特集腹部 MRI の最新動向 : 渡 i 豊春夫他医薬 1 腹部 MRI の最新動向 Cine-tagging 画像を用いた肝の MR 工ラストグラフィー肝線維症診断への応用 - 渡遁春夫 1) 兼松雅之は 3 ) 近藤浩史 1) 五島聡ペ加藤博基 1) 梶田公博 3 ) ~t}l l 輝彦

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さいぞうたかにし
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1 特集腹部 MRI の最新動向 : 渡 i 豊春夫他医薬 1 腹部 MRI の最新動向 Cine-tagging 画像を用いた肝の MR 工ラストグラフィー肝線維症診断への応用 - 渡遁春夫 1) 兼松雅之は 3 ) 近藤浩史 1) 五島聡ペ加藤博基 1) 梶田公博 3 ) ~t}l l 輝彦 4 ) 美尾谷成貴 5 ) 周向栄 5 ) 藤田贋志 5 ) 日岐阜大学医学部附属病院放射線科 2J 岐阜大学医学部附属病院高次画像診断センター 3) 岐阜大学医学部附属病院放射線部 " 岐阜工業高等専門学校電子制御工学科日岐阜大学大学院医学系研究科再生医科学専攻知能イメージ情報分野 Watanabe, M.D.1), Kanematsu, M.D ), Kondo, M.D.1), Goshima, M.D. 1l, Kato, M.D. 1l, Kajita, B.S., R.T. 1l, Kitagawa, Ph.D. 3 ), Miotani,, Zhou, Ph.D. 4 ), F 吋 ita, 抄録今日までに肝線維症診断に対する様々な手法が報告されている古典的な血液学的検査による指標から組織学的診断カ可能な肝生検まで広く臨床の現場で用いられているが闘す線医学の立場から肝生検に取って代わることを期待し非侵襲的に肝線維化を画像的に診断しようとする試みが多数報告されている特に MRI は病理所見を忠実に反映した画像を提供するため肝実質に生じた微細な変化を正確に捉えられる可能性があり期待も大きいガドリニウム造影 MRI 超常磁性酸化鉄 (superparamagnetic oxi d e: 以下 SPIO) 造影 MRI 拡散強調画像体外振動子を用いた MR (MRE ) computer-aided ( CAD) などを用いた肝線維症診断は組織学的な肝線維化スコアとの間にある程度の相関がみられ今後もさらなる期待や関心が寄せられるであろう本稿ではこれまで報告されている MRI を用いた非侵襲的なE 時財量症診断のレビューに加え岐阜大学が独自に開発し初期検討で肝線維症診断での有用性が確認された 3T MRI 装置を用いた cine-tagging 像の画像解析による新しい肝 MRE についても触れる別刷請求先 : 岐阜市柳戸 1 番 1 岐阜大学医学部附属病院放射線科渡漫春夫 AX 年 12 月 20 日

特集腹部 MRI の最新動向 : 渡 i 豊春夫他 recently, fibrosis, MRI, MRI, di 妊 usion-weighted MRI, (MRE), stage, fibrosis, article, elastography, MRI 画像を用いた肝線維症診断の変遷慢性肝障害の診療において肝糸帥佐症診断は

2 特集腹部 MRI の最新動向 : 渡 i 豊春夫他 recently, fibrosis, MRI, MRI, di 妊 usion-weighted MRI, (MRE), stage, fibrosis, article, elastography, MRI 画像を用いた肝線維症診断の変遷慢性肝障害の診療において肝糸帥佐症診断は発癌や予後などを予測する上で非常に重要な位置を占めている肝線維症診断のゴールドスタンダードである肝生検は不可欠な検査であるものの侵襲性が高いことに加えサンプリングエラーや観測者間でのばらつきなどもあり MRE をはじめとする非侵襲的な肝線維化診断が注目を浴びている以下 MRI を用いた代表的な肝線維症診断について解説する 1. 造影 MRI による肝線維症診断線維イじ組織は比較的豊富な細胞外腔を有するため細胞外液に分布するガドリニウム造影剤を用いると平衡相において肝硬変症における再生結節周囲の線維性隅壁などの線維化組織が遅延性に造影される II ( 図 1 ) 一方 SPIO 造影 MRI では非腫蕩性の線維化組織を反映した所見として肝実質内に線状や網状の高信号が見られるとの報告がある目 Aguirre らはガドリニウム造影剤と SPIO 造影剤の両者を用いたダブルコントラスト造影 MRI によって進行した肝線維化を高い感度および特異度で診断できると報告している九図 1. ガドリニウム造影 MRI 平衡相像 ( a ) 正常肝実質には均質な造影増強効果が認められる ( b ) 硬変肝の線維化組織が増強され線状網状の高信号として認められる断層映像研究会雑誌第 36 巻第 3 号

