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方法論記事

心臓磁気共鳴画像法を用いた心房細動における左心室心筋線維化および浮腫の評価

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DOI:

10.3791/71491

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2026年8月21日

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1Radiology Department, China-Japan Union Hospital of Jilin University

この記事について

サマリー

本プロトコルでは、心房細動（AF）患者における左心房および左心室の構造、機能、および心筋組織特性を評価するための、標準化されたワンストップ心臓磁気共鳴（CMR）検査手順について解説します。患者の準備、画像撮像、および後処理に加え、AF患者における代表的な画像所見についても取り上げます。

要約

人口の高齢化が進むにつれ、心房細動（AF）の発症率は着実に上昇しており、その長期予後の管理は臨床的にますます重要な課題となっています。AFは、進行性の心房機能不全との悪循環を形成するだけでなく、心室の悪性リマデリングと機能障害を促進し、それによって心不全のリスクを増加させます。心機能評価のゴールドスタンダードである心臓磁気共鳴画像法（CMR）は、心房および心室の機能異常を正確に評価できるだけでなく、T1マッピング、T2マッピング、細胞外液分画（ECV）などの定量評価手法を用いることで、心室心筋病理の早期かつ精密な定量化が可能です。本研究の主な目的は、マルチパラメトリック定量心筋解析に基づいたワンストップCMRプロトコルを用いて、AF患者の左心房および左心室を包括的に評価し、臨床的な治療決定、術前評価、および長期フォローアップのための信頼性の高いデータを提供することです。

概要

持続性不整脈の中で最も一般的な心房細動（AF）の発症率は、着実に上昇しています1。この進行性疾患は、通常、左心房（LA）の構造的および機能的な乱れから始まり、最終的に左心室（LV）の拡大ならびに収縮および拡張機能の低下を招き、一般的に発作性から持続性へと移行します2。AFは、心房の構造的、電気的、および収縮性のリモデリングを特徴とします。また、全身性炎症およびびまん性線維化とも関連しており、最終的には心室においても線維化および炎症性の変化を引き起こします3。心筋の線維化と炎症がAFの病態生理に密接に関連していることを示す根拠が蓄積しています4。病理学的研究により、AF患者では左心室にびまん性心筋線維化が認められることが確認されています5。

心血管磁気共鳴画像法（CMR）は、マルチパラメータ、マルチプレーン、およびマルチシーケンスの撮像を提供し、心臓の構造、機能、血流、および組織特性の包括的な評価を可能にします。その臨床的な応用価値はますます注目されています。従来の撮像法（遅延ガドリニウム増強およびT2WI）は、主に定性的または半定量的であり、局所的な心筋病変の評価に有用です。しかし、びまん性病変や早期の微小病変に対しては大きな限界があります6。CMRの定量的手法（T1マッピング、T2マッピング、およびECV）は、この欠点を効果的に解決しました。T1およびT2マッピングは組織固有の特性であり、それぞれ組織の縦弛緩時間と横弛緩時間を表します。細胞外液分率（ECV）は、心筋全容積における細胞外マトリックス容積の割合を指します7。理論的に、正常な心筋組織は、同一条件下でT1、T2マッピング、およびECVの固定値を有しています。疾患状態では、心筋細胞および／または間質マトリックスに病理学的変化が生じ、これらの値もそれに応じて変化します。CMRのT1マッピング、T2マッピング、およびECVにより、心筋の線維化と炎症の定量的評価が可能になります8,9。

