心臓の酸素増強磁気共鳴画像法（OE-MRI）：実現可能性調査 (OE-MRI)

心筋虚血の存在と重症度を判断することは、冠動脈疾患 (CAD) の効果的な管理における重要な目標です。 未治療の虚血は有害転帰の重要な決定要因であり、虚血による血行再建術の利点はよく認識されています.1

冠動脈疾患の解剖学的外観は、心筋虚血の予測に不十分です.1 2 したがって、冠動脈狭窄の機能的重症度の同時評価は、血行再建術のガイドに使用されます.3 臨床現場では、核技術、心エコー検査、心血管磁気共鳴 (CMR) など、さまざまなイメージング方法が利用できます。 このようなモダリティは、流れの不均一性と収縮異常を評価しますが、これらは心筋虚血の代理として機能します。虚血自体は測定されません。 さらに、これらの機能的イメージング モダリティは外因性の造影剤の使用に依存しており、これは小さいながらも追加のリスクを伴い、特定の集団では禁忌となる可能性があります。

血中酸素レベル依存 (BOLD) イメージングは​​、ヘモグロビン固有の常磁性特性を利用しています.4 反磁性オキシヘモグロビンから常磁性デオキシヘモグロビンへの遷移は、磁化率の違いを誘発し、その結果、磁気共鳴信号強度が変化し、それによって酸素依存コントラストが生成されます。 したがって、BOLD イメージングは​​、心筋組織の酸素化に関する洞察を提供します。 低酸素症は虚血カスケードのイニシエーターであるため、BOLD イメージングによる局所心筋酸素化の評価は、酸素の供給と需要の不均衡をより直接的に反映し、CAD の検出に敏感であると仮定されています。 実際、CAD を検出するための BOLD イメージングの初期評価では、有望な結果が得られました.5-7 さらに、BOLD は、他の心筋の病理学への病理学的洞察を提供しています。 心筋灌流 (血流) は、酸素化から切り離すことができます。 例えば、心筋の酸素需要は、冬眠中の心筋ではダウンレギュレートされる可能性があり、肥大型心筋症 (HCM) ではエネルギー代謝のコストが増加するためにアップレギュレートされる可能性があります。 左心室肥大を伴わない HCM 突然変異保因者において、Karamitsos らは、正常な心筋灌流予備能を示しましたが、ストレス時の異常な心筋酸素化を示しました。これはおそらく、サルコメア遺伝子突然変異が肥大の開始前に収縮のエネルギーコストを増加させるという事実によって説明されます.8

ただし、BOLD イメージングには多くの欠点があります。 まず、BOLD 信号は血管に限定されたデオキシヘモグロビンを反映するため、組織の酸素状態を正確に反映していません.9 第 2 に、BOLD 信号は血管形状、血流および血液量の変化にも依存するため、信号を混乱させる可能性があります.9 最後に、BOLD 信号 (T2 の T2*) を測定するために使用される CMR 技術は、T2* または T2 の変化が酸素分圧 (PO2) の変化に関連付けられないため、定量的ではありません。 代わりに、半定量的測定は信号強度を使用して行われ、酸素化を反映すると想定されます。

酸素増強磁気共鳴画像法 (OE-MRI) は、これらの制限を克服する可能性があります。 酸素自体には常磁性があります。溶存酸素を含む水のプロトン縦緩和速度 (R1) を増加させます.10 R1 の測定された変化 (= 1/T1、T1 緩和時間はすべての組織に固有の磁気特性) は、酸素の呼吸によって誘発され、PO2 の変化に正比例します。 OE-MRI では、上昇した濃度の酸素を呼吸したときの R1 の変化が測定されます。 したがって、BOLD に対する OE-MRI の利点は、組織の酸素化に敏感であり、血流と量の変化に依存せず、R1 の変化が PO2 の変化に正比例するため、真に定量的であることです。 したがって、心筋酸素化の定量的尺度を提供する可能性があります。 OE-MRI は、従来の臨床 MRI スキャナーで肺組織の酸素化 11 、固形腫瘍の酸素化 12 、および妊娠中の女性の胎盤の酸素化 13 を評価するために使用されており、非常に有望な結果が得られています。

OE-MRI は心臓には適用されていません。 OE-MRI は、外因性造影剤を含まない、心筋組織の酸素化の非侵襲的、非イオン化、および定量的評価を可能にするという仮説を立てています。 この場合、OE-MRI は、CAD の診断と管理、および心疾患の病態生理学的洞察を提供するという点で、大きな可能性を提供します。