小児の水頭症は.通常.脳脊髄液の吸収障害や循環経路の閉塞をもたらす先天性または二次的要因によって引き起こされます。 小児の水頭症の治療法や予後は.発症年齢や水頭症の病因と密接な関係があることが多い。 小児のあらゆるタイプの水頭症を安全かつ効果的に管理することは.脳神経外科医による研究の焦点となっています。
1875年にエルンスト・アクセル・キーとマグヌス・グスタフ・レツィウスが脳脊髄液の生成.循環.吸収の生理過程を解明し.1913年にはウォルター・ダンディとケネス・ブラックファンがさらに脳脊髄液循環を調べ.1日に160～400cm3の脳脊髄液が生成されていると算出した。で.脳脊髄液は脈絡叢で作られ.クモ膜顆粒から吸収されると結論づけた。 この一連の研究は.水頭症の病因論的治療の理論的根拠となるものであった。 現在.小児の水頭症の治療には.主に内視鏡的第三脳室造影術（ETV）と側方脳室腹腔シャント（VPS）が使用されています。
1.内視鏡的第三脳室造影術
1923年2月6日.William Jason Mixterは.先天性水頭症の小児に対し.尿道鏡と柔軟なプローブを用いて医学史上初の内視鏡的第三脳室造設術を行った。 内視鏡的第三脳室造影術は.当初は閉塞性水頭症にのみ使用されていました。 近年.内視鏡機器や内視鏡技術の進歩.内視鏡的第三脳室造設術の効果に関するさらなる研究により.内視鏡的第三脳室造設術の適応は徐々に拡大し.水路狭窄.特発性外側および中央孔狭窄.孤立性四脳室.DandyCWalker 奇形.脳室内出血による水頭症.新生物性水頭症などが含まれます。 (脳室内腫瘍.松果体腫瘍.後頭蓋窩腫瘍を含む）.くも膜嚢胞による水頭症（鞍上くも膜嚢胞.松果体くも膜嚢胞.被殻くも膜嚢胞を含む）.感染・出血後の水頭症.脳室症候群.正常圧水頭症.非交通型脊髄腔とキアリーI奇形と水頭症を合併.脳膨満感 水頭症を合併したもの.水頭症を合併した脊椎閉鎖症.結核性髄膜炎による閉塞性水頭症などです。
現在の研究の多くは.水頭症の徴候や症状の改善と.術後のシャントへの依存がないことを内視鏡的第三脳室造設術の成功の基準としています。 内視鏡的第三脳室造影術の成功率は.22％～93.8％と文献に報告されています。 はシャントに依存しており.その93.5％は水管狭窄症の患者であった[5]。Beems Tらは.水管狭窄症の患者における内視鏡的第三脳室造影術の成功率は87％であることを見いだした。 他の関連報告でも.水頭症に対する内視鏡的第三脳室造影術の高い成功率が確認されています。
今回の研究では.内視鏡的第三脳室造影術の合併症率は0～22％であることがわかりました。 合併症として.脳室内出血.視床下部機能障害.徐脈.無呼吸.術中心停止.術後一過性のホルネル症候群.精神症状.尿崩症.てんかん.気胸.硬膜下水腫・血腫.進行性肥大性多発神経炎などがあります。 しかし.術前に患者を慎重に評価し.診断を明確にし.手術の適応を厳密に守り.術中操作と術後管理に注意を払えば.内視鏡的第三脳室造設術は比較的安全な手術であることに変わりはない。
Tuliらによるレトロスペクティブスタディでは.小児の水頭症に対する内視鏡的第三脳室造影術の失敗率は44％であるのに対し.側方脳室シャントは45％であり.両者に統計的有意差はなかった。 失敗の理由としては.瘻孔の開口部が小さい.リリーキス膜が開かない.出血や感染により脳脊髄液中のタンパク質やフィブリノゲン濃度が上昇し.脳脊髄液の取り込み量が減少した.瘻孔開口部の瘢痕化などが挙げられます。
内視鏡的第三脳室造設術の失敗を招く危険因子としては.以下のようなものがあります。
(1）頭蓋内感染：これは術前感染だけでなく.術後感染も含まれ.感染によってクモ膜下癒着が起こり.脳脊髄液の循環や吸収に影響を及ぼす可能性があるからです。
(2)患者年齢の若年化：同じ病因の患者であっても.若年者ほど術後不良率が高く.2歳をカットオフポイントとする報告や.1歳や6ヶ月をカットオフポイントとする報告もある。 また.若年者では脳脊髄液の吸収が不完全であるため.脳脊髄液の循環が成人とは異なり.これらの患者は通常.吸収異常と閉塞因子の両方を有するとされてきた。
(3) 術後髄膜炎：経過観察中に髄膜炎を発症すると.瘻孔開口部周辺に線維性組織が増殖し.閉塞することがあります。
2.脳室側腹腔シャント