3 特集腹部 MRI の最新動向. 渡 i 豊春夫他 2. 拡散強調画像による肝線維症診断拡散強調 MRI MRI) は組織内部にある水分子のランダムな動き ( ブラウン運動 ) の多寡を画像化する撮像法である中枢神経系での臨床応用から始まり現在では躯幹部や四肢を含めた様々な領域で幅広く応用されている肝臓領域の拡散強調 MRI は病変の検出に加え鑑別診断や再発診断さらに治療効果判定における有用性が期待されている Koinuma らは肝生検組織における壊死炎症線維化の程度を統合的にスコア化した HAI Hyaluronate と比較しでも同等かそれ以上の診断能であったと報告しているヘ 1995 年に生体弾性データの取得を目的に撮影時に生体組織を外部から震動させることで内部を伝播する s hear ( 努断波 ) を画像化する ( MRE ) 法が Mayo C lini c の M u thupillai らによって Science 誌で報告された 7 ) これは外部から与えられた振動が計測対象物の内部を伝播する時に生じる小さな周期的変位を : 組織活動性指標 ) 画像として取得し粘弾性波の局所波長と局所が高い症例ほど拡散強調像における見かけの減衰率を導出することにより生体組織の内部に拡散係数 ( appare n t : 以下おける局所の粘弾性定数を計測している MRE ADC ) 値が低いと報告した九一方 T ao uli らも肝線維化が進行した症例で ADC 値が低いことを報告したが特に b 値が 5 00 s / mm ' 以上の high b-value を用いた拡散強調像で診断能が高いことを示している九 Lewin らは拡散強調 MRI による肝線維症の診断は他の非侵襲的な診断法である US e l astograp h y F ib rotest APRI Forms ind ex の撮影には gradient - echo 法や sp in e - ec h o 法に正負の極性を交互に繰り返す傾斜磁場 motion ( MSG ) を追加することで行うことができる MSG は外部震動と同じ周波数で同期させながら負荷するこの MRE 法は乳腺脳筋などの粘弾性を定量的に評価するのに応用されている特徴量入力層 (7 unit) 隠れ層 ( 6 unit ) 出力層 ( 1 unit ) 肝硬変症平均値軒標準偏差軒コントラストー角度別 2 次モーメントー -- - ーー ' 線維化の度合いエントロビーー平均争逆差分モーメン卜ー ---- 正常肝図 2. ANN の解析構造 MRI 画像より抽出された肝実質の ROI から計算されるテクスチャ特徴量は ( 1 ) 平均値 ( 2 ) 標準偏差 ( 3 ) コントラスト ( 4 ) 角度別 2 次モーメン卜 ( 5 ) エントロビー ( 6 ) 平均 (7 ) 逆差分モーメン卜の計 7 項目である ANN の入力層に 7 項目のテクスチャ特徴量を入力し隠れ層を介して出力層において 0-1 の連続値で線維化の程度が出力される 2009 年 12 月 20 日

4 特集腹部 MRI の最新動向 : 渡 i 豊春夫他その後 Mayo のグループは 2006 年の Radiology 誌に初期臨床検討を報告した彼らは 1. 5-T 装置を用い 12 人の正常ボランテイアと 12 人の慢性肝障害患者を対象に体外装置を用い経肋骨的に肝臓に対して 90Hz の振動波を与え伝播する時に生じる小さな周期的変位や硬度の違いにより生じた伝播波の位相差を gra dient として取得している echo 系画像そして勇断剛性 Cshear kpa ) を計測し健常者より慢性肝障害の患者でこれが高いことを報告したしかしながら慢性肝障害の線維化の程度を正確に定量することに限界があったその後相次いで MRE の報告がなされている Huwart らは 2007 年の Radiology 誌に 88 患者を対象に 1. 5T-MRI 装置を用いた MRE で測定された弾性 C ) が血液学的な肝線維化インデックスの指標の一つである APRI index ) よりも正確に肝線維化の程度を診断できると報告しており肝紘維化スコアが F2 以上で高い感度特異度 Area -und ercurve 値を示した lヘ彼らは経肋骨的に 65Hz の振動波を与え振動子の動きを MR をトリガーにして同期させたスピンエコー系画像を取得した近年コンビュータの性能デジタル画像の画質などが飛躍的に向上し加えて画像処理技術の向上ワークステーションの性能向上人工知能の手法の充実と普及および実用化などによりコンピュータ支援診断 Ccomputer-aided 以下 CAD) に関する研究が盛んになってきている肝臓を対象にした CAD の報告も相次ぎ肝硬変症診断に関する報告もされている我々は肝硬変を診断する上で重要な所見である肝実質内の線維化と再生結節に注目し肝実質のテクスチャ解析を 7~ ~ n~ ~ Spo 川図 3. SPAMM 法を用いた cine-tagging 画像シーケンスアーキテクチャ SPAMM 法は傾斜磁場によって生じる位相差を利用し格子を作り出している RF パルスで励起し tag を付加して互いに直行する方向に傾斜磁場を印加する傾斜磁場の強さに依存してスピンの位相が変化した状態で再度励起した後横倒ヒ成分をスポイリングし縦磁化を反映させるその後撮像シーケンスを開台し c i ne-tagging 画像を酎尋している我々は 1 ふ 3-1 パルスを使用している断層映像研究会雑誌第 36 巻第 3 号

