特集脳梗塞超急性期診療 2. 脳梗塞超急性期の画像診断 CT Advanced Neuro Imaging 門田善仁, 平井俊範宮崎大学放射線医学分野 Conventional and Advanced CT Diagnosis in Acute Stroke Yoshihito Kadot

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あけなおごみぶち
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1 特集脳梗塞超急性期診療 2. 脳梗塞超急性期の画像診断 CT Advanced Neuro Imaging 門田善仁, 平井俊範宮崎大学放射線医学分野 Conventional and Advanced CT Diagnosis in Acute Stroke Yoshihito Kadota, Toshinori Hirai Departments of Radiology, Faculty of Medicine, University of Miyazaki NICHIDOKU-IHO Vol.62 No (2017) Summary Overseas, CT is the mainstream modality used for the diagnosis and treatment strategy selection in acute stroke patients. Conventional non-contrast CT shows early ischemic changes of the brain, which is useful for selection of patients for intravenous recombinant tissue-type plasminogen activator (rt-pa) administration. Much evidence has been collected to show the usefulness of CT for the selection of patients for endovascular therapy in the context of the positive results in large clinical trials conducted recently. It should be noted that in all of these trials, the patient selection was based on the findings on contrast-enhanced CT. Contrast-enhanced CT includes various types of advanced CT imaging, including multiphase CT angiography, dynamic CT angiography, and CT perfusion. As compared to conventional CT, these advanced CT imaging methods show superior sensitivity for precise identification of occluded blood vessels, target thrombi, extent of collateral circulation, and the penumbra and ischemic cores. In this review article, we present the usefulness of a comparison between conventional non-contrast CT and advanced contrastenhanced CT for diagnosis/selection of treatment strategy in acute stroke patients. はじめに脳梗塞超急性期において遺伝子組み換え組織型プラスミノゲンアクティベータ (recombinant tissue-type plasminogen activator: rt-pa) を用いた静注療法によって機能的転帰良好例が有意に増加する一方で症候性頭蓋内出血は約 3~10 倍に増え 5~20% にみられるとされている 1) 脳梗塞超急性期では早期虚血性変化(early ischemic changes: EIC) の範囲が重要であり 1/3MCA ルールが知られているこれは中大脳動脈 (middle cerebral artery: MCA) 支配領域 3 分の1 以内のEICにおいて rt-paの静注療法は機能および神経症状改善に有効であるがそれ以上である場合はrt-PAの有効性は乏しくむしろ致命的な脳内出血をきたすという報告に由来し 2 3) 広範なEICを認める患者ではrt-PAの静注療法は推奨されない 1) そのため急性期脳卒中が疑われる症例において画像検査による出血の除外とEICの範囲推定が求められている 1) 2015 年に相次いで報告されたMulticenter Randomized Clinical Trial of Endovascular Treatment for Acute Ischemic Stroke in the Netherlands(MR CLEAN) 4) Endovascular Treatment for Small Core and Anterior Circulation Proximal Occlusion with Emphasis on Minimizing CT to Recanalization Times (ESCAPE) 5) Extending the Time for Thrombolysis in Emergency Neurological Deficits-Intra-Arterial (EXTEND-IA) 6) Solitaire With the Intention for Thrombectomy as Primary Endovascular Treatment (SWIFT PRIME) 7) ではいずれの試験においても前方循環近位部閉塞をきたした虚血性脳卒中患者に対し 20(110) 日獨医報第 62 巻第 2 号 20-28(2017)

