虚血性心疾患患者において責任病変の支配する灌流心筋量を把握することは、患者の予後を考慮した治療を行う上で非常に重要である。近年のCTの飛躍的な進化によって、心臓CTでは冠動脈および心筋の情報の両方を一度の検査で取得可能であり、病変検索だけでなく病変ごとの灌流心筋量を算出できる可能性があると考えた。今回、Ziostation2を用いて、心臓CTデータを基に狭窄病変の灌流心筋量を計測する試みについて、日常臨床での症例を交えて紹介する。

はじめに

虚血性心疾患患者において、虚血の範囲と重症度が予後を規定する重要な因子の一つであるということは、“COURAGE nuclear sub-study”でも指摘されている通りである。したがって、虚血性心疾患患者を治療する上で、虚血の有無およびその程度を把握することは肝要である。しかし、日常臨床で非侵襲的に虚血を診断するゴールドスタンダードとして、心筋血流SPECTが用いられるものの、空間分解能が悪く多枝病変では診断能が落ちる側面があるため、結局すべての虚血情報が明らかにならず治療戦略の決定が困難になることがある。
一方、冠動脈情報から責任病変の灌流心筋量を推測する方法として、“BARI score”や“APPROACH score”など数種類のアンギオグラフィックスコアがある。しかし、いずれも冠動脈造影像を読影する術者の経験値に結果が依存する可能性がある上、冠動脈閉塞症例では評価困難であり、何よりも造影像には心筋情報を含まないため、陳旧性心筋梗塞のような心筋量に変化を来した疾患では、正確な評価が行えないという欠点があった。そこで、高い空間分解能で冠動脈および心筋の情報を一度の検査で得られる心臓CTであれば、病変ごとの心筋支配領域を計測できる可能性があると考えた。実際に、消化器領域においては、すでにCTデータを用いた肝臓の門脈支配領域計測は日常臨床で用いられ、かつその正当性についても報告されており、心筋についても応用できる可能性は高^い1）。今回、Ziostation2による心臓CTデータを基にした冠動脈支配領域の灌流心筋量計測の臨床応用への可能性について検討する。

冠動脈支配領域分割アルゴリズム

今回、冠動脈が支配する左室心筋の灌流領域を決定するアルゴリズムとして、Voronoi法をベースとした方法を採用した。心筋の各々のボクセルデータが、どの冠動脈の表面のデータに三次元的に一番近いかで支配領域の境界線を決定する（図1a）。
心臓が最も静止している最適な心位相のDICOMデータをZiostation2に読み込ませた後、冠動脈と心筋の情報を別々に取り出して3Dイメージを作成し、最終的に1つに統合させる（図1c、d）。灌流心筋量を求めたい冠動脈の起始部に矢印を置くことによって、自動的にその灌流心筋量が計測される。計測値は灌流領域の体積（cc）と、左室全体の体積に対する灌流領域の体積の割合（％）である（図1e）。冠動脈が静止した位相のDICOMデータであれば、どのメーカーのCTであっても解析は可能である。

図1　冠動脈支配領域分割アルゴリズム
a：Voronoi法をベースにした心筋分割法のシェーマ
b：DICOMデータから、冠動脈および左室心筋データの取り出しを行う。
c：各々のデータを3D化して統合し、灌流心筋量を求めたい冠動脈の起始部に矢印を置く。
d：求めたい灌流領域が3D画像上で色分けして可視化される。
e：灌流心筋量は、体積と全左室心筋に占める割合で表示される。

心臓CTデータを用いた冠動脈支配領域の灌流心筋量計測

われわれは自施設にて虚血性心疾患を疑われて心臓CTを施行したものの、画像上狭窄を指摘されなかったbalanced vascular typeの14症例（陳旧性心筋梗塞の既往なし）について、各々の冠動脈灌流領域の左室全体に対する割合の平均値について検討した。その結果、左冠動脈全体が74.5±7.9％、左前下行枝が42.6±6.3％、左回旋枝が31.8±7.9％、右冠動脈が25.5±9.4％（平均値±標準偏差）であった。この値は、剖検心を用いて冠動脈の灌流領域について検討した、以前の報告での結果と非常に近似している^2）。また、一番大きな分枝について検討したところ、対角枝が11.2±4.6％、鈍縁枝が 14.3±5.6％、後下行枝が8.4±3.5％ であった。各々について観察者間および観察者内の測定値の再現性を検定したが、非常に良好な相関を得ることができた（r＝0.95； p<0.0001およびr＝0.97； p<0.0001）。
次に、この解析機能を用いて評価した臨床症例を提示する。

●症例1：対角枝閉塞
労作性狭心症と診断された51歳、女性。侵襲的冠動脈造影検査にて、第一対角枝の起始部からの閉塞を認めた。心臓CTデータを基にZiostation2を用いて計測したところ、この対角枝の灌流領域は左室全体に対して20.7％であった（図2）。この対角枝の領域を除いた左前下行枝の領域は22.6％であり、対角枝と左前下行枝との灌流領域はほぼ同等である。また、われわれの平均値と比べても、通常の対角枝の平均灌流領域値の約2倍であることからも、この閉塞した対角枝は再灌流療法を受ける価値のある灌流領域を有していることがわかる。