特集腹部 MRIの最新動向 : 渡遁春夫他用いた肝硬変症の CAD 診断を報告した 11 ) 切除肝における病理組織所見をゴールドスタンダードとして Artificial (ANN) と放射線科診断医の診断能を比較した結果 ANN が造影 MRI の平衡相像を判定した場合が肝実質の線維化を最も正確に診断した高度線維化または肝硬変の症例における造影 MRI の平衡相像では

5 特集腹部 MRIの最新動向 : 渡遁春夫他用いた肝硬変症の CAD 診断を報告した 11 ) 切除肝における病理組織所見をゴールドスタンダードとして Artificial (ANN) と放射線科診断医の診断能を比較した結果 ANN が造影 MRI の平衡相像を判定した場合が肝実質の線維化を最も正確に診断した高度線維化または肝硬変の症例における造影 MRI の平衡相像では造影されない再生結節の周囲に造影される線維化組織が存在するために網状パターンを呈するが ANN はこの網状パターンを良好に認識したと考えられた ( 図 2 ) cine-tagging 像の解析による MRE ( 岐阜大学法 ) 我々が開発した肝 MRE は心臓領域で心筋動態評価として用いられる cine-tagging 法の有用性に着目しこれを肝臓に応用したものである MRtagging 画像は臓器に格子状の標識 ( tag) を刻印することで生体組織の運動や変形する様子を視覚的に捉えることができる手法であるこの手法を肝臓に応用することにより肝内に刻印された tag を呼吸下で追跡すれば肝臓の動きや変形をほぼリアルタイムで追従することが可能となる我々は肝臓での tag の刻印に心臓で用いられた SPAMM 法を使用した ω ( 図 3 ) tag の持続時間は組織のTl 時間に依存するためより高磁場な MRI 装置ほど tag の持続時間の延長が期待できるそこで我々は 3T-MRI 装置を用いて肝 MRE の可能性を追求した心臓での手法と異なり最大吸気位にて肝臓に格子を刻印した直後より患者に努力性呼気を指示し最大吸気位から最大呼気位にかけての肝臓の変形を見るものである ( 図 4 ) これにより視覚的定量的に肝臓の柔軟性を評価することが可能となった本手法は体外式振動子を使用せず MR 画像上で肝臓の運動や変形を動的に追跡分析することによって肝臓図 4. 16mm 格子を用いた cine -tagging 画像最大吸気位から最大呼気にかけて連続編像された 9 スライス ( a から l の順 ) 正常月刊列であるが刻印された格子の変形により肝臓の歪みが視認できる 2009 年 12 月 20 日 145 ( 25 )

