Online publication November 16, 2006

●総説●

第 46 回総会

シンポジウム 2

脈管疾患と画像診断の進歩：動脈硬化性疾患を対象としてMRIによる不安定プラークの描出の現状について
─頸動脈を中心に─
山田直明1

東将浩1

長束一行2

飯原弘二3

由谷親夫4

植田

初江4

要 旨：MRIによる不安定プラークの非侵襲的な評価は近年特に注目されているところである。頸動脈のMRIのT1強調像における高信号は出血を伴うコア（lipid-rich necrotic core: LRNC）または血腫を表すと考えられている。ほとんど出血していないLRNCはT1強調像において強い高信号は示さず，線維組織とは必ずしも区別できない。T1強調像で高信号を示す頸動脈プラークは脳虚血症候を高い頻度で合併する。3T装置などの技術が進歩すればMRIの精度が向上することが期待され，冠動脈プラークのMRIも臨床的に可能な水準に達する可能性がある。
（J Jpn Coll Angiol, 2006, 46: 523–529）
Key words: atherosclerosis, ischemia, magnetic resonance imaging (MRI), brain, carotid artery

はじめにである。プラークにはコレステロール結晶やタンパク質も多く含まれるが，これらに含まれるプロトンの信号

MRIによる不安定プラークの描出は最近特に注目さは弱く，中性脂肪の量は少ない。したがってMRIでみるれているところである。不安定プラークの問題は第一プラークのほとんどは自由水の信号である（Fig. 1）。に急性冠症候群，次に急性脳虚血にかかわる。しかし

MRIの撮像法

MRIによる冠動脈の撮像は技術的に困難が伴うために，われわれも十分臨床的な議論に耐えるデータを有MRIの撮像法はシーケンスの構造から大きくスピンしていない。そこで本稿では頸動脈プラークを中心にエコー（SE）法とグラジエントエコー（GrE）法に分類さ述べる。まずMRI撮像法の基本的な事項を概説し，次れる。一方コントラストの観点からはT1強調，T2強にMRI所見がどのような病理組織を表しているかにつ調，プロトン密度（PD）
強調に分類される（Table 1）。注

いて文献的および自験例により考察し，さらに脳およ意しなければならないのは，同じT1強調法に入るT1強び心筋虚血の危険因子となる可能性について述べる。

調SE法，MPRAGE（magnetization prepared rapid acquisi-MRIでみえるもの
通常画像化されるのは水素原子核（プロトン）の発す

tion with gradient echo），TOF MRA（time-of-flight magnetic
resonance angiography）の間にもコントラストの強さにはかなり差があることである。さらに同じシーケンスる磁気共鳴信号である。プロトンはほとんどすべてのであってもTR（repetition time），TE（echo time），TI

生体分子に含まれるが，MRIで画像化できるほど強い（inversion time）などのパラーメータによってコントラ信号を出すのはほとんど自由水と中性脂肪のプロトンストが変わる。多くのシーケンスの中で国立循環器病センターにおいて通常用いているものは3D T2強調SE

1

国立循環器病センター放射線診療部

法（心電図同期：TR = 2〜3RR，TE = 70〜80ms，black-2

国立循環器病センター脳内科blood．fat-suppression併用），MPRAGE（TE = 5ms, TI =3

国立循環器病センター脳外科

4

国立循環器病センター病理THE JOURNAL of JAPANESE COLLEGE of ANGIOLOGY Vol. 46, 2006

2006年 1 月16日受理

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MRIによる不安定プラークの描出の現状について─頸動脈を中心に─

Figure 1 Fat suppression does not suppress high signal in carotid plaque.
A: MRI (MPRAGE) without fat-suppression shows high signal of fat tissue.
B: MRI with fat-suppression does not suppress high signal in the right carotid plaque (arrow).

