友和クリニックYuwa Clinic

MTBIの概要と研究の歴史

MTBIは、軽度外傷性脳損傷（mild traumatic brain injury）の略称です。見えない脳損傷と言われます。なぜ見えないと言われるのでしょうか？
これは、伝統的なCTやMRIの画像で検出できないことに由来します。交通事故などの中等度から重度の頭部外傷では、肉眼的な大きさの脳挫傷や脳出血などでCTやMRIで画像として認識できるために医療や脳損傷による高次脳機能障害（記憶力、注意集中力、理解力、遂行能力（仕事などを手順を考えて実行する）の低下や性格の変化（怒りやすくなったり、無気力なったり、物事にこだわるようになる）が補償される制度ができました。
しかし、MTBIは、むち打ちのような頭が「激しく振られる衝撃」で、顕微鏡で検出できる微細な脳神経線維の断裂や損傷（軸索線維の損傷）が生じるために、CTやMRIでは画像化ができず、異常なしとされ、医療や補償が受けれず、放置されています。時には、精神的な病気とされるなど不当な扱いを受けています。
近年、この見えない傷を見える化する画像技術が開発されてきました。MRIを応用したファイバートラクトグラフ（神経の束の中の水の流れを画像化した脳神経線維を画像化する技術）がMTBIに最も適した技術で、MTBIの6割の人の傷が描出できます。その他は、MTBIによる脳の血流低下を描出するSPECTとPETがあります。SPECTは、脳組織と結合する放射性同位元素を注射して脳血流を画像化する技術です。これにより、脳損傷を顕在化することができます。
MTBIの患者は、脳の神経線維の傷のために、ガスの火を切り忘れる、鍵や携帯電話を忘れる、会話が理解しにくい、言葉がでにくい、2つのことが同時にできない、怒りっぽくなるなどの性格変化などの障害をもつことが多くあります。
米国では、アフガニスタン戦争などの爆風の衝撃で若い兵士がMTBIに多く罹り、社会的な問題となり、MTBIの救済の道が開かれました。
わが国では、医療関係者にもMTBIに対する認識が乏しく、補償や治療対策が行われておらず、多くの患者の方が困難な状況に置かれています。ぜひ、むち打ちの15％くらいにMTBIが合併することを知っていただき、適切な治療や対策が行われることを希望しています。

表5-1は、MTBIの研究や取り組みの歴史を示したものです。第二次大戦後の車社会は、交通戦争をまねき、多くの頭頸部外傷後遺症例（むち打ち）を作りだしています。そして、この後遺症のなかで「めまい」と同時に、脳の軸索線維の傷がもたらす「MTBI」を多発させてきました。（桧学　監修：めまいを考えるー過去・現在・未来ー、金原出版、1997．より）

交通戦争の中で、重度の外傷性脳損傷による高次脳機能障害が注目され、米国を中心に、治療やリハビリの対策が行われ、整備されてきます。重度のTBIの対策の整備とともに、軽度TBI・MTBIの高次脳機能障害が注目を浴びるようになり、アメリカリハビリテーション協会による最初のMTBIの診断基準が作成されました。その後、これを受けて、WHOがMTBIの診断基準を提案しました。これにより、MTBIは、世界的な大きな健康の課題になり、我が国にもMTBIの取り組みが波及してきます。
2007年には、MTBIを検出する画像検査のFiber tractographyが、脳外科の術前診断にも利用されるようになります。そして、東北大学のリハビリ科の杉山謙医師らにより、従来のCTやMRIで描出できない交通事故による脳神経線維の損傷（びまん性軸索損傷）をFiber tractographyで描出できることが報告されました。これは、大きな成果です。
2009年には、石橋徹医師による、我が国で最初のMTBIの出版が行われました。これにより、MTBIの研究が進展しました。同年、我が国初のMTBIの患者の会が結成されました。
2012年には、当院に最初にMTBIの患者が受診しています。これを契機に、当院でのMTBIの取り組みが始まりました。
2013年には、米国のハルカワー医師による、外傷性脳損傷のDTI（拡散テンソル画像）の100論文を総括し、拡散テンソル画像やFiber tractography画像が軸索損傷を描出できると報告した。これにより、MTBIの軸索損傷の検出にFiber　tractography　が有用であることが確立されました。その後、SPECTやPET画像がMTBIの検出画像として有用なことが報告され、見えない脳損傷のMTBIが画像として見えるようになりました。そして、2020年には、始めて通勤途上災害のＭＴＢIがfiber tractography画像で労災補償の認定がされました。これは、我が国のMTBI史上において画期的なことです。そして、2023年には、中等度TBIがSPECT画像で障害6級相当に認定されました。このように、fiber tractographyやSPECTがMTBIの診断の画像として認められるようになってきました。