1949年にNulsenとSpitzが最初のシャントを行い.それ以来.シャント装置の改良が続けられている。 1960年代から1970年代にかけて.シャントは臨床の場で広く使われるようになった。 当初は脳脊髄液を静脈系にシャントしていたが.血栓塞栓症のリスクが高いため.後に登場した側脳室腹膜シャント（VPS）に取って代わられたのである。
側脳室腹膜シャントの登場は.水頭症の治療を一変させました。 しかし.側脳室腹膜シャントの失敗率はまだ高い。 大規模な臨床調査において.シャントによる死亡の発生率は1.4％であることが判明している[25]。 失敗率は術後1年目で約40％.2年目で53％.4年目で60～62％となっています。 バイパス術後10年以内の失敗率は約63～70％である[23,29,30]。 バイパス管が正常に機能している期間が長ければ長いほど.バイパス失敗の発生率は低くなることが研究で分かっています。バイパス失敗の14％は術後1カ月以内に発生していますが.術後2年目に発生するバイパス失敗はわずか5％です。
シャント不全の理由としては.オーバーシャント.アンダーシャント.シャント関連感染.シャントの脳室側または腹腔側の閉塞.バルブ不全などが挙げられます。
McGirt MJらは.1歳未満の患者や早産で生まれた乳児は.シャント術後早期にシャント不全を起こす可能性が高いことを示しました。 患者さんの年齢.早産かどうか.シャント交換の回数などがシャントが正常に機能する期間と関係しており.一方.水頭症の原因はシャントの生存期間とは関係がないと結論づけました。 また.シャント手術の期間も感染の危険因子となります。 失敗率を下げるために.40分以内にシャントを完了させるべきと考える学者もいます。 また.低年齢児では脳脊髄液の吸収が悪く.シャント不全になる可能性があるため.脳脊髄液蛋白が1,000mg/dl以上.体重2kg未満のお子様には一般的にシャントは使用しません。
シャント関連感染症の発生率は5.1～15.2％です。 シャント手術後1ヶ月以内に.シャント関連感染により.患者の45％にシャント不全が発生します。 しかし.術後2年のシャント不全患者のうち.シャント関連感染によるものはわずか6％であった。 シャント関連感染症の70C 90%で.黄色ブドウ球菌とコアグラーゼ陰性ブドウ球菌による感染が確認されました。 このように.シャント不全は主にバイパス術後早期に発生し.シャント関連感染症が早期シャント不全の主な原因となっています。
低年齢児や未熟児は免疫系が未発達であること.皮膚の状態が良くないこと.皮膚表面に細菌が密集していること.敗血症になる可能性が高いことなどから.低年齢や未熟児歴はともに分娩関連感染症の危険因子とされています。
術前の予防的抗生物質はシャント関連感染の予防に効果がないことが分かっており.シャント表面の細菌叢を死滅させ.シャント関連感染の発生を減少させるために.抗生物質の浸漬が有効であることが分かっています。 この方法は.シャント関連感染を防ぐために南アフリカで初めて採用され.無作為化比較試験により.シャントに抗生物質を染み込ませるとシャント関連感染の発生率が1.2～5%に減少することが示されました。
ジョンズ・ホプキンス大学の最近の研究によると.1歳未満の74人の患者が.0.054％のリファンピシンと0.15％のクリンダマイシンを浸したシャントを使用して.合計108回のシャント手術を受けたことがわかった。 術後9ヶ月以上経過した時点でのシャント関連感染症の発生率は4.6％であった。 本試験では.抗生物質に関連する毒性は認められませんでした。 したがって，1歳未満の水頭症患者および早産患者に対する抗生物質浸漬シャントの使用は，シャント関連感染症の発生を減少させるのに有効であると結論付けられた． オーストラリアの研究では.抗生物質を染み込ませたシャントを使用することで.シャント感染症の発生率が6.5%から1.2%に減少したそうです。 この方法では.シャントを浸すだけで.リザーバーやバルブは未処理のままであり.シャントに関連した感染の可能性が残ると結論づけた。 しかし.シャントを抗生物質で浸すと.術後早期の感染症の発生率が低下するだけで.術後後期の感染症は減少しません。術後後期の感染症は主に血行性で.シャント表面の細菌負荷や処置とは関係がないからです。