Table 1
Sequence name

Representative sequences for carotid plaque imaging

SE/GrE

Comments

T1W SEMPRAGESE
GrE

TOF MRAGrE

ECG triggering, fat-suppression, and black-blood techniques are applicable
A heavily T1-weighted imaging, black-blood and fat-suppression technique areapplicable
Source image of TOF MRA is mildly T1 weighted for stationary tissue with brightblood signal

T2WI

T2W SESEECG triggering, fat-suppression, and black-blood techniques are applicablePDWI

PDW SESEECG triggering, fat-suppression, and black-blood techniques are applicable

T1WI

Contrast of each sequence changes depending upon imaging variables in each sequence.
SE: spin-echo, GrE: gradient-echo, T1WI: T1-weighted imaging, T2WI: T2-weighted imaging, PDWI: proton-density weighted imaging,
MPRAGE : magnetization prepared rapid acquisition with gradient echo, TOF MRA: time-of-flight magnetic resonance angiography

660ms, TR = 1500ms，fat-suppression併用），3D TOF

Moodyらがdirect thrombus imagingと呼んでいるもの1〜3）

MRA（TR = 35ms，TE = 4.4ms）の 3 つである。いずれと同じである。MRPAGEの本質は高速三次元T1強調法

も三次元撮像であり，スライス圧1 . 2 5 m m ，F O V

であって4），血栓に特異的な撮像法ではない。そのため180mm，matrix 256である。撮像時間はT2強調SE法でわれわれはMPRAGEというシーケンス名を用いる。

約10分，MPRAGEとTOF MRAはそれぞれ約 5 分であ

MRIでは装置の磁場強度と表面コイルにより，そのる（Fig. 2）。

画質（特にS/N）が大きく変化する。われわれは1.5Tの臨

MPRAGEについて少し説明する。われわれがプラー床装置において標準の頸部用コイルで撮像している。

クの撮像に用いているMPRAGEは血液信号がほとんど

現在大部分の研究は1.5T装置で行われているが，3Tの0 になるようにTIを設定し脂肪抑制を併用しており，技術が急速に進歩しており，近い将来3T装置が主流に

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脈管学 Vol. 46, 2006

山田直明

ほか 5 名Figure 2 A standard imaging sequences of the carotid artery at the National Cardiovascular Center.
A: MPRAGE.
B: TOF MRA.
C: T2-weighted SE (TE = 84 ms).
Arrows: thick plaque of left internal carotid artery.

なる可能性がある。また表面コイル技術も進歩してお号強度を有するかについてわれわれは頸動脈内膜剥離り，小口径の頸動脈専用コイルを開発して研究してい術（carotid endarterectomy: CEA）を行って得られた標本る施設も多い。

について検討した。それによると，出血を伴うLRNC

現在MRIで得られる実質的な空間分解能は 1mm程度

はT1強調像で高信号を示す傾向があった（Fig. 3）
。ほとである。報告によると面内分解能が0.4mmというもの

んど出血を伴わないLRNCはT1強調像，T2強調像とももあるが，その時のスライスの厚さは2〜3mm であに等信号または軽度高信号の傾向があった（Fig. 4）
。まり，等方的に 1mmを切る撮像法は報告されていない。

た粘液性の細胞外基質（extracellular myxomatous matrix,また，高分解能撮像には数分以上を要することから，loose matrix）
はT2強調像で著明な高信号を示す傾向がその間の呼吸や嚥下運動による動きを 1mm以下に抑えあった。まとめてみると，出血を伴うLRNCはT1強調ることは簡単ではない。さらに拍動による動きも無視

像で高信号を示したが，出血のほとんどないLRNCはできない。このように考えると，0.5mm以下の空間分線維組織と明確な分離は困難であった（Table 2）。多解能を有する画像を臨床の現場において安定的に獲得くの論文がT1強調像で高信号を示すのは出血またはするためには，呼吸同期，心電図同期，その他の体動血栓によると述べている1, 2, 7）。われわれの結果はそれ補正法の発展が必要である。

らと矛盾しない。しかしFig. 3に示すように，高信号はプラークの構成成分とMRI
プラークの病理学的な特徴については主として大動脈必ずしも急性期または亜急性期の血腫あるいは血栓と呼べるものではないので「出血を伴うLRNC」という表現を用いた。

および冠動脈のプラークの知見をもとに構成された米国

プラークの成分のT1強調像における信号強度につい心臓学会（American Heart Association: AHA）
により報告て文献的にみると，LRNCが高信号を示したとするもされた分類が標準的に用いられている5, 6）。しかし上記の7〜9）と最近の出血または血栓が高信号を示した2, 7, 10）との空間分解能からみて，初〜中期病変（AHA type I–III）するものがある。ここで出血とLRNCは明確に分離でのMRIによる評価は現状では困難である。したがってきるのだろうかという疑問が生じる。一説には冠動脈以下は高度病変（AHA type IV–VI）について記述する。

