心臓超音波後方散乱信号 (integrated backscatter) を指標とした左心房及び左心室線維化の評価と心房細動アブレーション後再発の予知 ( 要約 ) 日本大学大学院医学研究科内科系循環器内科学専攻山口直子修了年 2016 年指導教員平山篤志
背景心房細動 (AF) では その持続及び病態の進行により 心房筋の電気的 構造的リモデリングと総称される心房筋の不応期の短縮 伝導時間の延長及び心房筋の脱落 線維化などの変化が生じることが知られており それを反映した電気生理学的 解剖学的諸指標によるカテーテル アブレーション後の再発予測が報告されている 心臓超音波後方散乱信号 (integrated backscatter; IBS) は 二次元超音波の gray-scale を用いて測定される指標の一つであり 超音波の通常の反射波よりも細かい組織情報を反映する後方散乱信号により 非侵襲的に心筋組織の線維化や変性を定量評価することが可能な指標である しかしながら IBS を用いた心筋線維化の定量評価による AF 患者のアブレーション術後成績を評価した報告は殆どない 目的本研究では AF 患者と AF を有さない対照患者で IBS を指標とした左房及び左室の線維化を評価し それら結果及び患者背景とアブレーション後の再発との関連性を検討した 方法 AFに対してカテーテル アブレーションを施行した患者連続 113 例 [ 発作性 AF ( 発症後 7 日以内に洞調律に復帰したもの ) 56 名 持続性 AF ( 発症後 7 日以上 AFが持続しているもの ) 57 名 男性 95 名 平均年齢 59±10 歳 ] および年齢 性別を一致させた対照群 21 例に対し経胸壁心臓超音波検査を施行し 左房 (LA) と左室 (LV) の線維化の程度を IBSを用いて評価した IBSは 解析ソフト (EchoPAC BT 11, GE Healthcare UK) を用いて 傍胸骨長軸像および短軸像の連続 3 心拍の動画か 1
ら計測した 長軸像のLA 中央部の後壁及びLA 後壁側の心外膜でIBSを測定し LA 後壁側心外膜のIBS 値をLA 後壁のIBSから減じ これを補正値 calibrated IBS として求めた ( 図 1) 同様に 短軸像の乳頭筋レベルのLVで 前壁および後壁 後壁側の心外膜のIBSを測定し LV 前壁および後壁のIBSも それぞれ心外膜の IBSにより補正した AF 患者に対するカテーテル アブレーション治療に関しては 2 本のリング状カテーテル (15 mm Lasso, 4.5 mm 間隔 ; 20 mm Lasso, 6 mm 間隔 ; Biosense Webster, Diamond Bar, CA) とアブレーション用イリゲーションカテーテル3.5 mm tip(navistar ThermoCool, Biosense Webster) または4 mm tip(safire BLU, St. Jude Medical Inc., St. Paul, Minnesota) を用い 3 次元マッピングシステムNavX (St. Jude Medical Inc.) あるいはCARTO3 (Biosense Webster Inc.) で作成したLAと肺静脈の3 次元画像ガイド下に 拡大同側肺静脈隔離術 (PVI) を施行した PVIにてAFが停止しなかった場合 もしくは洞調律の症例ではAF 誘発後に5 分以上持続した場合 LA 内に線状焼灼を追加した 結果 AF 患者および対照群の患者背景及び心臓超音波検査所見を表 1に示す AF 患者では心不全の合併率が高く β 遮断薬および抗不整脈薬の使用率が高かった LA 径とLA 容積は 発作性 AF 群および対照群に比べて持続性 AF 群で有意に大きく 同様にLV 駆出率は低下していた (P < 0.05) LAおよびLVのIBS 値は 図 2に示すように対照群で最も低値であり 持続性 AF 群で最も高値を示した (P < 0.01) アブレーション治療後 中央観察期間 13.8(8.7-19.9) ヵ月の間に 発作性 AFの17 例 (30.4 %) 持続性 AFの34 例 (59.6 %) においてAFが再発した 持続性 AF 群では LA 容積増大 (60.3 ± 25.7 ml/m 2 vs. 47.3 ± 15.9 ml/m 2, P = 0.0357) LA IBS 高値 ( 10.8 ± 3.6 db vs. 13.3 ± 5.3 db, P = 0.0332) LV 前壁 IBS 高値 ( 16.4 ± 4.4 db vs. 2
19.5 ± 5.4 db, P = 0.0236) が AF 再発と有意に相関していた ( 図 2) 多変量解析にて 調整後も LA IBS 高値は強い再発予測因子であった ( ハザード比 +1-dB の変化, 1.07; 95% 信頼区間 1.01-1.04; P = 0.0334) 結論心筋の線維化を定量的に評価する IBS を用いることにより 非侵襲的に AF 患者における LA の構造的リモデリングの進行度を評価することが可能であった さらに AF 患者では LA のみならず LV にも構造的リモデリングを認めた LA IBS 値は 持続性 AF 患者のアブレーション術後再発を予測する指標として有用である 略語一覧 AF: 心房細動 IBS: 後方散乱信号 LA: 左房 LV: 左室 PVI: 肺静脈隔離術 3