過剰シャントの発生率は.文献上では約1.5％～6.7％と報告されており.最も多い報告で37％となっています。 硬膜下液や血腫を引き起こす過剰シャントの発生率は3.4％である。
Robinsonらの報告によると.無圧弁または低圧弁を装着した患者の17％が1年以内に過剰シャントを発症し.5年後には43％.7年後には57％が過剰シャントを発症していた。 中高圧弁シャント患者において.過剰シャントの発生率は.1年後2％.5年後17％であった。 低圧シャントの患者とは対照的に.中高圧シャントの患者はシャント過負荷をほとんど経験しなかった。 その理由の一つとして.低圧シャントは高圧シャントよりも多くの脳脊髄液をシャントできることが考えられます。 脳脊髄液のシャントが過剰になると.脳室が小さくなり.シャントの脳室側の閉塞が起こり.さらに脳室が小さくなる可能性があります。
小児の頭蓋内圧は年齢とともに変化しますが.現在.乳幼児では.胎児の前庭が閉じるまで脳室が大きくなりすぎないように.低圧シャントが好まれています。 高齢になると.過剰なシャント.低頭蓋圧.医学的に誘発された頭蓋一体化を避けるため.高圧シャントが必要になります。
従来のシャントは.弁膜とその関連部品によって脳脊髄液の流れを制御している。 弁膜の圧力はあらかじめ高.中.低に設定され.脳脊髄液の圧力が弁膜圧力より高くなると弁膜は開き.その時点で弁膜は脳脊髄液の流れに対してほとんど抵抗を与えず.患者が立った状態で重力により脳脊髄液が流れ続け.頭蓋内圧が低くなるというもので.このことを サイフォン サイフォン現象は過剰なシャントの原因の一つであり.この問題に対処するため.クリニックではさまざまなタイプのサイフォン防止弁が使用されています。
Delta Valve（Medtronic PS Medical, Goleta, CA）は.オリジナルのバルブにサイフォン防止装置を追加したもので.一対の柔軟なダイアフラムからなり.脳脊髄液の圧力が低下するとダイアフラム間の開口部を狭めて脳脊髄液の流量を減少させるものです。 Orbis-Sigmaバルブ（Cordis, Miami, FL）は.感圧リングと太くて細い円形ロッドで構成されています。 Drake JMらは.臨床比較試験において.従来のシャント装置と2つの抗サイフォンシャントとの間でシャント不全の発生率に統計的な差はないことを示した。 しかし.サイフォン防止シャント装置は.患者が立っているときのサイフォンによる脳脊髄液の過剰なシャントを減らすのに有効であった。 オルビス・シグマ・バルブを使用した患者さんでは.過度のシャントが発生した症例はなかったそうです。 この研究は.バルブの設計がシャント不全の原因に違いをもたらすだけで.シャント不全の発生率を減少させないことを示唆しています。
1980年代に登場した調節式シャントは.患者の年齢や心室の大きさに応じてシャントバルブ圧を非侵襲的に調節できるようになり.過剰なシャントや再手術のリスクを回避することができるようになりました。 したがって.理論的には.圧力調整式シャントは.シャントの過不足や心室端の閉塞の発生率を低減し.側脳室腹膜シャントの失敗率を低減することができます。
Johns Hopkins病院の279人のシャント患者の分析によると.シャントの故障の48％（135/279）は手術後17±13ヶ月以内に発生していた。 シャントの脳室側の閉塞が24%.シャント関連感染が6.4%.腹側の閉塞が5%.シャント弁の故障が6.1%.シャントの破損や脱落などのその他の原因が5.7%であった。 圧力調整可能なシャントを使用することで.シャントの心室側での閉塞の発生率とシャント交換の割合が減少しました。
しかし.Kestleらは.圧力調整式シャントの初回設置から1年以内のシャントの成功率は67％であるのに対し.圧力調整式でないシャントは61％であり.両者に統計的な差はないことを明らかにしました。 シャント不全の理由としては.閉塞（17％）.シャント過剰（1.5％）.脳室分離（2％）.感染（10.6％）などが挙げられた。 その結果.圧可変型シャントは.すべての水頭症患者においてシャント不全の発生率を減少させないことが示され.Florianらの所見と同様であった。Drakeらの研究も同様に.どちらの弁もシャント不全の発生率を減少させないことが示された。