6 目目 Illi--Ill111,特集腹部 M RI の最新動向 : 渡 i 豊春夫他の硬度粘度を推定することが特徴である我々の手法では定量的に肝臓の柔軟性を評価するために Bending energy を言十測した Bending energy とは TPS splines ) 法 ' 3 ) と同様に変形前と変形後のランドマークを用いて物体の非剛体変形量を計算し数値化したものである ( 図 5) energy の値が大きいほど対象物の非剛体変形量が大きく小さいほど対象物の非剛体変形量が小さいことを示している Cine-tagging 画像には 3T 装置 Ontera Systems, Netherlands ) を用いた 2D ec ho 法 ( TR / TE, factor, angle, degree ) を採用し 16mm または 20mm の格子を一旦変形後の画像 : l(x',y') =l( ふ!y ) 品 (x, y) = α1 +~tx +ay y + 2: 問 U( II(x, y) 一 (xi, y)ll) 係数はそれぞれ EEEE一E一EEEEE LI x, y, P ー目 1 円oら-r:- r仇3 川 h阿 ( ム :lkljl)vt 図 5. Energy を用いた cine-tagging 画像の定量解析 cine-tagging 画像の定量評価として TPS Splines ) 法を利用して計算できる Bending energy を用いた energy とは TPS 法と同様に変形前と変形後のランドマークを用いて物体の非剛体変形量を計算し数値化したものである TPS 法は画像変形に用いる手法であり画像の変形前と変形後において対応するランドマークの設定が必要であるため MR cine-tagging 画像の 1 フレーム目 ( 変形前 :a ) の tag 交点部分にランドマーク (x, y ) 9 フレーム目 ( 変形後 : b ) の画像に対応するランドマーク (x\ y' ) を設定した Bend ing energy の計算式 (c) を示す断層映像研究会雑誌第 36 巻第 3 号

7 特集腹部 M RIの最新動向 : 渡遁春夫他用いて矢状断または冠状断の合計 4 種類の cme tagging 画像を撮像した肝臓に格子を刻印した直後最大吸気から最大呼気にかけての 1 秒間で 9 枚の同一スライスを連続的に撮像し 1 名の放射線科医が視認にて 9 枚の cine tagging 画像を参照しつつ最初と最後の像で対応する格子点の座標値を記録しこれら座標データから energy 値を算出した肝実質にびまん性肝疾患がない健常肝患者 11 例と慢性肝障害 24 例 ( 慢性肝炎 5 例肝硬変症 19 例 ) を含む計 35 名を対象とした当初の初期検討を行ったところ 16mm 格子を用いた矢状断 cine-tagging 画像において慢性肝障害群の Bending 値は健常肝群のそれと比べて有意に低い値を示したまたカットオフ値を1.1 5 とした場合感度特異度正診率はそれぞれ 71% 89% 77% であった ROC 解析による慢性肝障害診断における AUC 値は 16mm 格子を用いた矢状断で最も高い傾向にあった ( AUC 値 : Iヘその後の組織学的肝線維化スコアを追加した検討では F2 以上の energy 値は F1 以下のそれと比べて有意に低い値を示したおわりに現在まで報告されてきた画像を用いた非侵襲的な肝線維症診断の概要をレビューしたさらにこれまでの MRE とは違った手法を用いた我々の cine-tagging 画像を用いた手法も紹介した本手法は物理的な振動を使用せず MR 画像上にある肝臓の運動を動的に追跡分析することによって肝臓の硬さを計測することが特徴である体外振動子を用いた MRE と比べ我々の手法では肝臓に与えられる負荷が一定でなく絶対的定量性が無いことが危倶されるが撮像時聞が極めて短くルーチン検査への組み込みが容易であり簡易手法として今後の発展を期待する参考文献 : , , , , , 46 (3) : , , Rouviと re (2) : , , 2009 年 12 月 20 日

8 特集腹部 MRIの最新動向 : 渡遁春夫他 aminotransferase-to platelet , , L, H, 断層映像研究会雑誌第 36 巻第 3 号

連続講座画像再構成 : 臨床医のための解説第 4 回 : 篠原広行他で連続的に照射するこれにより照射された撮像面内の組織の信号は飽和して低信号 ( 黒く ) になる一方撮像面内に新たに流入してくる血液は連続的な励起パルスの影響を受けていないので撮像面内の組織よりも相対的に高信号 (

連続講座画像再構成 : 臨床医のための解説第 4 回 : 篠原広行他で連続的に照射するこれにより照射された撮像面内の組織の信号は飽和して低信号 ( 黒く ) になる一方撮像面内に新たに流入してくる血液は連続的な励起パルスの影響を受けていないので撮像面内の組織よりも相対的に高信号 ( 連続講座画像再構成 : 臨床医のための解説第 4 回 : 篠原広行他画像再構成 : 臨床医のための解説第 4 回頭部 MRA の基礎 - Time-of-flight(TOF) 法を中心に - 篠原広行 1) 小島慎也 2) 橋本雄幸 3) 2) 上野惠子 2) 1) 首都大学東京東京女子医科大学東医療センター放射線科 3) 横浜創英大学こども教育学部はじめにくも膜下出血や脳梗塞の原因となる病変を調べるために