においては，新生血管からのプラーク内出血から赤血

プラークの高度病変の主たる構成成分はlipid-rich

球膜のコレステロールが蓄積し，LRNCを増大するとさnecrotic core（LRNC），線維性組織，出血または血栓，れている11）。この説に従えばLRNCの成長は出血の経過および石灰化である。それぞれがMRIでどのような信であることになる。しかし頸動脈においては過去に破脈管学 Vol. 46, 2006

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MRIによる不安定プラークの描出の現状について─頸動脈を中心に─

Figure 3 LRNC with hemorrhage.
The plaque reveals significantly high signal on MPRAGE,
and low signal in the central portion on T2-weighted SE.
Histologically, the plaque comprised many cholesterolclefts, necrotic debris, and red blood cells.
A: Masson’s trichrome (× 10).
B: MPRAGE.
C: T2-weighted SE (TE = 84 ms).
D: Zoomed image of Masson’s trichrome (× 400) fromcentral of the plaque.
E: Zoomed image of Masson’s trichrome (× 400) fromperipheral portion of the plaque.
LRNC: lipid-rich necrotic core

Figure 4 LRNC with little hemorrhage.
The plaque reveals mildly high signal on MPRAGE and T2-weighted SE. Histologically, the plaque is analmost pure LRNC, and comprised many cholesterol clefts and extracellular matrix.
A: Masson’s trichrome (× 10).
B: MPRAGE.
C: T2-weighted SE (TE = 84 ms).
LRNC: lipid-rich necrotic core綻を繰り返した像が多くみられ，流血がLRNCに侵入す

プラーク破綻をMRIで描出できるかという点は多くることがプラーク内血液成分の主因である可能性が示の研究者の関心が集まるところである。この点についされている12）。われわれの研究でもプラークの成分のT1ては脂肪抑制TOF MRAやいろいろな撮像法を組み合わ

強調像における高信号は出血と関係している可能性がせたMRIにより可能であったという論文が出されてい高い。しかし出血とLRNCの境界は不明瞭である（Fig.

る13, 14）。しかし，これらを含めてYuanらのグループの論

3）。LRNCを高信号とした文献では「出血を伴うLRNC」

文はほとんどすべて観察者がMRIを主観的に判定したを「LRNC」に含めていたのではないかと思われる。

結果を病理組織と対比して検定したところ，よく一致

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脈管学 Vol. 46, 2006

山田

Table 2直明

ほか 5 名MR signal intensity of representative plaque components

T1WI
LRNC with hemorrhage
LRNC without hemorrhage
Fibrous tissue
Loose matrix
Calcification
Thrombus

T2WI

High
Iso/Low
Iso/Mild highIso/Mild highIso
Iso/Mild highIso/low
HighLow
Low
Variable depending upon age and circumferences

Relative intensity as compared with adjacent muscle intensity.

したという論文である。さらに，その論文において示された代表例を詳しくみてみると，必ずしも臨床医が容易かつ客観的に判定できるとはいえず，臨床診断の方法としては未確立である。疫学における統計学的検定の重要性は確立しているが，主観的画像診断における検定の意義は根底から再考する必要がある。たとえば，訓練によって正解率は上がるが，どれほどの訓練をしたかについて現状では論文に記載の義務がないのである。

脳虚血症候
現在までMRI所見と脳虚血症候の関係を論じた論文
は少数存在する3, 15）。MPRAGEにおける高信号と脳虚血症候が関係することについてCEA予定症例を中心にMurphyらが最初に報告した3）。われわれが2001〜2004
年に頸動脈プラークのMRIを行った症例について，狭窄率をNASCET法により軽度（0〜29％），中等度（30〜69％），高度（70％以上）の群に分けて過去の脳虚血症候の頻度を調べたところでは，いずれの群においてもFigure 5 Association between signal hyperintensity on
MPRAGE and previous ischemic events (Results from 394
carotid arteries of 223 patients).
Stenosis severity of carotid artery was measured by theNASCET method and classified into mild (0–29％), moderate(30–69％), and severe (70–99％) stenosis groups. Previousischemic events within past 6 months of MR examination include ipsilateral ischemic stroke, transient ischemic attack, andamaurosis fugax.

