第 2 号 2017 年

株式会社 マイクロン

全自動脳灌流画像解析ソフトを用いた脳卒中における Mismatch assessment②「DWI-PWI mismatch」

井上 学
Manabu Inoue

国立循環器病研究センター 脳血管内科 医長
National Cerebral and Cardiovascular Center, Department of Vascular Medicine＜はじめに＞
現代の脳卒中診断において，CT や MRI などを使用した画像診断は臨床診察と同等に重要である．前回はペナンブラの描出の歴史と脳血流の測定の歴史について触れた．本稿ではいよいよ核心となる，PWI(Perfusionimaging；造影灌流画像)の有用性と DWI(Diffusion weighted image；拡散強調画像) – PWI mismatch の成り立ちについて掘り下げていく．

＜PWI とそのパラメーターについて＞
MRI(magnetic resonance imaging)のDWI(diffusion weighted image；拡散強調画像)が1980年代半ばから臨床応用され始めたのに対して，PWIの臨床応用は1960年代後半にまで遡る．脳血流の灌流状態の評価は，言い換えれば組織灌流計測として様々な手法が取られており，前号で記載したようにSPECT(single photonemission computed tomography) や PET(positron emission tomography) ， CT perfusion(1)(2)(3) ， MR
perfusion(4)(5)(6)などが現在使用されている．これらの中でもSPECTやPETは感度が高く，再現性も高いため，生体内での脳灌流計測のゴールデンスタンダードとされている．しかしながらSPECTやPETは放射線被曝がある点や検査費用が高い点があり，検査時間も長く，特にPETに関しては導入している施設数が限られているため，実臨床としての普及には限界が見られる．これに比べて，造影剤をダイナミック注入し解析する CT
perfusionやMR perfusionの方が，より救急現場での実臨床に応用することが可能と考えられている．脳卒中患者に対して通常最初に行われるCTやMRI検査に続いて，そのまま造影灌流画像を追加できるメリットもあり，検査のための患者移動の時間的ロスも少なく，簡便に脳組織の局所灌流の評価が可能である．
最も鋭敏に脳灌流異常を描出できるのはPWIであり，虚血の描出が早いと言われているDWIでも実際に虚血の描出が可能になるのは灌流異常領域の循環予備能と代謝予備能が破綻し細胞性浮腫が起こった時点である ． MR perfusion に は 造 影 剤 を 用 い る DSC(dynamic susceptibility contrast) 法 (5)(6) と DCE(dynamiccontrast enhanced)法(7)があり，急性期脳梗塞のPWIはDSC法により行う．First pass dataで得られた
cerebral blood volume(CBV)，cerebral blood flow(CBF)，mean transit time(MTT)，time-to-peak(TTP)，
time-to-maximum(Tmax)の各パラメーターが梗塞領域で比例もしくは反比例関係にある状態を解析することで灌流異常領域を評価する．PWIから得られるパラメーターの解析には様々な手法があり，結果の解釈にも異論がある(8)．DSC法によるPWIは造影剤から得られた時間濃度曲線(time contrast curve；TCC)からデコンボル
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ーション法(逆畳み込み積分)によって求めるのが現在の主流となっている．CBF，CBV，MTT，Tmaxなどは主幹動脈付近の動脈入力関数/静脈出力関数(arterial input function；AIF/venous output function；VOF)(図1)から抽出され，この配置や計算に依存するところも大きく，患者のモーションアーチファクトにも反応してしまうた
め，AIF/VOFの設定次第で各PWIのパラメーター値が変わってしまう点に注意しなければならない．
この中でペナンブラを表すパラメーターとして重要視したいのはTmax(図2)である．PETとXenon CTにより得られたペナンブラ領域と最も高い特異度と感度を示すパラメーターはTmaxであるという報告(9)(10)があり，その後Tmaxの閾値を探るべく，TmaxとPETを比較した研究ではTmax>5.5sの領域がPETで得られたペナンブラの領域と高い感度と特異度があることが示された(11)．これにより，現在はPWIを使用した撮像方法で最も相関の高いパラメーターをTmaxとし，Tmax>6秒より延長している領域をペナンブラと規定しているのである．このDWIとPWIのTmax>6秒の領域を組み合わせて読み解くことで，すでにほぼ不可逆な虚血に陥っているコア(DWI)と，まだ灌流異常のみに留まっており虚血性コアに至っていない領域(PWI Tmax>6s)の差からペナンブラ領域が推定できるのである．これをDWI- PWI mismatch(図3)と称している．

図 1 : 動脈入力関数/静脈出力関数(AIF / VOF)

図 3 : DWI/PWI mismatch2

図 2 : Tmax

＜DWI-PWI mismatch について＞
DWI-PWI mismatchは，MR perfusionを使用し虚血性細胞性浮腫が始まっている脳細胞の周辺のペナンブラを検出するためにDWIとPWIの容積の差分をみており(12)(13)(14)，視認で差分を見る方法以外に具体的な数値を持ってして差分比を計測する方法がある．DEFUSE(Diffusion and perfusion imaging evaluation forunderstanding stroke evolution)study(15)では発症3時間以内が適応(当時)とされていた経静脈的rt-PA(recombinant tissue plasminogen activator；遺伝子組み換え組織型プラスミノゲン・アクティベーター)投与症
例を対象に，Diffusion-Perfusion mismatchのある症例を「target mismatch」と呼び，このtarget mismatch群はiv rt-PA療法の治療効果が高いことを報告した．また症例によっては3時間以内のiv rt-PA投与でも予後の改善が乏しい症例や3時間以降でも適応になりうる症例が存在することを提唱した．「発症時間(onset time)」そのもので再灌流療法の適応を判別するのではなく，虚血状態にある脳組織の「組織の灌流異常状態(tissue time)」で治療適応を判別するのである．Target mismatchが存在する症例は，発症時間によらず，血管内治療を含むあらゆる再灌流療法への治療反応が良好であると考えられている．
次回は実際にDWI-PWI mismatchが使用されたエポックメイキングな研究の紹介とDWI-PWI mismatchに有用なソフトウエアの解説を行う．

引用文献
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Keywords: Perfusion imaging, Penumbral imaging, Magnetic resonance imaging, Diffusion-Perfusion
mismatch

井上 学 （Manabu Inoue）
2002 年

国立循環器病研究センター 脳血管内科 医長

昭和大学医学部 卒業
昭和大学/横浜市北部病院，東京労災病院，保健医療公社荏原病院に勤務

2011 年～2014 年 スタンフォード大学脳卒中センター 客員講師
2014 年
昭和大学藤が丘病院 脳神経内科 講師
2016 年より 現職

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