ナージ部位を高濃度のジェット乱流として描出する ( 図 1) 従来の心臓カテーテル検査では心房心室の容量が大きいため希釈された造影剤で満たされると小さなシャントは指摘困難となるまた解離性大動脈瘤においては真腔から偽腔へのentryを発見することがありこれは偽腔の増大がみられる症例で多い

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みそらほうねん
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1 特集画像による機能診断の現状と将来 7.T MRI による心臓血管機能診断長尾充展九州大学大学院医学研究院分子イメージング診断学講座 Functional ssessment of ardiovascular Disease using 256-slice MST and 3T MRI Michinobu Nagao, M.D. Department of Molecular Imaging & Diagnosis, Graduate School of Medical Sciences, Kyushu University NIHIDOKU-IHO Vol.56 No (2011) Summary We propose new imaging techniques with 256-slice MST.One is flow dynamic imaging that detects small shunts or fistula in congenital heart disease or aortic dissection.the second is a wall-curving technique for three-dimensional demonstration of myocardial infarction. 3T MRI with multi-transmission can achieve high imaging quality in cardiac MRI. ine and phase-contrast MRI are useful for the assessments of right ventricular or diastolic function in cardiac failure.strain analysis of tagged MRI is a unique technique to quantify regional myocardial movement,and has the possibility to assess noninvasively ischemia and left ventricular dyssynchrony. はじめに多列化の進んだ心臓 Tは冠動脈狭窄の評価のみでなくプラーク性状心房心室の形態機能弁膜症先天性心奇形など広く臨床に利用されているまた心臓 MRIは撮影装置や撮影法の進歩とともに普及し特に心機能評価におけるシネMRI 心筋バイアビリティや心筋線維化の評価における遅延造影 MRIはgold standardとして重要な役割を果たしている 1) ここでは現在臨床用として最高のパフォーマンスである256-slice multislice T (MST) とmulti transmit 技術を備えた3T MRIによる心血管領域の機能診断や新しいイメージング技術を紹介する 256-slice MSTの機能診断 1. 高濃度造影剤によるflow imaging 256-slice MSTの特長は 0.27sec/rotationといわれる世界最速のガントリ回転速度を生かした高い時間分解能であるこれにより体軸方向への広範囲の高速撮影が可能となり冠動脈バイパス心臓弁膜症大動脈瘤など術前後の冠動脈狭窄やグラフト開存の評価が非侵襲的に可能となった冠動脈 Tの造影プロトコールは高濃度造影剤 ( イオパミロン注 370 Iopamidol) を4 5.5mL/ 秒で10 13 秒ボーラス注入し希釈造影剤の後押しを実施している撮影タイミングは上行大動脈に ROIを設定しボーラストラッキング法で決定する撮影時間は64 列 Tより短縮され冠動脈造影能のピークを短時間で収集することが可能となった上大静脈右心系肺循環左心系を高濃度造影剤が先行し希釈造影剤が追随することにより高圧系の左室や冠動脈は高濃度に低圧系の右室あるいは肺動脈は低濃度になる Flow imagingとはこの心大血管の濃度勾配を生かした血流イメージであり心室中隔欠損心房中隔欠損や冠動静脈瘻の際に高圧から低圧に向かう短絡やドレ日獨医報第 56 巻第 2 号 79-86(2011) 79(227)

ナージ部位を高濃度のジェット乱流として描出する ( 図 1) 従来の心臓カテーテル検査では心房心室の容量が大きいため希釈された造影剤で満たされると小さなシャントは指摘困難となるまた解離性大動脈瘤においては真腔から偽腔へのentryを発見することがありこれは偽腔の増大がみられる症例で多い ( 図 2) Retrospective EG gate

Wall carvingによる梗塞イメージング Tにおける心筋梗塞や虚血領域の心筋造影能の低下は病巣を灌流する心筋血流量の低下を反映しており T 値 (hounsfield unit) で示される吸収値が心筋血流量の指標として用いられる 2) 256-slice MSTでは時間分解能の向上によりバンディングアーチファクトといわれる心筋のずれは減少した

