先に結論:転移性脳腫瘍(脳転移)のMRI

  • 脳転移は体の別の場所のがんが血液に乗って脳に広がったもので、原発は肺がんが最も多く、ほかに乳がん・大腸がん・腎がん・悪性黒色腫などです。頭痛・吐き気・手足のまひ・けいれんで見つかるほか、無症状のこともあります
  • MRIでは灰白質と白質の境目(皮髄境界)に多く、造影でリング状・結節状に染まる腫瘤と、大きさの割に広い周囲のむくみ(浮腫)が特徴です。小さな転移を見逃さないため造影MRI(3D)で評価します
  • 単発のときは膠芽腫・脳膿瘍(DWIで高信号)などとの区別が必要です。治療は個数・大きさに応じ、手術・定位放射線治療・全脳照射・薬物療法を組み合わせます

※がん治療中に頭痛や手足の動かしにくさが出たときは、主治医に早めに相談してください。

転移性脳腫瘍(brain metastasis、脳転移)とは?

  • がん患者の20〜40%に脳転移が生じるとされる(Soffietti 2002)。
  • 原発巣としては、肺癌が最も多く、乳癌・大腸癌・腎癌・悪性黒色腫などが続く(順位は国や報告によって異なる)。
  • 前立腺癌が脳内に転移することは稀。
  • 最大15%程度は原発巣が分からない(Soffietti 2002)。
  • 転移形式は血行性転移がほとんど。(脳にはリンパ組織が存在しない。)
  • 肝細胞癌の脳転移はまれ(肝細胞癌6,919例中62例・0.9%)だが、脳出血を伴うことが多い(54.8%)と報告されている(Choi 2009)。
  • 予後は全身状態・脳転移の個数・原発巣のコントロール・年齢などで大きく異なる(Soffietti 2002)。
  • 初発症状は頭痛、嘔吐。占拠部位に関連する神経脱落症状。無症状のこともあり、神経症状のない悪性黒色腫120例のMRIで12.5%に脳転移がみられた(Schlamann 2008)。
  • 好発部位は、皮髄境界(髄質動脈が皮髄境界部で急激に細くなり、腫瘍細胞が狭小化部分にトラップされやすいため)。MCA領域(脳灌流領域が最も広いため)。脳白質病変(小血管病)がある人では脳転移の個数が少ないことが報告されており(Berk 2016)、これは硬変肝に肝転移が生じにくいことと共通している。
  • 小脳は大きさの割に転移が多い部位で、乳癌・肺癌・大腸癌は小脳など後方・尾側の領域に転移しやすい傾向がある(Cardinal 2022)。
  • 悪性黒色腫は前頭葉・側頭葉に転移しやすい傾向がある(Cardinal 2022)。
  • 乳癌の転移は小脳に集まりやすい(Quattrocchi 2012)。
  • 悪性黒色腫は脳実質内の既存の血管を引き込むため血管周囲に転移しやすいのに対し、肺癌細胞は血管内皮細胞増殖因子(vascular endothelial growth factor:VEGF)を介し血管新生を行う傾向が動物実験で示されている(Kienast 2010)。
  • 治療は個数・大きさ・原発巣・全身状態により、手術・定位放射線治療・全脳照射・薬物療法(分子標的薬・免疫療法など)を組み合わせる。
  • 3cm未満・4個以下程度では、定位放射線治療単独が標準的(全脳照射を追加すると脳内の再発は減るが、生存期間は延びず認知機能の低下が増えるため)。2022年のASCO-SNO-ASTROガイドラインでも、無症候性で全身治療の選択肢がない場合、切除しない1〜4個の脳転移(小細胞肺癌を除く)には定位放射線治療単独を推奨しています。全脳照射を行う場合は、海馬に病変がなく4か月以上の生存が見込まれればメマンチン併用と海馬回避照射が推奨されています。
  • 5〜10個の脳転移でも、定位放射線治療単独で2〜4個の場合と比べ全生存が劣らなかったとする日本の前向き研究(JLGK0901)がある。
  • 単発ならば手術+定位放射線治療の選択肢もあり。

転移性脳腫瘍の原発巣として、頻度の多い組み合わせを一つ選べ。

  • 肺癌、大腸・直腸癌、乳癌、腎癌
  • 前立腺癌、膵癌、胆嚢癌、悪性黒色腫
  • 肺癌、肝癌、膵癌、子宮頸癌

正解!