2 図 1 ICSと思われる一例 A MRI 拡散強調像 ( 発症日当日 ) B 単純 CT( 発症日当日 ) C 単純 CT( 発症日翌日 ) 70 歳代, 男性. 意識障害で発見, 右片麻痺の症状あり. A B C 拡散強調像 (A) で左島回や内包後脚,ASPECTSのM2に相当する部位に高信号域を認める. その直前に撮像されたCT(B) では, 拡散強調像で高信号域に相当する領域にEICを考える島皮質, レンズ核, 皮髄境界の不明瞭化が認められる.ASPECTSのM3に相当する領域は対側に比べ, 濃度低下はないものの, やや腫脹している ( 破線囲み ). 発症時間不明でrt-PAの適応なく, 翌日のフォローアップCT(C) では脳梗塞の範囲はM3に相当する領域まで梗塞巣が拡大していた. 後方視的にこのM3 領域はICSと考えられた. て血管内治療群が標準的治療を受けた対照群よりも血管再開通率と機能的予後で有効で死亡率と症候性脳内出血に差がないことが明らかになったこれらの画像診 4~7) 断において用いられたモダリティは4 試験ともにCT CT 血管造影 (CT angiography: CTA) が主な画像検査で 6 7) ある 2 試験ではCT 灌流画像 (CT perfusion: CTP) を用いて患者選択が行われている本稿では脳梗塞急性期における単純 CTの有用性 Alberta Stroke Program Early CT Score(ASPECTS) によるEIC 評価のほか CTAやCTPなどの造影 CTでの評価脳血栓回収療法を行うことを前提とした場合に必要となる最近報告されている画像情報について紹介する CT 1. 単純 CT 急性期虚血性脳卒中患者の診療において早急な診断治療方針の決定は必須で短時間に多くの情報が得られるCTは最初に施行されることが多い虚血性脳卒中の血管内治療に関するASA/AHA(American Heart Association/American Stroke Association) のガイドラインではほとんどの場合単純 CTで救急処置に関する決定を下すのに必要な情報が得られるとされている 8) 単純 CTは出血の除外に非常に有用であり画像診断ガイドラインでは強く推奨されている 9) また単純 CTは EICの程度や範囲を評価する目的でも重要で 1 皮髄境界の不明瞭化 2レンズ核の不明瞭化 3 島皮質の不明瞭化 4 脳溝の消失が超急性期所見として認められる時に EIC 内に皮質濃度低下を伴わず脳浮腫のみを呈するものがあり isolated cortical swelling(ics) と呼ばれている ( 図 1) この領域はADC(apparent diffusion coefficient) の低下がみられず灌流画像で後述する虚血性ペナンブラに類似した性状を示すことから救済可能な領域と考えられている 10 11) また最近のdual energy CTを用いた評価ではEICをより明瞭に検出できることが示唆されている 12) EICの範囲推定については現在では ASPECTSで評価することが一般的で推奨されている 1 8 9) ( 図 2) 13) これは CTでレンズ核と視床を通る軸位断とそれより約 2cm 頭側のレンズ核が見えなくなった最初の断面の 2 断面にて中大脳動脈領域を10カ所に区分し 10 点か 13) らの減点法で病変範囲を推定する手法であり読影者間の一致率が1/3MCAルールよりも高い 14) 一般に ASPECTS 7 点が1/3MCAルールの境界に相当し 8 点以上が転帰良好と関連している 13) また ASPECTSのスコアが低くなるほど頭蓋内出血の頻度は高くな 21(111)

A,B ASPECTS シェーマ ( 文献 13) より転載 ) 図 2 Alberta Stroke Program Early CT

ASPECTSはCTでレンズ核と視床を通る軸位断と, それより約 2cm 頭側のレンズ核が見えなくなった最初の断面の2 断面で評価で行い,

治療後の症候性脳出血と3カ月後の機能予後の予測因子としては両スコアとも良好であると報告されている 17)

