総説

冠疾患誌 2011; 17: 107–113

画像診断による冠動脈プラーク組織性状の評価
小向

賢一，猪野

靖，北端

宏規，赤阪

隆史

Komukai K, Ino Y, Kitabata H, Akasaka T: Intravascular imaging modalities for assessing
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TCFA やそれが破綻したプラークを直接可視化するにはI．はじめに不十分と考えられてきた．しかし，CTA の多列化やガン

急性冠症候群（acute coronary syndrome; ACS）におい

トリー回転速度の高速化により，空間分解能，時間分解て心臓突然死や急性心筋梗塞を未然に防ぐには，その原因能が大幅に改善し，その診断精度が向上している．CTA

である冠動脈粥腫（プラーク）の組織性状を的確に把握し，による CT 値の計測により，プラークの組織性状評価がACS の発症を予想する必要がある．急性冠症候群の多く可能である．Schroeder らの報告によれば，ソフトプラー

は，冠動脈壁に存在する線維性被膜で覆われている脂質に

クは線維性プラーク，石灰化よりも CT 値が低く，CTA

富んだコアを有するプラークが破綻し，血栓が形成されるでの CT 値 47 HU 以下のプラークは血管内超音波（intra-ことにより冠動脈が一部あるいは完全に閉塞を来すことにvascular ultrasound; IVUS）上ソフトプラークであったとより発症する．これらのプラークは必ずしも有意狭窄病変している2）．また，ACS において，責任病変の CT 値が安とは限らず，約 7 割の症例において発症前の冠動脈狭窄度定狭心症と比較して有意に低値であり3），陽性リモデリン

は 50％以下であることが報告されている1）．これらの破綻

グと微小石灰化が有意に多く認められると報告されていしやすい粥腫は脆弱性プラーク（vulnerable plaque）と呼る4, 5）．さらに，Hoffmann らは，ACS の責任病変は非責

ば れ， 病 理 学 的 検 討 に よ り， ① 薄 い 線 維 性 被 膜（thin-

任病変や安定狭心症の責任病変よりもプラークサイズとcapped fibroatheroma; TCFA）や大きな脂質コアを有する

リ モ デ リ ン グ 指 数 が 大 き か っ た と 報 告 し て い る6）．

偏心性プラーク，②炎症細胞の集簇，③血管陽性リモデ

Tanaka らは，IVUS で観察されたプラークの破綻部位にリング，③ spotty な石灰化の存在などがその特徴として

は，陽性リモデリングや，プラークを取り囲む比較的高挙げられる．

い CT 値の ring 状の構造物を有する ring-like sign が高頻冠動脈病変の診断法としては，現在でも冠動脈造影法度に認められることを報告している7）．また，最近の光干が重要な検査法であり，心臓病学の発展に多大な貢献を

渉断層法（optical coherence tomography; OCT）と CTA

果たしてきた．しかし，冠動脈造影法で得られる画像はを用いた冠動脈プラークの比較検討によると，OCT で診

血管内腔の投影像にすぎず，動脈硬化の首座である血管断された TCFA 群において，非 TCFA 群と比較し高頻壁の異常を捉えることは困難である．脆弱性プラークの度（44％ vs 4％，p<0.0001）に ring-like sign を認めたと報同定には正確なプラーク組織性状の識別に加え，上述し告されている8）（図 1）．さらに，TCFA 群は非 TCFA 群

た冠動脈壁内の微細構造異常や炎症の程度を評価できるに比べ陽性リモデリングの頻度が高く（76％ vs 31％，

画像診断法が必要であり，現在，種々の非侵襲的あるい

p<0.001），低 CT 値のプラーク（35±32 HU vs 62±34 HU，は侵襲的画像診断装置が開発・発展過程にある．本稿でp<0.001）を呈したことも報告されている．これらの報告には，それらの画像診断法の特徴とそれぞれの vulnerable

より，CTA における vulnerable plaque の特徴は陽性リ

plaque 同定への可能性について概略を述べる．

モデリング，低 CT 値，微小石灰化および ring-like signであると考えられる．

II．冠動脈 CT angiography

CTA の技術進歩はめざましく，多列化，dual energy

冠動脈の非侵襲的な評価方法として冠動脈 CT angiog-法などの開発により分解能の向上や，造影剤使用量，放raphy（CTA）が登場した．CTA の空間分解能は 0.5 mm

射線被曝量の軽減が見込まれる．このように診断精度がであり，冠動脈の内腔狭窄を検出するには十分でも，向上し患者の負担が少なくなれば，CTA の重要性はより増すものと期待される．