不正解...

正解は肺癌、大腸・直腸癌、乳癌、腎癌です。

肺癌が最も多く、乳癌・大腸癌・腎癌なども多い原発巣である。

問題に戻る

転移性脳腫瘍の好発部位として正しいものは?

  • 大脳白質
  • 皮髄境界

正解!

不正解...

正解は皮髄境界です。

髄質動脈が皮髄境界部で急激に細くなり、腫瘍細胞が狭小化部分にトラップされやすいため、転移性脳腫瘍は皮髄境界に好発する。

問題に戻る

転移性脳腫瘍のMRI画像所見

  • T1強調像で低信号、T2強調像で高信号。
  • 神経膠腫と異なり浸潤傾向に乏しく、辺縁は比較的明瞭なことが多い。
  • 周囲には広範な浮腫(血管性浮腫)を伴う。ただし、伴わないこともある。
  • 中心壊死を反映し、DWIで低信号、ADCで高信号。
  • FLAIR像での異常信号が近接する皮質に及びにくい。及ぶ場合は、神経膠腫の方がより疑われる。
  • 造影では、内部は壊死、液状変性、出血などにより不均一で、リング状増強効果。小さなものはしばしば点状、結節状に造影される。小さな転移の拾い上げには、造影前後で条件をそろえた等方性の3D T1強調像を撮像することが国際的な標準プロトコルとして推奨されている(Kaufmann 2020)。2D撮像の厚いスライスでは数mmの病変を見落としうるため、個数で治療方針が変わる脳転移では撮像法の確認も重要である。

症例 画像で学ぶ転移性脳腫瘍

▶キー画像

brainmeta

MRIのT2WIで右の前頭葉に高信号腫瘤複数あり。周囲に浮腫性変化あり。左にもあり。
brainmeta1

T1WI造影にて皮髄境界にリング状に造影される結節が明瞭化されます。

brainmeta2

典型的な転移性脳腫瘍の所見です。

脳転移の場所から原発巣を考える

脳転移の分布は、原発巣によって偏りがあります。CTで脳転移を調べた288例の検討では、転移が1個だけの患者で後頭蓋窩(小脳・脳幹)に転移があったのは、原発巣が骨盤内(前立腺・子宮)や消化管の場合で50%、それ以外の原発巣では10%でした(Delattre 1988)。

大脳半球の転移は、動脈の灌流域の境目(watershed)に集まりやすく、脳表の29%にあたる領域に転移の37%がみられました(Delattre 1988)。

一方、原発巣ごとに脳転移が起こる割合を肺癌・悪性黒色腫・腎癌・乳癌・大腸癌で比べると、肺癌19.9%、悪性黒色腫6.9%、腎癌6.5%、乳癌5.1%、大腸癌1.8%で、肺癌が最も高い値でした(Barnholtz-Sloan 2004)。

  • 原発巣が分かっていない脳転移を見たら、まず胸部X線・胸部CTで肺に腫瘤がないかを確認する
  • 小脳・脳幹に単発の転移があるときは、肺癌に加えて骨盤内臓器や消化管の癌も候補に入れる
  • 大脳では皮髄境界や灌流域の境目に小さな結節が隠れていないかを見る

続いて非典型的パターンです。

非典型な転移性脳腫瘍

  • T1WIで高信号
  • T2WIで低信号
  • DWIで高信号、ADC信号低下
  • 石灰化を有する転移
  • 嚢胞を有する転移
  • 稀な部位への転移
  • 髄膜転移① 硬膜転移
  • 髄膜転移② 軟髄膜転移(癌性髄膜炎) 

にわけてそれぞれ見ていきます。

転移性脳腫瘍の非典型的な信号パターン(T1WIで高信号)

  • メラニンを含有する悪性黒色腫。メラニンが常磁性体であるため。ただし含有量少なければ等〜低信号(Escott 2001)。出血を来すこともある。CTで高吸収となる。
  • 出血しやすい腫瘍。腎癌、肝癌、甲状腺癌、悪性黒色腫、絨毛癌などの富血管性なもの、肺癌。T1強調像で高信号、T2強調像やT2*強調像で低信号。
  • 原発性脳腫瘍でもグリオーマなどで腫瘍内出血をきたすことがある。
  • 脳実質内出血との鑑別としては、さまざまな時期の出血を反映し内部不均一、血腫の吸収過程が遅延、造影効果を有する実質部分あり、といった特徴あり。
  • 他、高蛋白、石灰化を伴うもの。

