心臓MRIでは，さまざまなシーケンスで心機能や血流，心筋灌流，心筋性状などを診断できることが特徴である。これらの診断では，視覚的な診断はもちろん重要ではあるが，解析と定量化によってさらに診断的価値が高まると考えられる。本講演では，国立循環器病研究センター（NCVC）における「Ziostation2」を用いた心臓MRI解析の現状と臨床応用について報告する。

心機能解析

1．シネMRI
心機能解析では，シネMRIで収縮機能（EF），心室のサイズの指標となる拡張末期容積（EDV，EDVI），心筋重量（mass）などを評価する。シネMRIでは，拡張末期と収縮末期の時相の心筋の輪郭を抽出することで，数値を算出する。Ziostation2の「MR心機能解析2」では，ブルズアイ表示による局所的な心機能の評価も可能で，EFのほか，壁厚変化率，壁運動（内膜側，外膜側）を客観的に把握できる（図1）。さらに，全時相の解析を行うことでボリュームやフロー，心筋重量などの推移を算出でき，peak filling rate（PFR）と呼ばれる拡張能の評価も可能となっている。
シネMRIによる心機能解析は，非侵襲性，再現性，精度の点でゴールドスタンダードとなっているが，一方で輪郭抽出が難しく，一定のトレーニングが必要などの問題点があった。Ziostation2では，自動補間機能が搭載されており，左心室の中央点を1クリックすることで全時相で輪郭が自動抽出される。単純な線形補間ではなく，輪郭変化を認識する追従型の補間を用いることで，認識精度を向上させている。ただし，現状においては完全な自動補間までは達しておらず，特に心基部側や右室などの輪郭抽出に関しては，今後の解析技術の発展が期待される。

図1　シネMRIによる心機能解析

2．心筋ストレイン
心筋の壁厚の増加，中心（radial）方向の動きを評価するシネMRIに対して，局所心筋の収縮や歪みを評価するのが心筋ストレイン解析である。Ziostation2では，タギングMRIを用いてcircumferential strain，radial strainを評価する「MR心筋ストレイン解析」を利用できる。図2は，肥大型心筋症（HCM）の症例である。シネMRIではEFが保たれ，遅延造影（LGE）でも中隔の一部に造影効果が見られる程度だが，ストレイン解析では中隔側を主として広範なcircumferential strainの低下が認められる。ストレイン解析によって，シネMRIやLGEではわからない早期の異常の検出が期待できる。

図2　心筋ストレインによるHCMの解析

心筋性状評価

1．遅延造影（LGE）
LGEは，梗塞や線維化などの心筋障害を検出する方法として用いられており，心筋梗塞では心内膜下や乳頭筋，右室などの梗塞部位を診断できるほか，造影剤の深達度からバイアビリティの評価が可能になる。また，非虚血性の心筋疾患においても遅延造影の造影パターンから疾患の予測が可能である。
LGEは視覚的評価が基本だが，造影の強さや広がりの客観的評価，重症度や予後評価のためには定量解析が必要となる。Ziostation2の「MR遅延造影解析」では，正常心筋の信号をリファレンスとして，一定のSD以上の信号を異常心筋として抽出し，それをLGE volume（％LV mass）として計算できる。図3はHCMの症例で，6SD以上で抽出するとLGE volumeは31.2％となった。われわれの検討では，このLGE volumeによる定量化は，HCMや心サルコイドーシスなどの非虚血性心筋症の予後や治療効果予測に有用だという結果が得られた。一方で，LGEの定量解析においては，びまん性心筋疾患のように正常心筋が決めがたい場合のリファレンスの決め方が問題であり，また，SDの設定によって結果が変化することにも注意が必要である。

図3　「MR遅延造影解析」による解析

2．T1マッピング
そこで，より定量的な方法として注目されているのがT1マッピングである。T1マッピングは，ボクセルごとのT1緩和曲線からT1を直接算出し，T1マップとして再構成する方法である。図4は，拡張型心筋症（DCM）である。LGEでは全体に淡く造影されて見えるが，視覚的には正確な評価は困難である。しかし，T1マップでは心筋のT1が短縮しており，造影されている（間質が広がっている）ことがわかる。実際に，心筋生検（EMB）では間質周囲にびまん性線維化が認められた。
一方で，造影後のT1値は磁場強度や造影剤量，撮影時間で変化することから，より共有できる指標として提案されたのがECV（extracellular volume fraction）である。ECVは細胞外液に分布するガドリニウム造影剤の性質を利用し，造影前後の心筋と血液の緩和率（1/T1）の変化から算出できる指標である。ECVは造影剤が平衡状態にあれば値は一定とされており，線維化など心筋障害の新たなバイオマーカーとして期待されている。

図4　T1マッピングによるDCMの評価

また，造影前のT1値をNative T1と呼ぶが，心筋障害による間質の拡大，自由水の増加によってNative T1が延長することから，Native T1を用いた心筋障害の検出が注目されている。非造影のNative T1で心筋障害が評価できれば，図5のように腎機能障害や造影剤アレルギーなど禁忌のある患者でも，造影剤を用いずにNative T1で心筋障害を推測することが可能である。また，Native T1は通常，異常がある場合には延長するが，出血や鉄，脂肪の蓄積などの病態によっては短縮する。このことから，急性心筋梗塞のmicrovascular obstraction（MVO）の出血やFabry病での脂質の検出など，特異的な病態の指標になる可能性も期待されている。T1マッピングでは，ECVとNative T1の2つのパラメータを組み合わせることで，より精度の高い心筋性状推測が可能になると考えられる。

図5　Native T1による非造影の心サルコイドーシス，心アミロイドーシスの解析

T1マッピングの作成は，初期には解析ソフトがなく，煩雑な作業が必要で汎用化が難しかったが，Ziostation2の「MR心筋T1マッピング」は，補間や輪郭抽出などワークフローの手順に沿って操作し，ヘマトクリット値を入力することで簡単に解析結果が得られる（図6）。結果表示も任意のセグメントや内膜，外膜での表示，カラーマップとのフュージョンなどができる。T1マッピングやECV解析では，正確なスライスの位置合わせがポイントとなるが，Ziostation2では非剛体位置合わせを用いることで，呼吸による位置ズレなどの自動補間が可能になっており，日常の解析作業の効率化につながっている。

図6　「MR心筋T1マッピング」によるECVマップの解析

まとめ

Ziostation2は，心臓MRIの定量化が可能な解析方法に対応しており，独自の補間技術や表示法の工夫などによって，さらに精度の高い解析が可能になっている。今後は，現在話題の人工知能（AI）などを採用したさらなる自動化にも期待したい。

森田　佳明（Morita Yoshiaki）
1997年　秋田大学医学部卒業。2007年　東北大学大学院医学系研究科卒業。関連病院勤務を経て，2010年より国立循環器病研究センター放射線部。現職は同センター放射線部・MRI室医長。

 

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