MPRAGEで高信号を示すものにおいて脳虚血症候の頻（Fig. 5）。この結果はMurphyらの結果3）度が高かった16)

心血管事象を支持し，一歩進めたものである。特に注目すべきは，軽度あるいは中等度狭窄の症例において，MPRAGE高不安定プラークによる急性虚血はもともと急性冠症候信号を示すものは高信号を示さないものより脳虚血症群において注目された。冠動脈のプラークのMRIも数年候の頻度が高いことである。の歴史を有しており，ある程度可能であるが（Fig. 6），臨現在，CEAの適応として確立しているのは，NASCET床で安定して使用できる水準に達していない。心臓は拍法で 70％以上の狭窄率を有する症候性の症例で，かつ動や呼吸により動くことが，その困難の主因である。

手術合併症（morbidity and mortality）が 6 ％以下の術者

頸動脈のプラーク性状と心血管事象が関係することに

17, 18）。しかしこの基準にはプラーついて，エコーを用いた研究は数多くあるが，MRIではクの性状診断は加味されていない。MRIによるプラーほとんどない。われわれの予備的な研究では頸動脈プクの性状診断と予後の関係が明らかになれば，将来

ラークのMPRAGE高信号は心血管事象と関係することCEAの適用基準が変更される可能性がある。

が示されたが19），今後さらに精度を高める必要がある。になされる場合である

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MRIによる不安定プラークの描出の現状について─頸動脈を中心に─

Figure 6 Intraplaque hemorrhage of the right coronary artery.
The inlet is a zoomed image of the RCA. The RCA has a traumatic intramural hematoma at the time ofstenting procedure that is confirmed by intra-vascular ultrasound.
A: Non-contrast MRA around the orifice of the RCA.
B: Dark-blood SE of the RCA at 20 mm distant from the orifice.

終わりにdirect thrombus imaging in patients with cerebral ischemia.

MRIのプラークにおける臨床的有用性の検討は緒に3）Murphy RE, Moody AR, Morgan PS et al: Prevalence of就いたところである。不安定プラークの特徴として

complicated carotid atheroma as detected by magnetic reso-

LRNCが大きいこと，線維性被膜が薄いこと，炎症のnance direct thrombus imaging in patients with suspected

存在，粥腫内出血などが挙げられている。その中で本carotid artery stenosis and previous acute cerebral ischemia.

Circulation, 2003, 107: 3047–3052.

稿では出血がMRI信号強度に及ぼす効果を中心に議論した。また，出血がLRNCと必ずしも分離できないことについても議論した。今後の発展のためにはMRIとCirculation, 2003, 107: 3053–3058.
4）Mugler JP 3rd, Brookeman JR: Three-dimensional magnetization-prepared rapid gradient-echo imaging (3DMP RAGE). Magn Reson Med, 1990, 15: 152–157.

病理の対応について精度を高める必要があるが，MRI5）Stary HC, Chandler AB, Glagov S et al: A definition ofと病理は厳密に対応できないことも事実である。そのinitial, fatty streak, and intermediate lesions of atheroscle-前提のうえでMRIによる経過観察を積み重ね，プラーrosis. A report from the Committee on Vascular Lesions of

クの消長を観察し，脳および心血管事象の発生率を評

the Council on Arteriosclerosis, American Heart Associa-

価し蓄積することにより，MRIの有用性を確立しなけtion. Arterioscler Thromb, 1994, 14: 840–856.
6）Stary HC, Chandler AB, Dinsmore RE et al: A definition

ればならない。

of advanced types of atherosclerotic lesions and a histo-

文

献logical classification of atherosclerosis. A report from the1）Moody AR, Allder S, Lennox G et al: Direct magnetic reso-Committee on Vascular Lesions of the Council on Arterio-nance imaging of carotid artery thrombus in acute stroke.

sclerosis, American Heart Association. Arterioscler Thromb

Lancet, 1999, 353: 122–123.

Vasc Biol, 1995, 15: 1512–1531.

2）Moody AR, Murphy RE, Morgan PS et al: Characteriza-7）Yuan C, Mitsumori LM, Ferguson MS et al: In vivo accu-tion of complicated carotid plaque with magnetic resonanceracy of multispectral magnetic resonance imaging for iden-528

脈管学 Vol. 46, 2006

山田直明

ほか 5 名tifying lipid-rich necrotic cores and intraplaque hemorrhage

thrombus in advanced human carotid atherosclerotic lesionsin advanced human carotid plaques. Circulation, 2001, 104:by in vivo magnetic resonance imaging. Circulation, 2004,2051–2056.