定量的なCMR手法は、スキャン装置のメーカー、静磁場強度、さらにはシーケンスなどの要因によって大きく影響を受けることが研究で示されており、異なる装置、静磁場強度、およびシーケンスに基づいた、当センターに適した正常参照値を設定することが推奨されている7。研究10では、3.0T MRスキャナーにおける正常な全心 T1 および T2 参照値は、それぞれ 1193 ms ± 34 ms および 36 ms ± 2.5 ms であることが示されている。正常集団におけるネイティブ T1 および ECV に関する別のメタ解析11では、ネイティブ T1 の統合平均値は 1.5 T で 976 msec (95% 信頼区間 [CI]: 969 ms, 983 ms)、3.0 T で 1159 ms (95% CI: 1143 ms, 1175 ms) であった。また、ECV の統合平均値は 1.5 T で 25.9% (95% CI: 25.5%, 26.3%)、3.0 T で 25.4%, 26.5% (95% CI: 25.4%, 26.5%) であった。左室心筋の造影後ネイティブ T1 時間と心筋線維化の全体的な程度との間には、逆線形関係があることが報告されている12,13。左室 T1 マッピングは、肥大型心筋症14、非虚血性拡張型心筋症15、および急性または慢性心筋梗塞16の患者における心筋線維化増加の定量的な指標となり得る。さらに、AF 患者における左室心筋の間質性線維化は心機能不全と密接に関連していること17,18、および AF 患者は AFのない患者よりも高い T1 および T2 マッピング値を示すことが研究で示されている19。本研究では、AF 患者における心房および心室機能に加え、組織特性（T1 マッピング、T2 マッピング、および ECV）を定量的に分析し、治療戦略に役立つ包括的な定量データを提供する。

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プロトコル

本研究では、2024年1月から2025年9月の間に吉林大学中日友好病院にてCMR検査を受けた、発作性心房細動の連続症例を登録した。本研究は、吉林大学中日友好病院の倫理委員会の承認（承認番号：2021092704）を受け、ヘルシンキ宣言に準拠して実施された。研究期間中、患者データの機密性は厳格に保持された。

1. スキャン前の準備

  1. 心拍数、血圧、体重、および身長を正確に記録する。
  2. 腎不全、植込み型心臓電子デバイス、その他の体内に植え込まれた金属デバイス、人工内耳などの磁気共鳴画像法（MRI）の禁忌事項を確認し、除外する。
  3. 検査前に適切な注意事項を説明し、スキャン中は静止するように被験者に指示する。
  4. 呼気終末に息を止め、呼吸振幅を一定に保つよう被験者に指示し、撮像位置が各収集間で再現されるようにする。

2. CMRスキャニング

注意：すべてのCMR検査は、心臓専用のフェーズドアレイ表面コイルおよびMR対応心電図（ECG）ゲーティングユニットを備えた3.0 T CMRシステムを用いて実施してください。

  1. 心臓シネ画像
    1. 後方視的ECGゲーティングを用い、呼気終末の息止め下でバランス定常状態自由歳差運動（bSSFP）シーケンスによりシネ画像を取得する。
    2. 標準的な3つの長軸像（2腔、3腔、および4腔像）と、心室全体をカバーする12〜14枚の短軸スライスを含め、1心拍あたり25フレームで再構成する。
    3. 主なスキャンパラメータは以下とする：マトリックス 216 × 256、FOV 340 mm × 340 mm、TR 3.0 ms、TE 1.7 ms、フリップ角 45°–55°、時間分解能 30–55 ms、スライス厚 8 mm、スライス間隔 2 mm。
  2. 遅延ガドリニウム造影（LGE）
    1. 2次元位相感受性反転回復高速小角励起シーケンスを使用する。
    2. ガドリニウム造影剤（GBCA）を正中肘静脈から流量 2 mL/s、用量 0.2 mmol/kgで注入する。流量が速すぎると造影剤の漏出を招く可能性があるため注意する。GBCA注入の10〜15分後にLGE画像を取得する。
    3. LV短軸像、および2腔・4腔像を含める。主なスキャンパラメータは以下とする：TR 4.1 ms、TE 1.6 ms、TI 300 ms、フリップ角 20°、FOV 260 mm × 350 mm、マトリックス 130 × 256、スライス厚 8 mm。
  3. 造影前T1マッピング
    1. 動き補正機能付きスピンエコー実定常状態自由歳差運動（SSFP）ベースのmodified Look-Locker反転回復（MOLLI）シーケンスを用いて、native T1マップを取得する。
    2. LV短軸スライスを3枚（基部、中部、および心尖部セグメント）スキャンする。
    3. 主なスキャンパラメータは以下とする：TR 2.8 ms、TE 1.18 ms、フリップ角 35°、FOV 270 mm × 320 mm、マトリックス 144 × 256、スライス厚 10 mm。
  4. 造影後T1マッピング
    1. 造影剤の静脈内投与から約15分後に、先に取得した短軸スライスの造影後T1マッピングを繰り返す。造影前T1マッピングで使用したものと同じスキャン平面およびパラメータを使用する。
      ​注意：検査中に各T1マッピング画像を直ちに確認し、アーチファクトがある場合は遅滞なく再撮像を行う。造影前後のT1マップは同一のスライス位置で取得すること。基部および心尖部のスライスにおいて、心筋が完全に、かつ鮮明に表示されていることを確認する。ヘマトクリット値を決定するため、MR検査と同日に静脈血を採取する。
  5. Native T2マッピング
    1. T2-preparationパルスに基づいた定常状態自由歳差運動（SSFP）シーケンスを用いて、native T2マップを取得する。単回息止め撮像モードを使用し、心拍動および呼吸性モーションアーチファクトを低減させるため、動き補正（MOCO）を有効にする。
    2. T1マッピングで使用したものに対応するLV短軸スライスを3枚スキャンする。
    3. 主なスキャンパラメータは以下とする：TR 207.5 ms、TE 1.3 ms、フリップ角 12°、FOV 360 mm × 360 mm、スライス厚 8 mm、マトリックス 256 × 166。3つの異なるT2 preparation時間（TET2P = 0 ms, 30 ms, 55 ms）で元画像を取得し、これらの画像を用いて後のフィッティングを行い、native T2値を算出する。

