脊髄緊張の生体力学

はじめに

脳・脊髄は神経線維が交叉して走行する。その理由をこれまでうまく説明できた学者はいないが、理由の一つとしてほぼ確実なものがある。それは交叉(斜走)することで神経が物理的な外力に非常に強くなるということである。これは縄、ロープ、ワイヤーなどが複数の線維を編みこんで(斜走させて)強度を何倍にも強くしているのと同じ原理である。神経線維が斜めに走ること、交叉することにより脊髄(脳も含めて)は圧縮力にも伸展力にも耐えうる強度を持つようになる。神経線維自体には伸縮性がほとんどないが、斜走することにより伸縮性も生み出すことができる。私はこれ以外に神経線維がわざわざ交叉する理由はないと考えている。
ここではその伸縮性をさらに深く追究し、脊髄が引き伸ばされて(または圧迫されて)損傷し、炎症を起こすようになる臨界点を考える。臨界点の考え方は今まで医学の単純な発想では真実には当たらない。実際は神経への1、物理的外力以外に、2、血流減弱、3、暴露時間の長さを計算に入れなければならない。
例えば、脊椎が正常な人でも前傾姿勢を長時間とっていると脊髄が小さな損傷を起こすと考えるのが新たな次元の医学である。すなわち、画像上、検査上、何をやっても全て正常!と思われている症例においても、暴露時間の長さで症状が出現しているという可能性を考える。MRI画像で異常がないなら正常、あれば異常的な思慮の浅い医学とは決別すべきであろうと考える。脊椎学では特に診断をMRIに頼ることを戒めなければならないと考える。そういった一連の医学の発展の為に、脊髄の基本構造から考えていこうというのがこの本文の趣旨である。
脊髄の基本構造 kch01 脊髄には白質(主に縦に走る神経線維)と灰白質(横走する神経線維と神経細胞とシナプスが存在)に別れる。横走する線維はそのまま後根神経へと移行する(下図)。 kch02
縦軸に張力が働くと断面積が縮小 脊髄が縦方向に張力を受けると細く長くなる。つまり断面積が小さくなり全長が伸びる。しかしながら縦走する神経線維はあまり伸びない。神経線維はゴムのように伸縮自在ではない。というよりもある一定以上に伸びれば神経線維はちぎれてしまう。つまり脊髄の伸展性は限界がある。ここではその限界がどのくらいあるのかを推測する。まずは灰白質であるが、ここを横走する線維は次の図のように斜めに走ることで脊髄の前後径に近い伸展距離を稼ぐことができると推測される。 kch03 この図は脊髄が縦軸に引っ張られることによりAの後根神経がBの位置まで下降したことを意味する。この時、横走する灰白質の神経線維は断面積をかなり減らすことになる。それを示したのが緑で塗った部分である。横走が斜走することで縦の長さを得て、横断面積を激減させる。
前出の解剖図より灰白質の面積を測定したところ16.3%であったが、脊髄が最大限伸長されると4分の1くらいまでは面積が縮小すると予想される。横走していたものが縦(斜め)になればその断面積は10分の1、いや20分の1くらいまで小さくなるであろう。が、後角にある細胞の断面積は変化しないので概算で4分の1とした。
つまり灰白質は脊髄が最大伸長されるとその断面積は16.3%→4.1%くらいまで減ると予想される。減少した面積は12.2%と算出される。このときの縦軸の伸びは脊髄の前後径の8~9割程度までは可逆的に(損傷することなく)伸びると思われる(90°に横走していたものが30°の斜走になったと仮定して)。前後径を10㎜と仮定すると、8~9㎜、脊髄は健全に縦軸方向に伸びることができると思われる。
次に、白質(縦走線維)の伸長が健全な可動範囲としてどの程度可能なのかを推測するために10歳から35歳の男性88名のC2/3の脊髄断面積を調査したところ113π±13π(1δ)㎟であった(断面積には性差があるため男性のみとした)。「健全に」どれくらい伸びるか?を推測するために1δを健全な伸縮範囲と仮定すると、断面積は126π→100πの範囲で伸縮すると考える。
つまり79.4%までは脊髄断面積は健全に縮小できるとする。これは20.6%断面積が縮小したことになる。このうち灰白質の断面積縮小は12.2%であるから、白質の断面積縮小は8.4%となる。この8.4%という数字から、神経線維がどの程度健全に伸長できるのか?を算出する。 kch04   この図が示すのは、例えば断面積Sが0.8Sへと減少したとき、高さhは1.25倍になっているということを示したものである。白質の断面積Sが0.916(1-0.84)Sになったと仮定すると、高さhは1.09hとなる。