転移性脳腫瘍の非典型的な信号パターン(T2WIで低信号)

  • 出血、石灰化、高い細胞密度、高い核・細胞質比、豊富な線維性間質、高蛋白、flow voidを含むもの。
  • 高蛋白なものとしては、結腸癌などのムチン産生腫瘍。コロイド産生腫瘍である甲状腺癌。T2強調像で低信号が目立つ場合がある。(Neurol Med Chir 46:302-305,2006)
  • 転移巣自体のT2緩和時間短縮効果を呈するものとしては、腺癌(肺癌、乳癌、消化器癌)。

転移性脳腫瘍の非典型的な信号パターン(DWIで高信号、ADC信号低下)

  • 肺小細胞癌などの細胞密度の高い病変。
  • 担癌患者の場合非細菌性血栓性心内膜炎に伴う脳梗塞に注意。
  • 一般に、高分化腺癌ではDWI低、ADC高で、低分化腺癌や小細胞癌で逆となる。

症例 60歳代女性 肺小細胞癌

smallcell

右後頭葉にDWI高信号、ADC低値の腫瘤あり。

肺小細胞癌の転移に矛盾しない所見です。

症例  60代女性 肺小細胞癌

brainmeta3

右側頭葉皮質下にDWI高信号の腫瘤を認めている。

肺小細胞癌の転移に矛盾しない所見です。

石灰化を有する転移

  • 以前は脳転移における石灰化の発生が稀だとみなされていたが、2021年の研究で、脳転移のうち少なくとも9.5%に石灰化が存在することが明らかにされた。この研究では、Rebellaらが190件の脳転移症例のCTスキャンを分析し、そのうち34件(17.9%)で石灰化(>85HU)が確認され、18件(9.5%)は放射線治療を受けていない状態であった。
  • 原発巣は肺腺癌(56%)>浸潤性乳管癌(20%)>肺小細胞癌(11.8%)>大細胞神経内分泌癌(large cell neuroendocrine carcinoma:LCNEC)・扁平上皮癌・卵巣粘液癌・Li-Fraumeni症候群(各2.9%)であった。Li-Fraumeni症候群の症例については乳癌・肺癌・胃癌の三重癌があり、原発巣の特定に至ってない。
  • 石灰化を示した34例の脳転移症例の中で、原発巣にも石灰化が見られたのは3例に過ぎず、多くの症例では原発巣に石灰化が見られないことが報告されている。

嚢胞を有する転移

  • 肺癌と乳癌の脳転移で嚢胞が見られるという報告が多いが母数が多いためと考えられる。
  • 乳癌ではトリプルネガティブ乳癌は、嚢胞性や壊死性の転移を形成する傾向が報告されている(Yeh 2015)。

転移性脳腫瘍の非典型的な信号パターン(稀な部位への転移) 

  • 松果体部への転移は稀で、無症状のことが多い。症状が出る場合は、上方注視麻痺(Parinaud症状)や閉塞性水頭症など(Ahn 2005)。
  • 下垂体への転移も稀。症状のある下垂体転移36例では原発巣は肺癌(36%)と乳癌(33%)が多く、尿崩症・下垂体前葉機能低下などで発症した(Morita 1998)。初発症状は尿崩症が最も多く、特異的な画像所見に乏しいため下垂体腺腫などとの鑑別は難しい(Komninos 2004)。下垂体柄の腫大や周囲への浸潤性の発育がみられることもある。

関連:脈絡叢/脳室内転移のMRI画像所見のポイント

転移性脳腫瘍の非典型的な信号パターン(髄膜転移① 硬膜転移) 

  • 剖検では進行癌患者の9%にみられる(Nayak 2009)。
  • 原発巣としては、乳癌(34%)、前立腺癌(17%)が多い(Nayak 2009)。
  • 頭蓋骨転移からの浸潤>血行性転移。硬膜転移122例では70%に頭蓋骨転移があり、頭蓋骨転移からの直接進展が最も多い経路だった(Nayak 2009)。一見硬膜転移と見えても、頭蓋骨転移の硬膜浸潤である場合が多い。
  • 孤立性、多発性、びまん性など多彩。
  • 硬膜転移は髄膜腫とは鑑別困難なことも多い。