3. CMR画像解析

注：CMRの後処理には、cvi42 CMR解析ソフトウェアを使用してください。撮像データをCMR解析ソフトウェアに転送します。

  1. 左心房および両心室の容量と機能を解析する。
    1. 両心室の容量と機能
      1. Function SAXモジュール（短軸像を用いた心室機能解析）を使用して、両心室機能を解析する。
      2. 心室短軸シネ画像を選択し、Detect LV/RV Contours at ED/ES Phasesをクリックする。ソフトウェアによって左心室の内膜および外膜境界、および右心室の内膜境界を自動的に描出させる。自動描出が不正確な場合は、手動で輪郭を調整する。
      3. 左室駆出率（LVEF）、左室拡張末期容積（LVEDV）、左室拡張末期容積指数（LVEDVI）、左室収縮末期容積（LVESV）、左室収縮末期容積指数（LVESVI）、右室駆出率（RVEF）、右室拡張末期容積（RVEDV）、右室拡張末期容積指数（RVEDVI）、右室収縮末期容積（RVESV）、および右室収縮末期容積指数（RVESVI）を含む、自動計算された両心室機能パラメータを取得する。
        ​注意：左室と右室の一回拍出量の差が 5 mL 以内であることを確認すること。
    2. 左心房の容量と機能
      1. Strainモジュールを使用して、LV 2腔および4腔シネ画像から左心房（LA）容量を測定する。収縮末期および拡張末期におけるLA内膜および外膜境界を手動で描出する。肺静脈口および左心耳は輪郭から除外する。
      2. ソフトウェアを用いて、すべての心周期にわたってLA輪郭を自動的に伝播させ、LA容量（LAV）曲線（Figure 1）を生成する。LV収縮末期、能動的LA収縮前の拡張早期、およびLV拡張末期に対応する3つの心周期を特定する。最大LA容量（Vmax）、心房収縮前LA容量（Vpre-a）、および最小LA容量（Vmin）を取得する。
      3. 以下の計算式を用いて、総LAEF（LAEFtotal）、受動的LAEF（LAEFpassive）、および能動的LAEF（LAEFactive）を含む左心房駆出率（LAEF）を算出する。
        計算式：
        LAEF total＝ (Vmax－Vmin) /Vmax；
        LAEF passive＝ (Vmax－Vpre-a) /Vmax；
        LAEF active＝(Vpre-a－ V min) /Vpre-a
  2. T1マッピングの定量解析
    1. Tissue T1モジュールを使用して、造影前および造影後のT1値を取得する。造影前および造影後の各画像において、左心室の内膜および外膜境界を手動で描出する。Create T1 Mapをクリックして、造影前および造影後のT1マップを生成する。T1 Optionsメニューにヘマトクリット値を入力し、Create ECV Mapをクリックして細胞外液分画（ECV）マップを生成する。
      注意：内膜に隣接するLV血液プールや外膜に隣接する心膜脂肪など、測定値にバイアスを与える可能性のある領域を含めないようにすること。
  3. T2マッピングの定量解析
    1. Tissue T2モジュールを使用して、ネイティブT2マップを取得する。各画像において、左心室の内膜および外膜境界を手動で描出する。Create T2 MapをクリックしてT2マップを生成する。
      注意：内膜に隣接するLV血液プールや外膜に隣接する心膜脂肪など、測定値にバイアスを与える可能性のある領域を含めないようにすること。