これらの計算が示すものは神経線維自体は健全に伸長できるのは自身の長さのおよそ1.09倍ということである。それ以上に引き伸ばされれば神経線維が走行途中、またはシナプス部で炎症(損傷)を起こすと思われる。随意運動神経は錐体で交叉し、さらに知覚神経よりも前方を走行するため、脊椎の前傾によって伸長される距離が知覚神経よりも短くて済み、しかも頸椎の前後屈で損傷を受けにくい(錐体は頚髄の直上に位置するため)。そういう意味で運動神経は知覚神経よりも損傷を受けにくい位置を走行していると言える。そして臨床的にはその結果を裏付けするように、知覚神経損傷の方が運動神経損傷よりも圧倒的に多い。
脊髄空洞症の物理 脊髄空洞症は原因不明とされているが、不明ではない。その原理を物理的に説明することは難しくない(次の図)。 kch05   脊髄が縦方向、後方へとシフトすれば神経根が緊張する。その張力で赤矢印の方向に灰白質は引っ張られ、細く直線化する。その際脊髄の中心孔は陰圧になる(白い部分)。さらに脊髄中心に炎症や浮腫が起こりやすい(交叉しているため)。よって炎症や浮腫で脊髄中心を流れる髄液が停滞・貯留すると、その圧力で周囲の神経線維がおしやられて空洞が生じると考えられる。
脊髄空洞症がキアリ奇形(小脳扁桃の頚髄歩行への脱出)と合併することは広く認識されているが、私はそもそもなぜキアリ奇形が生じるのか?の理由も、脱出ではなく硬膜管が牽引力によって下方に引きずり込まれることが原因ではないかと考えている(まあ、髄圧の格差による場合もあるとは思われるが)。つまり、キアリ奇形も脊髄の空洞も、頚髄が強く引き伸ばされているという共通した原因で生じていると推測する。
脊柱側弯症と脊髄緊張の関係 脊髄空洞症では脊柱側弯を合併することも多い(小児では4分の1に合併する)が、空洞症の手術をすれば側弯も改善することがしばしばあることは一般的に知られている。手術をすれば側弯が改善する理由も原因不明と言われているが、「脊髄緊張」が原因とすれば不明ではない。なぜ側弯症が起こるのか?現在でも依然その謎は解明されていないが、物理的な必然がある。それは側弯することで脊柱管の最短距離が短くなるという事実である。 kch06   それを示したのが上の図である。Aはまっすぐな脊椎、Bは側弯した脊椎。AとBの直線距離を計測すればBの方が短くて済む。これは仮説でも何でもない。単なる幾何学である。椎間板の髄核は破壊されない限りその高さをほとんど変えない。よって脊柱管の直線距離を短くさせるためには髄核の直上を脊髄が通ることを避ける必要がある。側弯すれば脊髄の走行路線は髄核の側方に移動し、その分距離を縮めることができる。
脊髄空洞症は脊髄への伸長力が大きいことが原因であると私は結論付けているが、脊椎はそうした伸長力を避けるために側弯へとやむを得ず進んでいくとみられる(脊髄の損傷を避けるためにやむを得ない)。そのうえ空洞症によって灰白質の緊張はさらに高まっている。よって空洞を除去し灰白質の緊張を解いてやると側弯も改善される。これが不思議なことであろうか?私は何も仮説を立てるなどというたいそれたことをしているのではない。幾何学的に一般的なことを述べているにすぎない。
また脊髄空洞症は難病に指定され、ホルネル徴候、発汗異常、瞳孔不同、嚥下困難など、脳幹の牽引によると思われる脳神経症状・自律神経失調症様症状が診断基準に単に羅列されているが、これらは全てひとくくりに脊髄緊張症として何ら問題がないと考えている。
これらは難治と言われているが、原因を除去すれば回復する。姿勢矯正と脊髄緊張による脳幹の血行不良を改善すれば治療の可能性があるはずである。私は実際にそうした自分の仮説を頼りに不定愁訴の患者を次々と治療し成功している。ただし、これが難病である一つの理由は「なぜ脊髄の緊張が起こるか?」にある。それは脊髄の長さと脊柱管の長さの不均等によるものであろう。不均等はおそらく遺伝的な素因、または胎生期の成長障害があると思われるため一筋縄ではいかない。
側弯症と前弯症はほぼ合併する 成長期の側弯症がそもそもなぜ起こるのか?の根本的な成因として脊髄緊張症(硬膜管緊張症)があると上に述べた。脊髄の緊張を緩める方向に脊柱管が曲がるという説である。だが、これは仮説などではなく物理的な整合性がある。もちろん高齢者の側弯は破壊のメカニズムという別の理由があり、この場合は側弯と後弯が合併することもある。また、外傷も高齢者と同様である。しかし、成長期の側弯は特殊な状況を除いて、側弯と前弯がほぼ合併する。ここではその数例のXPを下に示す。 kch07     19歳女性、C7からT3まで中等度の側弯がある。側面像ではきれいな前弯に見えるが、これほどの側弯があるのにきれいな前弯であることを異常だと気づいた者はいるだろうか?黄色い矢印のC7は椎弓根を結んだ線が傾斜しているのに棘突起は垂直。すなわち形態異常(破格)である。C7とT1のアライメントは悪い。そしてC2の赤い矢印に切根が見られるが、これは回旋異常のためC2の下関節突起が前後に見えたためである。
