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加藤陽子 (Baltimore, USA)

加藤陽子 (Baltimore, USA)

Johns Hopkins University
Research fellow

2018年06月19日

【テーマ】Kato’s

虚血性心疾患(心筋評価)のMRI

今回は虚血性心疾患の心筋評価に用いられる心臓MRIについてまとめる。心臓MRIには様々な種類の画像があるため、目的に応じたプロトコールの選択が重要である。下表1に虚血性心疾患の心筋評価に用いる代表的な心臓MRIプロトコールと所見例をまとめる。

表1 虚血性心疾患の心筋評価に用いる心臓MRIプロトコールと所見例

表1. 虚血性心疾患の心筋評価に用いる心臓MRIプロトコールと所見例

 

1. Cine MRI

MRIは時間解像度が高く(50 ms以下)、壁運動評価に優れる。虚血性心疾患の場合、壁運動低下や菲薄化の部位診断のほか、目視ではわからない心筋ストレインやTortion (ねじれ)といった心機能定量評価も可能である。心臓MRIはその再現性の高さから、近年の心疾患のスタディでは心機能評価に用いられることも多い。

 

2. T2WBB

T2WBBの高信号は心筋浮腫(炎症)を反映する。急性心筋梗塞の患者では、冠動脈閉塞中に虚血にさらされた心筋領域(Area at risk)が高信号を示すが、浮腫の改善とともに消失する。PCIで虚血解除された心筋領域をMyocardial salvageといい、[Area at risk (T2WBBの高信号領域)]-[Myocardial infarction (LGE陽性の領域)]として算出する。ただし、T2WBBでArea at riskの定量評価は、その正確性を疑問視する意見もある[1]。

 

3. Perfusion

虚血評価の画像である。薬剤負荷(主にアデノシン負荷)あり・なしの心筋Perfusion画像を撮影し、画像を比較することで誘発虚血を判断する。CE-MARC study (2012年)では、70%以上の冠動脈狭窄あるいはLMTの50%狭窄の検出を目的としてMRIとSPECTを比較し、MRI: 感度86.5%・特異度83.4%、SPECT: 感度66.5%・特異度82.6%と、MRIの診断能の高さを報告した[2]。多枝病変は心筋シンチグラフィーでは評価しづらいが、Perfusion MRIでは多枝病変の虚血評価も可能であると報告される[3]。

3-1. Early MVO (Microvascular obstruction) [4]

急性心筋梗塞後のRest perfusion画像で認められる、非造影領域をEarly MVOという(下図1左(A))。予後予測に役立ち、これを認める症例は認めない症例と比較して予後が悪いと報告される(Odds ratio:下図2参照[4])。

図1 左(A) Early MVO   右(B) Late MVO   文献[4] より引用

図1. 左(A) Early MVO 右(B) Late MVO
文献[4] より引用

図2 Early MVOによる予後予測   文献[4] より改変引用

図2. Early MVOによる予後予測
文献[4] より改変引用

 

4. 遅延造影像 (Late gadolinium enhancement: LGE)

LGEは心筋浮腫、線維化のいずれも高信号を呈するため、T2WBBと併せて判断する。心筋障害の評価・予後予測に有用であり、虚血性心疾患においても多数の報告がある。LGEの壁深達度を用いた心筋Viability評価はPCI施行前によく用いられる[5] (Kimらの論文はReport 1でReviewした。興味があれば参照されたい)。

4-1. Late MVO [4]

急性心筋梗塞後のLGE画像で認められる、LGE中心部の非造影領域をLate MVOという(上図1.右(B))。これを認める症例は予後が悪く、前述のEarly MVOよりも予後予測能力が高いと報告される(Odds ratio:下図3参照 [4])。

図3 Late MVOによる予後予測   文献[4] より改変引用

図3. Late MVOによる予後予測
文献[4] より改変引用

 

4-2. Gray zone

心筋梗塞後の梗塞領域(Infarct core)はその周囲に正常心筋と壊死心筋の混在した組織を持つ。このような組織はリエントリー回路を形成し、心筋梗塞後の不整脈の原因となる。心臓MRIのLGE画像で同部位は心筋梗塞周辺の淡い造影領域として認識され、Gray zoneと呼ばれる(図4)。Gray zoneの予後予測能力については、いくつかの報告がある。

図4 (左)遅延造影像(LGE)、(右)Gray zone(黄色)とInfarct core(赤)の解析例   文献[6] より改変引用

図4. (左)遅延造影像(LGE)、(右) Gray zone (黄色)とInfarct core (赤)の解析例
文献[6] より改変引用

 

4-2-1. Gray zoneによる予後予測: 死亡率 [6]

