新生児低酸素性虚血性脳症（HIE）診断におけるMRIと¹H-MRSの最前線

10月 19, 2026 · 論文解説

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解説対象論文: MRI and proton MR spectroscopy in neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy: a comprehensive imaging review
Japanese Journal of Radiology｜被引用数: 0（2026年10月19日時点）

新生児低酸素性虚血性脳症（HIE）は、新生児の生命を脅かし、長期的な神経発達障害を引き起こす深刻な病態です。診断と治療の進歩にもかかわらず、その複雑な性質から、正確な評価が依然として課題とされています。本記事では、脳の構造と代謝の両面からHIEを捉えるMRIとプロトンMRスペクトロスコピー（¹H-MRS）の最新レビューに基づき、その診断的価値と予後予測における重要性を深く掘り下げます。

研究サマリー（FINER & PICO）

Feasible実施可能性	既存の論文データを包括的にレビューする形式であり、現実的に実行可能である。
Ethical倫理面	本レビューは既存の公開研究に基づいており、直接的な対象者研究を含まないため、倫理的な課題は低い。
Interesting面白さ	HIEは新生児死亡と神経発達障害の主要因であり、画像診断の重要性は高く、関連専門家にとって非常に興味深い。
Novel新規性	既存技術の包括的なレビューに加え、ASLなど新興技術にも焦点を当て、実践的なプロトコルを提示している点が価値を持つ。
Relevant切実さ	新生児HIEの画像診断に携わる放射線専門家や臨床専門家にとって、非常に実用的かつ関連性が高い。
Measurable測定可能性	MRI画像パターンや¹H-MRSの代謝物比は定量可能であり、予後予測の客観的な指標となる。
Modifiable派生・改善	推奨される画像プロトコルや所見の解釈は、臨床現場での実践改善に直接的に貢献しうる。
Structured文章構造	病態生理、画像プロトコル、在胎期間別の損傷パターン、¹H-MRSの代謝的意義、ASLなど多岐にわたる側面が体系的に整理されている。
PICO / PECO対象・介入・比較・結果	新生児HIE（P）に対するMRIおよび¹H-MRS（I）を用いた診断・予後予測の精度（O）を、従来の評価法と比較（C）してレビューしている。

はじめに：新生児HIEと脳画像診断の重要性

どうも、Beyond the Pixelです。新生児低酸素性虚血性脳症（HIE）は、出生前後の脳への血流と酸素供給が損なわれることで発生し、新生児の死亡や脳性麻痺、てんかん、認知障害といった長期的な神経発達障害の主要な原因となっています。近年、中等度から重度のHIEに対する治療的低体温療法が標準的な治療となり、生存率と神経発達アウトカムは改善しましたが、残念ながら多くの対象者が依然として後遺症を抱えています。このような状況において、脳損傷の重症度を正確に評価することは、予後予測、臨床的な意思決定、そしてご家族への説明において極めて重要な役割を果たします。

頭部超音波検査はベッドサイドで簡便に行えるスクリーニングツールとして広く利用されていますが、MRI（磁気共鳴画像法）は、診断、損傷パターンの分類、発症時期の推定、そして予後予測において中心的な役割を担うようになりました。さらに、¹H-MRS（プロトンMRスペクトロスコピー）は、HIEにおける構造的変化に加えて、脳の代謝状態を反映する生体指標を提供し、予後予測能力をさらに高めます。本記事では、新生児HIEにおけるMRIと¹H-MRSの包括的な画像レビューについて、在胎期間別の特徴や具体的な撮像プロトコル、そして最新の知見まで掘り下げて解説します。

HIEにおける脳損傷の病態生理と発症時期

低酸素性虚血性脳損傷の病態生理は、いくつかの異なる時間的段階を経て進行し、それぞれの段階が画像所見に直接影響を与えます。まず、低酸素性虚血イベント中に発生する初期エネルギー不全の段階では、高エネルギーリン酸化合物の枯渇、細胞浮腫、興奮毒性による損傷が特徴的です。これに続く約1～6時間の潜在期では、脳のエネルギー代謝がある程度回復することもあります。その後、6～48時間かけて二次エネルギー不全が発生し、ミトコンドリア機能不全、酸化的ストレス、炎症、進行性の細胞死が認められます。これらの段階は、MRI信号異常の進行や¹H-MRSにおける代謝物比の変化として現れます。

損傷の分布は、発症時の重症度、持続時間、脳の成熟度によって決まります。重度で急性（10分未満）の低酸素性虚血は、在胎正期新生児（満期産児）においては代謝活性の高い基底核、視床、海馬、中心溝周囲皮質に損傷を引き起こす傾向があります。一方、部分的で長時間の仮死状態（15～25分）は、主要な脳動脈領域の境界部、いわゆる「分水嶺領域」に梗塞を引き起こし、傍矢状皮質や皮質下白質に影響を及ぼす傾向があります。早産児では、脳室周囲白質が特に損傷を受けやすい脆弱性を持ちます。これは、その血管解剖学的特性、活発なミエリン形成中のオリゴデンドロサイト前駆細胞の代謝要求、脳血管自己調節機能の未熟性によるものです。

新生児HIEにおける画像プロトコル

新生児HIEの評価においては、標準化されたMRIプロトコルが重要であり、再現性のある評価と施設間の比較を容易にします。

標準MRIプロトコル

MRIの最適な撮像時期は、生後3～7日目で、拡散強調画像（DWI）で損傷が最もはっきりと現れる時期です。生後24～48時間以内の早期の撮像では、損傷の重症度を過小評価する可能性があります。生後10～14日目の2回目のMRI検査は、DWI異常が「偽性正常化」によって消失している可能性があるものの、追加の予後情報を提供します。早産児では、出生後数週間以内の早期撮像（DWIを含む）が早産児白質損傷の検出と段階付けに貢献し、正期産相当齢（在胎36～44週）でのフォローアップ撮像がミエリン形成、脳成長、遅発性白質損傷の評価に不可欠です。しかし、これらの推奨される時期は、必ずしも日常の臨床実践で達成できるとは限りません。特に、極低出生体重児や重度の心肺合併症がある対象者、鎮静や院内搬送のリスクが高いと判断される場合は、MRIのタイミングを個々の対象者の安全に応じて調整し、生後1週間以降に延期されることもよくあります。