和歌山県立医科大学循環器内科（〒 641-8510 和歌山市紀三井寺
811-1）

─ 107 ─J Jpn Coron Assoc 2011; 17: 107–113

図 1 Ring-like sign の代表例
左冠動脈前下行枝の中間部を責任病変とする不安定狭心症の冠動脈造影所見（C）．冠動脈 CT
angio（A，B）では ring-like sign を認める（矢印）．同部位の OCT 画像では薄い線維性被膜を伴う
偏心性プラークを認めた（D，E）．

プラークと比較し，MRI で計測したプラーク面積が大きIII．MR angiography（MRA）く，陽性リモデリングおよびガドリニウム集積が高頻度

Whole heart coronary MRA と呼ばれる冠動脈 3 次元で認められることが報告されている11）．ヒト生体内にお撮影法の開発，臨床応用に伴い，冠動脈 MRA の有用性

ける MRI プラークイメージングについては，頸動脈領域と 診 断 能 は 向 上 し つ つ あ る．1.5 T 装 置 に よ る wholeでの研究が進んでいる．分解能の問題から冠動脈プラー

heart coronary MRA の利点は SSFP（steady state free

ク性状評価は技術的に困難と考えられてきたが，T1 強調

precession）法を使用することで空間分解能と時間分解能

black blood MRI 法による冠動脈プラークの検出や冠動脈が向上し，造影剤を用いずにコントラストの高い画像が壁の厚さ評価などの報告がなされている12）．他方，磁性得られることである．撮影時間は MDCT に劣るものの，

鉄ナノ粒子などのガドリニウムに代わる新たなイメージ

造影剤や放射線被曝を要しない，石灰化病変の評価も可

ングプローブなどを用いることで macrophage に富んだ能である，再撮像が可能である，心拍数の高い患者でも動脈硬化プラークを検出しようという試み13）や，血栓検比較的良好な画像を得られる，などの利点があり，冠動出の可能性なども報告されている．さらに，MRI で検出

脈狭窄のスクリーニング検査としてきわめて優れた特徴

した macrophage 含有率がスタチン治療によって減少すを有する．

ることも報告されており14），将来，MRI による脆弱性プ

冠動脈狭窄の診断における 1.5 T 装置・5 チャンネル心臓用コイルを用いた whole heart coronary MRA は 16 列

ラークの検出およびそれに対する薬効評価の可能性が期待される．

CT と同等の診断能を有するとされていたが，40 列以上

IV．血管内超音波（intravascular ultrasound; IVUS）の MDCT には及ばないと考えられる9）．しかし，2009 年
より市販された 32 チャンネルコイルを用いると撮影時間

IVUS は高周波超音波探触子を血管内腔に挿入して血管が 5 チャンネルに比べ 1/2～1/3 まで短縮するのみなら

壁の構築を直接観察する診断法であり，日本では 1991 年

ず，検査成功率が 100％，感度が 86％，特異度が 93％まから広く臨床応用されている．IVUS における超音波の深で向上したと報告されている10）．さらに近年，3TMRI 装部到達度は 4–8 mm で，冠動脈断面全体の定量的・形態的置を用いた MRA の研究も進んでいる．

評価が可能であり，手技が容易で安全性も高く，現在，

MRI による不安定プラークの同定については，動物実

もっとも広く普及している血管内イメージング法であ験レベルでの研究が進んでいる．3TMRI を用いてウサギ

る．通常の IVUS から得られる画像は白黒で表示され，

腹部大動脈を観察したところ，不安定プラークでは安定

gray-scale と呼ばれる．gray-scale IVUS では脂質を多く─ 108 ─J Jpn Coron Assoc 2011; 17: 107–113

含むソフトプラークは低輝度エコーとして描出され，線め，その退縮成分は主に lipid（青色）であったことが報告

維性プラークは高輝度エコーを呈する．石灰化病変はさされている19）．IB-IVUS の限界点としては，超音波を用らに強い高輝度領域として描出され，後方に音響陰影をいるため石灰化病変の後方が評価できないことや，後方伴う．動脈硬化の進展とともに血管外径が拡張すること

散乱波は入射角度が垂直に近いほどエネルギーが高くなが知られているが，IVUS は壁深達度が深いため血管リモるため，同一物質内でも超音波の入射角度によって IB 値

デリングの評価に最も適している．ACS における gray-が異なること，新生内膜と lipid pool の IB 値が類似してscale IVUS を用いた検討では，梗塞責任血管の責任プいることなどが挙げられる．しかし，表示アルゴリズム