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結果

統計解析

すべての解析はSPSS 29を用いて行われた。ベースライン情報およびCMRの定量パラメータについて、指標が正規分布に従う場合は平均値 ± 標準偏差で、正規分布に従わない場合は中央値および四分位範囲で表記した。2群間における測定データまたはカウントデータの比較には、2独立標本t-検定またはχ2検定を用いた。P < 0.05を統計的有意とみなした。

心房細動の典型的な画像所見

AFにおける典型的なCMR所見には、心房収縮および弛緩の弱化と同期不全を伴う左心房の拡大が含まれ、左心房 roof の後壁に沿って薄い造影増強線が認められることがあります。LVの拡張機能は著しく低下しており、重症例ではLVの全般的な収縮機能が低下している場合があります。遅延ガドリニウム増強では、通常、LV壁に有意な遅延増強は見られませんが、一部の患者ではLVのT1...

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ディスカッション

心房細動（AF）は最も一般的な不整脈の一つであり、その主な病理学的基盤は左心房の構造的、電気的、および機能的なリモデリングであると広く認識されています。このため、従来は心房の構造的および機能的変化に注目が集まってきました。AFの主要な有害な結果は、新規の心不全の誘発または既存の心不全の悪化であり、このプロセスは左心室の間質性線維化および炎症と機序的に関連している可能性があります20。不整脈の初期段階では心室の拡張不全が可逆的である可能性があるため21、心筋線維化および炎症を非侵襲的に早期に特定することは極めて重要です。CMRから得られるT1マッピング、T2マッピング、およびECVにより、心筋線維化および炎症の定量的な評価が可能となり8,9、左心室心筋の造影後native T1時間と心筋線維化の全体的な程度との間には逆線形関係があることが報告されています12,...

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開示事項

著者らは利益相反がないことを宣言します。

謝辞

本研究は、吉林省衛生健康委員会の健康科学技術革新プロジェクト（助成金番号 2020J044）による資金提供を受けて実施されました。資金提供者は、本研究の設計、遂行、または報告においていかなる役割も担っておりません。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
cvi42 CMR解析ソフトウェアCircle Cardiovascular Imaging (Canada)www.circlecvi.com画像の後処理、心室機能、心房ストレイン、T1/T2マッピング、およびECV解析
心臓専用フェーズドアレイ表面コイルSiemens Healthineerswww.siemens-healthineers.com心臓イメージング用表面コイル
ガドリニウム造影剤 (GBCA)製造元指定なしN/ALGEイメージングおよび造影後T1マッピング用静脈内造影剤
IBM SPSS Statistics version 29IBMwww.ibm.com/products/spss-statistics統計解析
MAGNETOM Spectra 3.0 T 磁気共鳴画像診断システムSiemens Healthineerswww.siemens-healthineers.com3.0 T 心血管磁気共鳴スキャナー
MR適合心電図 (ECG) ゲーティングユニットSiemens Healthineerswww.siemens-healthineers.comCMR撮像中のECGゲーティング

