【2024年版】低酸素脳症の原因・予後・診断・治療・リハビリテーションまで解説

低酸素脳症の概要

低酸素脳症（Hypoxic-Ischemic Encephalopathy、HIE）は、脳が十分な酸素を受け取れない状態（低酸素状態）や血流が不足する状態（虚血状態）に陥ることで生じる脳の機能障害や損傷のことを指します。この状態は、迅速に治療されないと、重篤な後遺症や死亡に至ることがあります。

原因

低酸素脳症（Hypoxic-Ischemic Encephalopathy, HIE）の原因は、脳への酸素供給や血流が不足することによって引き起こされる脳障害です。以下は、HIEの主な原因とそれらに関連するメカニズムについて、最新の医学文献に基づいて説明します。

出産前（胎児期）の原因

1. 胎盤剥離: 胎盤が子宮壁から早期に剥がれることにより、胎児への血流が急激に減少します。
2. 子宮破裂: 子宮の壁が裂けることにより、胎児への酸素供給が途絶えます。
3. 重度の母体低血圧: 母親の血圧が極端に低下することで、胎児への血液供給が不足します。

出産時（周産期）の原因

1. 臍帯の問題: 臍帯が圧迫されたり巻き付いたりすることで、胎児への血流が遮断されます。臍帯脱出や臍帯結節が典型的な例です。
2. 難産による頭部外傷: 頭部が骨盤に挟まれることで、脳への血流が一時的に遮断されることがあります。
3. 母体の心臓合併症: 出産時に母親の心臓機能が低下することで、胎児への酸素供給が不十分になります。

出産後（新生児期）の原因

1. 呼吸不全: 新生児が十分に呼吸できない場合、酸素供給が不足し脳に損傷を与えます。
2. 持続的な心停止: 心臓の停止や不整脈により、脳への血流が遮断されることがあります。
3. 感染症: 新生児期に重篤な感染症を発症すると、全身の炎症反応により血流が障害されることがあります。

特殊な要因

• 胎児脳卒中: 胎児期に血栓や血管の異常が発生し、脳への血流が遮断されることがあります。
• 出血性疾患: 母親の血圧が極端に高い、あるいは低い場合、胎盤や胎児の血管に障害が発生し、HIEのリスクが高まります。

成人における低酸素脳症（Hypoxic-Ischemic Encephalopathy, HIE）の主な原因は、脳への酸素供給や血流が不足することによって引き起こされます。

1. 心停止（Cardiac Arrest）

心停止は成人のHIEの最も一般的な原因です。心臓が停止すると、全身への血流が途絶え、脳への酸素供給が急速に減少します。迅速な心肺蘇生が行われない場合、脳に深刻な損傷が生じる可能性があります 。

2. 窒息（Asphyxia）

窒息は、呼吸が阻害されることで脳への酸素供給が不足する状態です。窒息の原因には、絞首、溺水、窒息事故などが含まれます。これらの状況では、迅速な対応が必要です。

3. 重篤な低血圧（Profound Hypotension）

重篤な低血圧は、全身の血流が著しく低下する状態であり、脳への血液供給が不十分になることがあります。これは、大出血、重篤な脱水、ショック状態などにより引き起こされます。

4. 一酸化炭素中毒（Carbon Monoxide Poisoning）

一酸化炭素は血液中の酸素運搬能力を阻害し、脳を含む全身の組織に酸素不足を引き起こします。これは、ガス漏れ、火災、エンジンの排気ガスなどによって発生します。

5. 薬物過剰摂取（Drug Overdose）

特定の薬物や薬物の過剰摂取は、呼吸抑制を引き起こし、脳への酸素供給が不足する可能性があります。特にオピオイドや鎮静薬の過剰摂取が問題となります。

これらの原因に対する迅速な対応がHIEの予後を大きく左右します。HIEの診断と治療には、心肺蘇生、酸素療法、適切な血圧管理などが含まれ、これにより脳への損傷を最小限に抑えることが目指されます。最新の研究では、早期の治療が神経学的な回復を促進することが示されています。

診断

低酸素脳症（Hypoxic-Ischemic Encephalopathy, HIE）の診断は、成人および小児の両方でいくつかの方法と手順を用いて行われます。以下に、その詳細を説明します。

成人のHIE診断

1. 
   