discrepancy(rd) と呼ばれている 18) ( 図 3) Kawanoらの検討によると発症 3 時間以内の超急性期脳梗塞

3 A,B ASPECTS シェーマ ( 文献 13) より転載 ) 図 2 Alberta Stroke Program Early CT Score(ASPECTS) A C E C,D 単純 CT E,F MRI 拡散強調像 B D F ASPECTSはCTでレンズ核と視床を通る軸位断と, それより約 2cm 頭側のレンズ核が見えなくなった最初の断面の2 断面で評価で行い, 中大脳動脈領域を10 部位に分けて, 範囲を推定する.C Fは70 歳代, 男性, 右片麻痺の発症症例を示す.I,M1~6 領域における範囲に梗塞がみられ,3 点と判定される. る 15 16) CTのASPECTSと拡散強調像のDWI-ASPECTS で比較すると DWI-ASPECTSで約 1 点低くなるが治療後の症候性脳出血と3カ月後の機能予後の予測因子としては両スコアとも良好であると報告されている 17) MRIのみではEICの過小評価となる場合がある CT でのEICが拡散強調像で高信号とならないことがあり reversed discrepancy(rd) と呼ばれている 18) ( 図 3) Kawanoらの検討によると発症 3 時間以内の超急性期脳梗塞 164 例の24% にRDが認められ心房細動を有する例に多かった 19) RDの要因として早期自然開通によって血管反応性浮腫が加わることによる細胞性浮腫の相殺磁化率を有するミネラル沈着をきたした基底核などの領域における梗塞が生じた場合の2つが挙げられている脳実質外における脳梗塞急性期を示唆する所見として hyperdense MCA sign ( 中大脳動脈主幹部閉塞 ) dot sign ( 中大脳動脈分枝閉塞 ) という中大脳動脈内の塞栓子を反映した高吸収病変がみられる 20) このサインは予後不良な臨床経過や重度の脳虚血神経症状の程度と関連している 21~23) 22(112)

図 3 RDと思われる一例 A 拡散強調像 ( 発症日当日 ) B 単純 CT( 発症日当日 ) 70 歳代, 女性. 意識障害で発見, 右不全麻痺の症状あり. A B 拡散強調像 (A) で左島回やASPECTSのM3に相当する部位に高信号域を認める. それより30 分前に撮像されたCT(B) では, 拡散強調像よりも広い範囲にEICを考える島皮質, レンズ核, 皮髄境界の不明瞭化が認められる.

4 図 3 RDと思われる一例 A 拡散強調像 ( 発症日当日 ) B 単純 CT( 発症日当日 ) 70 歳代, 女性. 意識障害で発見, 右不全麻痺の症状あり. A B 拡散強調像 (A) で左島回やASPECTSのM3に相当する部位に高信号域を認める. それより30 分前に撮像されたCT(B) では, 拡散強調像よりも広い範囲にEICを考える島皮質, レンズ核, 皮髄境界の不明瞭化が認められる. 来院時心電図で心房細動があり, 心原性脳塞栓症が疑われた. 造影 CT 前述したMR CLEAN 4) ESCAPE 5) EXTEND-IA 6) SWIFT PRIME 7) 試験は前方循環の急性期脳梗塞において標準治療に血管内治療が有効であることが示されているこれらすべての試験にCTA が行われ後二者の試験ではCTPも施行され血管内治療の患者選択に用いている CTAを追加することで 1 閉塞血管標的血栓の特定 2 側副血行の評価といった新たな情報が得られ CTPを行うことで虚血コアの範囲およびその周囲にみられる救済可能な脳組織いわゆるペナンブラが評価可能となる 1. CTA 1) 閉塞血管標的血栓の特定前述した4 試験はいずれも近位部の前方循環閉塞の有無を明らかにする目的でCTAが行われている脳動脈近位閉塞を有する患者の再疎通率は血管内治療と比較してrt-PA 静注療法で有意に低く CTAは血管内治療の適応決定に有用である 24 25) CTAでは閉塞部位は造影欠損域として認められ簡単かつ迅速に閉塞の有無およびその拡がりを特定できる血管閉塞の部位およびその閉塞長が長いほど梗塞範囲が大きく予後が悪いが 26~28) 閉塞長が短いと血管内治療による良好な結果と関連し予後改善が期待できる 29) Single-phase CTAでの閉塞長の推定は後述するように側副血行が乏しい患者の場合に過大評価する恐れがあり最近では 4D-CTA(dynamic CTA) 30) やdelayed CECT(contrast enhancement CT) 造影剤投与 80 秒後の撮像 31) を用いて評価が行われており single-phase CTAより正確に血栓の像を捉えられる 2) 側副血行の評価 rt-paの治療成績に関する研究において十分な側副血行が認められる患者はそうでない患者よりも治療効果が高いが側副血行が不良な患者では有害になる可能性が示されている 32~34) 虚血半球の側副血行の評価は閉塞部より先の血流を補う軟膜動脈と対側健常半球の同様の動脈を比較して行う 35 36) ただし single-phase CTAでは撮像タイミングと造影剤注入速度に強く依存し動脈相の早いタイミングに撮像が行われた場合十分な側副血行がある症例を側副血行不良例と誤分類とする危険性がある 37) ESCAPE 5) ではmultiphase CTAを用いて側副血行の評価が症例選択基準にされている ( 図 4) 37) Multiphase CTA 37) とは動脈相と静脈相後期静脈相の画像を撮像する最初の相はボーラストラッキングにより動脈相のピークで大動脈弓から頭頂の撮像を行う残りの2 相では頭蓋底から頭頂までの撮像を8 秒ごとに行いこ 23(113)