DA pattern

硬膜優位に造影効果を認めるDAパターンで、頭蓋骨や大脳鎌、小脳テント表面に沿った弓状直線状の造影効果を示します。

症例1 70歳代女性 乳癌、硬膜転移・骨転移

PSmeta

→骨転移からの浸潤が疑われる。

症例2 60歳代女性 肺小細胞癌硬膜転移

brainmeta4

矢状断像においても硬膜の不整な肥厚及び造影効果を認めています。

硬膜転移を疑う所見です。

▶動画でチェックする。

転移性脳腫瘍の非典型的な信号パターン(髄膜転移② 軟髄膜転移(癌性髄膜炎)) 

  • 軟髄膜転移(leptomeningeal metastasis)は担癌患者の約5%に起こる(Chamberlain 2009)。
  • 癌性髄膜炎(meningitis carcinomatosa)とも言われる。
  • 血行性転移、頭蓋内腫瘍からの播種、頭頚部癌からの脳神経に沿った直接浸潤を呈する。
  • 原発巣としては、固形癌では乳癌・肺癌が多く、消化管癌・悪性黒色腫が続く。リンパ腫・白血病でも起こる(Clarke 2010)。
  • 多くは交通性水頭症を伴い、頭痛など頭蓋内圧亢進症状を生じる。
  • 軟膜下の血管周囲腔から脳内に進展して、脳転移を起こすこともある。
  • 白血病や悪性リンパ腫では、脳神経への浸潤を起こすことあり。
  • MRIでは、FLAIR像で脳溝に沿った高信号、造影T1強調像で脳表や脳神経に沿った結節状、線状の増強効果が見られる。
  • 原発巣に特異的な診断は難しいことがほとんどであるが、単純CTで高吸収・T1強調像で強い高信号・T2強調像で低信号は、出血が除外されればメラニンを示唆する組み合わせ。
  • 下垂体柄、内耳道内、脳神経の増強効果もチェックが必要。
  • 脳幹表面に沿ってFLAIR像で帯状の高信号を示し、造影されない軟髄膜転移があり、軟髄膜転移142例中11例(7.7%)にみられ、全例が肺腺癌(多くはEGFR変異)だった(Mitsuya 2020)。

PSpattern

軟髄膜優位に造影効果を認めPSパターンと呼ばれるタイプです。

硬膜ではなくて、脳溝や脳底部の脳槽を縁取る造影効果を示します。

症例 70歳代女性 肺癌

meningitis carcinomatosa

軟髄膜に沿った異常造影効果、微小結節あり。

癌性髄膜炎を疑う所見です。

症例 50歳代女性 肺癌

eptomeningeal metastasis1

軟髄膜に沿った異常造影効果を示す結節あり。

症例 60歳代男性 肺癌

eptomeningeal metastasis2

脳表の軟膜に沿った異常造影効果あり。eptomeningeal metastasis4脳表の軟膜に沿った異常造影効果あり。

eptomeningeal metastasis3

脳表の軟膜に沿った異常造影効果あり。癌性髄膜炎を疑う所見です。

脳転移のCT所見と、MRIの撮像条件(単純・造影)

  • 単純CTでは、転移そのものは脳と同じくらいの濃さで見えにくいことが多く、周囲の浮腫(低吸収)や正中偏位で気づかれることがあります。出血・石灰化を伴う転移や、細胞の多い転移は高吸収に見えることがあります。
  • 造影CTではリング状・結節状に染まりますが、小さな転移の検出は造影MRIより劣ります。50例の比較では造影後のT1強調像(MRI)が、単純MRIや造影CTより転移の検出に優れ、特に後頭蓋窩と皮質の病変で有用でした(Sze 1990)。
  • 造影剤が使えない場合の単純MRIでも、T2強調像・FLAIR像の浮腫やDWIで大きめの転移は分かりますが、数mmの転移は見落としうるため、個数を数えるには造影MRIが必要です。
撮像 脳転移で見ること
T2強調像・FLAIR像 周囲の浮腫、脳溝に沿った高信号(癌性髄膜炎)
DWI・ADC 脳膿瘍・脳梗塞との区別、細胞の多い転移(小細胞癌など)
T2*強調像・SWI 腫瘍内出血・石灰化
造影3D T1強調像 小さな転移の拾い上げ・個数の確認、硬膜・軟髄膜の造影