   臨床評価:

   • 症状の観察: 意識レベルの低下、混乱、痙攣などの神経学的症状が見られます。
   • 身体診察: 血圧、心拍数、呼吸数などのバイタルサインの評価。
2. 
   

   画像診断:

   • MRI: 脳の詳細な画像を提供し、脳の損傷の範囲と位置を評価します。特に、急性期の損傷を検出するのに有効です。
   • CTスキャン: 急性期の診断や出血の有無を確認するために使用されますが、MRIよりも感度が低い場合があります  (HIE Help Center) 。
3. 
   

   電気生理学的検査:

   • EEG（脳波検査）: 異常な脳波パターンを検出し、脳の機能状態を評価します。これにより、痙攣の有無や意識障害の程度を確認します  (Practical Neurology) 。

画像引用元：Neurodevelopmental effect of intracranial hemorrhage observed in hypoxic ischemic brain injury in hypothermia-treated asphyxiated neonates – an MRI study

この画像は、低酸素脳症（Hypoxic-Ischemic Encephalopathy, HIE）の様々なパターンを示した脳のMRI画像です。画像はDWI（拡散強調画像）とADC（拡散係数画像）の二種類に分かれており、三つの異なるパターンが示されています。

各パターンの解説

1. 
   

   WATERSHED (Peripheral)

   • DWI画像: 頭頂部の外側領域に異常が見られます。この領域は、脳血流が最も弱くなる「ウォーターシェッドゾーン」として知られています。
   • ADC画像: 同じ領域で拡散制限が見られ、これが低酸素状態による脳組織の損傷を示しています。
   • 解説: ウォーターシェッドパターンは、通常、低血圧や心停止後に発生します。この領域は末梢血流によって供給されるため、特に酸素供給が不足しやすいです。
2. 
   

   BG-TH (Central)

   • DWI画像: 中脳の中心部、特に基底核（Basal Ganglia）や視床（Thalamus）に異常が見られます。
   • ADC画像: これらの中心領域で拡散制限が確認できます。
   • 解説: BG-THパターンは、全身性の低酸素状態や心肺蘇生後に見られることが多いです。この領域は、脳の代謝需要が高いため、酸素供給が不足すると早期に影響を受けやすいです。
3. 
   

   GLOBAL

   • DWI画像: 全体的な脳の領域に広がる異常が見られます。
   • ADC画像: 脳全体に拡散制限が確認できます。
   • 解説: グローバルパターンは、極端な低酸素状態や長時間の心停止の後に見られることが多いです。この状態は、広範な脳損傷を引き起こし、予後が非常に悪いことが多いです。

小児のHIE診断

1. 
   

   臨床評価:

   • 新生児スコアリングシステム: Apgarスコアを用いて新生児の健康状態を評価します。低スコアはHIEのリスクを示唆します  (HIE Help Center) 。
2. 
   

   画像診断:

   • 頭部超音波検査（HUS）: 新生児のベッドサイドで使用でき、出血や脳室拡大を評価します。初期評価に有用です。
   • MRI: 詳細な脳の画像を提供し、白質や灰白質の損傷を評価します。HIEの診断において最も感度が高い方法です  (Massachusetts General Hospital) 。
3. 
   

   血液検査:

   • 臍帯血ガス分析: 出産直後に臍帯血を採取し、血液のpHやガスレベルを測定します。酸性血症がHIEのリスクを示唆する場合があります。
4. 
   

   神経学的評価:

   • 新生児の神経学的検査: 反射や筋緊張、行動状態を評価し、異常がないか確認します。

成人と小児のHIEの診断には、これらの手法を組み合わせて、脳の損傷の程度と原因を正確に特定します。早期診断と適切な治療が、予後の改善に重要です。

治療

低酸素脳症（Hypoxic-Ischemic Encephalopathy, HIE）の治療には、成人と小児で異なるアプローチが取られますが、いずれの場合も早期の対応が重要です。以下に最新の医学的文献に基づく治療法を説明します。

成人のHIE治療

1. 
   

