光トポグラフィー検査（NIRS）とは？うつ病診断の精度・波形の見方と限界

光トポグラフィー（NIRS）検査とは？

光トポグラフィー検査は、近赤外分光法（Near-Infrared Spectroscopy：NIRS）を利用して、脳活動に関連するヘモグロビン濃度の変化を測定する検査です。研究領域では、機能的近赤外分光法（functional NIRS：fNIRS）という呼称も広く用いられます。

頭部に送光・受光センサーを装着し、言葉を思い浮かべるなどの課題を行った際に生じる信号の変化を調べます。MRIのような強い磁場や、CTのようなX線を使用しない点が特徴です。

「脳の血流を測る検査」という説明は正しい？

患者さん向けには「脳血流を調べる検査」と説明されることがあります。しかし厳密には、一般的なNIRSが直接測定するのは血流量ではなく、光の吸収・散乱を通して推定されるヘモグロビン濃度の変化です。

ヘモグロビンの濃度変化には脳活動に伴う血流変化が反映される場合がありますが、NIRSの測定値を、そのまま脳血流量や神経活動量として扱うことはできません。

光トポグラフィーの検査原理｜近赤外線で何がわかるのか

NIRSの測定原理を理解するためには、神経血管カップリングと、ヘモグロビンの光吸収特性を理解することが重要です。

神経活動と局所血流の関係｜神経血管カップリング

脳の神経細胞が活動すると、局所の酸素やエネルギー需要に対応するため、血管系の反応が生じます。神経細胞、アストロサイト、血管内皮、血管平滑筋などの相互作用を通じて血流が調整される仕組みを、神経血管カップリングと呼びます。

一般的な認知課題に伴う血行動態反応では、局所の血流供給の増加が酸素消費の増加を上回り、酸素化ヘモグロビンが増加し、脱酸素化ヘモグロビンが減少する場合があります。

ただし、神経活動の開始から血管反応が現れるまでには時間差があり、反応の大きさや形状は血管反応性、年齢、身体状態などにも左右されます。

酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビン

修正Beer-Lambert則と光路長の問題

一般的な連続波方式のNIRSでは、修正Beer-Lambert則に基づき、複数波長の光強度変化からヘモグロビン濃度変化を推定します。

ただし、頭部を通過した光の実効光路長を直接確定することは難しく、測定値は光路長を含んだ相対的な信号として扱われます。このため、別の人同士や異なる測定部位の振幅を単純に比較することには限界があります。

検査方法｜言語流暢性課題（VFT）と検査の流れ

精神科領域で用いられてきた代表的な測定法は、言語流暢性課題（Verbal Fluency Task：VFT）を用いたものです。これは、指定された文字で始まる単語をできるだけ多く思い浮かべる課題です。

言語流暢性課題には、語彙検索、注意、認知的柔軟性、ワーキングメモリ、実行機能などが関わります。課題中の血行動態を、課題前後と比較します。

1. 準備・センサー装着：頭皮上に送光・受光センサーを装着し、受光状態や測定品質を確認します。
2. 前課題：単純な発語を繰り返し、基準となる信号を記録します。
3. 言語流暢性課題：指定された音で始まる言葉を、一定時間内にできるだけ多く挙げます。代表的な手順では60秒間実施します。
4. 後課題：再び単純な発語を行い、課題終了後の信号の変化を記録します。
5. 波形解析：測定品質、課題遂行、体動などを確認し、ヘモグロビン濃度変化を評価します。

言葉が出てこなかったら異常ですか？

言語流暢性課題は、言葉をどれだけ多く出せたかだけで診断する検査ではありません。語産生数には教育歴、語彙力、緊張、年齢、疲労、言語機能など多くの要因が影響します。

検査を受ける際には、無理に正解を出そうとする必要はありません。できるだけ自然に課題を行い、頭や体を大きく動かさないようにします。

実際の波形の見方｜正常・うつ病・双極性障害・統合失調症

NIRSの結果には、時間の経過に伴うヘモグロビン濃度変化が波形として示されます。一般に、横軸は時間、縦軸は濃度変化に関連する相対値です。

研究では、課題開始直後の反応、課題中の増加量、課題終了後の回復過程などが注目されてきました。

実測波形の判読例を確認する

杉村らによる「第2章 光トポグラフィー（NIRS）検査」（医学検査、2017年）には、健常対照および精神疾患患者群で得られた前頭部平均波形が掲載されています。

従来研究で報告された代表的な波形パターン

これらは疾患群を比較した研究で報告された特徴です。各疾患に一対一で対応する固有の波形が存在するわけではありません。研究ごとに測定条件や対象患者が異なり、波形の重なりが生じます。

