目から脳が見える。神経外科疾患の早期発見に新手法

2015.10.29 08:00
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脳腫瘍や水頭症など、身近な病院で素早く見つけられるように。

「目は口ほどにものを言う」と言いますが、目からは本当に脳のデータが取り出せるようです。といってもそれは読心術とかではなく、神経疾患の診断のために超音波で頭蓋骨の中の圧力を測定するというもので、すでに実用化されつつあります。

新たな研究で、その診断機器はより低コストかつ高精度になり、小規模な病院でも扱えるようになっていきそうです。以下はその研究をしているケープタウン大学のLlewellyn Padayachy氏が、The Conversationに寄稿した記事が許可を受けて米Gizmodoに掲載されたものの翻訳です。


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従来、頭蓋内圧の測定には患者の頭蓋骨に穴を空ける必要がありました。それは今でも一番信頼できる方法ではありますが、人体を傷つける行為で費用もかかり、感染や出血のリスクもあります。頭蓋内圧は、脳腫瘍、頭蓋変形、脳外傷、感染など、ある種の神経外科的症状の診断にとって重要です。

でも数年前、頭蓋骨に傷をつけずに頭蓋内圧を測定できる方法として、目の上から超音波プローブを使う超音波イメージング技術が登場しました。そこでは静的な画像が使われます。これでほとんどの場合、神経外科医が脳内の圧力を測れるようになりましたが、静的画像ではすべてに対応はできません。

でも我々の研究では従来の静的イメージング手法を進化させ、それを間もなく公開する予定です。我々の手法では、目の裏側を短時間の動画とし、それを分析することで脳内の圧力を測定します。それは既存の手法より早く、また精度もより高くなる可能性があります。

アフリカでは神経外科的障害のある子どもの統計情報は限られていますが、水頭症の子供の数はかなり大きいと考えられています。水頭症は脳の中の水分による圧力が高くなった結果起こるもので、頭蓋骨が大きくなります。治療しなければ、死に至る可能性もあります。

そのため脳の圧力を推定する方法は、非常に高精度であることが求められます。


音波で脳を見る


我々の眼球の裏にある視神経は脳に直接つながり、網膜が集めた視覚情報を脳に伝えています。視神経の髄鞘は風船のような形をしていて、脳の圧力が高くなると脳の水分で風船のようにふくらみます。

そのため視神経の動きを見ることで、脳や頭蓋骨に傷を付けることなく脳の重要な情報を引き出すことができます。超音波技術の進歩によって、頭蓋内圧の上昇を測定する道具も大きく進化しました。神経外科学における超音波は、放射線も使わず、ポータブルで、広く使えて比較的安価であるという意味で非常に魅力的です。

この手法の仕組みは、閉じた目の上に超音波プローブを置いて、視覚器が脳とつながる深い部分まで見るというものです。

従来使われている手法では視神経の髄鞘のスナップショットを使っています。髄鞘の幅が他の臨床・画像データと比較され、脳の圧力が高くなったかどうか判断されます。


新手法の仕組み



我々が開発している手法は、既存の静的イメージング手法とはいくつかの点で違います。髄鞘の幅の変化を測定するのに加えて、患者の心拍に合わせた髄鞘の動きを分析する動的な手法を開発したのです。この動きが頭蓋内圧と比較されることで、顕著な一貫性が見られます。

最初の研究として、我々は多数の子どもの集団に対し超音波での頭蓋内圧測定を行いました。過去の子どもに対する超音波を使った研究では、それを脳から直接測定した値と比較していませんでした。子どもの神経疾患の診断は、症状が非常にかすかなので難しいとされてきました。

我々は既存の静的イメージング手法の精度の低さの原因となっている欠点を特定することもできました。その問題は、他の多くの研究でも指摘されてきたものです。

静的手法では必要な画像の収集に2~3分かかりますが、我々の手法ではこれを大きく短縮し、30秒ほどで記録が可能になりました。

この研究はまた、これほど大きな規模の患者に対して行われるものとしては初めてのものです。

患者に傷をつけずに頭蓋内圧を測定する手法は、近年注目を集めてきました。その手法としては、脳への血流の測定耳の中の圧力の測定などがあります。が、これらの多くは精度がばらばらであり、限界がありました


新技術をより手頃に


我々の目標は、精度をより高め、よりシンプルにすることです。そうすれば、頭蓋内圧の測定が一次医療レベルで実施できるようになります。つまり、神経疾患による頭蓋内圧上昇の診断がより早く可能になるのです。

南アフリカのような資源の限られた環境では、神経疾患を持った子どもが適切な医療施設に紹介されるのは、本来あるべきタイミングよりずっと遅くなっています。そのため、初期の診断で正確な道具が使われればその後に大きな違いが出てきます。頭蓋内圧上昇の診断が早くできれば、その背後にある神経疾患を発見しやすくなります。

このシンプルかつ効果的な手法で、神経疾患の診断方法が変わる可能性があります。でもより重要なのは、これが一次医療施設、デイ・ケアやクリニックのような場所でも可能になるかもしれないことです。

この研究はケープタウン大学の神経外科部門と、ノルウェイでトップクラスの研究所の共同で行われており、暫定特許を受けています。


Image by UCI Institute for Innovation under Creative Commons license.

Gizmodo US[原文
(miho)

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