小さな脳転移の拾い方:造影MRIの撮り方と読み方

脳転移は、個数や大きさで治療方針が変わります。定位放射線治療は1〜2mmほどの小さな転移も対象にできるため(Cohen-Inbar 2016)、数mmの転移を見つけられるかどうかが重要です。拾い上げのコツは「撮り方」と「読み方」に分けて整理できます。

撮り方の工夫
  • 造影の前後で撮像条件をそろえた、等方性(どの方向にも同じ細かさ)の3D T1強調像が、国際的な標準プロトコルの「最低限」として示されています。造影後には、病変を見やすくする2DのT1強調スピンエコー像も加えます。より理想的なプロトコルでは、造影前後に3Dの高速スピンエコー(TSE)T1強調像を撮り、3Tで行うのが望ましいとされています(Kaufmann 2020)。
  • 造影剤を入れてから造影後の3D T1強調像を撮るまでの間に、T2強調像を撮る順番も推奨されています(Kaufmann 2020)。待ち時間を有効に使う工夫です。
  • 3Dの高速スピンエコー(SPACE)と3Dのグラディエントエコー(MPRAGE)を比べた研究では、小さな転移の見つけやすさ(ROC曲線下面積)は、神経放射線科医で0.99対0.88、研修医で0.99対0.78と、SPACEのほうが高い結果でした(Kato 2009)。
  • 造影後に時間を置いて撮ると、見つかる転移が増えるという報告があります。38人の検討では、造影直後の撮像に比べて5分後の撮像で少なくとも1個多く見つかった人が35.3%、さらに次の撮像(造影後15分から開始)でも21.6%でした(Kushnirsky 2016)。50人の検討でも、遅らせた撮像のほうが感度が高い結果でした(Cohen-Inbar 2016)。
  • 一方で、21人・100病変の検討では、造影後1分・5分・10分で病変の見やすさに差はないという結果もあります(Jeon 2014)。待つ時間は施設の方針やスキャナー、造影剤の種類で異なるため、一律の正解はまだありません。
読み方の工夫
  • 転移が多い皮髄境界、動脈の灌流域の境目、小脳を意識して、スライスを連続して見ます(上の「脳転移の場所から原発巣を考える」も参照)。
  • 点状の造影は、血管の断面と間違えやすいため、連続するスライスや冠状断・矢状断で追って、結節としてとどまるか、血管のように連続するかを確かめます。再構成画像の使い分けはMPR・MIP・MinIP・VRとはにまとめています。
  • 造影前の画像と並べて比べ、もともと白い構造(出血、メラニン、血管、脈絡叢など)を転移と取り違えないようにします。
  • 造影剤が使えるか、どの撮像法を使うかは、頭部CT・MRIで造影が必要なとき・いらないときも参考にしてください。

脳転移でよくある疑問(Q&A)

Q. 膵臓がんは脳に転移しやすいですか?
A. まれです。消化管のがんからの脳転移2,538例をまとめた系統的レビューでは、膵癌は13例(0.52%)で、大腸癌が79.90%を占めました(Esmaeilzadeh 2014)。

Q. 脳転移ではどんな症状が出ますか?
A. 頭痛・吐き気、手足のまひ、けいれん、ふらつき(小脳)などですが、無症状で見つかることもあります。がんの治療中に気になる症状があれば、主治医や医療機関に早めに相談してください。

Q. 造影しないMRIで脳転移は見つかりますか?
A. 大きめの転移や周囲のむくみは、T2強調像・FLAIR像・DWIでも分かります。ただし数mmの転移は見落としやすく、個数を数えるには造影MRIが必要です。造影後のT1強調像は、単純MRIや造影CTより転移の検出に優れていたと報告されています(Sze 1990)。

Q. 造影後に時間を置いて撮ると、転移は増えますか?
A. 増えたとする報告(Kushnirsky 2016、Cohen-Inbar 2016)と、1分・5分・10分で差がなかった報告(Jeon 2014)があります。検査の撮り方は病院ごとに決められているため、気になる場合は検査を受けた医療機関に確認してください。

転移性脳腫瘍と膠芽腫の鑑別

  • 特に単発のときはしばしば困難。
  • ともにリング状増強効果を示すが、より不整なのが膠芽腫。
  • より浮腫が強いのが膠芽腫。ただし転移も結構強い。
  • gliomaでは時にT1WIで周囲の白質が高信号になることがある。
  • 転移では、T2WIで壊死巣が低信号を呈することがある(腺癌など)

あわせて読みたい:頭部CT・MRIで造影が必要なとき・いらないとき

参考文献)

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