、イベントの起始から 3 秒後、5 秒後、7 秒後、9 秒後にピーク
を迎える 4 つの HRF( P3、P5、P7、P9 とする ) をそれぞれ畳み込み、一般線形モデル
を用いて fMRI のボクセル毎に独立して t 検定を行った。有意な BOLD 変化は、各 HRF
による解析において、t 値が 3.1 を超えるボクセルが 5 つ以上隣接したものとした。ま
た各患児の P3、P5、P7、P9 から得られた結果を用いて HRF 毎の集団解析も行い、個
人解析と同様の有意水準とした。
【結果】
14 例中 2 例は結節性硬化症に起因する WS で、残る 12 例では WS 発症時に原因は
不明であった ( 表 1 ) 。WS 発症月齢の中央値 ( 範囲 ) は 5 ヵ月 ( 3-10 ) であった ( 表 1 ) 。
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遠隔期には 6 例で焦点性のてんかん放電を認め、うち 4 例で焦点発作を認めた ( 表 2 ) 。
WS 発症時において、全例で両側の前頭葉、側頭葉、頭頂葉、後頭葉、帯状回に陽性
BOLD 変化を認めた。陰性 BOLD 変化は 12/14 例で前頭葉、頭頂葉、後頭葉に、10/14
例で側頭葉に認め、その範囲は陽性 BOLD 変化よりも狭かった。深部灰白質や海馬に
関しては、陽性 BOLD 変化を 14/14 例で脳幹に、13/14 例で視床、基底核、海馬に陽性
BOLD 変化を認めた ( 図 1A、表 1 ) 。脳幹の陽性 BOLD 変化は 13 例で橋に認めた。視
床、海馬とも陽性 BOLD 変化は 12 例で両側に、1 例で片側に認めた。基底核の陽性
BOLD 変化は 8 例で認めた。陰性 BOLD 変化は 2 例で脳幹に、3 例で視床に、2 例で
海馬に、12 例で基底核に陰性 BOLD 変化を認めた。BOLD 変化の最大の t 値は 8 例で
大脳新皮質に、3 例で橋に、1 例で海馬に、1 例で視床枕に、1 例で後部帯状回に認め
た ( 図 1A、表 1 ) 。集団解析では、脳幹、視床、海馬の陽性 BOLD 変化は P3、P5、P7
による解析で、大脳新皮質の陽性 BOLD 変化は P5、P7 による解析で認められた ( 図
2 ) 。P9 による解析では両側の視床と海馬に、また大脳新皮質に散在性に陽性 BOLD 変
化を認めた ( 図 2 ) 。
遠隔期においては全例で大脳皮質に有意な BOLD 変化を認めた ( 図 1B、表 2 ) 。加え
て WS の原因が不明の 4 例中、3 例では脳幹、視床、海馬に、1 例では脳幹と海馬に有
意な陽性 BOLD 変化を認めた ( 図 1B、表 2 ) 。結節性硬化症の 2 例中 1 例では大脳皮
質にのみ有意な BOLD 変化を認めたが、他の 1 例では視床と海馬にも有意な BOLD 信
号変化を認めた ( 図 1B、表 2 ) 。大脳皮質で BOLD 変化を認めた範囲は 1 例を除き WS
発症時より縮小し、脳幹、視床、海馬、基底核においては全例で陽性 BOLD 変化の範
囲は縮小した。
【考察】
今回個人解析において、全例で脳幹に有意な BOLD 変化を認めた。また集団解析に
おいて、P3 で脳幹、視床、海馬に、P5 や P7 で大脳新皮質に有意な陽性 BOLD 変化を
認めた。WS 患児に対する FDG-PET を用いた検討からは WS のてんかん性脳活動が脳
幹から基底核や大脳新皮質へ伝播していると仮説づけられ、また拡散テンソル MRI を
用いた検討からは WS 発症時に脳幹背側の細胞傷害性浮腫が示唆された。今回の結果
は、WS のてんかん性脳活動への脳幹の関与に加え、WS のてんかん性脳活動の伝播パ
ターンに関する仮説を支持した。
また本検討では視床と海馬にも全例で BOLD 変化を認めた。WS 発症時における視
床と海馬の役割は不明だが、発作間欠期の SPECT では視床と海馬の低灌流を認めた
とする報告がある。本検討の結果からは、視床や海馬の異常活動がヒプサリズミアと
してみられるてんかん性脳活動に関連して辺縁系の機能異常を来すことが示唆された。
遠隔期において、焦点性のてんかん放電を認めた 6 名中 3 名で海馬、視床、脳幹が
いずれも活性化されており、3 名とも焦点てんかんと発達遅滞を認めた。EEG-fMRI を
用いた薬剤抵抗性てんかんや多焦点性てんかんの検討では、皮質下灰白質、特に視床
の関与が示唆されている。本検討の結果からは、ヒプサリズミア消失後に焦点てんか
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んに変容する児の一部で WS 発症時のてんかん性皮質下活動が残存することが示唆さ
れた。
本検討の限界として症例数が少ない点、追跡期間が短く長期の発作予後や発達予後
が評価できていない点、遠隔期にてんかん放電を認めなかった患児では視床、海馬、
脳幹の活動の変化を評価することができない点が挙げられる。
【結語】
本検討から、WS 発症時には脳幹、海馬、視床が関与する皮質下のてんかん性ネッ
トワークの存在が示唆された。遠隔期に焦点性てんかん放電が残存した例の半数では
海馬、視床、脳幹の活動が残存していた。
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