さて、頚胸椎移行部に側弯症のある症例では、頸椎が前弯になることが多いことの気づいた者はいるだろうか? 私の調査では、10代のうちに整形外科を訪れた患者の8割は頸椎がKyphosisかStraightである。にもかかわらず、側弯症のある患者では、頸椎が前弯であることが多いのである。この不自然さに、私は以前から気付いていた。 kch08 この図は35歳女性、立位での撮影。側弯のある胸椎がストレートになっており、正常な胸椎と比べ、かなり前弯化していることがわかる。
次に15歳女性、同じく立位での撮影。 kch09 腰椎が中等度に側弯している(右図)。その時側面像ではL3-5で強い前弯が起こり、T9-L2でストレート(弱い前弯)が起こっていることがわかる。このように側弯症と前弯症は必ず対になって生じる。そういう目で診断すると、最初に挙げた頚椎のXPが「美しい前弯カーブを描いていることが異常である」ことがようやく見えてくる。側弯がそもそも脊柱管の距離を縮めるために起こっているものであると考えれば、前弯化と対になっていることは当然のことと理解できる。
頚・腰椎では側弯があっても後弯する もう一つの物理的法則がある。それは脊椎のどこかで前弯化が起こると重心が後方移動してしまう。後方移動した重心を元に戻すために、その前後の脊椎で必ず後弯が起こる。バランスを保って二足直立歩行するためである。これは物理的法則であり異論の余地はない。すなわち、胸椎で成長期に側弯+前弯が起これば、その前後の頚・腰椎で必ず多少なりとも後弯(Kyphosis)が起こる。ほぼ必ずである。この原則を頭に入れてXPを観察すべきである。すると、一見、前弯化しているように見える腰椎でさえ、多少後弯化してストレートになっていることを診断できるようになる。詳しくは「脊柱側弯症と脊柱縦弯症の生体力学」を参。
脊椎は脊髄に合わせて曲がる 我々はせきつい動物であるが、そもそも脊椎は脊髄を守る目的で作られているということを忘れがちである。このことについては「脊椎の基本」参。脊髄や硬膜管の成長障害があれば、脊椎は何としてでも脊髄の全長に脊柱管の全長を合わせようとして側弯や前後弯を起こす。この考え方は仮説であるが、現在この仮説を証明すべく、全年代の脊椎・脊髄を調査研究中である。
脳脊髄液減少症 むちうち事故後に生き地獄のような不定愁訴に襲われて苦しんでいる方々がいる。ここではあまり詳しく述べないが、硬膜が破けて脊髄が漏れる根本の原因はもともとベースに硬膜管緊張症があることを必ず考えなければならない。つまり脊椎と硬膜管の長さの不均衡である。脳脊髄減少症はブラッドパッチ治療などが行われているが、根本的な不均衡を正しく治療しなければ、頸椎を過屈曲した際に当然再燃する。また、脊髄液が減少していないむちうち症の方が実は圧倒的に多く、それらの治療には脊髄の緊張を減少させる姿勢の矯正をしつつ中枢感作(「中枢感作について理解を深める」参)を治療しなければならない。
脊髄緊張症をMRIで診断する方法 脊髄が伸長されているかを調べるためには脊髄の断面積や脊髄横断面の扁平率を測定する。そして健常者のそれと比較することで伸長されている程度を予測するしかない。ただし、健常者の正常値を計測するには莫大な予算を投じてボランティアを用いてデータ収集せねばならず、今の私にはそのような権限がない。よってMRIを撮影した全患者のうち、比較的健常と思われる者をピックアップして平均値や標準偏差を求めて参考にするしかない。ここでは理論と参考値を掲載するにとどめる。 kch10 この図は脊髄の横断面が楕円化する原理を示したものである。 1、脊髄が上方に引っ張られると、 2、神経根が斜め上方にひきずられるが、 3、外側根靭帯がストッパーの役割をし、 4、それ以上に上方シフトすると脊髄が側方に引っ張られて楕円化する。 5、同様に脊髄が後方にシフトするとさらに強い張力を受けて楕円化が進む。
脊髄横断面の楕円化はそれ自体が神経根緊張が存在する証であると推定するが、現在の脊椎学にはそのように考える者が少なく、脊椎の手術の際に根緊張を緩和するための工夫をしようとする術者はいない。