MTBIが起こる仕組み

脳の神経細胞は、神経細胞体と細胞体から出る細胞突起からなり、細胞突起には、短い樹状突起と長い軸索突起（軸索線維）からできています。MTBIでは主に、軸索線維が損傷します。そしてそれが広範囲に起きた場合には、びまん性軸索損傷と言います。

鞭打ち損傷では、頭部に対して、回転性の加速・減速のエネルギーが負荷され、物性の異なる腦の各組織間にひずみが発生し、そこに剪断力と呼ばれる物理的な力が発生し、脳を損傷するために、大脳半球と脳幹部の白質（軸索線維）に広範な損傷が起こります。大脳皮質から深部白質、脳梁、脳幹部にかけて神経損傷（神経細胞と軸索損傷）と血管損傷が起こる。特に、MTBIでは、軸索損傷が重要であるとされている。
図5-3は、軸索の損傷が起きる仕組みを示したものです。このように、むち打ちなどで頭部に回転性の衝撃が起こると、軸索に、捻じれ力が働き、軸索の断裂が生じます。そして、軸索の脱落、崩壊、神経細胞の活動低下・壊死などが起こります。
脱落・崩壊した神経の部位により、意識障害や高次脳機能障害、脳の局在機能徴候、脳神経麻痺、四肢の運動麻痺・知覚麻痺、小脳症状、膀胱直腸障害、錐体外路障害が起きてきます。

MTBIの診断基準

1993年にアメリカ・リハビリテーション医学協会が、最初にMTBIの定義を頭部外傷リハビリテーション雑誌に掲載しています。この基準の評価されるポイントは、意識喪失が絶対的な条件ではなく、以下の項目を満足すれば、MTBIと診断できるとした点です。即ち、その評価項目には、気が遠くなる、失見当識、意識混濁などの軽度の意識変容や外傷性健忘（事故により過去の出来事を思い出せない逆行性健忘と事故後の出来事を覚えていない前向性健忘があります）や局所神経学的欠損症状（片麻痺、言語障害、視野障害や大脳白質、脳梁、脳幹部、小脳などの傷害を含みます。）が挙げられます。（表5-2）
ここで見当識とは、現在、自分がいる場所、時間、周りの人、おかれた状況などの認識を示す。これが障害されるのを失見当識と言います。
グラスゴー昏睡尺度は、1974年にグラスゴー大学のJannettらが、頭部外傷の意識障害の程度を評点化したものです。開眼4点、発語5点、運動機能6点の3つの点について段階分けしたもの合計点で表示します。GCSの13点から15点は、軽度意識障害とされます。13点未満は、中等度以上を示します。

脳には、図5-4に示すように、大脳はその場所によって機能が分化しています。大きな領域としては、前方にある前頭葉、頭頂部にある頭頂葉、後ろにある後頭葉および側面にある側頭の4つに区分されます。
前頭葉はものを考える・運動の指令をします。頭頂葉はものを感じ解析します。後頭葉は目からくる視覚情報を取り入れ解析します。側頭葉は記憶や言語、音の解析を行います。