ラークは，より大きな血管面積およびプラーク面積を有がシンプルかつオープンなため，診断そのものを検証す

し，高頻度に血栓や陽性リモデリング，偏心性病変を認ることが可能であり IVUS を用いた組織性状の定量評価めたと報告されている15）．さらに，gray-scale IVUS の優を行う際，現在最も優れた方法であると考えられる．

れたプラーク定量性を背景に，近年動脈硬化の退縮・進展

Virtual histologyTM-IVUS（VH-IVUS）
は，IVUS から得に関する薬効評価を行った臨床試験が数多く報告されてられた周波数信号を未処理のままスペクトル解析するこいる．JAPAN-ACS 研究では，IVUS ガイド下に PCI がとにより，プラークの組織性状の生体内評価を可能とし施行された 307 例の ACS 症例をピタバスタチン 4 mg また市販ベースのシステムである．このシステムでは自己たはアトルバスタチン 20 mg 投与の 2 群に割り付け，8～

回帰性数理モデルにより周波数スペクトルを算定し，そ12 カ月後のフォローアップ時に非責任病変のプラーク容れにより得られた 8 種類のスペクトルパラメーターを用

積の変化率を gray-scale-IVUS にて検討している ．本報

いて，組織分類ツリーに基づき，プラーク性状を，1）

告では解析が可能であった 252 例においては，両群とも

fibrous（緑），2）
fibro-fatty（黄緑），3）
dense calcium（白），に 著 明 な プ ラ ー ク 退 縮（-16.9±13.9 ％ vs -18.1±14.2 ％，4）necrotic core（赤）の 4 タイプに分類し客観的にカラー

p=0.5），および陰性リモデリング（-5.9±11.8 mm vsマッピング表示するものである．冠動脈病変の ex vivo で-6.2±11.1 mm3，p=0.8）を認めた．しかし糖尿病合併患者の検討で，プラークの 4 つの組織タイプの同定においてにおけるサブ解析では，非糖尿病合併例と同程度まで

79.7～92.8％ の 予 測 的 中 率 を 示 す こ と が 報 告 され20），in

LDL コレステロール値を低下させているにもかかわらず

vivo の検討においても 87.1～96.5％の陽性的中率であった

プラーク退縮率が低かった（-12.8±14.4％ vs -19.4±13.4％，と報告されている21）．また VH-IVUS において，薄い線維

p<0.001）．また，糖尿病合併例では LDL コレステロール性被膜を有する不安定プラーク（VH-IVUS derived thin-

低下率とプラーク退縮率は正の相関を示しており，非糖

capped fibroatheroma; VH-TCHA）の評価も可能であり，尿病合併例では相関関係を認めないことから，糖尿病合その定義は，アテローム容積率（percent atheroma vol-併例ではより厳密な脂質管理が重要であることが明らか

ume; PAV）
が 40％以上，かつ necrotic core
（赤色シグナとなった ．さらに，本研究におけるプラーク退縮群とル）が 10％以上であり，かつ内腔に接しており，さらにそ進 展 群 で 心 血 管 イ ベ ン ト 発 症 を 調 査 す る Extendedのイメージが 3 断面以上で観察されるものとされ（図 2），JAPAN-ACS が現在進行中であり，gray-scale IVUS を用

その発現頻度は ACS 患者で安定狭心症患者よりも高率でいた冠動脈プラーク容積評価法の予後予測における期待

あ っ た と 報 告 さ れ て い る． ま た， 最 近 Kubo ら は VH-が高まっている．

IVUS を用いて，非責任病変に認められた VH-TCFA の

16）

3

17）

しかし，gray-scale IVUS によるプラーク組織性状の定ほとんどが 12 カ月の観察期間中に安定化していることを量評価は困難であるため，超音波の radiofrequency（RF）報告した．さらに，安定プラークの中にも VH-TCFA へ

信号を種々の数学的手法を用いて解析した結果をカラー変化しているものが認められており，プラークの組織性マッピングして，これらの組織を描出する血管内超音波状は短期間に変化し得るものであると考えられる22）．

カラー表示法が登場してきている．

PROSPECT 試験23）では，ACS を発症し PCI を施行した

Integrated backscatter-IVUS（IB-IVUS）は，超音波の反患者において 3 年の追跡期間内に合計 20.4％に心血管イ

射エネルギーを解析する方法である．超音波の RF 信号を

ベントが認められている．その心血管イベントは当初のデジタルサンプリングし，Fourier 変換により IB 値が計

責任病変（12.9％）と非責任病変（11.6％）で同等に発症し，算され，最終的に 4 つの色でプラークを表示するものでイベントに関連していた非責任病変は，急性期 CAG におある．1）lipid pool（青），2）fibrosis（黄），3）dense fibrosis