Aschoffらは.Codman Hakimシャントの圧力を200mmH2Oに調整しても.Codman Hakimシャントにサイフォニング防止装置がないため.患者が立っているときにサイフォニングによるシャントが436ml/hに達することがあることを明らかにした。 また.MRI検査中に磁場によってコッドマン・ハキーム式シャントのバルブ内の圧力が変化し.シャントが故障することが報告されています。
近年.このようなさまざまな問題に対応するため.ProGAV可変圧力シャント（Aesculap-Miethke, Tuttlingen/Potsdam, Germany）が臨床で使用されています。重力弁と可変バルブゲートからなるバルブデバイスで.開放圧の設定が15.20.25.30 重力弁の開弁圧は15.20.25.30cmH2Oに設定できるが.動作後に再調整することはできない。 調整弁の圧力は0～20cmH2Oの範囲で調整でき.術後は体外で再調整が可能です。 この設計により.患者さんが横になっているときも.立っているときも.弁圧を一定に保つことができ.脳脊髄液の流量を一定に保つことができます。 また.ProGAV圧力調整型シャントは.磁界にさらされることによる弁圧の変化を防ぐためのロック機構を備えています。 現在の研究では.その安全性と有効性が確認されていますが.ProGAV圧力調整式シャントが他のシャントと比較してシャント不全の発生率が低いかどうかについては.さらなる研究が必要です。
理想的なマニホールドは次のようなものです。
(1) バルブの開弁圧は.通常の生理状態で脳脊髄液が流れる圧力に近い。
(2)異なる圧力条件下でも脳脊髄液の流れが安定すること。
(3) 体位.体温.外圧.脳脊髄液の脈動圧の変化により.脳脊髄液の流れや弁の開閉圧が変化しないこと。
(4) 脳脊髄液の逆流を止めることができるバルブです。 しかし.残念ながら.明確なメリットを持つシャントバルブはまだありません。
Engerらは.最初のシャントから10年後のシャント交換率を69％と示した。 Berryらは.レトロスペクティブに.シャント後5年以内に37％（合計1307例）の患者が少なくとも1回のシャント交換を必要とし.20％が2回以上のシャント交換を必要としていることを発見した。
Berryらは.シャントを最初に設置したときの患者の年齢が低いことが.シャント交換の必要性の危険因子であることを発見しました。 30日未満の患者では49.2%がシャント交換を必要とし.30日～1歳の患者では35.8%がシャント交換を必要とした。 しかし.1歳以上の患者さんでは.最初のシャント設置から5年以内のシャント交換率は28.6％でした。 二分脊椎の患者さんでは.22％の患者さんが最初のシャント交換後に複数回のシャント交換を必要としました。 著者らは.年齢が80日未満であることは.複数回のシャント交換を必要とする危険因子であると結論づけた。 閉塞性水頭症の患者さんはシャントデバイスの交換率が高かった。 二分脊椎の患者さんは.潜在的にシャント交換を何度も行う危険性があります。 したがって.シャント装置の交換は.シャント不全の治療法としては適していません。
Cinalliらは，閉塞性水頭症患者における内視鏡的第三脳室造影術によるシャント不全の治療効果を評価し，30例中76.7%がさらなるシャントを必要としなかった．
Buxtonらは.シャント失敗後に内視鏡的第三脳室造影術を受けた88人の患者を分析した。 内視鏡的第三脳室造影術後の3年間のフォローアップでは.全体の成功率は52％であり.閉塞性水頭症の患者さんでは成功率は73％に達することができました。 比較の結果.シャント後に内視鏡的第三脳室造影術を受けた患者は.初めて内視鏡的第三脳室造影術を受けた患者と同等の安全性と信頼性を有していることが示された。
O’Brien DFらは.シャント不全に対する内視鏡的第三脳室造影術の成功率70％を報告した。 これは.側脳室腹腔シャントが脳脊髄液循環動態を変化させ.シャント後のカテーテル狭窄を招き.閉塞因子がシャント不全後の水頭症の主因となるため.内視鏡的第三脳室造影が有効な代替治療となるためだと指摘しています。
