機能性ニューロナビゲーション 従来のニューロナビゲーション技術は.脳神経損傷を最小限に抑えた頭蓋手術のための小さな頭皮切開を実現し.患者の低侵襲要求に応えるために.解剖学的画像を応用して脳内病巣の位置を正確に特定するものである。 機能的神経ナビゲーションは.腫瘍を示す解剖学的画像.機能的皮質および伝導束の画像を統合するマルチ画像フュージョン技術を用い.ナビゲーションとポジショニングの技術を組み合わせることにより.機能的脳構造（機能的皮質および皮質下伝導束）と機能を保持したまま病巣の全切除を実現するものである。 機能的な神経ナビゲーションは.術後の四肢の動きや言語.視覚の障害から患者を守ることができます。 1.脳機能イメージング 脳の表面には.運動.感覚.言語.視覚を司る多くの機能領域が存在します。 これらの機能皮質は.脳の他の部分と外観が異なるわけではなく.脳の解剖学的空間位置を頼りに大まかな位置を特定することしかできない。 この方法は精度が低く.誤差が大きく.様々な要因による干渉の影響を受けやすい。 1990年に小川誠司が提唱したBOLD（blood oxygen level dependent）技術17は.ヘモグロビンを内因性造影剤として用い.血中酸素飽和度の変化により画像化を行うもので.大脳皮質の機能領域を表示できる特殊な画像技術である。 大脳皮質の機能領域の神経細胞が活性化すると.新陳代謝が活発になり.続いて微小循環血流量が増加し.局所のオキシヘモグロビン/デオキシヘモグロビン比が増加する。 デオキシヘモグロビンが強力な常磁性体であるのに対し.オキシヘモグロビンは反磁性体であるため.デオキシヘモグロビンとオキシヘモグロビンを分離することができます。 そのため.T2WIでは大脳皮質の活性化した領域の信号強度が不活性な領域より高くなる。 活性化した部位の高信号をコンピュータ画像後処理技術により擬似カラーで脳構造画像に重畳することで.活性化した大脳皮質の機能画像を得ることができる。 BOLD法は.大脳皮質運動野（皮質第一運動野.運動前野.補足運動野）.感覚野.言語野（感覚野.運動野）.視覚野などの重要な脳機能領域の位置をより正確に特定できるようになったのです。 脳の機能領域は.神経支配する標的器官と伝導束で結ばれており.機能領域は伝導束で結ばれている。 この伝導束は.あらゆる重要な情報を送受信するコンピューターネットワークのようなもので.人間の脳のさまざまな機能を実行するために必要不可欠なものです。 この緻密で絹よりも繊細な皮質下の伝導束は.脳の白質にあり.機能皮質と肉眼で見分けがつかないほどである。 1996年にBasserとPierpaoliが初めて報告した拡散テンソル画像法（DTI）は.皮質下神経束を画像化する扉を開いた技術である[18,19]。 最近の実験および臨床研究により.DTIは.脳の白質線維内の水分子の異方的移動に基づき.皮質下の神経伝達経路（錐体路.視覚.聴覚.言語放射などの白質線維路）の形態.構造.伝導方向を示す3次元トラクトグラフィを可能にすることが実証されました。 また.脳機能計測は臨床応用だけでなく.高次脳機能研究のさまざまな分野でも活用されています。 2.機能的神経誘導手術の概念 機能的脳あるいはそれに隣接する機能部位（腫瘍.脳動静脈奇形.海綿状血管腫など）は.手術中に損傷を受け.四肢麻痺.失語症.失認.視野欠損などの合併症を引き起こすことが多い。 そのため.病巣を最大限に除去し.機能的な構造・機能を最大限に残すことが世界的な課題となっています。 復旦大学上海医科大学華山病院脳神経外科は.実験と臨床研究を通じて.世界で初めて機能的神経ナビゲーション（FNN）手術という新しい概念を提案し.実証しました[20-24]。 基本理念（図8）は.（1）従来のMRIで頭蓋構造モデルを.BOLDで機能的大脳皮質を.DTIで皮質下神経伝導束をそれぞれ表示し.マルチ画像融合の基礎資料とすることです。 (2) 剛体配置に基づくマルチモーダル医用画像融合技術を応用し.