いては軽度の狭窄であったものがほとんどであった．一（黄緑），4）calcification（赤）に分類されるが，青色で示さ

方で，IVUS での観察では，プラーク量が多く（plaque

れる lipid pool が多いほど，不安定な病変であると報告さ

burden >70％），内腔面積が小さく（minimal lumen area

れており，IB-IVUS で脆弱性プラークの検出が可能であ<4.0 mm2），VH-TCFA を有するプラークがより多くイベると考えられている ．スタチン治療が ACS の非責任病

ントと関連していた．これらの研究からも，ACS 発症に変に及ぼす効果を IB-IVUS を用いて検討した ELAN 試験

は CAG 上の狭窄よりも，プラークの性状が関与しているでは，6 カ月後におけるプラーク容積の有意な減少を認ことが示唆される．VH-IVUS は，現在の分類ツリーでは

18）

─ 109 ─J Jpn Coron Assoc 2011; 17: 107–113

増生が関与しているが，OCT はこの新生血管を明瞭に描出することができる（図 3D）．最近，冠動脈疾患患者において，OCT で確認されたプラークにおけるマイクロチャ
ンネルの数がプラークの脆弱性と関連している可能性が報告されている25）．また，ACS の責任病変を OCT で観察すると，プラーク破裂や血栓・表在性石灰化を明瞭に観察することが可能である26）（図 3，E–H）．さらに，スタチンなどの薬物療法によるプラーク安定化の機序解明にもOCT が用いられている．
このように OCT は他に類をみない高解像度を有する一方，近赤外線の血管壁への深達距離は約 2 mm と浅いため，冠動脈の全体像の把握が難しく，径の大きな血管病変や冠動脈の陽性リモデリング，冠動脈瘤などの評価には不図 2 VH-TCFA の代表例
40％以上の percent atheroma volume（PAV）を認め，necroticcore（赤）が 10％以上を占めている．また，その necrotic coreが血管内腔と接していることより，virtual histology-IVUS
derived thin-capped fibroatheroma（VH-TCFA）と診断される．

向きである．また，赤血球が近赤外線に干渉するため，専用のバルーンカテーテルよる血流遮断と乳酸リンゲル液等の注入による赤血球除去（フラッシュ）が必要となる．これに対し次世代型 OCT（Frequency-Domain OCT）
は，IVUSと同じくモノレール形式で使用可能であり，frame rate の向上により画像収集時間の短縮（20 mm/sec）を可能とし血栓の同定がなされないなど，いくつかの問題は認める

た．このため，短時間（3–4 秒）の血流遮断の間に高い解像ものの，組織性状診断法の一つの指標となり得るものと度を維持しながら長い冠動脈セグメント（約 5 cm）の画像考えられる．

収集が可能であり，今後の臨床応用が期待される．

V．光干渉断層法（optical coherence tomography; OCT）

VI．血管内視鏡

OCT は約 1300 nm 波長の近赤外線を用い，光の干渉性

血管内視鏡は，消化管や気管支など他の分野で使用さを利用して生体組織から多重散乱した光波を高感度に検出れている内視鏡と同様に，光ファイバー技術を利用してすることにより，生体の断層画像を描出する新しい冠動脈対象物の表面に光を当てイメージファイバーを介して画イメージング法である．OCT の最大の特徴は約 10 μm と像をモニターに映し出すことで血管内腔の映像を得る装IVUS の約 10 倍の高い画像分解能を有することである．

置であり，体外から肉眼的に血管内腔面を観察すること

OCT はその高い空間分解能により，動脈硬化進展の各段が可能な唯一の画像診断装置である．

階におけるプラーク形態を描出できる可能性をもってい

正常な冠動脈内膜は白色であり，プラークは正常内膜る．まず健常冠動脈においては IVUS では分離が困難でとは異なり一部内腔に隆起した構造物と定義され，色調ある内膜・中膜，外膜の 3 層構造を明瞭に描出できる（図により白色プラークと黄色プラークに大別される．血管

3A）．冠動脈プラーク形成初期には内膜肥厚が起こり，中内視鏡を用いて ACS の責任病変を観察した検討では，破期には内膜肥厚部分に細胞外基質が蓄積し始める（patho-