表5-3は、MTBIによる局所神経学的欠損症状の概要を示したものです。局所神経学的欠損症状には、今あげた4つの大脳皮質の細胞の損傷により起こる局在徴候と軸索線維を中心とする大脳白質、脳梁と脳幹部、小脳および脳神経の損傷を含みます。そのため、多彩な症状を引き起こします。

表5-4は、2004年にWHOにより報告されたMTBIの診断基準です。基本的には、アメリカリハビリテーション協会の基準を踏襲したものです。大きな違いは、リハビリ協会で明示されていた、局所神経学的欠損症状の遷延性を削除していることです。実際には、MTBIには、遷延性の神経症状が多くあり、この項目の削除は明らかに誤りです。

MTBIおよび後遺症の頻度

Mild TBIの臨床経過の中には、症状が遺残して治らず、慢性化する例が、7%〜33％あることが報告されています。現在、アメリカ人の2％、530万人がTBIの後遺症を抱えて暮らしているとされています。我が国でも同様の多発が推定されています。
このように、MTBIは、発生頻度の高い疾患です。MTBIより頻度の高い疾患は、片頭痛や帯状疱疹しかないと言われています。
国によって、人口10万人あたり、100人から500人のMTBIが発生しているとされています。ある報告では、人口10万人あたり、MTBIが180人発生し、その内15％ 27人が症状遷延例となると推定しています。これは大変大きな発生頻度です。 これをもとに我が国の2020年の人口1億2571人を基に推定すると、年間のMTBIの発生数は、22.6万人であり、そのうち15％の後遺症が残る場合、年間3.4万人となり、これが治らずに40年間累積すると、後遺症に苦しむ人は、135.7万人にも上ります。これは、大変大きな問題です。海外では、MTBIは、国民すべてに係る公衆衛生の問題と認識されています。
参考までに、交通事故に限って言うと、山口医師の推計では、交通事故の年間100万件でそのうち10万件が交通外傷であり、その1割の1万件に高次脳機能障害が生じ、これに生産年齢人口の15歳から64歳までの49年をかけると、概算49万人の高次脳機能書が蓄積しているとしています。

Fiber tractography (ファイバートラクトグラフィー)

図5-5は、大脳半球の左右を連結する脳梁の神経線維束をファイバートラクト・グラフィーで表示したものです。このように、これまで、見ることのできなかった、軸索線維の損傷が描出できるようになりました。

ファイバー・トラクトグラフィーの原理を、簡単に説明すると、以下のとおりです。軸索線維の内部には、軸索輸送という水の流れがあり、栄養素を運搬しています。軸索と軸索の隙間にも水分が存在します。図4-5は、白丸が水分子を示しています。図Aは、軸索が破損した場合の水分子の拡散の動きを示しています。図Bは、軸索が正常の場合の水分子の拡散の動きを示しています。 軸索が正常の場合は、図Bのように水分の拡散（ブラウン運動と言います）は、軸索の壁に阻まれて一方向に拡散します。これを異方性拡散といいます。しかし、軸索が損傷して、軸索の壁がなくなると、軸索の壁がなくなるために、水分子は均等な方向に拡散します。これを等方性拡散と言います。この水の拡散を検出して、軸索束の画像を作成したものがファイバー・トラクトグラフィーです。軸索が正常な部位では、水の拡散に沿って、線維束が描出されます。線維束が破損した部位では、線維束が欠損します。これにより、MTBIによる欠損部を描出できます。（以下は、竹村浩昌氏ら 2015から引用）

A. 等方性拡散。障壁が存在しない場合、個々の水分子はランダムな方向に運動し（ブラウン運動）、総体として等方性（球状、点線）に拡散する。
B.異方性拡散。白質においては、軸索から構成される線維束(fascicle)が水分子の拡散運動の障壁となる。そのため、線維束と平行する方向により拡散する（異方性拡散、点線）。このことから、水分子の拡散情報を計測することで、生体における線維束の方向を再構築できると考えられます。

図5-7は、水分子の拡散テンソルモデルを示したものです。テンソルは、建築工学の張力という意味です。この場合は、水分子の拡散速度を示します。脳を1～2㎜の立方体に分割して、水の拡散する方向を調べ、これを立体的に繋いで、軸索線維の流れを描出します。