典型波形の知識は何に役立つ？

波形の時間的特徴を学ぶことは、NIRSを利用した精神医学研究の歴史や、判別アルゴリズムの考え方を理解するうえで有益です。

一方で、従来の分類で「うつ病型」とされたからといって、うつ病の診断を確定したり、双極性障害を否定したりすることはできません。

うつ病・双極性障害・統合失調症の鑑別に役立つ？

NIRSの精神科応用で注目されてきたのは、抑うつ状態の背景にある疾患の鑑別です。しかし、精神科における鑑別診断は波形だけで成立するものではありません。

うつ病と双極性障害の鑑別

抑うつ症状が主訴の場合、重要なのは現在の症状だけではなく、過去に躁状態・軽躁状態が存在したかどうかです。活動性の増加、睡眠欲求の減少、多弁、観念奔逸、逸脱した行動などについて、本人・家族から縦断的に情報を収集します。

NIRSで「うつ病型」とされる波形が出ても、過去の軽躁エピソードを否定することはできません。診断の基本は病歴と症状経過です。うつ病そのものの臨床評価についてはうつ病の解説も参考になります。

統合失調症との鑑別

精神病症状がある場合には、妄想・幻覚、思考のまとまり、陰性症状、認知機能、気分エピソードとの時間的関係などを評価します。

統合失調症患者群では課題中の前頭部反応の違いが研究されていますが、波形だけでは疾患を確定できません。精神病症状には身体疾患、薬剤、物質使用、睡眠障害なども関係するため、必要に応じて身体的な評価を行います。

ADHDやASDの診断にも使用できる？

ADHD（注意欠如・多動症）やASD（自閉スペクトラム症）についてもNIRSによる研究が行われています。しかし、これらの神経発達症をNIRS単独で診断できる方法は確立していません。

発達歴、複数の生活場面での症状、生活機能、他の疾患との鑑別が重要です。NIRS波形からADHDの重症度や治療薬の適合性を判定することも、標準的な臨床診療として確立していません。

精神科医向け｜積分値・重心値・初期賦活をどう読むか

従来のNIRS研究では、波形の形だけでなく、反応を定量的に解析するための指標が用いられてきました。

積分値（Integral value）

積分値は、指定した時間範囲におけるoxy-Hb変化を積算した指標です。波形の振幅と持続時間を反映するため、反応量を比較する研究で用いられます。

しかし、積分値が低いことをそのまま神経活動の低下や前頭葉障害と解釈することはできません。神経血管カップリング、頭皮血流、測定品質などの影響があるためです。

重心値（Centroid value）

重心値は、波形の時間的な分布を要約する指標です。反応が課題前半に集中するか、後半まで持続するかなどの評価に利用されてきました。

一部の判別研究では特定の閾値が使われていますが、すべての患者や装置に共通する生理学的な正常値ではありません。低振幅や基線変動が大きい波形では、重心値自体の解釈が難しい場合があります。

初期賦活（Initial activation）

課題開始直後のoxy-Hb変化の傾きなどに注目する指標です。ただし、血行動態反応は神経活動に対して遅れて生じるため、初期賦活を神経細胞の活動開始速度そのものと解釈してはいけません。

NIRSのアーチファクト｜頭皮血流・体動・薬剤の影響

NIRSの波形を適切に解釈するためには、課題に関連する血行動態と、その他の生理的・技術的な変動を区別する必要があります。

頭皮血流の混入が特に重要な理由

NIRSでは頭皮上から光を照射し、頭皮・頭蓋骨などを通過した光を受光します。そのため、得られた信号には脳皮質だけでなく、頭皮などの表在組織由来の成分が含まれます。

精神的緊張や自律神経活動に伴う頭皮血流の変化は、認知課題に伴う脳活動と時間的に重なることがあります。一般的な周波数フィルターだけでは、必ずしも十分に分離できません。