新生児のMRIは脳が小さいため課題が多いですが、専用の新生児・小児用脳コイル（直径12～15cm）を使用することで画質が大幅に向上します。3T MRIは優れた分解能を提供しますが、1.5T MRIでも適切な設定で優れた結果が得られます。新生児の脳は水分含有量が高いため、プロトコルパラメータを適応させる必要があります。例えば、T2強調画像ではより長いエコー時間（TE）、T1強調画像ではより低いフリップ角（FA）またはより長い繰り返し時間（TR）を設定することで、信号対雑音比と灰白質コントラストを最適化します。FLAIR画像は、1歳未満では灰白質コントラストが不良で、ミエリン形成中の白質信号が三相性に変化するため、一般的に有用性が限られます。推奨されるMRIプロトコルは

**Table 1.** Table 1 Recommended MRI protocol for neonatal HIE assessment Sequence Plane Slice thick ness/Voxel size解説: この表は、新生児HIEの評価に推奨されるMRIプロトコルをまとめています。シーケンスの種類、撮像面、スライス厚/ボクセルサイズ、主要なパラメータ、および主要な目的が示されています。例えば、3D T1 MPRAGE/SPGRは解剖学的詳細や灰白質鑑別、出血、ミエリン形成の評価に用いられ、DWIは細胞毒性浮腫や急性損傷の検出に用いられます。

に、主要な画像所見と最適な撮像時期は

**Table 2.** Table 2 Key imaging findings and optimal timing windows for each technique in perinatal HIE Modality Key findings Optimal timing Comments / Pitfalls Ultrasound Increased echogenicity 2–10 d Limited assessment of deep struc tures; useful bedside screening Anatomic MRI (T1WI/T2WI)**解説:** この表は、周産期HIEにおける各技術の主要な画像所見と最適な撮像時期を提示しています。超音波、解剖学的MRI（T1WI/T2WI）、DWI/ADC、¹H-MRS、ASL灌流について、主な発見事項、最適なタイミング、およびコメント/落とし穴（ピットフォール）が記載されています。例えば、DWI/ADCでは生後1～5日目（ピークは3～4日目）に拡散制限が認められ、治療的低体温療法によって偽性正常化が遅れる可能性があります。

にまとめられています。

プロトンMRスペクトロスコピー（¹H-MRS）プロトコル

¹H-MRSは構造MRIを補完する独自の代謝情報を提供し、新生児HIEにおける神経発達アウトカムを予測するための最も信頼性の高い生体指標の1つとして確立されています。評価される主要な代謝物には、N-アセチルアスパラギン酸（NAA）、コリン含有化合物（Cho）、クレアチンとホスホクレアチン（Cr）、乳酸（Lac）、ミオイノシトール（mI）、グルタミン酸/グルタミン（Glx）があります。エコー時間（TE）の選択は、どの代謝物が確実に検出できるかを決定する上で非常に重要です。推奨される¹H-MRSプロトコルパラメータは

**Table 3.** Table 3 Recommended MRS protocol parameters for neonatal HIE Parameter Short TE Intermedi ate TE解説: この表は、新生児HIEに推奨されるMRSプロトコルパラメータをまとめています。短TE、中間TE、長TEのそれぞれについて、エコー時間、繰り返し時間、ボクセルサイズ、ボクセル位置、主要な代謝物が記載されており、異なる代謝物の検出や包括的な評価を目的としています。例えば、短TEはNAA、Cho、Cr、mI、Glx、Lacを検出しますが、中間TEや長TEは乳酸の確認に役立ちます。

にまとめられています。

短TE（30～35 ms）の撮像は、mI、Glx、脂質-乳酸複合体などの短T2代謝物を検出でき、HIEを模倣する代謝性疾患を特定するのに有用です。中間TE（144 ms）は、乳酸のJ結合を利用し、1.3 ppmで逆転した二重線として現れるため、乳酸の確認と脂質ピークとの区別に役立ちます。長TE（270～288 ms）の撮像では、脂質と高分子（MM）の信号が減衰し、よりきれいなスペクトルが得られ、乳酸は直立した二重線として現れるため、識別に便利です。ルーチンの新生児HIE画像診断では、包括的な代謝物評価とHIEを模倣する代謝性疾患のスクリーニングのために短TEスペクトル（30～35 ms）を主要な撮像とし、乳酸を確認するために中間TE（144 ms）または長TE（270～288 ms）の撮像を補完的に加えることが推奨されます。1.5T MRIと比較して、3T MRIは高い信号対雑音比と優れたスペクトル分解能を提供しますが、磁場不均一性に弱く、J結合挙動が変化する可能性があり、乳酸の定量に影響を与えることがあります。ボクセル選択については、基底核/視床を中心とした約3.4～8 mLの体積が一般的です。より大きなボクセルは信号対雑音比を向上させますが、空間特異性が低下し、部分容積効果が増大します。

重要な落とし穴の1つは乳酸の「偽性正常化」で、出生後約24時間で一時的に乳酸レベルが正常に戻り、偽陰性のリスクがあります。二次エネルギー不全（その後のMRSで検出可能な乳酸の上昇）は通常、発症後24～48時間で始まり、4～6日目にピークに達します。また、専門家は、健康な新生児は通常低いNAAを示し、早産児では少量の乳酸が検出されることがあることも認識しておく必要があります。