   蘇生:

   • 心肺蘇生（CPR）: 心停止の場合、即座にCPRを開始し、心拍と呼吸を回復させます。
   • アドレナリン投与: 血圧を維持し、臓器への血流を確保するために使用されます。
2. 
   

   体温管理:

   • 治療的低体温法（Therapeutic Hypothermia）: 体温を33-36°Cに下げることで、脳の酸素消費量を減少させ、神経損傷を最小限に抑えることが目指されます。この治療は通常24-48時間実施されます。
3. 
   

   神経保護薬:

   • エリスロポエチン（Erythropoietin）やアロプリノール（Allopurinol）などの神経保護薬が研究されています。これらは脳の酸化ストレスを減少させ、神経細胞の保護を目的としています。
4. 
   

   痙攣管理:

   • 抗痙攣薬: ミダゾラムやフェニトインなどが使用され、痙攣を抑制し、脳の過剰な興奮を防ぎます。

小児のHIE治療

1. 
   

   蘇生:

   • 出生直後の新生児蘇生（NRP）が重要です。酸素投与と気管挿管が行われることがあります。
2. 
   

   治療的低体温法:

   • 新生児のHIEに対しても同様に治療的低体温法が使用され、全身または選択的に頭部を冷却します。これにより、脳の損傷を最小限に抑え、長期的な神経発達障害のリスクを減少させます。
3. 
   

   神経保護薬:

   • メラトニン（Melatonin）やマグネシウム硫酸（Magnesium Sulfate）などの補助的治療が研究されています。これらは炎症や酸化ストレスを軽減し、神経保護効果を持つとされています。
4. 
   

   リハビリテーション:

   • 物理療法、作業療法、言語療法などの包括的なリハビリテーションが行われ、長期的な機能回復を支援します。

成人および小児のHIEの治療は、早期の診断と適切な介入が予後を大きく改善する鍵となります。最新の研究とガイドラインに基づいた治療を行うことが重要です。

リハビリテーション

低酸素脳症（Hypoxic-Ischemic Encephalopathy, HIE）の成人患者に対するリハビリテーションの最も重要なポイントは、患者の全体的な機能回復と生活の質向上を目指すことです。以下に最新の医学文献に基づく詳細を説明します。

1. 早期離床と可動域運動

早期離床: ICUや入院初期段階から、ベッド上での運動や座位、立位、歩行訓練を開始します。これにより、筋力低下や関節拘縮の予防、全体的な機能回復を促進します。

可動域運動: 関節の可動域を維持するための運動を行い、筋肉の柔軟性を保ちます。これにより、拘縮や筋緊張を予防します。

2. 筋力強化と耐久力向上

筋力強化エクササイズ: 抵抗バンドやウェイトを使用したプログレッシブレジスタンストレーニングを行い、筋力を向上させます。特に下肢の筋力強化が重要です  (UF Health – University of Florida Health) 。

耐久力向上: 有酸素運動を取り入れ、心肺機能を改善し、全体的な持久力を高めます。これにより、日常生活での活動が容易になります。

3. 姿勢制御とバランストレーニング

姿勢制御エクササイズ: バランスボードやその他の器具を使用して姿勢保持訓練を行い、正しい姿勢を維持できるようにします。これにより、転倒リスクを減少させます。

バランストレーニング: バランスを取るためのエクササイズを行い、安定性と協調性を向上させます。

4. 歩行分析とリハビリテーション

歩行分析: コンピュータを用いた歩行分析を行い、歩行パターンを詳細に評価します。これにより、個別に最適化されたリハビリプログラムを設計します 。

歩行訓練: 正しい歩行パターンを習得するための訓練を行い、移動能力を向上させます。これには、歩行補助具の使用指導も含まれます。

5. 痛み管理と電気刺激療法

痛み管理: 患者の痛みを軽減するために、適切なポジショニングや温冷療法を行います。痛みの管理はリハビリの効果を高めるために重要です。

電気刺激療法: 電気刺激を用いて筋肉を活性化し、筋力強化や痛みの軽減を図ります。これにより、運動機能の回復が促進されます 。

成人における低酸素脳症（Hypoxic-Ischemic Encephalopathy, HIE）の言語療法の最も重要なポイントは、コミュニケーション能力の回復と日常生活の質の向上を目指すことです。