上記脳構造と機能画像の高精度な融合を実現する。 (3) ニューロナビゲーションと融合した画像を適用することで.見えない機能脳構造を可視化し.術野に投影して頭蓋手術のプロセスをガイドする。 これにより.病変の境界を明確にしながら.隣接する機能的な神経構造を正確に特定することで.病変の切除率の向上や神経損傷の回避に貢献します。 3.機能的ニューロナビゲーション手術の臨床応用 中枢神経系腫瘍の中で最も多い神経膠腫（脳腫瘍全体の36％.悪性脳腫瘍の81％）を例にとると.腫瘍と正常脳組織の境界は肉眼では識別できないことが多いため.腫瘍と正常脳組織の境界を確認することができます。 そのため.マイクロサージャリー技術の進歩にもかかわらず.画像的な意味での完全切除はグリオーマの60％程度にしか達成できないのです。 特に機能性グリオーマでは.「脳機能を最大限に温存した完全切除」という外科的戦略が難しいため.その傾向が顕著です。 BOLD法は.運動機能.言語機能.視覚機能.情動・認知機能などの高次皮質機能の個別分布を精密にマッピングするために用いられる。 Lehericy [25] とWu [23] は，「ゴールドスタンダード」である術中直接電気刺激法による運動野のBOLD定位に関する対照研究を報告し，その結果は非常に一貫していた． Rutten [26]とLang [27]も.音声皮質の局在化において.BOLDと電気刺激法の良い一致を示しました。 機能的ニューロガイド手術にBOLD画像を応用することで.ナビゲーション画像の情報量が豊富になり.腫瘍の切除を誘導するための解剖学的構造や機能的皮質の正確な術中位置の個別化.リアルタイム化が可能になり.完全切除率の向上や術後障害の軽減が期待できる[21,28]。 同様に.マルチイメージフュージョン技術を応用してDTI神経伝導束画像とMRI脳構造画像を融合することで.病変部と機能的神経伝導路の隣接関係を明確に示すことができます。 DTIによる機能的ニューロンナビゲーションは.錐体路や視覚.音声放射に隣接する脳腫瘍の切除率向上に役立ち.これらの重要な神経伝導路を画像上で定量的に術中に保護することができる（図9）ため.術後障害の軽減.術後生存期間の延長.患者のQOLの向上に貢献することができます。 復旦大学上海医科大学華山病院脳神経外科では.2001年から5年間にわたり.運動領域のグリオーマ（脳腫瘍）に対する機能的ナビゲーション手術の大規模な前向き無作為化比較臨床試験研究（n=238）を世界で初めて完了させました。 その結果.（1）新手法の使用により.機能領域グリオーマの外科的完全切除率を51.7％から72.0％（非機能領域ナビゲーション手術の完全切除率に近い）に高めることが.クラスIエビデンスに基づく医学的根拠で確認された。 (2)術直後の障害率は32.8%から15.3%に減少した。 (3) 患者の長期神経機能スコアは74から86に増加した。 (4) この臨床研究により.新しい機能的ニューロナビゲーション技術の有意な独立した生存率の優位性も確認された。 つまり.機能性悪性神経膠腫（WHOグレード3-4）患者において.従来のナビゲーション手術と比較して.術後死亡のリスクを43.0％低減することができました。 この研究成果は.世界有数の脳神経外科専門誌『NEUROSURGERY』に掲載され[24].世界脳神経外科連合会長のブラック教授（米国・ハーバード大学医学部）をはじめ.海外の研究者から高い評価を受けました–「この研究成果は.脳神経外科を大幅に改善できる画期的な研究です これは.脳の機能領域における腫瘍手術の成績を大幅に改善することができる画期的な研究です。この成果は.中国の脳神経外科の力が徐々に高まっていることを象徴しています」と述べています。 A-C.症例の頭蓋デジタルモデルの術前3D再構成。腫瘍を緑.運動野を黄.皮質下運動路である錐体束を青で示す。 d.運動野と皮質下錐体束をそのままに腫瘍を完全に切除した術後画像。