光トポグラフィーによる脳機能の計測

Applications of Optical Topography in Neurosurgery

はじめに

　脳の活動している状態を生きたまま計測することは長い間，動物でしか行うことができなかったが，近年のテクノロジーの急速な発展に伴って，ヒトにおいても現実的なものとなってきた。その嚆矢はpositron emissiontomography（PET）である。この技術により，活動しているヒトの脳の動態を外部から観察する方法が開かれ，非侵襲的脳機能マッピング法として開花した¹⁾。その後，1980年代にfMRI が臨床応用されるに及んで，非侵襲的脳機能マッピング法は一気に広く用いられるようになった。これらは，いずれも神経活動に伴って起こる局所の脳血流の変化を捉えようとしたものである。本稿で述べる光トポグラフィーは近赤外線スペクトロスコピー（NIRS:near infrared spectroscopy）を用いたもので，脳機能を継続的にかつ簡便にマッピングを行う目的で開発された。現在この装置は空間分解能こそ20～30mmにとどまるが，脳の活動状況をほぼリアルタイムに連続計測することが可能である。また，脳波計と同じ程度の大きさであり，容易に移動できるので，病室や，診察室などでの計測や，運動中の計測まで可能で，さらに頭部が多少動いても計測できるため，日常的な環境下で作業しているときの脳の活動を観察することができる点に大きな特徴がある。

Abstract

　Optical topography is a new alternative for noninvasive functional brain mapping. It uses near infrared light projected from the scalp into the brain. The reflected light which is sampled 30mm apart from the injection probe carries the information of hemoglobin concentration change of the regional brain tissue lying at the midpoint of probes. When mapped using 24 channels,we see the real time brain activities during various tasks allowing the head movements as well. It is utilized in measuring the language function,and diagnosis of epilepsy focus. Several such clinical applications are demonstrated. The brain activities are measured during finger tapping. The mapping during word generation task shows the activities of Broca's area indicating the hemispheric dominancy of language function. We correlated the results between optical topography measurement and amytal test,showing 85% matching according to the language dominancy. It also useful in identifying the epilepsy focus because the hemoglobin increases at the focus region in the initial phase of epileptic seizures. In our study,the feasibility of optical topography in focus diagnosis is confirmed in 85% of 27 cases. The advantages of optical topography are as follows. 1: It is portable to various clinical scenes including patient ward and outpatient clinic. 2: It can be used conjunction with fMRI and MEG. 3: It measures the brain activities even during the head movements.