図2　症例1　対角枝閉塞
a：左冠動脈LAO cranial view。起始部より第一対角枝の閉塞を認める（◀）。
b：右冠動脈LAO cranial view。右冠動脈より第一対角枝への側副血行路を認める（◀）。
c：第一対角枝の灌流領域のカラーマップ
d：第一対角枝（Dx）の灌流領域の割合は、第一対角枝を除いた左前下行枝とほぼ同等である

●症例2：左前下行枝の中等度狭窄
労作性狭心症と診断された52歳、男性。侵襲的冠動脈造影検査にて、左前下行枝近位部に中等度狭窄を認めた。血管造影上は明らかな心筋虚血があるか判定困難な病変であったため、冠血流予備量比（FFR）を計測したところ、0.74と虚血を示した。Ziostation2で解析したこの病変の灌流領域値は56.8％と非常に高値であり（図3）、左前下行枝の平均値を大きく上回る値であった。以前の報告から、特に左前下行枝病変の場合、中等度狭窄であっても灌流心筋量が多ければ心筋は虚血値を示すと言われている^3）。この症例の責任病変の灌流領域も、通常の左前下行枝の平均灌流領域値より大きいことから、中等度狭窄でも虚血を示したことは非常に理にかなっていると思われる。

図3　症例2　左前下行枝の中等度狭窄
a：左冠動脈LAO cranial view。左前下行枝近位部に中等度狭窄を認める（→）。
b：左冠動脈 AP caudal view 。左前下行枝近位部に中等度狭窄を認める（↓）。
c：3Dイメージでの左前下行枝病変の灌流領域カラーマップ（赤色）
d：左前下行枝病変部の灌流領域は、われわれのデータの平均値を大幅に上回っている。

●症例3：側副血行路の供給源となっている左回旋枝軽度狭窄
労作性狭心症と診断された73歳、男性。侵襲的冠動脈造影検査にて、左前下行枝の近位部に完全閉塞、左回旋枝近位部に軽度狭窄、右冠動脈近位部に高度狭窄を認めた。左回旋枝遠位部から左前下行枝および右冠動脈に側副血行路を形成し、血流の供給を認めた。側副血行路の発達状況を把握するため左回旋枝の軽度狭窄病変に対しFFRを施行したところ、0.79と虚血を示した。Ziostation2の解析では、灌流領域は左回旋枝の病変が28.8％、左前下行枝の閉塞病変が37.3％、右冠動脈の病変が11.9％であった（図4）。つまり左回旋枝の病変は軽度であるものの、同血管からの側副血行路が養っていたすべての心筋量を加味すると、灌流心筋量は左室全体の約78％となる。そのため、症例2と同様に灌流心筋量が多いため、軽度狭窄であってもFFR値は虚血を示したと考えられ、Ziostation2による責任病変の灌流心筋量の推定は、非常に理にかなったものであると思われる。

図4　症例3　側副血行路の供給源となっている左回旋枝軽度狭窄
a：左冠動脈 LAO cranial view。左前下行枝の閉塞病変（◀）と左回旋枝の軽度狭窄病変（↓）。
b：左前下行枝 LAO caudal view。左回旋枝近位部の軽度狭窄病変（↑）。
c：右冠動脈 LAO view。 右冠動脈近位部の閉塞病変（◀）。
d：それぞれの病変の灌流領域を示した3Dカラーマップ
e：ほかの2枝へ側副血行路を出している左回旋枝は、それぞれの灌流領域を合わせた78％分に近い灌流領域を持つと考えられる。

まとめ

Ziostation2を用いることで、心臓CTのデータのみから冠動脈の狭窄病変を診断するだけでなく、その病変の灌流心筋量を数値化して評価できる。この客観的評価は、心臓CTの高い空間分解能で冠動脈および心筋の情報を同時に獲得できる特長により可能になったと思われる。術前に病変の灌流心筋量を非侵襲的に把握することは、虚血の予測を含めた再灌流治療を行う際の治療方針の決定など日常臨床の現場において非常に有用であると思われ、本法が広く使用可能となり実臨床で活用される日が待たれる。

^{［参考文献］
1）Saito, S., et al. ： A novel 3D hepatectomy simulation based on liver circulation ; Application to liver resection and transplantation. Hepatology, 41・6, 1297〜1304, 2005.
2）Kalbfleisch, H., et al. ： Quantitative study on the size of coronary artery supplying areas postmortem. Am. Heart J., 94・2, 183〜188, 1977.
3）Leone, A.M., et al. ： Influence of the amount of myocardium subtended by a stenosis on fractional flow reserve. Circ. Cardiovasc. Interv., 6・1, 29〜36, 2013.}