綻した複雑な黄色プラークと血栓形成所見を高頻度に認

logical intimal thickening; PIT）．OCT では，この現象をめることから，黄色調が強いことは脆弱性の一つの特徴

3 層構造の一部崩壊とその後方における OCT シグナルのであると考えられている27）．最近の OCT との併用による減衰として観察できる（図 3B）．冠動脈プラーク形成進行

検討では，黄色調の強いプラークほど線維性被膜厚が薄期には壊死性コア（necrotic core）が平滑筋細胞で形成されいことが示されており28）（図 4），また複数の黄色プラーク

た線維性被膜で覆われるようになり，病理組織学的にはを認める症例では心血管イベントが有意に高率であるとfibrous cap atheroma と呼ばれる．OCT を用いるとこのいう結果29）から，血管内視鏡を用いることで脆弱性プ

線維性被膜の厚さを計測することが可能であり，厚さがラークを識別することが可能と考えられる．さらにスタ

65 µm 未満のプラークは thin-capped fibroatheroma

チン治療によるプラーク退縮を，IVUS と血管内視鏡で経（TCFA）と呼ばれ，破裂の危険性を有する脆弱性プラー

時 的 に 評 価 し た 前 向 き 試 験 で あ る TWINS 試 験 とクとして広く認識されている（図 3C）．しかし，OCT をTOGETHAR 試験の結果によると，IVUS によるプラーク

用いて ACS これらの症例の責任病変における fibrous cap

容積の減少は徐々に継続的に進行するが，血管内視鏡にの厚さを計測した検討では，150 µm 程度までは破裂しうよる黄色調の退色は早期に完了しそれ以上の変化は認め24）

る可能性が指摘されている ．動脈硬化の進展には，新られないことが報告されている30，31）．これらの結果か

生血管と思われる微小管腔構造（マイクロチャンネル）のら，血管内視鏡で認識されるプラークの色調の変化がそ─ 110 ─J Jpn Coron Assoc 2011; 17: 107–113

図 3 冠動脈病変の進行過程
A）健常冠動脈像では血管壁の 3 層構造（内膜・中膜・外膜）が明瞭に描出される．
B）Pathologic intimal thickning：8 時から 10 時の位置で 3 層構造が崩れ，内膜肥厚が認められる．
C）Thin-capped fibroatheroma：4 時から 11 時の位置に 40 µm の薄い線維性被膜（矢印）で覆われる lipid-rich plaque を認め，OCT
上 TCFA と診断される．
D）新生血管： 10 時から 11 時の位置では新生血管（矢印）の増生を認める．
E）
Plaque rupture：2 時の位置に断裂した線維性被膜（厚さ 40 µm）を認め（矢印），奥には潰瘍底
（*）
が認められる．
F）白色血栓：血管内膜の表層から内腔へ突出する mass を認める．後方への OCT シグナル減衰は軽微であり，白色血栓と考えられる．
G）赤色血栓：血管内膜の表層から内腔へ突出する mass を認める．後方への著しい OCT シグナル減衰を認め，赤色血栓と考えられる．
H）表在性石灰化：石灰化病変は周囲との境界が明瞭な低輝度領域として描出される．
Lipid：脂質成分，W-Th ：白色血栓，R-Th：赤色血栓，Calc：石灰化

図 4 冠動脈プラークの色調と線維性被膜の関係
血管内視鏡で白色を呈するプラーク（A）は線維性被膜が厚い（B）．逆に黄色調の強いプラーク（C）ほど線維性被膜が薄く（D），黄色調の強いプラークは vulnerable
plaque と考えられる．
─ 111 ─J Jpn Coron Assoc 2011; 17: 107–113の構成成分の質的変化によるプラーク安定化を示している可能性がある．
VII．おわりに
薬剤溶出性ステントの登場により再狭窄率が劇的に減
少し，安定した冠動脈疾患に対する治療がほぼ確立された現在，いかに ACS を予防するかが重要視されるようになっている．不安定プラークの同定には正確なプラークの組織性状を評価できる画像診断法が必要であり，日常診療においては，種々の侵襲的・非侵襲的画像診断装置を組み合わせて評価していくことが必要であると考えられる．現在，3D 画像構築による virtual imaging が各種診断法において開発途上であり，完成すれば冠動脈内腔の立体構造を描出することで不安定プラークの発生機序を解明できる可能性がある．また，画像診断装置の進歩とナノテクノロジーの進展を背景に，分子イメージングの開発が進んでおり，不安定プラークの質的評価が可能となれば，プラーク破綻を未然に防ぐ積極的内科治療が展開できる可能性があり，今後の臨床応用が期待されている．
文

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