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皮質脊髄路(錐体路)を脳画像から簡単に見つける方法!運動麻痺を理解する5つの見るべきポイントとは?

こんにちはリハビリアイデア(@rehaidea)です。

脳画像をみる重要性の中に、脳卒中患者様の身体機能を適切に評価し、予後予測をたてることがあげられると思います。

リハアイデア
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その中でも脳卒中患者様のADLに最も関わってくる部分で、かつセラピストが脳卒中患者さんと向き合っていく中で頻度の高い問題って何だと思う?

カスミ
カスミ

やっぱり手・足が動かせない運動麻痺じゃないでしょうか?

そうです、ADL障害において最も難渋する運動麻痺です。

この運動麻痺により骨格筋の随意的な収縮要素が障害された結果、関節運動が正常に起こせない問題が生じることで様々なADL場面に影響を及ぼします。

では、この運動麻痺が今後どのように変化していくのか、そのためには予後予測はどうように判断し、そしてどのように治療プランを組み立てますか?

その大前提として、脳画像から運動麻痺の予後治療プランを考えていくことが必要となります。

リハアイデア
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その時に重要なのが、一次運動野や皮質脊髄路といった随意運動に関わる経路を理解することなんだよね!

今回は運動麻痺に関わる一次運動野や皮質脊髄路を脳画像からどのように同定していくのかについてまとめていきたいと思います。

この記事を読むことで知れること!
  • 運動麻痺に関する脳の領域が理解できる
  • 脳画像から一次運動野を探すことができる
  • 脳画像から皮質脊髄路を探すことができる

それではスタート!

皮質脊髄路損傷による運動麻痺とは?

カスミ
カスミ

運動麻痺を把握するために脳画像ってまずは何をみればいいんですか?

リハアイデア
リハアイデア

脳画像を見る前にまずは運動麻痺について簡単にまとめておこう!

まずは脳画像を通して脳卒中における運動麻痺を理解する上で大事な、「運動出現のためのメカニズム」を簡単に整理していきましょう!

そもそも運動麻痺とは、

運動麻痺を随意運動障害と考えると、随意運動の経路である皮質脊髄路、すなわち錐体路を理解するとメカニズムの説明ができる。

Wikipediaより

と説明されています。

つまり、運動麻痺とは自分の意志で(随意的に)四肢や体幹を動かせるかどうかということで、ここに障害を受けることで、自分で動かせなくなったことを運動麻痺と呼ぶとということが理解できます。

リハアイデア
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自分で動かせるということが随意運動の最も大事な要素になるね!

随意運動を引き起こす経路とは、

大脳中心前回(一次運動野)に存在する神経細胞が興奮することで随意運動ははじまると考えられている。1次ニューロンの軸索は放線冠内包後脚、中脳の大脳脚を通過する。延髄下部に存在する錐体交叉にて左右の線維が交叉し、脊髄にて2次ニューロンにシナプスチェンジし、脊髄内の前角細胞を興奮させる。

Wikipediaより

となります。

これを簡単に模式図的に表すとこういうことになります。

随意運動のメカニズム

つまり、運動出力のための情報の出発源として一次運動野(スイッチ)が存在し、その情報を脊髄に伝えていく、皮質脊髄路(配線)があります。

そして脳卒中(脳出血や脳梗塞)により、この経路のいずれかに障害が及んでしまえば運動麻痺が出現するということになります。

脳卒中における運動麻痺
カスミ
カスミ

じゃあ、脳画像ではこのスイッチの部分(一次運動野)と、配線の部分(皮質脊髄路)を脳画像から見つければ良いんですね?

リハアイデア
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そうゆうことになるね!

運動麻痺を評価する際には、まずは脳画像からこの脳の表層に存在する一次運動野の位置とそこから脊髄まで下行する皮質脊髄路の走行をみつけていきながら、その損傷度合いを知ることが重要になってきます。

運動麻痺に関わる神経経路

一次運動野→放線冠→内包後脚→大脳脚→脊髄前角

それでは、実際に脳画像からこの一次運動野皮質脊髄路を探していきましょう。

皮質脊髄路の出発地点(一次運動野)を探す

まずは運動を司る皮質脊髄路の出発地点である一次運動野を探していこうと思います!

出発地点は脳の一番表層部分の大脳皮質にそれはあります。

大脳皮質がみえるスライスが以下の頭頂レベルの脳画像になります。

頭頂レベルの脳画像

大脳皮質にも様々な脳の機能局在(ブロードマンのエリア)が存在しています。

その中でも今回運動に関わる部分で重要になってくるのが、一次運動野(ブロードマンエリアの4野)になります。

カスミ
カスミ

一次運動野の探し方は中心溝からでしたね!!