**Figure 1.** Fig. 1 Physiological changes in short echo time (TE 30ms) 1H-MRS spectra with brain maturation. Basal ganglia spectra from a preterm neonate assessed at term-equivalent age (a), a 3-month-old infant (b), and a 3-year-old child (c). Myo-inositol and choline are prominent解説: この図は、脳の成熟に伴う短エコー時間（TE 30ms）の¹H-MRSスペクトルにおける生理学的変化を示しています。aは正期産相当齢で評価された早産児、bは生後3ヶ月の乳児、cは3歳の小児の基底核スペクトルです。新生児および乳児期ではミオイノシトールとコリンが顕著なピークですが、年長の小児ではNAAが主要なピークとなります。新生児および乳児期には小さな乳酸と脂質/高分子のピークが存在し、生後1年間で徐々に減少し、最終的に消失します。

在胎正期新生児の脳損傷パターン

深部灰白質（基底核-視床）パターン

基底核-視床（BGT）パターンは、中等度から重度のHIEで最も一般的な損傷パターンであり、在胎正期新生児HIEの約25～75%に発生します。この国際的な報告範囲は主に日本国外のコホートに基づいています。日本人73人の新生児HIEコホートでは、BGTパターンが31.5%を占め、報告範囲の下限に相当します。これは、重度で急性（10分未満）の低酸素性虚血イベントによって引き起こされ、深部灰白質の高い代謝活性と興奮性アミノ酸受容体の高密度な集中を反映しています。特徴的に、後外側被殻、腹外側視床に損傷が及び、しばしば海馬、中心溝周囲皮質、内包後脚（PLIC）も関与します。

DWIでは、2～8日目にかけて影響を受けた構造に制限された拡散（高信号と対応する低い見かけの拡散係数（ADC））が示されます。皮質脊髄路は、運動皮質からPLIC、脳橋底部へと広がる拡散制限を示すことがあり、これは「プレワーラー変性」と呼ばれ、運動障害を予兆します。偽性正常化は通常、損傷後約8日目から始まりますが、治療的低体温療法によって10～14日目まで遅れることもあります。負の偽性正常化（2週目の画像でDWI異常が持続または悪化すること）は、重度で不可逆的な損傷を示唆します。

T1強調画像では、24～48時間後から影響を受けた深部灰白質構造に進行性の高信号が見られ、数週間持続します。PLICの正常なT1高信号の消失、いわゆる「内包後脚サインの消失」は、不利な運動アウトカムの強力な予測因子です。中心溝周囲皮質が関与している場合、皮質腫脹、拡散制限、異常なT1高信号として現れ、その後の脳性麻痺と強く相関します。

**Figure 2.** Fig. 2 Basal ganglia–thalamus (BGT) pattern. MRI performed on day 15 of life, following therapeutic hypothermia, in a term neonate with neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE), born by emergency cesarean section following uterine rupture. Axial T1-weighted images (a, b), T2-weighted images (c, d), and single-voxel short-echo-time (TE 30 ms) ¹H-MR spectroscopy (MRS) of the right BGT (e). There is bilateral, symmetric T1- and T2-hyperintense signal involving the解説: この図は、子宮破裂後の緊急帝王切開で生まれた新生児HIEの在胎正期新生児（治療的低体温療法後）における基底核-視床（BGT）パターンを示しています。生後15日目に撮影されたMRI画像が含まれます。軸方向のT1強調画像（a, b）、T2強調画像（c, d）、および右BGTの単一ボクセル短エコー時間（TE 30 ms）¹H-MRスペクトロスコピー（e）が示されています。BGTと中心溝周囲皮質に両側性、対称性のT1およびT2高信号があり、内包後脚（PLIC）と視放線も関与しています（矢印）。PLICの正常なT1高信号は両側性に消失しています。MRSでは、コリン/クレアチンの上昇、乳酸、脂質/高分子のピーク（1.3および0.9 ppm）、NAA/クレアチンの減少が認められます。

脳幹の関与は、より重度の脳症とより不良なアウトカムと関連しています。

分水嶺（傍矢状）パターン

分水嶺パターンは、長時間の部分的仮死状態（15～25分）によって生じ、主要な脳動脈領域間の境界部である皮質および皮質下白質に影響を及ぼします。国際的な報告では、在胎正期新生児HIEの約15～45%を占めます。対照的に、前述の日本人コホートでは、分水嶺パターンは乳児のわずか8.2%にしか認められず、白質損傷が17.8%、ほぼ全脳損傷が13.7%、そして正常なMRI所見が28.7%でした。この分布は特徴的に傍矢状領域で両側に発生し、後部大脳半球に好発します。DWIでは、最初の1週間でこの傍矢状分布に制限された拡散が認められます。損傷が進行すると、影響を受けた皮質は「うねり状脳回」を発症することがあります。これは、慢性期の画像で溝の深部が選択的に侵され、キノコ状の脳回外観を呈する皮質萎縮です。長期的な認知機能障害には、早期介入のための継続的な神経発達フォローアップが必要です。

**Figure 3.** Fig. 3 Watershed (Parasagittal) Pattern. Term infant with HIE born by emergency cesarean section due to non-reassuring fetal status (NRFS), following therapeutic hypothermia. T2-weighted image at 25 days of life (a) shows bilateral parasagittal hyperintensity (arrows), consistent解説: この図は、非安心胎児状態（NRFS）のため緊急帝王切開で生まれたHIEの在胎正期新生児（治療的低体温療法後）における分水嶺（傍矢状）パターンを示しています。生後25日目のT2強調画像（a）では、両側傍矢状領域に高信号（矢印）が示され、傍矢状脳損傷と一致しています。12歳時のT2強調画像（b）と冠状FLAIR画像（c）では、両側傍矢状うねり状脳回（矢印）が認められます。この対象者には残存てんかんがあります。