癒着性くも膜炎と脊髄張力の関係

脊柱管の中を硬膜管はある程度自由にすべり動く。が、近年発見された硬膜靭帯の存在により、その動きには制限があることが判明した(硬膜管の生体力学」参)。同様にくも膜と軟膜の間にはくも膜下腔があり、くも膜下腔内を脊髄はある程度自由にすべり動く。が、歯状靭帯をはじめ前後にもゆるやかな靭帯による結合があり、その動きには制限がある。
これらの制限を越えた動き(むちうち事故、転落・転倒事故など)があると靭帯は破れ局所に炎症を起こし癒着を残す。その結果、癒着性くも膜炎、または癒着性硬膜炎が起こり脊髄の自由度が失われることになる。そうなった患者では仰臥位になっただけで手や足にしびれや痛みが出たり、椅子に腰かけていただけで痛みが出るというような症状が出現する。あらに悪いことには脊髄が強い張力を受け、脳幹の様々な神経核の血行不良や炎症を引き起こすことである。まさに脊髄空洞症の診断基準に記載されているような項目が次々と起こることは当り前であろう。しかしながらこの辺の概念は現脊椎外科医の常識とはなっていない。よっていまだに脊椎外科の手術治療成績は悲惨なものだ。

脊髄緊張症の4タイプ

次に脊髄緊張状態を推測する上でのもう一つ大切なことを述べておく。それは脊髄の前後位置に関する情報である。 kch11 この4つは1から順に脊髄の上方シフトの強い順に並べている。1のように後方にシフトしているのに正円に近いのは神経根分岐部が適正な高さに位置しているからである。つまり全く上方シフトがない状態である。
2の場合、MRIは仰臥位で撮影するので通常は重力の影響で脊髄は後方に移動する。しかしこのように中間位(後方に隙間がある)にあるのは神経根によって支えられて浮いていることを示す。すなわち多少の上方シフトが存在していなければこのように浮いたりしない。
3のように楕円化している場合、上方シフトの存在が疑われ、それに後方シフトが加わるために楕円化する。この場合の後方シフトは重力によるものではなく、張力が高いために脊髄が最短距離を走行する結果、後方シフトしたと推測する。そうでなければ楕円化は起こらない。
4のように後方シフトしないで楕円化している場合、それは上方シフトのみの影響で神経根に強い緊張がかかっていると考える。よってシフトしている距離が4タイプ中最大である。