110: 3239–3244.

8）Rogers WJ, Prichard JW, Hu YL et al: Characterization of15）Yuan C, Zhang SX, Polissar NL et al: Identification of

signal properties in atherosclerotic plaque components byfibrous cap rupture with magnetic resonance imaging isintravascular MRI. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2000,

highly associated with recent transient ischemic attack or

20: 1824–1830.

stroke. Circulation, 2002, 105: 181–185.

9）Yuan C, Kerwin WS, Ferguson MS et al: Contrast-enhanced16）
Yamada N, Higashi M, Otsubo R et al: Association between

high resolution MRI for atherosclerotic carotid artery tissue

signal hyperintensity on T1-weighted magnetic resonancecharacterization. J Magn Reson Imaging, 2002, 15: 62–67.

imaging of carotid plaques and ipsilateral ischemic events.

10）Cappendijk VC, Cleutjens KB, Heeneman S et al: In vivo

AJNR Am J Neuroradiol, in press.

detection of hemorrhage in human atherosclerotic plaques17）Barnett HJ, Taylor DW, Eliasziw M et al: Benefit of carotidwith magnetic resonance imaging. J Magn Reson Imag-endarterectomy in patients with symptomatic moderate oring, 2004, 20: 105–110.

severe stenosis. North American Symptomatic Carotid11）Kolodgie FD, Gold HK, Burke AP et al: Intraplaque hemorrhage and progression of coronary atheroma. N Engl JMed, 2003, 349: 2316–2325.

Endarterectomy Trial Collaborators. N Engl J Med, 1998,339: 1415–1425.
18）Rothwell PM, Gutnikov SA, Warlow CP: Reanalysis of the12）由谷親夫：プラーク内出血の原因に関する考察．
2005，（私信）．

final results of the European Carotid Surgery Trial. Stroke,
2003, 34: 514–523.

13）Hatsukami TS, Ross R, Polissar NL et al: Visualization of19）Noguchi T, Yamada N, Higashi M et al: High-intensity

fibrous cap thickness and rupture in human atherosclerotic

signal in T1-weighted magnetic resonance imaging of

carotid plaque in vivo with high-resolution magnetic reso-

carotid plaques is an independent predictor of coronary

nance imaging. Circulation, 2000, 102: 959–964.

artery disease. Circulation, 2005, 112: II-485 (Suppl,14）Kampschulte A, Ferguson MS, Kerwin WS et al: Differen-abstract from scientific sessions 2005).

tiation of intraplaque versus juxtaluminal hemorrhage/Current Status of Magnetic Resonance Imaging of Unstable Atherosclerotic Plaque—Focused on Carotid Plaque—
Naoaki Yamada,1 Masahiro Higashi,1 Kazuyuki Nagatsuka,2Koji Iihara,3 Chikao Yutani,4 and Hatsue Ishibashi-Ueda4
Departments of 1Radiology, 2Medicine, 3Neurosurgery, and 4Pathology, National Cardiovascular Center, Osaka, Japan
Key words: atherosclerosis, ischemia, magnetic resonance imaging (MRI), brain, carotid artery

A current topic of concern is non-invasive visualization of unstable atherosclerotic plaques via magnetic resonance(MR) imaging. A high signal of T1-weighted MR imaging represents intraplaque hemorrhage or lipid-rich necrotic core(LRNC) with hemorrhage. LRNC with little hemorrhage does not reveal significant high signals on T1-weighted imaging,and is not always distinguished from fibrous tissue. A high signal on T1-weighted MR imaging is associated with previous
cerebral ischemic events. However, further investigation should be done to determine whether the high signal is a risk for
future cerebral ischemia or not. High signals of carotid plaque on T1-weighted imaging may be associated with cardiovascular events. Technological developments, such as 3T system and coil techniques, are expected to be useful to obtain more
precise carotid MR images. Coronary plaque imaging is under development.
(J Jpn Coll Angiol, 2006, 46: 523–529)

Online publication November 16, 2006

脈管学 Vol. 46, 2006

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