ラース・レクセル

ラース・レクセル（1907年11月24日 - 1986年1月12日）はスウェーデンの医師であり、スウェーデンのストックホルムにあるカロリンスカ研究所の脳神経外科教授であった。彼は放射線手術を発明した。

ラース・レクセルは、 1907年11月24日にスウェーデンのフェスベリ教区で生まれました。彼はカロリンスカ研究所で医学を修了し、1935年にハーバート・オリヴェクロナの下で脳神経外科の研修を開始しました。電子眼振計の開発と、筋肉の制御とガンマ運動ニューロンに関する論文は、彼の初期の科学的業績でした。^[1] 1949年に、彼は極座標系に基づく円弧中心定位フレームを開発しました。1951年、ウプサラ大学サイクロトロンを使用して、レクセルと物理学者で放射線生物学者のボルジェ・ラーソンは、放射線手術の概念を開発しました。レクセルとラーソンは、動物実験と人間の患者の最初の治療で、脳の小さな領域に複数の方向から陽子線を初めて使用しました^[2] 。こうして彼は、周囲の組織への影響を最小限に抑えながら脳内の個別の解剖学的領域を破壊する新しい非侵襲的方法を実現した。 1958年にルンド大学の外科教授となった。1960年から1974年に引退するまで、ストックホルムのカロリンスカ研究所の脳神経外科の教授兼部長を務め、1920年に同部門を創設したヘルベルト・オリヴェクロナの後を継いだ。 ^[3]

この間、レクセルは定位放射線手術と定位放射線治療法の改良に取り組んだ。^[4]ガンマナイフの最初のプロトタイプは1968年にソフィアヘメットに設置された。レクセルはその後のキャリアで762人の患者をガンマナイフで治療した。この間、彼は現在使用されているCT、MRI、血管造影などの最新の画像診断法を使用して放射線手術を改善することを提案した。今日、レクセルの技術は、動静脈奇形、下垂体腫瘍、聴神経腫瘍、頭蓋咽頭腫、髄膜腫、転移性腫瘍および頭蓋底腫瘍、原発性脳腫瘍など、多くの病状の効果的な治療として使用されている。この装置は、レクセルの発明に基づいて定位手術および放射線手術装置を製造するスウェーデンの会社、エレクタ・インスツルメンツ社によって製造されている。 1972年に彼によって設立されました。彼は1986年にスイスアルプスを散歩中に78歳で安らかに亡くなりました。

レクセルは1935年に、1752年に設立されたスウェーデン最古の病院の一つであるセラフィマー病院で、ヘルベルト・オリヴェクロナの指導のもと脳神経外科の研修を開始した。オリヴェクロナの脳神経外科は国際的に高い評価を受けており、世界中から多くの研修生が集まっていた。レクセルは1939年11月にソ連の攻撃を受けたフィンランドで短期間ボランティア医師として働いた。後に彼は、その戦争中、機械的誘導器具を使用して脳組織への損傷を最小限に抑えながら脳から弾丸を取り出す可能性についてよく考えていたと語っている。^[5]

1940年代初頭、レクセルは1967年のノーベル賞受賞者であるラグナル・グラニットと神経生理学の実験研究に加わった。1945年に彼は、運動ガンマ系に関するモノグラフ「骨格筋に対する小前根線維の活動電位と興奮性効果」という博士論文を発表した。^[6]これは筋肉制御の理解における大きなマイルストーンであり、現在では基礎神経生理学の一部となっている。この間、彼はグラニットとスコグランドとともに、三叉神経痛に関与する可能性のあるメカニズムとして、神経への局所的な圧力によって引き起こされるエファプシス現象、つまり「人工シナプス」を説明するというもう一つの大きな貢献をした。

臨床業務に復帰した後、彼は定位固定装置の開発に着手した。定位固定法は、エンジニア、生理学者、外科医のロバート・クラークの成果であり、彼は脳神経外科医のビクター ・ホースリーとともに、実験動物の脳内の正確な位置をシミュレートして損傷を与える装置、ホースリー・クラーク装置を考案した。クラークがこの概念を思いついたのは1895年で、最初の装置は1905年に製作され、1906年に初めて使用された。