白質損傷

点状白質病変（PWMLs）は、脳白質全体に散在する複数の小さな限局性病変で、正期産に近い児や正期産児HIEの約10～20%で認識されることが増えています。画像上、PWMLsは複数の点状の拡散制限病巣（2～5 mm）として現れ、数週間かけてT1高信号へと変化し、最終的にはT2高信号または空洞化します。磁化率強調画像（SWI）では、出血性成分が明らかになることがあります。PWMLsを持つ在胎正期新生児の大多数は、正常または軽度の神経発達アウトカムを達成します。重度の障害を持つ対象者は、しばしば根底に遺伝性疾患を有しています。PWMLsは、早期ミエリン形成の正常なT1高信号と区別する必要があります。真の病変は、離散的で結節性であり、ミエリン形成中の神経路のスムーズな帯状信号よりも明らかに高信号です。

**Figure 4.** Fig. 4 Punctate white matter lesions (PWMLs) associated with ACTA2- related disorder. The patient had a history of patent ductus arteriosus, persistent pulmonary hypertension of the newborn, and chronic lung disease (CLD). T1-weighted (a, c) and T2-weighted (b, d) images at day 20 of life in this term infant show PWMLs in the periventricular white matter surrounding the bilateral lateral ventricular bodies and anterior horns (arrows). Diffusion-weighted imaging (e) at 1 year of age shows hyperintensity in the medial right frontal lobe, with cor responding low signal on the ADC map (f), suggestive of acute cere**解説:** この図は、ACTA2関連疾患を伴う点状白質病変（PWMLs）を示しています。この在胎正期新生児は、動脈管開存症、新生児遷延性肺高血圧症、慢性肺疾患の既往がありました。生後20日目のT1強調画像（a, c）とT2強調画像（b, d）では、両側側脳室体および前角周囲の脳室周囲白質にPWMLsが示されています（矢印）。1歳時の拡散強調画像（e）では、右前頭葉内側に高信号が認められ、ADCマップ（f）では対応する低信号があり、急性脳梗塞を示唆しています。T2強調画像（g）でも同じ領域に高信号（矢印）が認められます。さらに、脳梁膝部には、おそらく前大脳動脈（ACAs）による圧迫に起因するV字型の屈曲変形が示されています（矢頭）。MRA（h）では、両側内頸動脈（ICAs）近位部の拡張、遠位ICAsおよび近位前・中大脳動脈の直線化と狭窄、もやもや病型側副血管の欠如が認められます。

全脳またはほぼ全脳損傷パターン

HIEの最も重症な形態は、全脳またはほぼ全脳損傷（TBI）として知られるもので、長時間かつ重度の低酸素性虚血イベントの結果として生じ、実質的にすべてのテント上構造を巻き込み、極めて不良なアウトカムと関連しています。生後1週間以内のDWIでは、基底核や視床、広範囲の皮質および大脳白質を含む、ほぼすべてのテント上構造にびまん性の拡散制限が認められ、小脳は比較的温存されているため、「白い大脳」サインを呈します。脳幹や小脳も関与することがありますが、その損傷は通常、びまん性ではなく限局性です。生後1週間以内には、DWIで脳橋被蓋や小脳歯状核に高信号が認められることが多く、2週目には脳橋底部における皮質脊髄路に沿った拡散制限として「プレワーラー変性」が現れることがあります。小脳の異常はDWIでは過小評価される可能性があり、十分な検出のためには拡散テンソル画像（DTI）解析が必要です。慢性期の所見は、多嚢胞性脳軟化症と深部灰白質萎縮へと進行します。

**Figure 5.** Fig. 5 Global or near-total injury pattern in a term infant with severe HIE. T1-weighted (a) and T2-weighted (b) images at day 22 of life show multicystic encephalomalacia with severe atrophy of the basal解説: この図は、重症HIEの在胎正期新生児における全脳またはほぼ全脳損傷パターンを示しています。生後22日目のT1強調画像（a）とT2強調画像（b）では、多嚢胞性脳軟化症と基底核および視床の重度萎縮が示されています。右内側頭頂葉には、播種性血管内凝固症候群（DIC）に続発する血腫（矢印）が存在します。

早産児の脳損傷パターン

早産児の白質損傷

早産児の白質損傷（WMI）は、在胎23週から32週で生まれた早産児における主要な脳損傷の1つですが、新生児集中治療の進歩によりその発生率は大幅に減少しています。損傷は、低酸素性虚血（HIF1α活性化を介して）または炎症（プロスタグランジンE2活性化を介して）によって引き起こされる可能性があり、どちらも後期オリゴデンドロサイト前駆細胞（OPCs）の成熟を抑制します。この損傷は、限局性嚢胞性壊死、限局性微小壊死、びまん性非壊死性病変の3つの病理学的形態からなるスペクトラムを構成します。早産児のWMIは、嚢胞性脳室周囲白質軟化症（PVL）と、点状白質病変（PWMLs）として現れる非嚢胞性損傷の両方を含みます。これらは同義語ではなく、異なる病態です。最近の欧州のMRIベースの早産児コホートでは、PVLは3.4%の乳児で観察されたのに対し、PWMLsは18.1%とかなり一般的でした。PVLの発生率は、日本の新生児研究ネットワーク（NRNJ）によって報告されたもの（極低出生体重児の約3%）と同程度でした。これらの知見は、PVLの発生率が欧州と日本のコホート間で類似している一方で、PWMLsのような非嚢胞性白質損傷はPVLよりもかなり有病率が高いことを示唆しています。

非嚢胞性WMI（すなわちPWMLs）の場合、生後2～5日目のMRIでは、脳室周囲に複数の点状T1高信号病変が認められ、最初はT2高信号ですが、6～7日後にはT2短縮を伴います。これらの所見は正期産相当齢でも持続しますが、時間の経過とともに顕著さは低下します。PWMLsは、早期ミエリン形成の正常なT1高信号と区別する必要があります。これらはより離散的であり、出血性の場合は磁化率信号の喪失を示すことがあります。冠状T1強調画像は、正常にミエリン化している皮質脊髄路が内包後脚から放線冠まで連続的な帯として示されるのに対し、PWMLsはこの神経路とは別の離散的な病巣として現れるため、この区別に有用です。