図5-8は、決定論的トラクトグラフィ―の軸索線維束の描出の例を示したものです。図Aは、各ボクセルの主要拡散方向を示す。決定論的トラクトグラフィ―では、主要拡散方向（水拡散の3軸のベクトルの中で最大のもの）を決定し、それ以外の拡散情報は捨てて、主要拡散方向のみで、線維束を描出します。網掛けで示した各ボクセルの主要方向を繋いで、当てはまるラインを描出する。この方法は、簡便さという利点があるが、画像のノイズ（雑音）の影響を受けやすく、弯曲部などが描出しにくい欠点があります。例えば、外側膝状体と第一次視覚野を連絡する視放線はMeyer’s loopと呼ばれる湾曲構造を含み、決定論的トラクトグラフィーではこの部分を描出できない。一方、確率論的トラクトグラフィーとは、ボクセルにおける水拡散情報を、確率密度関数として扱い線維束の追跡方向を決定する手法です。
この手法では、拡散率の高い方向はより高い確率で追跡されるが、主要拡散方向でない方向でも低い確率で追跡されるため、プロセスを繰り返すことによってMeyer’s loopのような大きく湾曲する線維束を描出することが可能です。
このように、確率論的なトラクトグラフィーでは、処理方法は複雑になるが、水拡散情報を全て取り込むことができるため、より複雑な線維束の形状を追跡可能になり、その精度が格段に向上し、臨床応用が可能になってきました。

図5-8-2は、ファイバートラクトグラフィーの技術の進歩によって、視放線のような大きな彎曲部の白質線維も描出可能になり、死後脳の視放線に一致した画像を描出できることを示しています。

交通事故によるびまん性軸索損傷例のFiber tractography

図5-9は、杉山謙らの交通事故による高次脳機能障害例（知的機能低下、注意障害、記憶障害、遂行機能障害を伴う）のFiber tractographyを示したものです。この例では、従来のCTやMRIでは、異常が検出できないが、Fiber tractographyでは、左列の健常者に比して、脳梁および脳弓の損傷が顕著なことが分かります。脳梁では、中央幹や峡部、缶脳弓は、エビのような形で、2つの弓が合わさった形をしていますが、交通事故例では、形状が失われ激しく損傷しています。
脳梁は、左右の脳半球を結ぶ線維束であり，約2億本の交連線維が通っています。脳梁は長軸方向約8cmの長さの細長い形状をしています。その前下端から脳梁吻，続いて前方に屈曲した脳梁膝，水平に走る脳梁幹，後方で膨大している脳梁膨大からなっています。（図5-10）

脳梁の損傷による障害は、脳梁離断症候群として知られており、関連する前頭葉、頭頂葉、後頭葉、側頭葉の関連する部位で異なり多彩な障害を示す。日常生活に関連する主な障害にについて述べます。
構音障害、失語症、失読症、失書症、失行症、道具の脅迫的使用などの障害を来します。構音障害は、意図した言葉の音を正しく生成できないこと。失語症は、主に言葉を話すこと、言葉を聞いて理解することの障害を示します。失読症は、書かれた文字が読めない。失書症は、運動器の異常がないのに字が書けなくなる状態。失行症は、敬礼しなさいとか、金づちで叩く真似をしなさいと命ぜられても誤った動作をする症状です。道具の強迫的使用とは、眼前に置かれた対象を、意図に反して強迫的に右手（利き手）が使用してしまう現象である。これは、前頭葉からの抑制回路が障害されたためとされています。
脳弓は、大脳半球の内側面、脳梁の腹側にあり、視床下部の乳頭体と海馬足先端の鉤とを連絡する長い弓状の繊維束で、脳弓柱、脳弓体および脳弓脚に区別される。左右1対よりなります。脳弓脚は、脳梁幹の後部で左右に分かれた部分で、海馬采となり海馬足の先端に達する。大脳皮質の嗅覚中枢および海馬足などからの興奮を受けて、これを乳頭体に伝える下行伝導路をなす。脳弓は、パペッツ回路の一部を構成します。
パペッツ回路は、1937年に、アメリカの神経解剖学者のパペッツ（James Papez）が報告した回路で、海馬-脳弓-乳頭体-視床前核-帯状回-海馬傍回-海馬という閉鎖回路を言います。
当初は、情動を形成する回路と考えられていましたが、現在は、空間情報処理や自ら体験した記憶（エピソード記憶）の形成に関与していることが明らかにされ、この部位の損傷は記憶力の低下を起こします。（南山堂医学大辞典）

