セミナーレポート(東芝メディカルシステムズ)

第75回日本医学放射線学会総会が4月14日(木)〜17日(日)の4日間,パシフィコ横浜(横浜市)にて開催された。16日に行われた東芝メディカルシステムズ株式会社共催のランチョンセミナー11では,岩手医科大学附属病院循環器放射線科教授の吉岡邦浩氏を座長に,順天堂大学医学部・大学院医学研究科放射線医学講座准教授の隈丸加奈子氏,東京大学医学部附属病院22世紀医療センターコンピュータ画像診断学/予防医学寄付講座特任助教の前田恵理子氏,北海道大学病院放射線診断科講師の真鍋徳子氏が,「心血管領域における320列面検出器CTの最新臨床応用」をテーマに講演した。

2016年7月号

第75回日本医学放射線学会総会ランチョンセミナー11 心血管領域における320列面検出器CTの最新臨床応用

320列面検出器CTの臨床応用(心筋)─Myocardial Perfusion Imaging─

真鍋 徳子(北海道大学病院放射線診断科)

心筋についてなぜCTで評価するのか,どのように虚血を評価するのか。本講演ではこれらの疑問に対する回答として,われわれの開発した方法を紹介する。

CTで心筋を評価する理由

冠動脈に狭窄が起こると,その末梢の微小循環系は自己調節機能により安静時には拡張して血流を維持するが,負荷時にはそれ以上血流を増加できないため虚血が起こる。そこで,当院では心筋血流量(MBF)定量の理想的な検査である15O-water-PETを用いてMBFの定量法を開発し,さらに,MR Perfusionでも同様の研究を行ってきたが,実際に得られたMBFを比較したところ,非常に高い精度で一致していた1)
一方,MRIはボリュームデータでないため,スライスギャップの部分は評価不能である。そこで,われわれは320列面検出器CT(ADCT)を用いたCT Perfusionによる心臓全体の4Dボリュームデータから,時間的・空間的にズレのない画像を得ることで,冠動脈とその末梢の虚血との関係を明瞭にできると考えた。

当院における虚血の評価法

MBFの定量には,造影剤を急速静注して得られる左室内腔と心筋の時間造影曲線が必要となる2)。われわれは,この時間造影曲線を用いて,造影剤が左室に流入する前から流出するまでの全体をとらえたDynamic Stress Perfusionによって定量評価を行った。具体的には,左室の短軸像を作成し,内膜面と外膜面をトレースして2つのROIを得,左室と左室内腔の時間造影曲線から造影剤の速度定数を算出し,Renkin-Crone方程式にてMBFを算出している(図1)。
CT Perfusionの最大の問題は被ばくであるが,われわれは管電圧を80kVに下げることで被ばく低減を図った。また,スキャンタイミングを固定法とすることで安定したデータが得られるようになり,ヘリカルスキャンではなくVolume Dynamic Scanにより心臓全体をカバーすることで,時間的なズレのない均一な造影効果が得られている。実際の撮影では,R波トリガーにしたProspective Gatingにて心時相の70〜80%の拡張中期のみをねらった間欠曝射をすることで,被ばく低減を図っている。

図1 当院におけるMBFの算出方法

図1 当院におけるMBFの算出方法

 

図2に,当院の実際のプロトコールを示す。最初にカルシウムスコア用の画像を撮影し,ATPを負荷して3分後の十分に心拍上昇が得られたところで負荷CT Perfusionを低線量で行い,ATPの効果が切れるのを待って安静時のCT Perfusionを施行する。この時,一時的に線量を上げてブースト撮影を行うことで,高画質のCTAも撮影可能となる。図3 a(実際は動画)は,造影剤が右室に流入してから左室,冠動脈,心筋へと移行していく様子である。バンディングおよびビームハードニングアーチファクトのない,左室全体の非常に均一な造影効果が得られている。また,図3 bは一時的に線量を上げて撮影したCTAであるが,冠動脈の評価に十分な高画質が得られている。
15O-water-PETから得られたMBFと,同一患者のCTから得られたMBFを比較したところ,非常に精度の高い値が得られ3),本研究論文は第75回日本医学放射線学会(2016年)の栗林賞を受賞した。
また,本法では冠血流予備能(CFR)を得ることも可能である。患者群と正常群のCFRを比較すると,患者群では有意に低い値を呈しており,また,PETとCTのいずれにおいてもCFRは同等の結果が得られた3)。なお,冠血流予備量比(FFR)が保たれている症例においても,CFRが低い患者は予後不良で,CFRはリスク層別化に有効な付加価値があることが報告されており4),5),独立した心事故や心臓死の予測因子と考えられることから,きわめて重要である。

図2 当院における包括的心臓CTプロトコール

図2 当院における包括的心臓CTプロトコール

 

図3 当院の撮影プロトコールにて得られた実際の画像

図3 当院の撮影プロトコールにて得られた実際の画像

 