1. 個別化された評価と治療計画

言語療法士（SLP）は、患者のコミュニケーション能力を評価し、個別の治療計画を立てます。評価には、音声生成、言語理解、言語表現の能力が含まれ、これに基づいて最適なリハビリテーションプランが作成されます  (Practical Neurology) 。

2. 語音明瞭度の改善

発話の明瞭度を改善するためのエクササイズが含まれます。これには、舌、唇、喉の筋肉を強化するための運動が含まれます。例えば、特定の音を繰り返す練習や、鏡を使った発音のフィードバックなどが行われます (SpeechTherapyPD) 。

3. 認知-コミュニケーション訓練

認知機能とコミュニケーションの統合を目指した訓練が行われます。これには、注意力、記憶力、問題解決能力を向上させるためのエクササイズが含まれます。これにより、患者が日常生活でのコミュニケーションをより効果的に行えるようになります。

4. 補助的および代替的コミュニケーション（AAC）技術の使用

言語機能が重度に障害されている患者には、AACデバイスの使用が推奨されます。これには、文字盤、音声出力デバイス、タブレットアプリなどが含まれます。AAC技術は、患者がコミュニケーションを取るための補助として非常に有効です。

5. 家族と介護者の教育とサポート

家族や介護者に対する教育も重要なポイントです。患者の日常生活でのコミュニケーションをサポートするための具体的な方法や、適切な対応方法を指導します。これにより、家庭環境でもリハビリ効果を維持しやすくなります。

これらのアプローチを組み合わせることで、HIE患者のコミュニケーション能力を最大限に引き出し、生活の質を向上させることが目指されます。最新の研究に基づき、個々の患者に合わせた最適な治療計画を実施することが重要です。

低酸素脳症（Hypoxic-Ischemic Encephalopathy, HIE）のまとめ

低酸素脳症（Hypoxic-Ischemic Encephalopathy, HIE）は、脳への酸素供給や血流が不足することで引き起こされる脳障害です。成人においては、心停止、窒息、重篤な低血圧、一酸化炭素中毒、薬物過剰摂取などが主要な原因です。小児においては、胎盤剥離、子宮破裂、重度の母体低血圧、臍帯の問題、難産などが主な原因です。診断には、臨床評価、MRIやCTスキャンなどの画像診断、EEGなどの電気生理学的検査が用いられます。

治療では、成人と小児で若干の違いがありますが、共通しているのは早期の蘇生と体温管理です。治療的低体温法は、体温を下げることで脳の酸素消費量を減少させ、損傷を最小限に抑える効果があります。また、抗痙攣薬による痙攣管理や、酸素療法、適切な血圧管理が行われます。

リハビリテーションには、理学療法と作業療法が含まれ、筋力強化、バランス訓練、歩行訓練、日常生活動作の支援などが行われます。個別のリハビリプログラムを設計し、定期的に評価・調整することが重要です。これにより、患者の機能回復と生活の質の向上が目指されます。

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執筆監修　金子 唯史

1981 ：長崎市生まれ
2003 ：国家資格取得後(作業療法士)、高知県の近森リハビリテーション病院　入職
2005 ：順天堂大学医学部附属順天堂医院　入職
2012～2014：イギリス(マンチェスター2回,ウェールズ1回)にてボバース上級講習会修了
2015 ：約10年間勤務した順天堂医院を退職
2015 ：都内文京区に自費リハビリ施設 ニューロリハビリ研究所「STROKE LAB」設立　
　　　  脳卒中/脳梗塞、パーキンソン病などの神経疾患の方々のリハビリをサポート
2017： YouTube　「STROKE LAB公式チャンネル」「脳リハ.com」開設　現在計 ４万人超え
2022～：株式会社STROKE LAB代表取締役に就任

【著書,翻訳書】
近代ボバース概念:ガイアブックス (2011) 
エビデンスに基づく脳卒中後の上肢と手のリハビリテーション:ガイアブックス (2014)
エビデンスに基づく高齢者の作業療法:ガイアブックス (2014)
新 近代ボバース概念:ガイアブックス (2017) 
脳卒中の動作分析:医学書院 (2018)
脳卒中の機能回復:医学書院 (2023)