2 ナージ部位を高濃度のジェット乱流として描出する ( 図 1) 従来の心臓カテーテル検査では心房心室の容量が大きいため希釈された造影剤で満たされると小さなシャントは指摘困難となるまた解離性大動脈瘤においては真腔から偽腔へのentryを発見することがありこれは偽腔の増大がみられる症例で多い ( 図 2) Retrospective EG gate 撮影で心時相の連続イメージを観察することにより flowはさらに明らかとなりシャント血流の重症度や血行動態評価も可能となる 2.Wall carvingによる梗塞イメージング Tにおける心筋梗塞や虚血領域の心筋造影能の低下は病巣を灌流する心筋血流量の低下を反映しており T 値 (hounsfield unit) で示される吸収値が心筋血流量の指標として用いられる 2) 256-slice MSTでは時間分解能の向上によりバンディングアーチファクトといわれる心筋のずれは減少したさらに冠動脈の造影ピークをより正確に短時間で撮影することにより心筋イメージは造影剤のファーストパスに近い状態となったこれらの進歩は正確な局所壁運動評価と梗塞虚血心筋正常心筋との明瞭なコントラストを可能にしている虚血は心内膜から起こり外膜側に進展するため梗塞領域のT 値は内膜側を優位に低下するその結果梗塞と非梗塞領域のT 値の差は内膜側で外膜側より大きくなる ( 図 3) 冠動脈 Tでは高濃度の造影剤で満たされる左心内腔のT 値を閾値して心内膜面を3 次元的に R L 図 1 左冠動脈肺動脈起始症 (rand-white-garland 症候群 :WG 症候群 ) 60 歳代女性.10 年前に冠動脈バイパス (LIT-LD) 左冠動脈起始部結紮術を施行. 左右冠動脈 (R L) は著明に拡張し, 左冠動脈は上行大動脈から分岐せず, 心筋内動脈を介して逆行性に造影される. 肺動脈幹左側に結紮したはずの左冠動脈起始部から肺動脈に流入する血流が描出される ( 矢印 ). 心臓カテーテル検査では指摘不可能なシャントであった. 図 2 40 歳代女性 Marfan 症候群大動脈弁上行大動脈置換冠動脈バイパス術後. 下肢虚血症状あり. 大動脈弓部遠位から下行大動脈の高度狭窄があり, 大動脈解離の偽腔増大により圧排された真腔である. 高濃度の真腔から低濃度の偽腔に拍動性の血流が確認され ( 矢印 ), 偽腔増大の原因と考えられる. 80(228)

自動抽出することは容易であるわれわれは wall carvingという手法を使い心内膜面から任意の深さの心筋を3 次元的に表示する新しい心筋梗塞イメージを提案している ( 図 4) 3) 梗塞に対応する心筋の深さまで wall carvingしさらにT 値をもとにcolor scaleで表示することにより梗塞の広がりやtransmuralityが評価できる oronary

D 図 4 心筋の wall carving imaging の作成過程まず冠動脈 T のデータを再構成し, 心内腔の T 値を閾値として心内膜面を抽出する. 次に内膜面より任意の深さを wall carving し (,,D 青色 ),3 次元的な心筋イメージを作成する (). 現在の画像ワークステーションでは, 標準装備される機能である.

3 自動抽出することは容易であるわれわれは wall carvingという手法を使い心内膜面から任意の深さの心筋を3 次元的に表示する新しい心筋梗塞イメージを提案している ( 図 4) 3) 梗塞に対応する心筋の深さまで wall carvingしさらにT 値をもとにcolor scaleで表示することにより梗塞の広がりやtransmuralityが評価できる oronary treeとfusionすれば責任冠動脈との関係など解剖学的情報を得ることができる ( 図 5) 図 3 心筋梗塞と非梗塞領域の T 値陳旧性心筋梗塞と非梗塞領域の心筋 T 値は, 内膜側で平均 65HU と 90HU, 外膜側で平均 72HU と 85HU であった. 梗塞領域は非梗塞領域に比べ有意に T 値は低く, 内膜側でその差はより大きくなっている. D 図 4 心筋の wall carving imaging の作成過程まず冠動脈 T のデータを再構成し, 心内腔の T 値を閾値として心内膜面を抽出する. 次に内膜面より任意の深さを wall carving し (,,D 青色 ),3 次元的な心筋イメージを作成する (). 現在の画像ワークステーションでは, 標準装備される機能である. 図 5 前壁梗塞の wall carving image 70 歳代男性. 前壁の陳旧性心筋梗塞. 造影剤で満たされた心内膜面の volume rendering image(), 内膜面より 4mm carving(), 内膜面より 8mm carving() した心筋イメージ. 心筋は T 値を基にカラー表示しており, 青色が梗塞領域である. 心筋の厚み半分程度の深さ 4 5mm の carving が,SPET の梗塞範囲と良好な一致を得た. 81(229)