脊髄緊張のMRI所見

脊髄が縦方向に張力を受けると、自身の長さの1割程度の伸長が可能であると推測している。このとき、脊髄断面積は減少するのでMRIでは脊髄水平断を確認すれば、脊髄が緊張を受けて伸長している様子がうかがえる。次の図は23歳女性の頚髄MRI。C2/3のスライスを示すが、断面積は70.6π㎟(脊髄の長・短径をそれぞれa、b㎜とし近似的にabπ㎟とした)縦横比が0.47。 kch12 これと比べ緊張のない頚髄MRIは下図。 kch13 断面積は123π㎟、縦横比は0.84.丸い円形をしており断面積も広い。
これに対し一つ上の脊髄緊張症例では断面積の縮小化と扁平化がみられ、赤矢印で示すように脊髄が脊柱管前壁に吸いつくように張り付き、脊柱管後壁には空間が見られる。MRIは仰臥位で撮影するため緊張がない状態であれば脊髄は重力で後壁に接する。張力が強いと脊髄は最短距離を走行するため、重力に逆らって前壁に張り付く。脊髄緊張症の4タイプのうちのタイプ4に該当する。この症例では明らかな椎間板ヘルニアなどの所見はないが、脊髄緊張症を読み取れなければならない。異常なしではない。
(以下、未完) このような脊髄の緊張により様々な中枢感作→多彩な自律神経失調症状、不眠、耳鳴り、めまいなどが起こるという新理論を提唱し、実際に治療→根治を行っている。今後はアクティブに脊椎を前後屈させる際に脊柱管がどのように引き伸ばされ、どのような運動をするのかを全年齢で調査していく。これにより生まれたときから脊椎の形態により、将来的に不定愁訴が生じやすいかそうでないか、脊椎疾患で寝たきりにならないかなどの予想が立てられるようになる。小児期の脊椎を観察すれば高齢時の脊椎変形が予測できてしまうというような予想医学研究を進める。そして若いころから脊椎指導(姿勢指導)することで不定愁訴や寝たきりにならなくて済むよう、ガイドラインを作る。それが私の今後の仕事である。

脊髄緊張の生体力学」への3件のフィードバック

  1. 半年前の追突事故の1ヶ月後から、鈍い頭痛や頚部摩擦音、喋り辛さ、睡眠時の手足の痺れ、目がぼやけるなどの症状が現れ、バレリュー症と診断されました。
    先月から星状神経節ブロックを3回行いましたが、効果は感じられませんでした。注射後に瞼が下がり、喉の異物感を感じますが、顔の火照りは感じられません。
    顔の火照りがないということは、注射が的確に行えていないのででしょうか?
    それとも瞼は下がっているので、注射は適切だが効果がない病原でしょうか?
    脊髄緊張によるものであれば、姿勢矯正はどのように行うのでしょうか?
    ご教示いただければ幸いです。

    • 星状神経節ブロックは通常、左右の片方にしか行いませんので、効果はその時点で2分の1になっています。また、しっかりブロックするには最上位の神経節をブロックしなければならず、星状神経節ブロックにはそれが不可能です。瞼が垂れるなのどのサインは、確かに「よいところ」に薬液が浸潤しているサインですが、効果を発揮するところまでには至っていないようです。私の行う上頚神経節ブロックなら効果が出ると思います(確率は約90%)。

      姿勢矯正はおそらく自分では無理です。「腱引き」と検索してみてください。私がお勧めの代替治療です。腱引きならうまく姿勢矯正できる可能性がありますよ。

      • ありがとうございます。
        薬剤の量を増やして注射したところ、顔及び手の火照りまで現れましたが、症状の改善には至りませんでした。
        残念ながら遠方で先生のところには伺えないので、このまま様子をみようと思います。

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