定位脳手術を人間に初めて成功させたのは、フィラデルフィアのテンプル大学実験神経学科のアーネスト・シュピーゲルとヘンリー・ワイシスのチームである(Spiegel et al. 1947)。彼らが考案したオリジナルのフレームは、直交座標系を使用し、クラーク・ホースリーの装置と設計や操作が似ており、石膏像で患者の頭に固定された。フレームと石膏像は取り外し可能で、別々に撮影と手術を行うことができた。造影X線撮影、脳室造影、そして後には気脳造影によって頭蓋内の基準点を視覚化できるようになり、そこから関心のある標的構造の位置を特定できるようになった。当初は精神外科に応用された。^[7]

1947年、レクセルはフィラデルフィアのワイシスを訪れ、その後1949年に出版物でその器具を開発し説明した。これは、「円弧の中心」の原理に基づく定位システムの最初の例であった。^{[8]シュピーゲル-ワイシスの装置の}直交座標系とは対照的に、レクセルのフレームは3つの極座標（角度、深さ、前後位置）を使用していた。この「円弧象限」装置は、プローブの進入点と軌道を選択する際に最大限の柔軟性を提供し、したがってはるかに使いやすかった。フレームはその後数年間にわたって改良されたが、機能と外観は1949年の元の装置と驚くほど似ている。^[9]電極キャリアを備えた可動式半円弧の使用は、キャリアの位置や、骨固定ネジ用のバーを備えたフレームまたはベースプレートである頭蓋骨固定装置に対する円弧の角度に関係なく、プローブの先端がターゲットに到達できることを意味している。この構造により、経蝶形骨洞、直立外側、後頭下プローブアプローチも可能となる。レクセルは多くの点で完璧主義者であり、基本的な半円形のフレームは維持しながらも、生涯を通じて器具のほぼすべての小さな部品のデザインを変更し、改訂し続けた。彼は器具の機能向上だけでなく、その美的外観にも焦点を当てた。重要な特徴は、「器具は扱いやすく、日常の臨床業務で実用的であるべき」であり、「高度な精度が必要である」ということであった。よく引用される引用文は、「外科医が使用するツールは作業に適応する必要があり、人間の脳に関しては、どんなツールも洗練されすぎることはない」というものである。^[10]

Leksell の定位固定システムの最初の臨床応用として記録されているのは、頭蓋咽頭腫嚢胞を穿刺し、放射性リンを注入して治療した症例です。この患者は、おそらくこの形式の治療を受けた世界初の患者です (1948 年)。現代の画像技術 (CT、MRI) が登場する前は、脳室造影法が標的座標の決定に日常的に使用されていました。現在でも一部のセンターでは使用されています。1940 年代後半には、すでに神経放射線学がセラフィマー病院で十分に発達した専門分野となっており、血管造影法と気脳造影法が日常的に実施されていました。Leksell は、最初は座位で、次に仰向けで気脳造影法を実施し、それぞれ前交連と後交連を視覚化しました。X線の発散を補正するために、レクセルは、X線管とフィルム間の発散と距離、およびターゲット座標を決定するためのフレーム平面と幾何学的に関連付けられた、螺旋に近似した密集した同心円の図を作成しました。しかし、レクセルの他の発明とは対照的に、多くの外科医がこの図を理解して使用することは困難であったことを認めなければなりません。^[11]

レクセルは、定位固定術の技術的側面に熱心に関心を寄せていただけでなく、1950年代から60年代にかけて手術室でも非常に活躍した。彼は多数の淡蒼球切開術、後にはパーキンソン病の視床切開術、そして様々な精神疾患の嚢切開術を実施した。淡蒼球切開術を受けた81人の患者の一連の研究結果は1960年に発表され、嚢切開術を受けた116人の患者が1961年に報告された。^[12]