短距離チャンネルによる補正

送光部と受光部の距離が短いチャンネルを利用すると、表在組織由来の変動を推定する手がかりになります。こうした信号を利用した補正法が研究されています。

ただし、補正後の波形がすべて脳皮質由来であると保証されるわけではありません。測定配置と解析方法の妥当性が重要です。

睡眠不足や向精神薬の影響

睡眠不足、日中の眠気、疲労などは課題遂行や注意機能に影響し得ます。また、向精神薬は覚醒、認知、循環・自律神経活動などを変化させる可能性があります。

そのため、服薬中の患者のNIRS波形を解釈する際には、処方内容と検査時の状態を確認する必要があります。

光トポグラフィー検査の診断精度｜2026年の学会評価

NIRSに関する研究では、疾患群を一定の割合で分類できたという結果が報告されています。しかし、研究対象や解析方法によって判別成績は変わります。

研究で高い正分類率が得られたことと、一般の精神科外来で患者個人を同じ精度で診断できることは同義ではありません。

「診断精度80％」という説明の問題点

検査の診断精度を理解するには、感度、特異度、陽性的中率、対象患者の疾患有病率などを考慮する必要があります。

例えば、典型的な患者群と健常対照を比較する研究では、診断が難しい患者が多数含まれる実際の外来よりも、群間の判別が容易になる可能性があります。

また、研究者が診断名を知ったうえで解析方法を調整した場合や、同じデータを使って判別モデルの構築と評価を行った場合、外部集団で得られる成績より良好に見積もられる可能性があります。

日本臨床神経生理学会の2026年委員会報告

日本臨床神経生理学会の神経精神疾患バイオマーカー検討委員会は、2026年2月に「神経精神疾患の診断バイオマーカーとしての光トポグラフィー検査の現状と問題点」を公表しました。

この報告は、光トポグラフィーの測定原理、従来研究、臨床応用上の問題を整理し、精神疾患の診断バイオマーカーとしての信頼性について検討しています。

診断バイオマーカーとしての課題

• 測定値に光路長や表在組織の影響が含まれること
• 精神疾患に固有の波形とはいえないこと
• 異なる施設・患者集団での再現性や外部妥当性の問題
• 研究での判別成績を実臨床に一般化する難しさ
• 結果が診断や治療の改善に結びつくかが十分に示されていないこと

原著は日本臨床神経生理学会の委員会報告（2026年）で確認できます。

臨床診断に利用しにくいことと、研究価値がないことは違う

NIRSは、認知課題、言語機能、情動認知、発達、社会的相互作用などの研究に利用されています。脳活動に関連する血行動態を非侵襲的に調べられることは、研究技術としての利点です。

しかし、研究で群間差を検出できることと、患者個人の病名を十分な信頼性で判断できることは、要求される科学的水準が異なります。

精神科医が知っておきたい実務的な考え方

検査結果が診断と食い違った場合

例えば、過去に明らかな軽躁エピソードが確認されている患者に、NIRSで「うつ病型」とされる波形が出たとします。

この場合、重要なのはNIRSの分類に合わせて診断を変更することではありません。病歴の確からしさ、症状の時間経過、薬剤・物質・身体疾患の影響などを再評価することです。

患者の苦痛は、脳の波形で証明しなければならない？

「検査で異常が出れば、自分のつらさを理解してもらえる」と考える患者さんもいるかもしれません。しかし、NIRSで異常が示されないことは、患者さんの苦痛が存在しないことを意味しません。

逆に、NIRSで反応が小さいことを「脳疲労の証拠」「休養が必要な証拠」と断定することも適切ではありません。休養や治療の必要性は、臨床症状と生活機能などから判断します。

検査が有用かどうかは、意思決定が変わるかで考える

診断補助検査の価値は、異常を見つけること自体ではなく、検査結果によって診断の確からしさが改善し、適切な治療や支援につながるかどうかにあります。

検査結果を加えても診断や治療方針が合理的に変わらない場合、その検査の臨床的利益は限定的かもしれません。

精神疾患の診断で優先すべき情報

精神科診療の基本は、症状の内容、発症時期、エピソードの持続期間、生活機能の変化、家族歴、服薬歴、身体疾患などの評価です。

急性の意識変容や神経症状がある場合には、一次性精神疾患だけでなく、てんかん、脳炎、代謝異常、脳血管障害などの鑑別が必要です。

状況に応じて脳波検査、頭部MRI検査、CT検査、血液検査、髄液検査などを検討します。

NIRSとMRI・CT・SPECT・PET・脳波の違い

NIRSと他の脳検査は、同じ「脳を調べる検査」でも測定対象が異なります。精神科での目的に応じて使い分けることが重要です。

例えば、意識障害や発作性症状では脳波検査が、頭蓋内病変を疑う場合にはMRIやCTが検討されます。記憶障害や認知症の病型鑑別では、必要に応じてSPECTやPETを組み合わせます。

なお、MRIやPETにもさまざまな撮像手法があるため、「形を見る検査」と「機能を見る検査」を完全に二分できるわけではありません。

光トポグラフィー検査の保険適用・費用・安全性

保険適用になる条件

日本では、光トポグラフィー検査は2014年に抑うつ状態の鑑別診断補助として保険診療へ導入されました。診療報酬上はD236-2「光トポグラフィー」の区分があります。