図 4 側副血行評価 ( 文献 37) より転載 ) A 撮像方法のシェーマ A B B Multiphase CTAを用いた側副血行評価 Menonらによると,multiphase CTAは3 相の撮像を行う. 最初の相は, ボーラストラッキングにより動脈相ピークで大動脈弓から頭頂の撮像を行う. 残りの2 相は, 頭蓋底から頭頂までの撮像を8 秒ごとに行う (A).

れら2 相では追加の造影剤を使用せず総放射線線量を最小限に抑えるこれらの画像から厚みのあるMIP (maximum intensity projection) 処理 ( 24mm) を加えた MPR(multi planar reconstruction) を作成するこれにより ESCAPEでの側副血行が不良な症例は血管内治療の適応から除外されておりまた multiphase CTA

5 図 4 側副血行評価 ( 文献 37) より転載 ) A 撮像方法のシェーマ A B B Multiphase CTAを用いた側副血行評価 Menonらによると,multiphase CTAは3 相の撮像を行う. 最初の相は, ボーラストラッキングにより動脈相ピークで大動脈弓から頭頂の撮像を行う. 残りの2 相は, 頭蓋底から頭頂までの撮像を8 秒ごとに行う (A). 虚血半球の側副血行の評価は, 閉塞部より先の血流を補う軟膜動脈と対側健常半球の同様の動脈と比較して行う.ESCAPE 試験では,Bの最下段に示すPoor collateralsの患者を除外基準としている. れら2 相では追加の造影剤を使用せず総放射線線量を最小限に抑えるこれらの画像から厚みのあるMIP (maximum intensity projection) 処理 ( 24mm) を加えた MPR(multi planar reconstruction) を作成するこれにより ESCAPEでの側副血行が不良な症例は血管内治療の適応から除外されておりまた multiphase CTA での側副血行不良とASPECTS 5 以下に関連がみられている 5) その他 dynamic CTAを用いた側副血行の評価も行われており single-phase CTAよりもより詳細な側副血行評価が可能となる 38) このように CTAは治療方針の決定に影響を与えるまた CTAを大動脈弓レベルから撮像することで血管内治療に必要な解剖学的情報動脈硬化の状況の取得もできる rt-paと血管内治療の併用の場合 CTAが追加検査されたことによるrt-PA 投与のタイミングに時間的な損失はなくむしろ CTA 画像から得られる主要血管閉塞の有無と正確な閉塞部位の迅速な特定事前の解剖情報取得などにより血管内治療時間が20 分程度短くワークフローで単純 CTのみしか行われなかった群に比して有意に臨床転帰がよいと報告されている 39) 2. CTP 従来のマルチスライスCTではヘリカルスキャンであったため CTPは限られた領域の撮像しかできなかったが面検出器 CTの出現やテーブル移動スキャンなどにより広範囲撮像が可能となってきた 40~42) CTPの有利な点として得られたボリュームデータの動脈優位相からCTA 静脈優位相からCTV(CT venography) を作成することが可能でそのCTAの診断能は通常のCTA と差はない 43) そのため撮像を1 回で行うことができ 24(114)