SPECT（脳血流シンチグラフィー）について

脳SPECT検査は脳単一光子放出型コンピュータ断層撮影法の略です。脳に集積しやすい脂溶性の放射線医薬品を微量注射します。脳に集積した薬品から放出する放射線（ガンマ線）の分布をシンチレーションカメラで撮影し、断層画像として表示する検査です。これにより、脳の損傷による局所的な血流低下を検出します。

脳SPECT画像は機能画像であり、頭部外傷でCTなどの解剖画像では評価できない脳機能を定量的、定性的に評価することが可能です。頭部外傷 においても脳SPECT画像が病態を理解し、診断、治療、予後判定、治療効果判定に有用です。 SPECTは全脳を評価でき、標準データベースと比較することにより統計解析画像が容易に作成できる利点があります。

SPECTで脳血流低下が見られる症例：53歳男性。
2年前に交通外傷で意識消失を起こし、脳振盪として他院で加療された。職場復帰後に集中力、記憶力の低下、仕事の効率低下が見られた。頭痛、めまい、ふるえ、しびれなどの症状も継続した。知能検査 (WAIS)では平均知能指数は正常であるが、語音、数唱などに部分的な低下を認め、同時処理能力、ワーキングメモリーの低下が顕著であった。Brain MRIでは明らかな脳挫傷は指摘しえないが、両側前頭葉皮質下に白質病変を認めた。SPECT、ASL＊（動脈スピンラベリングによる脳血流画像：動脈血を磁化してこれを指標にして毛細血管レベルでの潅流画像）では両側前頭葉に血流低下を認め、この所見は頭部外傷 2年後と3年後に検査したが、変化は見られず、不可逆的な神経損傷を示した。高次脳機能障害と診断されている。（松田博史：脳SPECTパーフェクトガイドより）

砂田一郎らによる頭部外傷患者のSPECT検査の論文では、受傷2日以内の急性期25例、3日～10日以内の亜急性期10例、受傷1年以降の慢性期5例の頭部外傷患者にSPECTによる脳血流測定を施行している。来院時のGlasgow coma scaleは、14点から4点、平均12点であった。急性期例の25例中16例に局所的な血流低下部位を認めた。亜急性期例では、10例中4例に広範な血流低下を認めた。慢性期例の5例では、CTやMRIでは検出し得なかった血流の異常がみられたと報告している。
そして、頭部外傷例において、SPECTを用いた脳血流測定は、他の検査では検出できない脳の状態や機能を把握することができ有用であると報告している。
中野らのSPECTによる正常ボランティアで、心身共に問題がなく、頭部CT、MRIで異常を認めない18から87歳までの男29名、女24名、平均年齢は47.9歳の群の平均脳血流量は、43.3±7.5ml/100g/minであると報告されている。これから、通常の下限5％のカットオフ値は、43.3-1.64σ＝43.3-1.64×7.5＝31.0であり、これを下回る脳血流量は低下と判定される。

MTBIの患者のプロフィール

表5-5は、当院のMTBI患者のプロフィールを示したものです。女性が69.4％と多数を占めます。年齢は8歳から93歳までに広く分布しています。40代にピークがあります。受傷原因は、交通事故が83.7％と多数を占め、転落・転倒、スポーツと続きます。

MTBIの事例

以下では、当院で診断または治療したMTBIおよび中等度TBIの事例を説明します。

事例1

事例2