研究所報2002

　健常脳の神経活動時には血流量の増加は酸素代謝の増加よりも程度が大きい。このことは機能的MRI（BOLD法）による信号変化の基礎になっている1,2。近年，機能的MRIが脳血管障害患者にも適用され，脳血管障害後の機能評価に有用であることが示唆されている3。しかしながら，多様な脳循環代謝の変化を有する脳血管障害患者において，神経活動時に血流と酸素代謝がどのように変化するかについてはよく知られていない。頚動脈閉塞性病変は側副血行に依存して視覚皮質の脳循環動態に影響を与えうる。本研究では，頚動脈閉塞性病変例において，視覚刺激に対する視覚皮質の血流と酸素代謝の反応が，刺激前の脳循環代謝によって影響されるかどうかを検討した。

　頚動脈に高度狭窄あるいは閉塞性病変を有する患者13例（両側病変4例）（平均年齢56歳）を対象とした。後交通動脈あるいはleptomeningeal anastomosisによるposterior circulationよりの側副血行を7例で認めた。ポジトロンCTおよび15O標識の水（ボラス静注法）と酸素ガス（ボラス吸入法）を用いて，安静時（画面中心の十字を凝視）と視覚刺激時（4Hzで反転する黄青の環状のチェッカーボード）の脳血流と酸素代謝率を測定した4,5。測定の順序は安静時血流，安静時酸素代謝，視覚刺激時血流，視覚刺激時酸素代謝の順とした。脳血流量はautoradiographic methodにより，酸素代謝率はthree-weighted integral method (two-compartment model)により計算した．酸素摂取率は脳血流，酸素代謝率および血中酸素含量より計算した。安静時と視覚刺激時の視覚野皮質の値を半球毎に（頚動脈病変の高度な側と軽度な側で）求めた。視覚刺激時の値は大脳半球皮質平均値の視覚刺激時/安静時比で割って刺激時の全脳の変動を補正した。視覚刺激による脳血流量と酸素代謝率の変化率（％）と安静時の脳血流量，酸素代謝率，および酸素摂取率の値との関係を検討した。

　1）視覚刺激により視覚皮質の血流量はすべての患者で増加した．患者全体として，血流量は両側半球共に有意に増加した（増加率平均16%)。しかし，酸素代謝率の変化は様々で（増加率平均3%)，増加は有意ではなかった。酸素摂取率は両側半球共に有意に減少した（減少率平均12%)。2）頚動脈病変の高度な側で，脳血流量の増加率は，安静時の酸素代謝率の値と有意に正相関し(r=0.61)，酸素摂取率の値が高い程大きい傾向にあった(r=0.45)。酸素代謝の増加率は，安静時の酸素代謝率の値と有意に負相関していた(r=-0.8):酸素代謝は安静時の酸素代謝率が相対的に高い患者で減少し，相対的に低い患者で増加した。それゆえ，相対的に安静時の酸素代謝が高い患者で，脳血流と酸素代謝の反応が乖離した。3）両側半球の値を対象とした(n=26)多変量解析によっても，安静時の酸素代謝率が，脳血流量，酸素代謝率，および酸素摂取率の増加率と有意に相関していた。（図1，2）

図1．代表例2例のPET画像．それぞれ，左:脳血流画像，右:酸素代謝画像，上段:安静時，下段:視覚刺激時 (全脳の変動補正後)．左:左総頚動脈狭窄症．相対的に安静時の脳血流が低く，酸素代謝が高い患者．視覚刺激時，脳血流は著明に増加し，酸素代謝は減少している（脳血流と酸素代謝の反応が乖離）．右:右内頚動脈閉塞症．相対的に安静時の脳血流が高く，酸素代謝が低い患者．視覚刺激時の血流増加は少なく，酸素代謝は軽度増加している．

図2．視覚刺激時の脳血流量（左）および酸素代謝（右）の増加率と安静時の酸素代謝との関係 (頚動脈病変の高度な側の半球)．共に統計学的に有意な相関関係が認められる．脳血流の増加率は，安静時の酸素代謝率と正相関し，酸素代謝の増加率は，安静時の酸素代謝率と負相関している．相対的に安静時の酸素代謝率が高い患者では，視覚刺激時，脳血流は著明に増加し，酸素代謝は減少し脳血流と酸素代謝の反応が乖離している．

　1）脳血管障害患者において，脳の神経刺激に対する脳血流と酸素代謝の反応は，閉塞性脳血管病変に基づく脳循環代謝の変化に応じて多様に変化する可能性がある。この点は，機能的MRI（BOLD法）を脳血管障害患者に適用する際に留意する必要がある。2）対象とした患者すべてで視覚刺激により視覚皮質の血流が増加し，かつ脳血流量の増加率が安静時の酸素摂取率の値が高い程大きい傾向にあったことは，脳血管障害患者では，灌流圧低下が存在しても神経刺激に対する血流増加反応が保たれる可能性を示唆し，機能的MRI（BOLD法）の脳血管障害患者の機能局在研究への適用を支持する。3）血流が増加し神経活動の増加が示唆されるにも関わらず酸素代謝が減少する例の存在は予想外の結果であった。神経活動に関連した代謝の変化は嫌気性のブドウ糖代謝の増加である。本研究で酸素代謝の増加率が安静時の酸素代謝率の値と有意に負相関していたことより，安静時に好気性のブドウ糖代謝が盛んな場合神経刺激時に好気性代謝が嫌気性代謝にシフトすると考えることにより酸素代謝の減少を説明可能かもしれない。

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