同様の結果はLiana Beni-Adaniらも得ており.小児の水頭症は通常.閉塞性と吸収異常があり.脳脊髄液の吸収異常は感染や出血などによることが多いが.これらの脳脊髄液吸収異常を引き起こす要因は年齢とともに薄れ.内視鏡的第3脳室造影術が有効であると結論づけている。
3.水頭症診断における3D-CISSとCine PCの適用について
近年.3D-CISS（3D-constructive interference in steady state）シーケンスを用いることで.水頭症の診断.治療法の選択.内視鏡的第三脳室造影術後の瘻孔の開存性の判断などに重要な情報を提供しています。 3D-CISSシーケンスは，Heavy T2WIの効果を利用して脳脊髄液の信号を強調し，脳脊髄液と脳組織の信号コントラストを向上させ，より高い空間分解能により非侵襲的脳室造影の効果を実現し，脳室や脳プール内の膜状構造物を明確に表示することが可能である。 リリキスト膜.導管隔壁.間脳孔隔壁などの膜状構造で.T1.T2画像ではほとんど検出されない。 Laitt RDらは.感染後や出血後の水頭症患者において.斜面と脳底動脈との間に膜状の構造物が存在し（同じ構造物が内視鏡的に確認できる）.正常な脳脊髄液の流れを阻害していることが3D-CISSシーケンスで確認できることを明らかにした。 これらの情報をもとに.内視鏡的第三脳室造影術でこれらの膜構造を破壊し.術後の経過観察で水頭症の症状が完全に消失していることを確認しました。
A. Dinçerらの研究では.同様に134人の患者のT1およびT2画像では57の膜状構造しか確認できなかったが.これらの患者の3D-CISS連続画像では157の膜状構造を確認することができたという。 T1.T2画像の情報から46例が交通性水頭症と診断され.3D-CISSシーケンス画像の情報から.交通性水頭症と診断された46例のうち26例に脳室または脳室プール系に膜状の構造が存在した。 著者らは26例すべてに対して脳室鏡検査を行い.脳室または脳室プール系に.3D-CISS画像で示したものと同様の部位に隔壁が存在することを発見し.この隔壁が交通性水頭症であることを示した。 CISSシーケンス画像で.内視鏡的第三脳室造影術を行った結果.これらすべての患者さんで水頭症が効果的にコントロールされました。
さらに.瘻孔の開存性は術後のフォローアップの重要な要素であった。 内視鏡的第三脳室造影術の効果は.シネPCシーケンスによる脳室の大きさ.瘻孔での液流の効果.瘻孔での脳脊髄液の流れの定量化により.X線的に評価することができます。
Bargalló Nらは.内視鏡的第三脳室造影術後の心室サイズと術後の症状改善との間に相関はないことを明らかにした。 彼らは.術後に症状が改善した患者のうち.心室が術前より小さくなったのは38％だけであることを見出した。 しかし.腫瘍の圧迫による水管狭窄のある患者では.術後に程度の差こそあれ.心室が縮小していた。 このことから.急性水頭症の患者さんでは内視鏡的第三脳室造影術後に脳室が有意に小さくなる可能性があるが.慢性水頭症の患者さんではそうではないことが示唆された。 そのため.心室の大きさだけでは瘻孔の開存性を正確に判断することはできません。
3D-CISSシーケンスやT2強調画像では.瘻孔での液流の信号から瘻孔の開存性を判断することができます。 体液の流れからストーマを造設した患者の最大50％において.臨床症状が改善されないことが判明した。 シネPCシーケンスを用いて瘻孔での脳脊髄液の流れを定量化したところ.これらの患者では瘻孔は開いているが脳脊髄液の流れは少ないことがわかった。
シネPCシーケンスでは.瘻孔を関心領域として選択し.瘻孔部での心周期における脳脊髄液の流れの方向と速度を決定するソフトウェアを用いて.非侵襲的に脳脊髄液の流れを調べ.より正確に脳脊髄液の流れの速度.流れ.方向を決定することが可能です。 そのデータをもとに.1心拍中に瘻孔に出入りする脳脊髄液の総量を算出する。 そして.瘻孔の開存性を判断する。
Bargalló Nらは.Cine PCシーケンスを用いて.心周期中の瘻孔開口部の脳脊髄液流量が75mm3以上の患者には水頭症の症状の改善が見られ.75mm3未満の場合は術後の水頭症の症状はあまり改善されないことを明らかにした。 このように.シネPCシーケンスを使用することで.内視鏡的第三脳室造影術後の瘻孔の開存性を測定する際に.他の方法よりも正確な情報を得ることができるのです。