3. 低電圧撮影を活かす高いエックス線の出力を備えた256-slice MSTは体幹部の低電圧撮影 (80kV 100kV) を可能とする低電圧撮影の特徴として造影効果を増強しコントラストノイズ比を上げる効果があり電流を固定した場合被ばく線量を低減させる心臓 Tにおける被ばく低減は重要な課題であり特に小児や若年女性においては Tの是非を慎重に検討すべきである低電圧撮影は

4 3. 低電圧撮影を活かす高いエックス線の出力を備えた256-slice MSTは体幹部の低電圧撮影 (80kV 100kV) を可能とする低電圧撮影の特徴として造影効果を増強しコントラストノイズ比を上げる効果があり電流を固定した場合被ばく線量を低減させる心臓 Tにおける被ばく低減は重要な課題であり特に小児や若年女性においては Tの是非を慎重に検討すべきである低電圧撮影はこの課題を克服する手段として多いに期待されるたとえば新生児の先天性心疾患では息止めなし心電図非同期のコンベンショナルスキャンを用いた場合実効線量はサブミリシーベルトとなった解剖学的に複雑な心奇形とともに数 mm 程度の大血管径シャントが評価できる ( 図 6) また造影効果を増強する低電圧撮影は damkiewicz 動脈といった微小血管の検出にも効果を発揮する大動脈瘤や解離性大動脈の手術の際の damkiewicz 動脈の損傷は麻痺など重篤な合併症を招く危険があるわれわれは高濃度造影剤 100mLと 80kV 撮影を組み合わせた術前 Tで大動脈起始部から連続するdamkiewicz 動脈や前脊髄動脈に連続するヘアピンカーブの同定に成功している ( 図 7) 近年各機器メーカーより提案された画像ノイズ低減のための画像再構成である逐次近似法は低電圧撮影時や過体重時のノイズが増加した冠動脈 Tの画質向上に期待されているまた画質を維持する線量をこれまでより相対的に低く設定し被ばく低減させること低電圧撮影と組み合わせることで造影剤の減量が期待される 3T MRIの機能診断 1.3T MRIとMulti Transmit 技術 3T 装置の最大のメリットは 1.5Tに比べて2 倍といわれる高い信号雑音比 (signal to noise ratio:snr) である心臓 MRIにおいてその有用性が最も発揮されるのは心筋パーフュージョンMRIであり SNRの上昇は時間分解能の向上とともに空間解像度も改善した ( 図 8) これにより心内膜縁に生じるdark banding artifactは大幅に減少し内膜下虚血をより特異的に指摘可能となったしかしながら心臓領域においては Specific bsorption Rate(SR) の制限や1 0の不均一性によりアーチファクト緩和時間の変化磁化率の増大などの課題があった最近心臓用アプリケーションに適合 P P banding rch PD so RV LV SD R 図 6 低電圧撮影による新生児非同期の心臓 T 3ヵ月男児. 単心室左室低形成症候群. 低電圧撮影 (80kV) 造影剤 7cc 使用, 心電図非同期のTで実効線量 (effective dose) は0.8mSvである.は, 正面と右前斜位のvolume renderingイメージ. Eの水平断層では, 肺動脈 (P) と大動脈弓部 (rch) を連結する動脈幹 (PD), 両側肺動脈の絞扼術後 (P banding; 矢印 ), 狭小化する上行大動脈 (so; 矢印 ) と心房中隔欠損 (SD; 矢印 ), 瘢痕化する左室腔 (LV) が同定できる. D E 82(230)

図 7 低電圧と高濃度造影剤による damkiewicz 動脈撮影 70 歳代男性. 下行大動脈偽腔開存型解離, 低電圧と高濃度造影剤 100mL を使用した damkiewicz 動脈撮影 (:PR, :volume rendering). 上行大動脈置換術後, 残存する下行大動脈解離に増大あり, 下行大動脈置換術前の検査である.

したMulti Transmit 技術は 3T MRIの限界とされた1 不均一による信号ムラや局所 SRの上昇によるフリップ角抑制 TR 延長の制約を軽減することに成功したシネMRIによる心筋と心腔のコントラストは向上しより精度の高い心機能解析が可能となっている 2.