一次運動野(4野)の場所

一次運動野においては、まずは中心溝の同定を行いながら、その場所をみつけてください。

中心溝をみつけるポイントとしては、帯状溝からみつける場合と上前頭溝・中心前溝からみつける場合の2つの見方があります。

それによって中心溝をみつけるのですが、中心溝はある特殊な形をしているため、脳画像が見慣れてくると容易に探し出すことができます。

中心溝の特徴としては逆Ω字(ひらがなのひの字)を呈するのが特徴になります。

そしてその中心溝の前の脳回という領域が、運動出力に重要な一次運動野(ブロードマン4野)にあたる部分になります。

脳画像からみた一次運動野の場所

一次運動野の機能

この一次運動野には体部位局在と言われる、脳の場所において、どこが何を支配しているといったある程度の領域が決められています。

カスミ
カスミ

たいぶい…きょくざい…ってなんですか?

リハアイデア
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ホムンクルスって聞いたことない?あの手と顔がでっかい異質な人間みたいなやつ。

カスミ
カスミ

あ~、なんかちょっと怖いやつですよね。学生のころにみた記憶がありました。

リハアイデア
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実はホムンクルスについて理解するには、あれが大事なんだよ!

一次運動野の機能・ホムンクルスについてはこちら!

一次運動野の機能について!!運動麻痺に関わるホムンクルスという体部位局在とは?

そして、位置関係としては脳を半分に分ける大脳縦列(内側)から下肢→体幹→上肢・手指→顔面といった運動領域が存在します。

一次運動野の体部位局在

なお、元々下肢の領域は左右の脳の入り組んだ場所に存在するため、脳画像においては一番上の頭頂レベルのスライスではその領域が下肢末梢まで届いていないことがあるので注意してください。

頭頂レベルのスライス

下肢のより末梢(足部)の領域を探すにはこの下の半卵円レベルの脳画像をみる必要があるということになります。

半卵円中心レベルの脳画像

ホムンクルスの特徴として、何より手の領域がかなり大きなウエイトを占めるのですが、これは人が特に手の巧緻性を獲得し、運動を司る部分においても、その領域が特別発達した結果だと言われています。

そしてこの中心溝の最もくぼんでいる部分(ひらがなのひの字のくぼみ)にその手の領域がくるような配列をしています。

運動麻痺の特徴としてはこの一次運動野の領域が障害を受けると、そもそもの運動出力の出発地点からの情報が皮質脊髄路へも伝わらないので、臨床的には弛緩性麻痺を呈するケースが多い印象です。

カスミ
カスミ

電気を押すスイッチが押せないってことですね。

そしてこの一次運動野が身体各部位をどのように動かすかの指令を出しているため、手指の体部位局在である一次運動野が強い障害をうけると、随意的に手指を動かす際に肩・肘といった他の部分に力が入ってしまいます。

そしてこういった現象を手指だけを自由に動かせない分離運動の障害が出現します。

さらに重要なこととして近年では、この一次運動野の領域でも前後でその機能が異なることが報告されるようになってきています(Rathelot JAら,2009)。

参考 Subdivisions of primary motor cortex based on cortico-motoneuronal cells.PubMed

ここでは一次運動野の中でも前方部分に位置する吻側部と後方の尾側部に分け、それぞれで機能が異なるとされています。

大脳皮質の各機能

吻側部をOld M1といい、運動実行の要素として周期的な活動に関与し、肩や肘関節などの中枢部の動きに関わるとされています。

そして、尾側部はNew M1といい、高度にスキル化された運動実行に関与し、複雑な手の末梢部の動きに関わります。

一次運動野の機能局在
  • 内側より下肢→体幹→上肢・手指→顔面の順に配列される
  • 吻側部分はOld M1といい、中枢部の運動実行に関わる
  • 尾側部分はNew M1といい、末梢部のスキル化された運動に関わる

これら一次運動野の中での細かな機能が異なるため、脳出血などの病態をみた際には出血巣の広がりをみる必要があります。

つまり出血巣が中心溝に対してより前方の出血なのか、それとも中心溝により近い出血巣なのかを見極めながら、実際の臨床症状と照らし合わせ、どこの機能の障害が強いのかを見極める必要があります。

リハアイデア
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運動麻痺を見分けるポイントとして、まずは出発地点の一次運動野をしっかりみれるようになりましょう!

運動麻痺に関わるその他の大脳皮質とは?