外科医が使用する道具は手術内容に合わせて調整する必要があり、人間の脳に関しては、どんな道具も洗練されすぎることはありません。

— ラース・レクセル

放射線手術という用語と概念は、レクセルが1951年にすでに導入した。彼は、「弧の中心」原理と彼の最初の定位放射線治療器具が、放射エネルギーの狭いビームで脳内の構造を交差照射することでプローブ（針電極）を置き換えるのに適していると推論した。最初はX線が試されたが、ガンマ線と超音波の両方が代替手段として含まれていた。^[13]

最初の実験は猫で行われ、その後、痛みや慢性精神病を患う数人の患者が、アークに取り付けられた280kVのX線管で治療されました。特に興味深いのは、1953年に三叉神経痛の2例が治療され、1971年の追跡調査でも痛みがなかったことです。^[14]

1946年、レクセルはスウェーデン南部のルンドにある脳神経外科部長に任命され、1958年に教授となり、1960年までその職にとどまった。当時、定位脳手術に携わる脳神経外科医は世界中にほとんどおらず、国際ネットワークも非常に小規模であった。興味深いことに、シャルテンブランドとベイリーの定位脳アトラスは、レクセルが提供した脳標本に基づいている。ルンドにいる間、レクセルはシンクロサイクロトロンが利用できるウプサラ大学（ストックホルムの北）のボルジェ・ラーソン率いる物理学者チームと緊密に協力することができたため、臨床上の義務の多くを逃れることができたようである。

彼らはヤギに定位的高エネルギー陽子線を照射する実験を行い、その結果は1958年にネイチャー誌^{に重要な論文として発表された。この技術は、パーキンソン病（淡蒼球切開術）、精神疾患（嚢切開術）、疼痛（中脳切開術）の患者にも適用された。 [15]}集束陽子線によって、いくつかの剖検例で実証されているように、正確に位置が限定された病変を生成できたが、シンクロサイクロトロンは一般的な臨床使用には複雑すぎることが判明した。これにより、レクセルは他の放射線源を検討せざるを得なくなり、定位システムに完全に統合されたコバルト60ガンマユニットの設計を開始した。 「ビームナイフ」の開発は、レクセルが1960年にオリーヴクロナの後任に任命された後に行われ、最初のユニットは1967年に発足しました。同年後半には、癌関連の痛みを持つ患者に放射線外科的視床切除術を施した最初の2つの症例の報告書が発表されました。^[16]もともと、放射線外科とガンマユニットは、パーキンソン病の視床切除術など、主に機能的脳神経外科に適用される無血でリスクの少ない方法を提供するという希望を持って開発されました。一方、レクセルは常に、彼の定位放射線治療器具は、精度を高め、危険を最小限に抑えるために一般的な脳神経外科にも利用されるべき手術器具であると考えていました。^[17]このアイデアは、嚢胞の穿刺や重要な領域の生検を行う際に定位放射線治療技術を広範に使用することで、ある程度実現されました。ガンマユニットは、下垂体腺腫、聴神経腫、動静脈奇形など、以前は脳神経外科手術を必要としていたいくつかの疾患の治療にすぐに有効であることが証明されました。この放射線手術の使用は、これらの疾患の管理に革命をもたらしましたが、脳神経外科コミュニティからは懐疑的な見方をされました。^[18]

レクセルの革新性を示す他の二つの例も言及する価値がある。彼は1955年にエコー脳波検査法を開発し、初めて超音波を脳神経外科診断に応用した。さらに、彼のダブルアクション鉗子は、ほとんどの脳神経外科医にとって欠かせない道具となった。^[19]

• Leksell L. -骨格筋に対する小腹根線維の活動電位と興奮性効果（1945）、Acta Physiol Scandinavica
• Leksell L. -脳の定位固定法と放射線手術（1951）、Acta Chirurgica Scandinavica
• Leksell L. -脳内手術用定位固定装置（1949）、Acta Chirurgica Scandinavica
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• ティモシー・D・ソルバーグ、ロバート・L・シドン、ブライアン・カヴァナ -定位放射線治療の歴史的発展（2012年）、シュプリンガー、ベルリン、pp. 35

• Stephen B. Tatter. 「定位放射線手術の歴史」、マサチューセッツ総合病院、脳神経外科。
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