ただし、対象患者、他疾患の鑑別、医師の要件、施設基準、使用機器などに条件があります。患者さんが希望すれば誰でも保険診療で受けられる検査ではありません。

また、保険収載されていることと、最新の医学的評価で診断目的の使用が積極的に推奨されていることは同義ではありません。

検査費用はどれくらい？

実際の費用は、保険適用の可否、自己負担割合、実施施設、関連する診察や検査によって異なります。正確な金額は実施医療機関に確認してください。

痛みや放射線被ばくはある？

光トポグラフィー検査は非侵襲的で、放射線被ばくを伴いません。ただし、センサー装着による圧迫感などが生じる場合があります。

装置の安全性に加えて、検査結果を過大評価することによる誤診や不適切な治療変更など、診断上の不利益にも注意する必要があります。

光トポグラフィー検査のよくある質問

Q. 光トポグラフィー検査でうつ病は確定できますか？

A. できません。うつ病患者群で特定の反応傾向を報告した研究はありますが、患者個人の確定診断には使用できません。

Q. 双極性障害とうつ病を区別できますか？

A. 十分な診断精度が確立しているわけではありません。双極性障害の診断では、躁状態・軽躁状態の既往や気分エピソードの経過が重要です。

Q. 波形が正常なら精神疾患ではないのですか？

A. いいえ。NIRSの正常とされる波形によって、精神疾患を否定することはできません。

Q. 前頭葉が疲れているかわかりますか？

A. NIRSで脳疲労の程度を直接測定する方法は確立していません。休養の必要性は症状や生活機能から総合的に判断します。

Q. ADHDやASDの診断にも使えますか？

A. 研究はありますが、単独で確定診断する方法は確立していません。発達歴、症状、生活場面での困難などを評価します。

Q. 検査結果によって抗うつ薬を選べますか？

A. できません。個々の患者に適した抗うつ薬や気分安定薬を、NIRS波形だけで選択する方法は確立していません。

Q. 薬を飲んだまま検査を受けても大丈夫ですか？

A. 実施医療機関の指示に従ってください。服薬内容は結果の解釈に影響する可能性がありますが、自己判断による休薬は避けてください。

Q. MRIが正常でもNIRSに異常が出ることはありますか？

A. あります。MRIとNIRSは測定対象が異なるためです。ただし、NIRSの異常から精神疾患を確定することはできません。

Q. 2026年現在、診断目的で推奨されている検査ですか？

A. 学会委員会から慎重な見解が示されています。精神疾患の診断バイオマーカーとしての信頼性に未解決の問題があり、研究用途と臨床診断での利用を区別する必要があります。

関連する疾患と検査｜内部リンクから詳しく調べる

光トポグラフィーは、診断を単独で確定する検査ではありません。実際の精神科診療では、疑われる疾患や症状に応じて、必要な検査を選択することが重要です。

気分・発達症状の理解

• うつ病：抑うつ症状、鑑別診断、治療の基本
• ADHD：注意・多動・衝動性と発達歴の評価
• 精神科検査の一覧：心理・認知・生理学的検査を目的別に探す

脳の構造・機能に関する検査

• MRI検査：脳腫瘍、脳血管障害、脳萎縮などの評価
• CT検査：急性出血、占拠性病変などの評価
• SPECT検査：脳血流分布、ドパミントランスポーターの評価
• PET検査：糖代謝や分子標的を利用した評価
• 脳波検査（EEG）：神経細胞集団の電気活動を記録
• 脳画像検査の記事一覧：画像検査の比較と選び方

身体疾患・認知機能を評価する検査

• 血液検査：代謝・内分泌・感染症・薬剤安全管理
• 髄液検査：脳炎や神経炎症性疾患の鑑別
• MMSE：全般的な認知機能のスクリーニング
• HDS-R：改訂長谷川式による認知機能の評価
• FAB：遂行機能・行動制御に関連する能力の簡易評価

まとめ｜光トポグラフィー検査でわかること・わからないこと

光トポグラフィー検査は、近赤外線を利用して頭部のヘモグロビン濃度変化を測定する技術です。神経血管カップリングに関連する血行動態を非侵襲的に捉えられることから、脳機能研究に活用されてきました。

一方、精神疾患を診断するバイオマーカーとしては、頭皮血流の混入、疾患特異性、再現性、臨床的な有用性などに課題があります。2026年の学会委員会報告も、診断目的での使用について慎重な見解を示しています。

精神科診療で重要なのは、検査結果そのものに診断を委ねることではなく、症状の経過、病歴、生活機能、必要な身体・認知機能検査を総合して判断することです。

執筆者

執筆者プロフィール

医療法人社団燈心会 理事長／ライトメンタルクリニック 渋谷本院 院長

清水 聖童（Seido Shimizu）

精神保健指定医／日本精神神経学会認定精神科専門医／認知症サポート医