症例提示

症例1は,非典型的な狭心症状と心電図異常を呈し,精査を行ったところ,左冠動脈主幹部を含む三枝病変に狭窄が多発していた。ADCTによるCT Perfusionでは,4Dボリュームデータにより任意の断面およびタイミングの画像での評価が可能である。負荷時と安静時を比較すると,負荷時に認められる前壁から側壁,下壁の一部にかけての造影の低下域が安静時には見られず,虚血を疑う所見である(図4)。また,CFRは正常例では4前後となるが,本症例ではPETとCTで計測した三枝の値が共に約1〜1.7と高度低下しており,PETとCTの値は近似していた。本症例では三枝すべてに冠動脈バイパス術(CABG)が施行された。

図4 症例1:三枝病変におけるCABG施行例

図4 症例1:三枝病変におけるCABG施行例

 

症例2は,慢性完全閉塞病変(CTO)の虚血評価である。図5下段はCTAとSPECTのフュージョン画像であるが,左回旋枝(LCX)および左前下行枝(LAD)の領域の虚血が明らかである。一方,図5上段はCT Perfusion画像であるが,負荷時の血流低下はノイズに隠れてわかりづらい。そこで,われわれの開発した血流解析プログラムで計算すると,負荷時のLADおよびLCX領域の血流低下は明らかであり,また,CFRはLADが1.66,LCXが2.17と高度低下していた。本症例もCABGの適応となった。

図5 症例2:CTOの虚血評価

図5 症例2:CTOの虚血評価

 

症例3は,総腸骨動脈瘤の術前精査目的にCTが施行されたが,石灰化スコア1200以上の高度石灰化により冠動脈内腔の評価は困難であった。負荷時の画像(図6 a)では,左室全周性の心内膜下の虚血が疑われたものの,コントラスト不足により確信度が低かったが,CTのCFR(図6 c)は三枝いずれも高度に低下しており,高い確率で虚血を疑った。冠動脈造影では右冠動脈(RCA)#2の閉塞に加えて,LADとLCXにも高度虚血が認められ,CABGの適応となった。

図6 症例3:高度石灰化を伴う三枝病変におけるCABG施行例

図6 症例3:高度石灰化を伴う三枝病変におけるCABG施行例

 

症例4は,治療前後で比較できた症例である。LCX#11が完全閉塞しており,負荷時のCT Perfusionでは側壁に安静時には見られない血流低下が認められ,虚血と診断できる(図7上段,中段)。LCX領域のCFRは1.98と高度に低下していた。経皮的冠動脈形成術(PCI)施行後のフォローアップでは虚血の所見がなくなっており,CFRも3.10まで改善していた(図7下段)。このように,定量的な客観的治療効果判定も可能である。

図7 症例4:PCI施行前後の比較における定量的な客観的治療効果判定

図7 症例4:PCI施行前後の比較における定量的な客観的治療効果判定

 

心筋PerfusionにおけるFIRSTの有用性

当院の初期検討では,正常心筋における計測で,AIDR 3Dに比してFIRSTではノイズは39%減少し,SNRは38%上昇していた。正常心筋と虚血心筋のCNRは76%の改善が見られた。

まとめ

CTで得られる心筋血流およびCFRは,ゴールドスタンダードである15O-water-PETと比較しても非常に高い精度が得られる。また,FIRSTを用いることでノイズを低減し,虚血のコントラストが上昇する。心筋血流定量ソフトウエアは当院での検証がすでに終了しており,近い将来,より広く臨床に普及することが期待される。

 

●参考文献
1)Tomiyama, Y., Oyama-Manabe, N., et al. : Quantification of myocardial blood flow with dynamic perfusion 3.0 Tesla MRI ; Validation with(15)O-water PET. J. Magn. Reson. Imaging, 42・3, 754〜762, 2015.
2)So, A., et al. : Quantitative myocardial CT perfusion ; A pictorial review and the current state of technology development. JCCT, 5・6, 467〜481, 2011.
3)Kikuchi, Y., Oyama-Manabe, N., et al. : Quantification of myocardial blood flow using dynamic 320-row multi-detector CT as compared with 15O-H2O PET. Eur. Radiol., 24・7, 1547〜1556, 2014.
4)Herzog, B. A., et al. : Long-term prognostic value of 13N-ammonia myocardial perfusion positron emission tomography added value of coronary flow reserve. J. Am. Coll. Cardiol., 54・2, 150〜156, 2009.
5)Lee, J.M., et al. : Coronary Flow Reserve and Microcirculatory Resistance in Patients With Intermediate Coronary Stenosis. J. Am. Coll. Cardiol., 67・10, 1158〜1169, 2016.

 

真鍋 徳子(北海道大学病院放射線診断科)

真鍋 徳子(Oyama-Manabe Noriko)
1997年 北海道大学医学部医学科卒業。2005年 北海道大学大学院医学研究科博士課程修了。2004〜2007年 Harvard Medical School, Beth Israel Deaconess Medical Schoolに留学。2008年 北海道大学病院放射線診断科助教,2011年より同講師。

 

 

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