Yan らは、144名の心筋梗塞後の患者のLGEにおいて、%MDE (percentage of the peri-infarct region divided by total infarct size:全心筋梗塞領域中の、Gray zone領域のパーセント) を求めた。%MDEが50パーセンタイル以上であるものと50パーセンタイル以下であるものの予後を比較した結果、全死亡率は28% vs. 13%, HR=2.74 (95%CI: 1.05-0.65) であり、Peri-infarct zone (=Gray zone)が大きいと予後が悪いことを示した(下図5 [6])。

図5 %MDE (percentage of the peri-infarct region divided by total infarct size)による死亡率の違い   文献[6] より引用

図5. %MDE (percentage of the peri-infarct region divided by total infarct size)による死亡率の違い
文献[6] より引用

 

4-2-2. Gray zoneによる予後予測: 心室性不整脈 [7]

Roesらは、91名の心筋梗塞後でICD植え込み予定の患者のLGEを評価した。Infarct gray zoneが16.7g以上のものは16.7 g以下のものに比べてICD作動率が有意に高く、心室性不整脈の発生率が高いことを示した(下図6)。 単変量解析では、全心筋梗塞領域よりも、Gray zoneのほうが不整脈イベント(=ICD therapy)に強い相関を示すことがわかる(下表2)。多変量解析ではGray zoneのみが不整脈イベント(=ICD therapy)の予測因子であった(下表3)。

図6 Gray zoneの大きさによるICD作動イベント発生率の違い   文献[7] より引用

図6. Gray zoneの大きさによるICD作動イベント発生率の違い
文献[7] より引用

表2 各種MRIパラメーターの単変量解析による不整脈イベント(=ICD therapy)予測  文献[7] より改変引用

表2. 各種MRIパラメーターの単変量解析による不整脈イベント (=ICD therapy)予測
文献[7] より改変引用

表3 各種MRIパラメーターの多変量解析による不整脈イベント(=ICD therapy)予測  文献[7] より改変引用

表3. 各種MRIパラメーターの多変量解析による不整脈イベント (= ICD therapy)予測
文献[7] より改変引用

 

 5. T1 mapping

下図7 は、心筋梗塞に伴う左室心筋の変化と、それらを評価するためのMRIシークエンスをまとめている。T1 map, T2 map, T2 star mapについても言及され、例えばT1 mappingは梗塞領域、浮腫(Area at risk)、出血の評価に用いられる[8]。

虚血性心疾患に対するこれら定量的評価の報告は今後増えていくと思われ、その臨床的意義が注目される。

図7 心筋梗塞に伴う左室心筋の変化とMRIシークエンスのまとめ   文献[8] より引用

図7. 心筋梗塞に伴う左室心筋の変化とMRIシークエンスのまとめ
文献[8] より引用

 

5-1. 心筋梗塞コアと予後予測

心筋梗塞の中心部分(コア)はpre-contrast T1 value (=native T1)が約半数の症例で周囲の心筋梗塞部位よりも短縮するという報告があり[9]、そのT1値は予後予測に有用と報告される。同部位は心筋内出血に関連すると予測される[8]が、病理学的にどのような組織なのかはまだ報告されていない。

Carrickらは、ST上昇型急性心筋梗塞患者において、急性期(Day 2)と6か月後の2回MRIを撮影し、Native T1を評価した(n=288)。160名(56%)の患者において、native T1画像で低信号のコアが観察された。多変量解析では、梗塞コア部分のnative T1値は心筋リモデリング(左室拡張末期容積の20%以上の増大)に逆相関した[odds ratio (95%CI)] per 10 ms reduction in native T1: 0.91 (0.82 – 0.00); P=0.061)。 これら160名において、LVEF、梗塞コアのT2値および心筋内出血について補正後の梗塞コア部分のnative T1値は、全死亡あるいは退院後の心不全再入院に逆相関していた(for a 10 ms increase in native T1: HR 0.730, 95% CI 0.617 – 0.863; P=0.001) [9]。

5-2.心筋梗塞におけるRemote zoneと予後予測

Reinstadlerらは、255名の虚血解除されたSTEMIを対象とし、急性期(Day 2-5)と6か月後の2回、native T1 mappingを行った。結果、Remote zone(心筋梗塞部位ではない心筋)のT1値は、その後の心血管イベント(MACE)発症に強い相関を示した(T1 values >1,129 msにおいて、AUC: 0.78; 95% CI: 0.70 – 0.86; p<0.001)。 [10]

Biesbroekらは、42名の急性心筋梗塞後の患者において、急性期(Day 4-6)と3か月後の2回、Remote myocardiumのnative T1とECVを評価し、左室リモデリングとの関係を評価した。結果、Native T1は有意な差を認めなかったが、ECVに関しては心筋梗塞発症後3か月時点のECVが低下した群では左室の拡大は認めなかった一方、ECVが上昇した群(n=8)では左室拡大を認めた。[11]

 

References

[1]         P. Croisille, H. W. Kim, and R. J. Kim, “Controversies in Cardiovascular MR Imaging: T2-weighted Imaging Should Not Be Used to Delineate the Area at Risk in Ischemic Myocardial Injury,” Radiology, vol. 265, no. 1, pp. 12–22, 2012.