参考文献

  1. Lippi G, Sanchis-Gomar F, Cervellin G. Global epidemiology of atrial fibrillation: an increasing epidemic and public health challenge. Int J Stroke. 2021;16(2):217-221.
  2. Kato T, Yamashita T, Sagara K, et al. Progressive nature of paroxysmal atrial fibrillation: observations from a 14-year follow-up study. Circ J. 2004;68(6):568-572.
  3. Dzeshka MS, Lip GYH, Snezhitskiy V, et al. Cardiac fibrosis in patients with atrial fibrillation: mechanisms and clinical implications. J Am Coll Cardiol. 2015;66(8):943-959.
  4. Oikonomou E, Zografos T, Papamikroulis GA, et al. Biomarkers in atrial fibrillation and heart failure. Curr Med Chem. 2019;26(5):873-887.
  5. Frustaci A, Caldarulo M, Buffon A, et al. Cardiac biopsy in patients with "primary" atrial fibrillation: histologic evidence of occult myocardial diseases. Chest. 1991;100(2):303-306.
  6. Flett AS, Hayward MP, Ashworth MT, et al. Equilibrium contrast cardiovascular magnetic resonance for the measurement of diffuse myocardial fibrosis: preliminary validation in humans. Circulation. 2010;122(2):138-144.
  7. Messroghli DR, Moon JC, Ferreira VM, et al. Clinical recommendations for cardiovascular magnetic resonance mapping of T1, T2, T2* and extracellular volume: a consensus statement by the Society for Cardiovascular Magnetic Resonance (SCMR) endorsed by the European Association for Cardiovascular Imaging (EACVI). J Cardiovasc Magn Reson. 2017;19(1):75.
  8. Robinson AA, Chow K, Salerno M. Myocardial T1 and extracellular volume measurement: underlying concepts and technical considerations. JACC Cardiovasc Imaging. 2019;12(11 Pt 2):2332-2344.
  9. O'Brien AT, Gil KE, Varghese J, et al. T2 mapping in myocardial disease: a comprehensive review. J Cardiovasc Magn Reson. 2022;24(1):33.
  10. Xu Z, Li W, Wang J, et al. Reference ranges of myocardial T1 and T2 mapping in healthy Chinese adults: a multicenter 3T cardiovascular magnetic resonance study. J Cardiovasc Magn Reson. 2023;25(1):64.
  11. Gottbrecht M, Kramer CM, Salerno M. Native T1 and extracellular volume measurements by cardiac MRI in healthy adults: a meta-analysis. Radiology. 2019;290(2):317-326.
  12. Iles L, Pfluger H, Phrommintikul A, et al. Evaluation of diffuse myocardial fibrosis in heart failure with cardiac magnetic resonance contrast-enhanced T1 mapping. J Am Coll Cardiol. 2008;52(19):1574-1580.
  13. Sibley CT, Noureldin RA, Gai N, et al. T1 mapping in cardiomyopathy at cardiac MR: comparison with endomyocardial biopsy. Radiology. 2012;265(3):724-732.
  14. Amano Y, Takayama M, Kumita S. Contrast-enhanced myocardial T1-weighted scout (Look-Locker) imaging for the detection of myocardial damage in hypertrophic cardiomyopathy. J Magn Reson Imaging. 2009;30(4):778-784.
  15. Han Y, Peters DC, Dokhan B, Manning WJ. Shorter difference between myocardium and blood optimal inversion time suggests diffuse fibrosis in dilated cardiomyopathy. J Magn Reson Imaging. 2009;30(5):967-972.
  16. Messroghli DR, Walters K, Plein S, et al. Myocardial T1 mapping: application to patients with acute and chronic myocardial infarction. Magn Reson Med. 2007;58(1):34-40.
  17. Ling LH, Kistler PM, Ellims AH, et al. Diffuse ventricular fibrosis in atrial fibrillation: noninvasive evaluation and relationships with aging and systolic dysfunction. J Am Coll Cardiol. 2012;60(23):2402-2408.
  18. McLellan AJA, Ling LH, Azzopardi S, et al. Diffuse ventricular fibrosis measured by T1 mapping on cardiac MRI predicts success of catheter ablation for atrial fibrillation. Circ Arrhythm Electrophysiol. 2014;7(5):834-840.
  19. Treiber JM, Sebastian JS, Backhaus SJ, et al. Atrial fibrillation is linked to increased left ventricular fibrosis and inflammation measured by CMR with prognostic implications. Int J Cardiovasc Imaging. 2026;42:799-808.
  20. Sossalla S, Pabel S, Knierim M, et al. Effects of atrial fibrillation on the human ventricle. Circ Res. 2022;130(7):994-1010.
  21. Sossalla S, Vollmann D. Arrhythmia-induced cardiomyopathy. Dtsch Arztebl Int. 2018;115(19):335-341.
  22. Marrouche NF, Brachmann J, Andresen D, et al. Catheter ablation for atrial fibrillation with heart failure. N Engl J Med. 2018;378(5):417-427.
  23. Prabhu S, Taylor AJ, Costello BT, et al. Catheter ablation versus medical rate control in atrial fibrillation and systolic dysfunction: the CAMERA-MRI study. J Am Coll Cardiol. 2017;70(16):1949-1961.

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