**Figure 6.** Fig. 6 White matter injury (WMI) of prematurity in a preterm infant born at 32 weeks of gestation with moderate hypotension. Axial T1-weighted (a) and T2-weighted (b) images obtained at term-equiva lent age demonstrate non-cystic WMI in the periventricular white mat ter adjacent to the bodies of the bilateral lateral ventricles, manifesting解説: この図は、中等度の低血圧を伴い在胎32週で出生した早産児の早産児白質損傷（WMI）を示しています。正期産相当齢で得られた軸方向T1強調画像（a）とT2強調画像（b）では、両側側脳室体隣接部の脳室周囲白質に非嚢胞性WMIが示されており、点状T1高信号と対応するT2低信号として現れています（矢印）。冠状T1強調画像（c, d）では、両側三角部周囲の脳室周囲白質に複数の点状高信号病巣（矢印）が示されており、正常にミエリン化している皮質脊髄路（矢頭）とは明確に分離されています。

しばしばPVLと呼ばれる嚢胞性WMIは、通常直径1～6mmの嚢胞へと空洞化する壊死病巣として現れます。

**Figure 7.** Fig. 7 White matter injury (WMI) of prematurity in a preterm infant born at 30 weeks of gestation with mild to moderate hypotension. Axial T1-weighted (a) and axial and coronal T2-weighted (b, c) images obtained at term-equivalent age demonstrate multiple cystic解説: この図は、軽度から中等度の低血圧を伴い在胎30週で出生した早産児の早産児白質損傷（WMI）を示しています。正期産相当齢で得られた軸方向T1強調画像（a）と軸方向および冠状T2強調画像（b, c）では、両側三角部周囲の脳室周囲白質に複数の嚢胞性WMI病変が示されており（矢頭）、いわゆる脳室周囲白質軟化症（PVL）と一致します。

正期産相当齢までには嚢胞はもはや明らかでなくなり、拡大して角張った側脳室後角と脳室周囲白質容量の減少が残り、しばしば視床萎縮とミエリン形成遅延を伴います。時間の経過とともに、これらの変化は不整な脳室辺縁を伴う脳室拡大、脳室周囲T2高信号、脳梁の菲薄化といった終末期所見へと進行します。

**Figure 8.** Fig. 8 White matter injury (WMI) of prematurity in a 2-year-old born at 34 weeks of gestation by emergency cesarean section due to immi nent uterine rupture, presenting with left-predominant spastic paraly sis. Axial T1-weighted (a), axial T2-weighted (b), and coronal FLAIR (c) images demonstrate enlarged lateral ventricles with irregular mar**解説:** この図は、切迫子宮破裂のため緊急帝王切開で在胎34週で出生し、左優位の痙性麻痺を呈する2歳児の早産児白質損傷（WMI）を示しています。軸方向T1強調画像（a）、軸方向T2強調画像（b）、冠状FLAIR画像（c）では、不規則な辺縁を持つ拡大した側脳室、白質容量の減少、脳室周囲から深部白質に広がるT2およびFLAIR高信号が示されており、いわゆる終末期または慢性脳室周囲白質軟化症（PVL）と一致します。矢状T1強調画像（d）では、脳梁の菲薄化が示されています（矢印）。

不利な運動、認知、および行動アウトカムの主要なリスクマーカーには、嚢胞性WMI、広範なPWMLs、白質容量の減少、脳室拡大、脳梁菲薄化が含まれます。T2強調画像におけるびまん性過剰高信号強度（DEHSI）や限局性の焦点性PWMLsといった単独の所見は、不良な予後を確実に予測するものではありません。注目すべきことに、不利なアウトカムを示す早産児の最大20%は、有意な定性的MRI異常を示さないことがあります。これと一致して、477人の非常に早産児の大規模コホートでは、正期産相当齢で正常MRIであった120人の乳児のうち約42%が正常な神経発達アウトカムを達成せず、アウトカム予測における定性的MRI単独の限界を浮き彫りにしています。

胚中心性出血および脳室内出血

胚中心性基質は、在胎24週から32週で最大に発達する一時的な脳室下構造であり、神経およびグリア前駆細胞を宿しています。その未熟な血管系は、十分な基底膜支持と自己調節機能を欠いているため、早産児における血行動態の不安定時に出血に対して非常に脆弱です。

胚中心性出血（GMH）および脳室内出血（IVH）は、Papile分類によってグレード付けされます。グレードIは胚中心性基質に限局、グレードIIは脳室腔に及ぶが拡張を伴わないもの、グレードIIIは脳室拡張を伴うもの、グレードIVは脳室周囲出血性梗塞（PVHI）を指します。PVHIは、髄質静脈閉塞による静脈性出血性梗塞として認識されており、著しく不良な予後と関連しています。

GMH-IVHの発生率は、在胎週数の減少とともに顕著に増加します。最近のメタアナリシスでは、在胎28週未満で生まれた乳児の約34%、28～31週で生まれた乳児の17%でいずれかのグレードのIVHが報告されています。対照的に、重症IVH（グレードIII～IV）の発生率は、日本の多くの高所得国と比較して低いようです。在胎30週未満で生まれた16万5000人以上の乳児を対象とした大規模な国際比較では、日本は重症IVHの発生率が最も低く（6.4%）、他の新生児ネットワークでは最大16.1%でした。日本国内では、NRNJは2003年から2012年までに生まれた生存する極低出生体重児の約3%でグレードIII～IVのIVHを報告しています。これらの知見は、日本の早産児コホートでは重症GMH-IVHが比較的まれであることを示唆していますが、全体的なGMH-IVH発生率の直接比較は、在胎週数分布や軽度出血の報告の違いによって限定されます。

SWIは、従来のシーケンスでは検出できない小さなGMHやヘモジデリン沈着物を検出する上で最も感度の高いシーケンスであり、すべての新生児脳MRIプロトコルに含めるべきです。慢性期には、PVHIは通常、ヘモジデリン染色された壁を持つ嚢胞性脳軟化症へと進化し、T2強調画像やSWIで著しい低信号を示します。