5 図 7 低電圧と高濃度造影剤による damkiewicz 動脈撮影 70 歳代男性. 下行大動脈偽腔開存型解離, 低電圧と高濃度造影剤 100mL を使用した damkiewicz 動脈撮影 (:PR, :volume rendering). 上行大動脈置換術後, 残存する下行大動脈解離に増大あり, 下行大動脈置換術前の検査である. 左第 8 9 肋間動脈より分岐する damkiewicz 動脈 ( 矢印 ) と前脊髄動脈に連続するヘアピンカーブが明瞭に描出される ( 矢印 ). 図 8 マグネビスト (Gd-DTP) による心筋パーフュージョン MRI アデノシン負荷時 () に下壁の低信号域が明瞭となるが, 安静時 () には消失する. 右冠動脈領域の虚血所見である. 心内膜縁の低信号アーチファクトは認められない. したMulti Transmit 技術は 3T MRIの限界とされた1 不均一による信号ムラや局所 SRの上昇によるフリップ角抑制 TR 延長の制約を軽減することに成功したシネMRIによる心筋と心腔のコントラストは向上しより精度の高い心機能解析が可能となっている 2. 心機能解析シネMRIによる心臓の形態や心機能解析 ( 左室容積駆出率心筋重量局所壁運動 ) は他のモダリティーと比較して再現性が高く正確である特に右室機能の評価は心エコーと比較して右室全体をカバーできるMRI の優れた点の一つである成人期に移行したFallot 四徴症では右心機能や肺動脈弁狭窄の程度が治療方針決定の重要な情報となるが右室駆出率の低下は左室機能や右室容量に強く相関するものではない ( 図 9) 放射線被ばくや造影剤を必要としないシネMRIによる右室機能解析の有用性は高い心不全では左室収縮機能 ( 左室駆出率 ) は予後を予測する重要な因子であるが近年左室収縮機能は温存され拡張機能を主体に障害される拡張型心不全が注目されている拡張型心不全は収縮型心不全と同様に予後不良な病態であり拡張能の評価には一般に経胸壁エコーによる僧帽弁口血流速波形 (transmitral flow:tmf) が用いられる TMFはMRIのphase contrast 法でより客観的なデータを収集可能である 4) ( 図 10) さらに拡張能を左右する心筋スティフネス ( 心筋線維化の程度 ) や心筋重量は遅延造影 MRIを組み合わせてMRI 独自の拡張能の指標となるメリットがある ( 図 11) 3. タギングMRIによる虚血 dyssynchrony 評価 3T MRIではT1 緩和時間の延長によりタギングMRI のグリッドは拡張期末期まで消失することはなくさらにmulti transmitの効果で1.5tに比べてより鮮明な画像が得られるようになったタギングMRIから得られる 83(231)

図 9 Fallot 四徴症における右室機能解析成人期のFallot 四徴症のシネMRIの四腔断面蔵では, 右室の拡張と肉柱発達を認める (). 右室拡張期容量 (RVEDV) の増加, 右室駆出率 (RVEF) の低下を認める一方, 左室機能は維持されている. 右室駆出率低下と右室容量 () や左室機能 () に有意な相関は認められない.

6 図 9 Fallot 四徴症における右室機能解析成人期のFallot 四徴症のシネMRIの四腔断面蔵では, 右室の拡張と肉柱発達を認める (). 右室拡張期容量 (RVEDV) の増加, 右室駆出率 (RVEF) の低下を認める一方, 左室機能は維持されている. 右室駆出率低下と右室容量 () や左室機能 () に有意な相関は認められない. 図 10 心不全における phase-contrast MRI による僧帽弁口血流速波形 (transmitral flow:tmf), 拡張機能 (E/) と左室重量の関係 Phase-contrast 法による TMF の E 波と波から左室拡張機能を評価する ().E/ の低値である拡張型心不全症において左室重量の有意な増加を認めた (). 心筋ストレイン ( 歪み ) は局所壁運動異常を反映する特異な指標として虚血や左室 dyssynchronyなどの診断に利用されているわれわれは遅延造影とtagged MRIの解析から陳旧性心筋梗塞周囲のストレイン低下と早期収縮を報告し 5) 心筋梗塞周囲の機能障害と心室性不整脈とを関連づけた最近開発されたタギング解析ソフトは心内膜と外膜縁の自動抽出が可能となり解析時間の短縮と内膜外膜側ストレインを別々に算出できる利点をもつ ( 図 11) 心収縮は内膜から外膜層に一様ではなく心筋ストレインは内膜側が外膜側に比べ大きい特徴をもつ冠動脈バイパス術予定の重症冠動脈疾患において冠動脈狭窄領域では非狭窄領域より内膜側のストレインが低下するその一方で外膜側ストレインの両者に差は認められなかった虚血心筋における安静時の心内膜の収縮機能障害を示唆する結果である ( 図 12) また重症冠動脈疾患ではアデノシン負荷により惹起される冠動脈狭窄領域のストレイン低下と左室 dyssynchronyも明らかとなる ( 図 13) 重症心不全の治療として実施されるRT-D( 両室ペーシング機能付き埋め込み型除細動器 ) の適応や予後予測に画像診断への期待は大きくタギングMRIによるdyssynchronyの解析はその一つとして注目される 84(232)

日獨医報第 56 巻第 2 号 2011 図 11 タギング MRI による心筋ストレイン解析 Multi-transmit 3T MRI では, 拡張期まで鮮明なタギングイメージが得られる (). タギング解析ソフト Osirix intag では, 心内膜縁と外膜縁を同心円状に設定すれば (), セグメントごとあるいは内膜外膜側の心筋ストレインが自動的に算出される ().