6 造影剤や被曝を低減できる脳梗塞において CTPにより虚血コアの範囲およびペナンブラの評価が可能で CBF (cerebral blood flow) 低下域を虚血コア虚血コアと灌流異常域の差をペナンブラと評価するこれらの定義に絶対値を用いることは困難で閾値の設定によってその異常域は変動するが最近ではCTにおける灌流異常域の指標にTmax(time to maximum) が 6 秒以上遅延した領域 (Tmax>6sec) を用いることが多く 44) 大規模研究でも用いられている 6 45) また虚血コアとして正常組織よりも相対的脳血流量 rcbfが30% 以下となっている領域 (CBF<30%) が用いられている 6 44~46) 大きな虚血コアやペナンブラがみられない症例は予後が悪く再灌流による症候性の出血合併や重篤な脳浮腫のリスクが高い 47 48) 特に血管内治療の進歩による再灌流率の向上はこのような場合には臨床転帰に対して逆効果となるため血管内治療を行う上で適正な患者選択が求められている EXTEND-IAや SWIFT PRIMEなどの試験では虚血コアが小さくペナンブラがみられる症例を治療患者の適格基準に用いて rt-paに血管内治療を追加することの有用性を示した ) 具体的には EXTEND-IA 6) でペナンブラを Tmax>6sec 虚血コアはCBF<30% としてミスマッチ比 >1.2 ペナンブラ10mL 以上虚血コアが70mL 未満を血管治療の適格として選択しこれにより25% の患者は除外されている SWIFT PRIME 7) では虚血コア> 50mL Tmax 領域が10 秒以上の領域 >100mL ペナンブラ容量 <15mL ミスマッチ比 1.8は不適格として除外されている両試験ともに自動解析ソフトであるrap- id processing of perfusion and diffusion(rapid) システムが用いられている 49) ( 図 5) 45) このRAPIDシステムを用いた灌流画像を得るためにかかる時間としては撮像に約 6.5 分後処理に3~10 分 ( 平均 5 分 ) かかるのみで MRI 検査を施行するよりも格段に早く灌流画像が得られる 50) CTPに関しても情報収集時間や後処理などによる治療の遅れが懸念されるが前述したように処理時間は短い EXTEND-IAでは灌流画像の解析と同時にrt-PA 投与が行われており 6) 単純 CTとCTA 追加 CTA+CTP 追加での治療開始までの時間比較を検討した報告によると CTP 実施によるrt-PA 投与や血管内治療の治療遅延はないとされている 39) 最後に脳梗塞超急性期に対する診断や治療戦略に用いるモダリティは本邦ではMRIが多用されるが海外においてはCTが主流である CTは非常に迅速な対応を可能とし造影 CTの撮像方法もさまざま考案されておりそれらによる診断精度の向上や治療戦略の参考になるエビデンスの蓄積も増えてきている本稿が脳梗塞急性期におけるCTの有用性に関する現状把握の一助になれば幸いである参考文献 1) 日本脳卒中学会脳卒中医療向上社会保険委員会, rt-pa( アルテプラーゼ ) 静注療法指針部会 : rt-pa( アルテプラーゼ ) 静注療法適正治療指針第二版 (2012 年 10 月 ). 脳卒中 34: , ) von Kummer R, Allen KL, Holle R, et al: Acute stroke: usefulness of early CT findings before thrombolytic therapy. Radiology 205: , ) Hacke W, Kaste M, Fieschi C, et al: I ntravenous thrombolysis with recombinant tissue plasminogen activator for acute hemispheric stroke. The European Cooperative Acute Stroke Study (ECASS). JAMA 274: , ) Beckhemer OA, Fransen PS, Beumer D, et al; MR CLEAN Investigators: A randomized trial of intraarterial treatment for acute ischemic stroke. N Engl J Med 372: 11-20, ) Goyal M, Demchuk AM, Menon BK, et al; ESCAPE Trial Investigators: Randomized assessment of rapid endovascular treatment of ischemic stroke. N Engl J Med 372: , ) Campbell BC, Mitchell PJ, Kleinig TJ, et al; EXTEND- IA Investigators: Endovascular therapy for ischemic stroke with perfusion-imaging selection. N Engl J Med 372: , ) Saver JL, Goyal M, Bonafe A, et al; SWIFT PRIME Investigators: Stent-retriever thrombectomy after intravenous t-pa vs. t-pa alone in stroke. N Engl J Med 372: , ) Powers WJ, Derdeyn CP, Biller J, et al: 2015 AHA/ ASA Focused Update of the 2013 Guidelines for the Early Management of Patients With Acute Ischemic Stroke Regarding Endovascular Treatment: A Guideline for Healthcare Professionals From the American Heart Association/American Stroke Association. Stroke 46: , (115)