**Figure 9.** Fig. 9 Cerebral germinal matrix hemorrhage (Papile grade IV) in a pre term infant born at 26 weeks of gestation due to placental abruption. T2-weighted image at term-equivalent age (a) demonstrates irregular dilatation of the lateral ventricles, left-predominant, with post-hem**解説:** この図は、胎盤早期剥離のため在胎26週で出生した早産児における脳胚中心性出血（PapileグレードIV）を示しています。正期産相当齢のT2強調画像（a）では、側脳室の不規則な拡大が示されており、左優位で、出血後のヘモジデリン沈着と脳軟化嚢胞（アスタリスク）を伴います。磁化率強調画像（SWI）（b）では、ヘモジデリン沈着に起因する信号消失がより明確に描出されています。

小脳出血

小脳出血（CBH）は、早産における合併症として認識されることが増えています。外顆粒層（テント上の胚中心性基質に類似した一時的な増殖帯）は、未熟な小脳を同様に出血に対して脆弱にします。追加のメカニズムには、後頭骨骨離解や脳室系からの血液伝播が含まれます。CBHはSWIでのみ検出される点状の微小出血から、大きな実質内出血まで様々です。

**Figure 10.** Fig. 10 Cerebellar hemorrhage (CBH) with Papile grade II germinal matrix hemorrhage in a preterm infant born at 24 weeks of gestation due to placental abruption. Axial and coronal T2-weighted images at term-equivalent age (a, b) demonstrate hemosiderin deposition and dysplasia of the bilateral cerebellar hemispheres due to hemorrhage

MRIベースの研究では、非常に早産児の最大10～30%でCBHが報告されています。正期産相当齢での進行性小脳容量減少は、不利な運動および認知アウトカムと関連しています。

早産児の深部灰白質損傷

視床、脳幹、小脳の高い代謝活性は、重度の低血圧時にこれらの構造を損傷に対して脆弱にします。MRI所見には、可変的なT2信号を伴う拡散制限が含まれ、脳室周囲WMIや胚中心性出血と共存することがあります。

HIEにおけるプロトンMRスペクトロスコピー（¹H-MRS）

代謝変化と予後予測の意義

¹H-MRSは、低酸素性虚血性損傷の代謝的影響に関する独自の洞察を提供し、新生児HIEにおいて最も信頼性の高いアウトカム予測生体指標の1つとして一貫して証明されています。この予測性能は、¹H-MRSが臨床診察、EEG/aEEG、および治療的低体温療法と組み合わせて解釈されたコホートで得られたものであり、¹H-MRSは包括的な臨床評価の代替ではなく、補完的なものであることを強調しておく必要があります。

NAA（2.0 ppmの一重線）は、神経細胞の生存性と密度を示すマーカーであり、通常は新生児で低く、生後2年間で徐々に増加します。HIEでは、損傷領域でNAAが減少し（2週目に最も顕著）、基底核と視床における定量的NAAまたはNAA/Crは、18～24ヶ月の神経発達アウトカムを強く予測します。多施設研究では、出生後14日以内の視床NAA濃度が、不利なアウトカムを予測するための最良の単一予後予測生体指標の1つであり、AUCが0.99に近づくことが示されています。（図2）e

乳酸（J結合による1.3 ppmの二重線）は、嫌気性代謝へのシフトを反映します。低酸素性虚血性損傷後、乳酸は影響を受けた領域に劇的に蓄積し、二次エネルギー不全の間に4～6日目にピークに達します。生後1週間に基底核と視床で測定された上昇したLac/NAAは、2年後の不利なアウトカムを強く予測します。一部の正常新生児、特に早産児では、小さな乳酸ピークが検出されることがあります。（図1）

乳酸とNAAの間の時間的乖離は、補完的な予後情報を提供します。早期の¹H-MRS（1～6日目）は乳酸を介して急性代謝障害の重症度を捉え、後期¹H-MRS（7～14日目）はNAAを介して神経細胞死の程度を反映します。

ミオイノシトール（短TEでは3.56 ppmの二重線）は、グリア細胞増殖のマーカーであり、健康な新生児では比較的高値を示します。HIE後の変化は様々ですが、mI/NAA比は一部の研究で予後予測価値を示しています。コリン（3.2 ppmの一重線）は、乳児脳で高値を示しますが、HIE後の変化は変動が大きく、一貫性がありません。Glxは、短TEスペクトルで2.1～2.5 ppmで分離できますが、臨床磁場強度では共鳴の重なりにより個々の定量が困難です。

脂質および高分子（Lipid/MM）の共鳴も注目に値します。未熟な新生児脳では正常に小さなLipid/MMピークが見られることがありますが、重度の組織損傷、膜破壊、壊死、またはアポトーシスを伴う場合には、増加したピークが認められることがあります。短TEスペクトルでは、Lipid/MM信号が約1.3 ppmで乳酸と重なるため、中間または長TEスペクトルとの比較がこれらの成分を区別するのに役立ちます。脂質ベースの測定値は、Lac/NAAまたはNAAベースの指標と比較して、予後予測生体指標としての標準化が遅れています。

HIEと代謝性疾患の鑑別における¹H-MRS

脳症を呈する新生児において、HIEを先天性代謝異常症と鑑別することは、¹H-MRSの最も有用な応用の一つです。これらは臨床的およびMRI所見が類似している可能性があります。短TE（30～35 ms）は、長いエコー時間で抑制される代謝物の検出を可能にするため、必須です。

尿素サイクル異常症は、びまん性皮質・皮質下浮腫を呈することがありますが、HIEとは異なり、淡蒼球と被殻が関与する一方で視床は比較的温存されます。¹H-MRSでは、Glxの上昇と異常な乳酸/脂質複合体が示されます。

非ケトン性高グリシン血症（NKH）は、重度の脳症を呈し、ミエリン化白質路に拡散制限を認め、脳梁形成不全/形成異常や小脳虫部低形成などの構造異常が見られます。グリシン（3.55 ppm）は短TEではmIと区別が難しい場合がありますが、中間および長TE（144および270～288 ms）ではグリシンが残存する一方でmIは抑制されるため、鑑別が可能です。