7 日獨医報第 56 巻第 2 号 2011 図 11 タギング MRI による心筋ストレイン解析 Multi-transmit 3T MRI では, 拡張期まで鮮明なタギングイメージが得られる (). タギング解析ソフト Osirix intag では, 心内膜縁と外膜縁を同心円状に設定すれば (), セグメントごとあるいは内膜外膜側の心筋ストレインが自動的に算出される (). 図 12 冠動脈疾患における心内膜外膜側ストレイン冠動脈バイパス術予定 12 症例の検討. 冠動脈狭窄領域の内膜ストレインは, 非狭窄領域よりも有意に低下する (). 一方外膜ストレインに差は認められない (). 冠動脈狭窄領域において, 安静時における心内膜下主体の収縮機能障害が示唆される. 図 13 アデノシン負荷と安静時の心筋ストレインの変化 70 歳代男性. 左前下行枝と右冠動脈の高度狭窄症例. 縦軸は円周方向のストレイン (circumferential strain), 横軸は時間. アデノシン負荷時 () では, 安静時 () と比較して前壁から側壁, 下壁のストレイン低下を認め, 左前下行枝と右冠動脈領域の壁運動低下が示唆される. またアデノシン負荷時にストレインピークの時間に領域ごとのばらつきがあるのに対し, 安静時ではストレインピークは一致している. アデノシン負荷で惹起される多枝病変の左室 dyssynchronyと考えられる. 85(233)

8 まとめ 256-slice MSTと3T MRIによる心血管領域の機能診断や新しいイメージング技術を紹介した 64 列を超える冠動脈 Tでは低電圧撮影や逐次近似法の画像再構成の普及により近い将来低線量 T 時代になると推測するこれにより心臓ダイナミック撮影や心筋パーフュージョンの定量化をさらに推進させる可能性があるまた心不全や心筋症の予後因子となる右室機能拡張機能 dyssynchronyの解析法として画像診断は未確立な部分も多いその解決手段としてMRIのもつ潜在的能力は非常に高い参考文献 1) Nagao M,Higashino H,Matsuoka H,et al:evaluation of acute myocardial infarction with late enhancement pattern on MRI compared with 201Tl and 99mTc hydroxymethylenedip hosphonate(hmdp)dual single photon emission computed tomography(spet)images.invest Radiol 42: , ) Nagao M,Matsuoka H,Kawakami H,et al:quantification of myocardial perfusion by contrast-enhanced 64-MDT; characterization of ischemic myocardium.jr m J Roentgenol 191:19-25,2008 3) Kawanami S,Komori M,Tsurumaru D,et al:description of early gastric cancer with wall-carving technique on multidetector computed tomography.jpn J Radiol 29:76-82, ) audron J,Fares J,auer F,et al:evaluation of left ventricular diastolic function with cardiac MR imaging.radiographics 31: ,2011 5) Inoue Y,Yang X,Nagao M,et al:peri-infarct dysfunction in post-myocardial infarction;assessment of 3-T tagged and late enhancement MRI.Eur Radiol 20: , (234)

概要 214 心室中隔欠損を伴う肺動脈閉鎖症 215 ファロー四徴症 216 両大血管右室起始症 1. 概要ファロー四徴症類縁疾患とはファロー四徴症に類似の血行動態をとる疾患群でありファロー四徴症心室中隔欠損を伴う肺動脈閉鎖両大血管右室起始症が含まれる心室中隔欠損を伴う肺動脈閉鎖症はファ

概要 214 心室中隔欠損を伴う肺動脈閉鎖症 215 ファロー四徴症 216 両大血管右室起始症 1. 概要ファロー四徴症類縁疾患とはファロー四徴症に類似の血行動態をとる疾患群でありファロー四徴症心室中隔欠損を伴う肺動脈閉鎖両大血管右室起始症が含まれる心室中隔欠損を伴う肺動脈閉鎖症はファロー四徴症における肺動脈狭窄が重症化して肺動脈閉鎖となった型であり別名極型ファロー四徴症とも呼称される