運動麻痺に関わる随意運動の出発地点は大脳皮質の一次運動野(4野)が主になるのですが、実は近年その出発地点は多数存在することが様々報告されています。

カスミ
カスミ

えっ、ひとつだけじゃなかったんですか?

随意運動に関わる大脳皮質部位

実はそこ他の部位として高次運動野である6野、感覚野(3、1、2などの領域からの皮質脊髄路への下行する線維があることがわかっています。

リハアイデア
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これはでも、ある意味他の部位が残存していれば、もしからしたら運動麻痺のアプローチにおいてたくさんのヒントが隠されているかもね!

出発地点のまとめ
  • 随意運動の出発地点として一次運動野の部位が重要
  • 一次運動野には体部位局在が存在する
  • 一次運動野以外にも高次運動野、体性感覚野からの下行もある

皮質脊髄路を脳画像から探す

では、次に実際の皮質脊髄路の走行を見ていきたいと思います。

皮質脊髄路は先ほどの一次運動野からの運動指令の情報を脊髄まで降ろすための経路(上位運動ニューロン)になります。

脳画像において、それぞれの部位を探す特徴としては放線冠内包後脚大脳脚という部位をみつけながら、その走行場所の同定をしていきたいと思います。

放線冠(側脳室体部レベル)

放線冠をみつける脳のスライスでいうと側脳室が漢字の8の字にみえる、ハの字レベル(側脳室体部レベル)のスライスになります。

脳画像:側脳室体部レベル

この八の字レベルでみつけるべき放線冠は、その後内包に収束するために神経線維が束となって集まってくるのが特徴的です。

そして部位でいうと、あくまでも目安になりますが、脳を半分に切る線を引き、その線のやや下方に皮質脊髄路の通り道が位置します。

そして先ほどみた一次運動野からどのように線維を出して降りていくかというと…

一次運動野のように広がっている運動神経の線維がある一点に集約していくようなイメージになります。

一次運動野からでた神経線維が一点にあつまるようなイメージを持っててね!

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なので、この部位の脳梗塞(放線冠に血管栄養をするレンズ核線条体動脈の梗塞によるラクナ梗塞)や脳出血では、運動麻痺を直に呈しやすい症例が多いのが特徴です。

そして、このレンズ核線条体動脈は血管自体が穿通枝で細く、ラクナ梗塞の好発部位になっています。

あとは被殻出血なんかで、血腫が上方へ広がった際には、この放線冠にダメージを与えるケースが多いです。

では一次運動野からどのようにこの放線冠に神経が通っていくのかという点ですが、一次運動野で配列していた下肢→体幹→上肢→顔面の領域が捻じれて走行するのが特徴です。

この捻じれによって、配列が前方から頭(赤)→上肢(緑)→体幹(黄色)→下肢(水色)といった配列になります。

放線冠を通る皮質脊髄路

この放線冠の領域ですが、病巣局在の同定においてはSong YMの方法Stroke.2007)に準じ、ある程度明確に分けることができます。


引用元:Young-Mok Song:Somatotopic Organization of Motor Fibers in the Corona Radiata in Monoparetic Patients With Small Subcortical Infarct

この図から何か読み解ける?

リハアイデア

カスミ

●と▽がLateralityの数値が高くて、■が数値が低いから…
顔面と手が内側で、足が外側ってことですか?
その通り!!放線冠という小さな領域の中でも顔面・上肢はより内側に、下肢の領域が外側にくることになるね。

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ここで臨床的に最も大事になってくるのが、どの体部位局在の運動神経(上肢や下肢の運動神経が)がどういった位置関係で配列しているかということになります。

実際は臨床症状をみていけば、上肢に強い運動麻痺なのか、下肢に強い運動麻痺なのかは、評価することで容易に見分けることができます。

しかし、梗塞巣による浮腫などの影響により「機能的な予後」を見たときにどこまで機能が回復していくのかなどは、脳画像がそれを見分ける大きな役割を担うので、臨床症状での所見と合わせて脳画像から病態を把握することも大事になってきます。

放線冠の特徴!
  1. 顔面が前方で上肢、体幹、下肢の順番になる
  2. 放線冠の中でもより内側に顔面・上肢が、外側に下肢の領域がくる
  3. ラクナ梗塞の影響を受けやすい

あとこの部位で注意しておいてほしいのが、側脳室の周囲の白質変性になります。

例えば、認知症を呈したりしている場合、上記のような脳室周囲が白くぼやけた脳画像がみられるケースがあります。

側脳室のすぐ横の部分がMRI上でも白くぼやけている場合は、少なからず皮質脊髄路の通りが悪くなっている可能性あるので、実際に運動麻痺がないのに、何か手足の動きがぎこちないといったケースでは、この部位の障害程度も把握する必要があります。