**Figure 11.** Fig. 11 A 10-day-old neonate with nonketotic hyperglycinemia (NKH). DWI (a) reveals symmetrical restricted diffusion along the posterior limbs of the internal capsules (PLIC) (arrows). T2-weighted imaging shows hyperintensity in diffuse white matter and the PLIC (b). Sagit

メープルシロップ尿症（MSUD）は、新生児スクリーニング以前に脳症を呈します。DWIおよびT2強調画像では、淡蒼球、視床、小脳白質、背側脳幹に高信号が認められます。診断的な¹H-MRSでは、上昇した分岐鎖アミノ酸およびケト酸に由来する特徴的な広範囲のピーク複合体（0.9 ppm）が示されます。長いTEは、重なり合う脂質ピークを除去するのに役立ちます。

モリブデン補酵素欠損症（MoCD）は、MRI上HIEに非常に似ている場合がありますが、被殻と比較して淡蒼球と視床下部に選択的な関与が見られ、嚢胞性白質変化、および特徴的な皮質T2信号パターンを示します。¹H-MRSでは、顕著な脂質ピーク、乳酸上昇、NAA減少、コリン上昇、Glx上昇、およびタウリン（3.42および3.24 ppm）、S-スルホシステイン（3.61 ppm）、システイン（2.92および2.97 ppm）などの追加のピークが認められる可能性があります。

ミトコンドリア病（例：ピルビン酸脱水素酵素複合体（PDHC）欠損症、リー症候群）は、基底核、視床、脳幹損傷を伴いHIEを模倣することがありますが、¹H-MRSでは、影響を受けた脳領域と正常に見える脳領域の両方で乳酸が持続的に上昇しているのが特徴です。これは、乳酸上昇が通常構造的に損傷した領域に限局するHIEとは対照的です。さらに、HIEとは異なり、ミトコンドリア病では乳酸が上昇しているにもかかわらずNAAが保たれることがあります。

早産児における¹H-MRS

早産児における¹H-MRSの適用には特に注意が必要です。早産児は、成熟度の低い脳発達を反映して、生理学的に在胎正期新生児と比較して低いNAAと高い乳酸を示します。これらの理由から、¹H-MRSは早産児の予後予測において、在胎正期新生児と比較して検証が不十分であり、使用頻度も低いです。

動脈スピンラベリング（ASL）

ASLは、磁気的に標識された動脈血中の水を内因性トレーサーとして使用し、造影剤を投与することなく脳血流量（CBF）を測定する非侵襲的なMRI灌流技術です。造影剤曝露を避けられ、繰り返し施行可能であり、スキャン時間を3～5分しか追加しないため、小児集団に特に適しています。

年齢依存性の変動と技術的考慮事項

CBFは周産期には低く、徐々に増加し、3～8歳でピークに達した後、成人レベルに低下します。定量的なCBF値は、研究対象集団、撮像シーケンス、数学的モデリングによって異なりますが、おおよその範囲は以下の通りです。新生児：5～30 mL/100 g/min、乳幼児：30～70 mL/100 g/min、小児：80～120 mL/100 g/min、思春期：60～100 mL/100 g/min、成人：40～80 mL/100 g/min、高齢者：30～60 mL/100 g/min。早産児と在胎正期新生児の両方において、CBFは脳幹、視床、基底核、感覚運動皮質で、その他の皮質と比較して高くなります。

**Figure 12.** Fig. 12 Normal ASL-derived CBF maps in neonates and children. Single-delay pCASL with post-labeling delay (PLD) of 2000 ms in a neonate (a) and with PLD of 1500 ms in a 7-year-old child (b). Multi-

新生児ASLは、単に成人用の設定を採用すべきではありません。新生児の血液T1は長く、標識減衰と定量に影響を与えます。CBFの低下と血流速度の遅さにより、誤った低い灌流値を避けるために十分なポストラベリング遅延（PLD）が必要です。擬似連続ASL（pCASL）は、優れた画質、高い標識効率、およびより長い標識ボーラスのため、新生児HIEにはパルスASL（PASL）よりも推奨されます。ほとんどの臨床実践では、短いスキャン時間と動き耐性のためにシングルディレイASLが好まれ、新生児では2000 ms、小児では1500 msのPLDが推奨されます。ただし、新生児では動脈通過時間（ATT）が不均一であるため、マルチディレイASLはATT補正されたCBFを可能にし、堅牢性を向上させます。

新生児HIEにおけるASL灌流と神経発達アウトカム

周産期仮死後のCBF変化の時間的パターンは、比較的よく特徴付けられています。ASLにより、治療的低体温療法を受けた仮死新生児では、1日目の初期低灌流に続いて、その後に損傷を受けた領域で2～7日目の高灌流が示されています。

**Figure 13.** Fig. 13 Global or near-total injury pattern in a term neonate following therapeutic hypothermia. MRI obtained at day 12 of life. T1-weighted (a) and T2-weighted (b) images demonstrate injury to the basal ganglia and thalami, with diffuse cortical and white matter damage. 1H-MRS (TE = 30 ms) acquired from the basal ganglia (c) shows an elevated

HIE新生児28人を対象とした重要な研究では、不利なアウトカム（死亡または脳性麻痺）の新生児のBGT中央CBFは63 mL/100 g/minであったのに対し、良好なアウトカムの新生児では28 mL/100 g/minでした（p < 0.01）。9～18ヶ月時点でのASL MRIのAUCは0.92であり、MRSとASLの組み合わせがアウトカムの最良の予測因子として特定されました。3次元pCASLを用いた最近の研究では、不利なアウトカムを伴う在胎正期HIE新生児の基底核と視床でより高い灌流変化が示され、サンプルサイズとフォローアップが限られているにもかかわらずpCASLの臨床的有用性が支持されています。