図 5 RAPID システムを用いた CTP( 文献 45) より転載 ) CTP 後に, 自動解析ソフトの RAPID システムで後処理を行うことで, 灌流異常域 ( 緑色の領域 ) と虚血コア ( ピンク色の領域 ) が得られる. 上段は虚血コアは小さく, ペナンブラが大きく, ミスマッチ比も高く, 血管内治療追加にて良好な臨床転帰が得られることが推測される.

7 図 5 RAPID システムを用いた CTP( 文献 45) より転載 ) CTP 後に, 自動解析ソフトの RAPID システムで後処理を行うことで, 灌流異常域 ( 緑色の領域 ) と虚血コア ( ピンク色の領域 ) が得られる. 上段は虚血コアは小さく, ペナンブラが大きく, ミスマッチ比も高く, 血管内治療追加にて良好な臨床転帰が得られることが推測される. 一方, 下段は虚血コアが大きく, ミスマッチ比は低く, 治療効果は乏しく, むしろ再灌流による有害事象が危惧される. 9) 日本医学放射線学会編著 : 脳神経 CQ4 急性期脳梗塞患者に対する再灌流療法の適応決定に有用な画像検査は何か?. 画像診断ガイドライン年版, 第 2 版. 東京 : 金原出版, p.70-73, ) Na DG, Kim EY, Ryoo JW, et al: CT sign of brain swelling without concomitant parenchymal hypoattenuation: comparison with diffusion- and perfusion weighted MR imaging. Radiology 235: , ) Butcher KS, Lee SB, Parsons MW, et al; EPITHET Investigators: Differential prognosis of isolated cortical swelling and hypoattenuation on CT in acute stroke. Stroke 38: , ) Noguchi K, Itoh T, Naruto N, et al: A Novel Imaging Technique (X-Map) to Identify Acute Ischemic Lesions Using Noncontrast Dual-Energy Computed Tomography. J Stroke Cerebrovasc Dis 26: 34-41, ) Barber PA, Demchuk AM, Zhang J, et al: Validity and reliability of a quantitative computed tomography score in predicting outcome of hyperacute stroke before thrombolytic therapy. ASPECTS Study Group. Alberta Stroke Programme Early CT Score. Lancet 355: , ) Pexman JH, Barber PA, Hill MD, et al: Use of the Alberta Stroke Program Early CT score (ASPECTS) for assessing CT scans in patients with acute stroke. AJNR Am J Neuroradiol 22: , (116)

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_02.indd 30, 11-16, 2010 Z Z score Computed tomography ROC analysis 3 CT 1,2 CT 1/3 3 5 CT CT 6 7,8 MCA ASPECTS Alberta Stroke Programme Early CT Score 4 10 CT ASPECTS 50% 9 Z 10 CT Z CT 10 Z Z Z receiver operating

特 集 脳梗塞超急性期診療 2. 脳梗塞超急性期の画像診断 CT Advanced Neuro Imaging 門田善仁, 平井俊範 宮崎大学 放射線医学分野 Conventional and Advanced CT Diagnosis in Acute Stroke Yoshihito Kadot

特集脳梗塞超急性期診療 2. 脳梗塞超急性期の画像診断 CT Advanced Neuro Imaging 門田善仁, 平井俊範宮崎大学放射線医学分野 Conventional and Advanced CT Diagnosis in Acute Stroke Yoshihito Kadot