そしてこの放線冠を抜けると次に運動神経が入っていくのが内包後脚になります。

内包後脚

ここでは松果体レベルの脳画像をみる必要があります。

この部位では視床や被殻などの出血原因の多い脳のスライスレベルとなるため、画像としてもセラピストが最もみる脳画像になるのではないでしょうか。

そして皮質脊髄路の通り道としては内包後脚を走行していきます。

内包を脳画像から簡単に見つける方法

内包とは簡単に示すと基底核(被殻)と視床との間で作られるいわば神経の通り道になります。

そしてこの内包には様々な神経線維が通っていきます。

その中での、運動を司る皮質脊髄路は内包の後ろ側である「後脚」と言われる部位を通過していきます。

内包後脚だけを取り出すと以下の図のようになりますが、その中でも皮質脊髄路が通るのは内包前脚と後脚のちょうど折れ曲がった部位である内包膝という部位の近くを通り、内包後脚側の上1/3程度の位置になります。

カスミ

へ~、内包後脚の全部を皮質脊髄路が走っているって勘違いしていました。
僕も脳画像をあまりみる前までは内包後脚にとおる皮質脊髄路は内包後脚全体を走行しているといったイメージをもってたけど、実際は全然違っていたので、びっくりした記憶があるな。

リハアイデア

本当イメージって怖いですよね。何事も正確な知識を知ることが大事です。

体部位局在の配列としては放線冠同様、上から顔面→上肢→体幹→下肢の配列になります。

臨床的にはこの部位の障害による運動麻痺は放線冠に比べ重傷化しやすいような印象です。

一概にそうとは言えないが、あくまでも個人的な臨床的な解釈だけど。

リハアイデア

その理由と考えられるのは、放線冠はその部位単独の運動麻痺として症状が出現しやすいのが特徴ですが、内包後脚に至っては、隣接する皮質網様体路の経路の障害や、内包近くにある視床や被殻といった運動出力の前段階で関わる領域の影響も大きく受けてしまいます。

そのため、純粋な運動麻痺だけの障害ではないので、この部位の障害はより細かな評価や治療戦略が必要になってきます。

内包後脚の特徴!
  1. 内包後脚の前方1/3の領域に皮質脊髄路が走行する
  2. 体部位局在の配列は前方から顔面、上肢、体幹、下肢の順になる
  3. 内包周囲には様々な神経線維が隣接するため、運動麻痺以外の問題も呈する場合がある
内包後脚を通過すれば、脊髄までのゴールもあと少し。

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大脳脚

先ほどの放線冠内包後脚では、運動神経の線維がある程度密に集約され、その部位を通過していましたが、次に向かう大脳脚でも同様にその神経線維は集約され下降していきます。

皮質脊髄路が通る大脳脚という部位なのですが、これは大脳脚といっておきながら中脳に存在します。

カスミ

わかりやすく中脳脚にしてくれれば良かったのに・・・

脳画像から中脳を見つけるポイントとしては、下記のスライスの真ん中ぐらいにある某有名キャラクターの〇ッキーマウスの形を探してみて下さい。

そして、その〇ッキーがみつかれば、ちょうど耳にあたる部分が皮質脊髄路の通り道となります。

場所的にはちょうど耳の真ん中の領域に皮質脊髄路が走行し、体部位局在の配列は内側から顔面→上肢→体幹→下肢の配列となります。

この部位は先ほどの内包後脚がみえるレベルの下のスライスレベルとなり、視床や被殻出血において、その出血量の多さから脳室内を介して(脳室穿破したケースにおいて)、出血範囲がこの大脳脚にまで及ぶことがあります。

その際は損傷程度が大きくなり、運動麻痺の予後にも大きく影響するため注意が必要になります。

また放線冠や内包後脚でこの皮質脊髄路が障害を受けている場合に、ワーラー変性としてこの中脳の大脳脚に画像所見が現れる場合があるため、皮質脊髄路の損傷程度を把握する場合にも、しっかりこの部位まで運動麻痺の影響がないかを調べる必要あります。

橋レベル

そして次に脳幹(橋)と言われる部分に神経線維をおろし、最後は延髄で交叉をして、右脳の運動神経は左手へ、左脳の運動神経は右手へ支配していきます。

このレベルでの運動神経の特徴としては先ほどの放線冠や内包後脚、大脳脚に比べ、神経線維が束になることは少なく、ある程度拡散して下降していく特徴があります。

そのため、この部位の障害では運動麻痺自体のケースとしては比較的予後が良い印象を受けます。

カスミ

そういえば、この前担当した橋出血の方も、そこまで麻痺が強く出てるわけではなかったです。

ただ損傷の程度によっては重度な運動麻痺を伴いますし、特に大事なのが脳幹と言われる覚醒や呼吸中枢としての影響を受けやすい部分になるので、その障害が運動麻痺なのか、自発性の影響なのかは評価が必要になってきます。

だから、画像と評価の両方がしっかりできると運動麻痺をもっと深く読み解くことができそうだね!