表 1. Clinical characteristics and echocardiographic variables in the three study groups. Characteristic Control (n = 21) Paroxysmal AF (n = 56) Persistent AF (n = 57) P value Age, years 60.8 ± 9.6 59.4 ± 9.3 57.8 ± 10.2 0.4216 Sex, male 17 (81) 49 (88) 46 (81) 0.5837 AF duration, months 36 (14-59) 49 (22-85) 0.0888 Body mass index, kg/m 2 23.4 ± 3.0 23.6 ± 4.1 23.7 ± 3.4 0.9525 Comorbidity Hypertension 9 (43) 29 (53) 36 (63) 0.2364 Diabetes mellitus 2 (10) 3 (5) 5 (9) 0.7456 Ischemic heart disease 1 (5) 3 (5) 0 (0) 0.2103 Dyslipidemia 3 (14) 8 (15) 3 (5) 0.2432 Heart failure 0 (0) 15 (27)* 18 (32)* 0.0142 Medications Class I AAD 0 (0) 24 (44)** 28 (49)** 0.0003 Class III AAD 0 (0) 13 (24)** 26 (44)**, 0.0002 ARB or ACEI 9 (43) 20 (36) 28 (47) 0.4975 Beta-blocker 1 (5) 24 (44)** 27 (47)** 0.0019 Calcium channel blocker 2 (10) 13 (24) 15 (26) 0.2809 Statin 3 (14) 7 (13) 3 (5) 0.3098 Echocardiography LAD, mm 34.3 ± 6.0 37.2 ± 5.6 41.0 ± 6.0**, <0.0001 LAV, ml/m 2 29.2 ± 10.7 41.6 ± 16.0* 54.1 ± 22.1**, <0.0001 LV diastolic dimension, mm 47.7 ± 4.1 48.9 ± 5.8 50.2 ± 6.0 0.2052 IVS thickness, mm 9.2 ± 1.3 9.5 ± 1.7 9.5 ± 1.7 0.7051 PW thickness, mm 9.5 ± 1.5 9.5 ± 1.4 9.8 ± 1.4 0.4096 LVEF, % 70.2 ± 4.7 66.5 ± 9.0 64.0 ± 7.0** 0.0064 LVEDV, ml/m 2 90 ± 11 93 ± 23 96 ± 21 0.4372 E/A 1.0 ± 0.3 1.3 ± 0.6 1.1 ± 0.4 0.1166 E/E (septal) 10.7 ± 3.7 10.5 ± 5.1 11.0 ± 5.2 0.8710 E/E (lateral) 8.1 ± 3.5 6.8 ± 2.5 8.6 ± 6.0 0.1158 変数は 平均値 ± 標準偏差 中央値 ( 第 1-3 四分位値 ) あるいは n (%) で表した 3 群間比較のた め 分散分析後に Tukey 法で多重比較を行った *P < 0.05, **P < 0.01 vs. 対照群 P < 0.05, P < 0.01 vs. 発作性 AF 群 は発作性 AF 16 例と持続性 AF 43 例では計測時 AF のため測定していな 4
い AF = atrial fibrillation, 心房細動 ; AAD = antiarrhythmic drug, 抗不整脈薬 ; ARB = angiotensin receptor blocker, アンギオテンシン受容体拮抗薬 ; ACEI = angiotensin-converting enzyme inhibitor, アンギオテンシン変換酵素阻害薬 ; LAD = left atrial dimension, 左房径 ; LAV = left atrial volume, 左房容積 ; IVS = interventricular septum, 心室中隔 ; PW = posterior wall, 左室後壁 ; LVEF = left ventricular ejection fraction, 左室駆出率 ; LVEDV = left ventricular end-diastolic volume, 左室拡張末期容積 5