縦断的なASL研究は、生後4日目のCBFが、正常な従来のMRIを示した乳児と比較して、異常な従来のMRIを示した乳児で複数の領域で高いことをさらに強調しており、早期の高灌流がより大きな損傷負担のマーカーであることと一致しています。急性期を超えた高灌流の持続は、活性化された血管新生を反映している可能性があります。臨床的に重要なのは、高灌流が約11日目までに減少する傾向があることです。したがって、ASL評価は、この一時的な血行動態的ウィンドウを捉えるために、理想的には新生児期早期、特に生後1週間以内に行われるべきです。ASLを他の先進MRI技術と統合し、撮像プロトコルを標準化する将来の研究は、これらの知見を日常の臨床実践に翻訳するために不可欠となるでしょう。

結論

MRIは、新生児低酸素性虚血性脳症（HIE）における損傷パターン、重症度、および発症時期を特定するために不可欠であり、¹H-MRSは、特に深部灰白質におけるNAAおよび乳酸に基づく測定値という強力な代謝生体指標を追加することで、冷却療法を受けた対象者と受けていない対象者の両方で予後予測をさらに洗練させることができます。プロトコルの標準化と最適な撮像時期の認識は、専門家が診断の確実性を高め、ご家族への説明を改善し、多施設間での比較可能性を向上させるために今すぐ実施できる実践的なステップです。

早産児を含める場合は、成熟度を考慮した解釈と、出血や白質損傷の表現型への注意深い配慮が必要ですが、画像所見をメカニズムとアウトカムに結びつけるパターンベースの推論は維持されます。最後に、MRIと¹H-MRSは単独で解釈すべきではありません。新生児HIEにおける信頼性の高い予後予測には、臨床神経学的診察、EEG/aEEG、治療的低体温療法への反応、および神経画像所見を統合する多角的アプローチが必要であり、この枠組みの中で専門家やご家族に情報が伝えられるべきです。

用語集

HIE: 新生児低酸素性虚血性脳症。出生前後の脳への血流・酸素供給が一時的に不足することで生じる脳損傷。
MRI: 磁気共鳴画像法。強力な磁場と電波を利用して体内の詳細な画像を生成する診断技術。
¹H-MRS: プロトンMRスペクトロスコピー。MRIの一種で、脳内の特定の代謝物質の濃度を測定し、脳の代謝状態を評価する技術。
DWI: 拡散強調画像。水の分子運動の制限を画像化し、急性期の細胞浮腫（特に虚血性損傷）を検出するMRIシーケンス。
SWI: 磁化率強調画像。血液、鉄沈着、石灰化などの磁化率の違いを強調して画像化し、微細な出血などを検出するMRIシーケンス。
ASL: 動脈スピンラベリング。造影剤を使わずに脳血流量（CBF）を測定できる非侵襲的なMRI灌流技術。
治療的低体温療法（TH）: 中等度から重度の新生児HIEの治療法の一つで、脳損傷の進行を抑えるために体温を一時的に下げる。
ADC: 見かけの拡散係数。水の拡散の程度を示す数値で、DWIと合わせて脳損傷の時期推定に用いられる。
NAA: N-アセチルアスパラギン酸。神経細胞の生存性と密度を示す代謝物質で、脳損傷で減少する。
Lac: 乳酸。嫌気性代謝の産物で、脳の酸素不足時に上昇する代謝物質。
Cho: コリン含有化合物。細胞膜の合成・分解に関わる代謝物質で、細胞膜の損傷や炎症で変化する。
Cr: クレアチンとホスホクレアチン。脳のエネルギー代謝に関わる代謝物質で、通常は比較的一定であるため、他の代謝物質の比率の基準とされる。
mI: ミオイノシトール。グリア細胞（神経細胞を支持する細胞）のマーカーであり、脳の成熟やグリア細胞増殖を反映する。
Glx: グルタミン酸/グルタミン。興奮性神経伝達物質であり、神経細胞の機能や代謝異常を反映する。
TE: エコー時間。MRIやMRSの撮像パラメータの一つで、信号が収集されるまでの時間。検出できる代謝物質の種類に影響する。
TR: 繰り返し時間。MRIやMRSの撮像パラメータの一つで、同じシーケンスが繰り返される間隔。
FA: フリップ角。MRIの撮像パラメータの一つで、組織の磁化を傾ける角度。信号強度に影響する。
BGT: 基底核・視床。大脳深部に位置する灰白質の構造で、運動制御や感覚情報処理に関与する。
PLIC: 内包後脚。大脳皮質と脳幹・脊髄を結ぶ神経線維の束で、主に運動神経路が通る。
うねり状脳回（Ulegyria）: 皮質萎縮の一種で、脳回溝の深部が選択的に損傷を受け、キノコ状の脳回外観を呈する慢性期所見。
PWMLs: 点状白質病変。脳白質に散在する小さな限局性病変。特に早産児で観察されることがある。
PVL: 脳室周囲白質軟化症。脳室周囲の白質が虚血により壊死し、嚢胞を形成する早産児の脳損傷。
GMH: 胚中心性出血。胎児期に存在する脳室下胚中心性基質からの出血。早産児に多く見られる。
IVH: 脳室内出血。脳室内に血液が流入する出血で、GMHの進行によって生じることが多い。
PVHI: 脳室周囲出血性梗塞。胚中心性出血の最も重症な形態で、脳室周囲の脳組織が梗塞と出血を伴う病変。以前のPapileグレードIVにあたる。
CBF: 脳血流量。単位時間あたりに脳組織に供給される血液量。
pCASL: 擬似連続動脈スピンラベリング。ASLの一種で、動脈血を連続的に標識することで、より高い信号対雑音比と効率的な標識を可能にする。
PLD: ポストラベリング遅延。ASLにおいて、動脈血を標識してから信号を収集するまでの待機時間。
ATT: 動脈通過時間。標識された血液が頸動脈から脳組織に到達するまでの時間。