リハアイデア

皮質脊髄路でみつける運動麻痺

脳画像における運動麻痺の同定で大事なこと!
  1. 運動の出発地点である一次運動野を探す
  2. 一次運動野から神経線維が集約する放線冠を探す
  3. 視床と被殻で形成される内包後脚をみつける
  4. 中脳では前方に皮質脊髄路の神経線維が下降する
  5. 橋では皮質脊髄路はバラバラになって神経が下りていく

運動麻痺を判断する上で大事なことは、一次運動野皮質脊髄路が通る部分をしっかり脳画像から把握することです。

何故、皮質脊髄路が通る部位をしっかり把握する必要があるかというと、皮質脊髄路そのものがどの程度神経線維の残存があるかを知ることが運動麻痺の程度を知ること、そして予後を見ていくうえでも非常に重要になってくるからです。

一般的には脳画像においても皮質脊髄路の損傷程度が、運動機能の予後予測に大きく関与するということは文献上でも報告されています。

参考 慢性脳卒中の運動障害を予測する皮質脊髄路の損傷程度Stroke

また近年、様々研究の中で、テンソル画像を用いた中で、皮質脊髄路を抽出してその障害程度を把握するようなことも報告されていますが、実際の臨床ではテンソル画像をみれる施設は少なく、脳画像からそこを推測するのが大半だと思います。

そのため、まずは画像を通して皮質脊髄路の連続性がどの程度保たれているかは、しっかり把握しておく必要があります。

カスミ

今回で、かなり明確に脳画像がみれるようになりました。
あとは、この知識を使って、とにかく患者さんの脳画像をみることが大事になるよ!!

リハアイデア

カスミ

はい!さっそく担当患者さんの画像をみてみます。

運動麻痺と一括りしても、患者さんの状態は多岐に渡ります。

そして、セラピストとして最も気になるのが、その運動麻痺がどこまで良くなるのかという問題です。

その問題に立ち向かうためにも、脳画像が全てではありませんが、一症例一症例の状態を把握していくことが、実は運動麻痺の治療においては一番重要なことではないかと思っています。

運動麻痺が生じた場合の脳内メカニズムの変化はこちらをご参考に!

運動麻痺回復のステージ理論とは?運動麻痺回復の脳内メカニズムを徹底解説!

その上で、臨床所見と合わせて運動麻痺に対する機能的な要素をみながら介入することが、セラピストとしての経験となり、運動麻痺を診れるセラピストになる近道になるのではないでしょうか?

それぞれの特性を理解しながら、臨床の中で脳画像を使える知識にしていきましょう!!

脳画像における基本的な見方についてはこちら!!
脳画像の第一歩はCT画像から!!CTの見方から脳出血と脳梗塞の違いまで徹底網羅!脳画像におけるCT・MRIの見方!!みるべきポイントさえ押さえれば、脳画像は簡単に見れる!!

運動麻痺に関する評価方法!!

運動麻痺に対する治療方法

これら運動麻痺を画像から見つけた際に重要なことは、

  • どの程度の運動麻痺の症状があるのか?
  • どういった治療介入が必要になってくるのか?
  • その運動麻痺はどのようによくなっていくのか?

を知る必要があります。

その際に運動麻痺のリハビリに関するエビデンスにおいては、上肢機能に関しては特に高い有用性があるものとして、CIMTやロボットアシストがエビデンスレベルが高くなっています。

また下肢に関しては、電気刺激やアシスト歩行などが重要とされています。

その中で大事なことは、運動麻痺の病態を理解し、どの程度の脳の損傷なのかを把握しながら、どういった治療法を選択するのかが重要になります。

運動麻痺に対する治療のアイデアはこちら!
・運動麻痺回復ステージ理論
ステージ理論1stのアイデア

そのためにも適した症例の問題点を把握する上でも是非脳画像を活用しながら、運動麻痺の症状把握を行ってみてください!

参考書籍はこちら!!

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