[2]         J. J. P. Greenwood, N. Maredia, J. F. J. Younger, J. M. Brown, J. Nixon, C. C. Everett, P. Bijsterveld, J. P. Ridgway, A. Radjenovic, C. J. Dickinson, S. G. Ball, and S. Plein, “Cardiovascular magnetic resonance and single-photon emission computed tomography for diagnosis of coronary heart disease (CE-MARC): a prospective trial.,” Lancet, vol. 379, no. 9814, pp. 453–60, Feb. 2012.

[3]         M. Salerno and G. A. Beller, “Noninvasive assessment of myocardial perfusion.,” Circ. Cardiovasc. Imaging, vol. 2, no. 5, pp. 412–24, Sep. 2009.

[4]         Y. S. Hamirani, A. Wong, C. M. Kramer, and M. Salerno, “Effect of Microvascular Obstruction and Intramyocardial Hemorrhage by CMR on LV Remodeling and Outcomes After Myocardial Infarction: A Systematic Review and Meta-Analysis.,” JACC. Cardiovasc. Imaging, vol. 7, no. 9, pp. 940–952, 2014.

[5]         R. J. Kim, E. Wu, A. Rafael, E. L. Chen, M. A. Parker, O. Simonetti, F. J. Klocke, R. O. Bonow, and R. M. Judd, “The use of contrast-enhanced magnetic resonance imaging to identify reversible myocardial dysfunction.,” N. Engl. J. Med., vol. 343, no. 20, pp. 1445–53, Nov. 2000.

[6]         A. T. Yan, A. J. Shayne, K. A. Brown, S. N. Gupta, C. W. Chan, T. M. Luu, M. F. Di Carli, H. G. Reynolds, W. G. Stevenson, and R. Y. Kwong, “Characterization of the peri-infarct zone by contrast-enhanced cardiac magnetic resonance imaging is a powerful predictor of post-myocardial infarction mortality,” Circulation, vol. 114, no. 1, pp. 32–39, 2006.

[7]         S. D. Roes, C. J. W. Borleffs, R. J. Van Der Geest, J. J. M. Westenberg, N. A. Marsan, T. A. M. Kaandorp, J. H. C. Reiber, K. Zeppenfeld, H. J. Lamb, A. De Roos, M. J. Schalij, and J. J. Bax, “Infarct tissue heterogeneity assessed with contrast-enhanced mri predicts spontaneous ventricular arrhythmia in patients with ischemic cardiomyopathy and implantable cardioverter-defibrillator,” Circ. Cardiovasc. Imaging, vol. 2, no. 3, pp. 183–190, 2009.

[8]         A. Kidambi and S. Plein, “Risk stratification in acute myocardial infarction with multiparametric cardiac magnetic resonance imaging: getting to the core of the matter.,” Eur. Heart J., vol. 37, no. 13, pp. 1060–2, Apr. 2016.

[9]         D. Carrick, C. Haig, S. Rauhalammi, N. Ahmed, I. Mordi, M. McEntegart, M. C. Petrie, H. Eteiba, S. Hood, S. Watkins, M. Lindsay, A. Mahrous, I. Ford, N. Tzemos, N. Sattar, P. Welsh, A. Radjenovic, K. G. Oldroyd, and C. Berry, “Prognostic significance of infarct core pathology revealed by quantitative non-contrast in comparison with contrast cardiac magnetic resonance imaging in reperfused ST-elevation myocardial infarction survivors,” Eur. Heart J., vol. 37, no. 13, pp. 1044–1059, 2016.

[10]       S. J. Reinstadler, T. Stiermaier, J. Liebetrau, G. Fuernau, C. Eitel, S. de Waha, S. Desch, J.-C. Reil, J. Pöss, B. Metzler, C. Lücke, M. Gutberlet, G. Schuler, H. Thiele, and I. Eitel, “Prognostic Significance of Remote Myocardium Alterations Assessed by Quantitative Noncontrast T1 Mapping in ST-Segment Elevation Myocardial Infarction.,” JACC. Cardiovasc. Imaging, Jun. 2017.

[11]       P. S. Biesbroek, R. P. Amier, P. F. A. Teunissen, M. B. M. Hofman, L. F. H. J. Robbers, P. M. van de Ven, A. M. Beek, A. C. van Rossum, N. van Royen, and R. Nijveldt, “Changes in remote myocardial tissue after acute myocardial infarction and its relation to cardiac remodeling: A CMR T1 mapping study,” PLoS One, vol. 12, no. 6, pp. 1–13, 2017.