表 2.Predictors of AF recurrence in patients with paroxysmal AF and persistent AF Paroxysmal AF (n = 56) Persistent AF (n = 57) Factor No recur n = 39 Recur n = 17 P value No recur n = 23 Recur n = 34 P value Age, years 60 ± 9 58 ± 10 0.4099 58 ± 9 58 ± 11 0.9094 Sex, male 34 (87) 15 (88) 0.9125 19 (83) 27 (79) 0.7641 AF duration, months 32 (13-60) 37 (18-59) 0.3183 49 (12-73) 49 (23-99) 0.6424 Body mass index, kg/m 2 22.9 ± 3.7 25.0 ± 4.6 0.0823 23.1 ± 3.6 24.0 ± 3.3 0.2967 Hypertension 19 (49) 10 (59) 0.5447 12 (52) 24 (70) 0.1574 Heart failure 12 (31) 3 (18) 0.2837 8 (35) 10 (29) 0.6694 Class I antiarrhythmic drug 16 (41) 8 (47) 0.7321 9 (39) 19 (56) 0.2145 Class III antiarrhythmic drug 11 (28) 2 (12) 0.1657 7 (30) 19 (56) 0.0584 ARB or ACEI 12 (31) 8 (47) 0.2701 10 (43) 17 (50) 0.6285 Beta-blockers 15 (38) 9 (53) 0.3520 8 (35) 19 (56) 0.1145 Calcium channel blocker 8 (21) 5 (29) 0.5001 7 (30) 8 (24) 0.5613 AF termination by PVI 30 (79) 13 (76) 0.8372 9 (39) 8 (24) 0.2066 LAD, mm 37 ± 6 38 ± 4 0.4028 40 ± 5 42 ± 6 0.1892 LAV, ml/m 2 40 ± 17 45 ± 14 0.3246 47 ± 16 60 ± 26 0.0357 LV diastolic dimension, mm 49 ± 5 50 ± 7 0.4304 50 ± 6 51 ± 6 0.4993 IVS thickness, mm 10 ± 2 9 ± 1 0.8393 10 ± 2 10 ± 2 0.8329 PW thickness, mm 10 ± 2 10 ± 1 0.9994 10 ± 1 10 ± 2 0.6983 LVEF, % 67 ± 9 67 ± 10 0.9876 66 ± 7 63 ± 7 0.0728 LVEDV, ml/m 2 93 ± 22 94 ± 25 0.9526 97 ± 24 95 ± 18 0.7545 E/A 1.3 ± 0.6 1.3 ± 0.7 0.8765 1.0 ± 0.3 1.2 ± 0.5 0.3362 E/E (septal) 10.2 ± 4.9 11.2 ± 5.5 0.5190 9.9 ± 3.5 12.0 ± 5.4 0.1218 E/E (lateral) 7.0 ± 2.7 6.6 ± 1.8 0.6159 7.4 ± 3.0 9.4 ± 7.2 0.0776 LA IBS, db -13.7 ± 3.7-13.9 ± 3.5 0.8793-13.3 ± 5.3-10.8 ± 3.6 0.0332 LV anterior IBS, db -20.4 ± 5.4-20.6 ± 5.3 0.8873-19.5 ± 5.4-16.4 ± 4.4 0.0236 LV posterior IBS, db -20.0 ± 5.3-20.3 ± 4.8 0.8305-19.9 ± 4.2-17.9 ± 5.1 0.1205 変数は平均値 ± 標準偏差 中央値 ( 第 1-3 四分位値 ) あるいは n (%) で表した PVI = pulmonary vein isolation, 肺静脈隔離術 その他略語は表 1 を参照 6
図1 7
図 2 8
図説図 1. Integrated backscatter(ibs) の測定 (A) 左房後壁側心外膜 ( 赤線 ) と左房後壁 ( 黄線 ) の IBS を示す 左房後壁 IBS は心周期により変動している 心外膜 IBS を減じて左房 IBS の補正を行う (B) 乳頭筋レベルにおける左室後壁側心外膜 ( 赤線 ) 左室前壁 ( 黄線 ) および左室後壁 ( 緑線 ) の IBS を示す 左室 IBS も心外膜 IBS により補正する 図 2. 患者群別の左房及び左室の integrated backscatter(ibs) 値の比較 発作性 ( 黒丸 ) 非発作性心房細動(AF)( 白丸 ) および対照群 ( 灰丸 ) それぞれの左房 (A) 左室前壁 (B) および左室後壁 (C) の IBS を示す 左房および左室 IBS は 対照群と比し 心房細動 (AF) 群で高値であり さらに非発作性 AF 群では発作性 AF 群より高値である 9