血管内血栓除去術成功後の急性虚血性脳卒中患者における脳血流変化の調査 (RESTORE-AIS)

はじめに：

急性虚血性脳卒中（AIS）は、世界で2番目に多い死因であり、3番目に多い障害の原因となる重要な世界的健康問題です。最大46％の症例では、AISは大きな脳血管の急性閉塞によって引き起こされ、脳の特定部位への血流喪失（つまり組織虚血）をもたらし、重篤な神経学的障害を引き起こします。これらの障害と虚血組織損傷の負担は、血管内血栓除去術（EVT）によって大幅に軽減されるか、完全に回復する可能性があります。EVTは、血栓を除去し（再開通）、脳血流を回復させることで閉塞血管を再開通させることを目的とした手技です。しかし、臨床現場では、再開通が成功したにもかかわらず、約半数の患者が適切な神経学的改善を経験しません。これは再灌流不全または臨床的に無効な再灌流と呼ばれる現象です。この状態は、脳損傷の進行、梗塞領域の出血性転換、短期および長期の不良な臨床スコアによって特徴づけられます。その臨床的重要性から、この現象をよりよく理解するための努力がなされてきました。動物モデルを用いたいくつかの研究では、微小血管損傷、炎症反応、微小血管閉塞、神経血管機能障害など、再灌流不全に寄与する可能性のある様々な病態生理学的メカニズムが特定されています。脳組織の自己調節障害は、再灌流不全を特徴づけ、これらの潜在的なメカニズムの一部を結びつける血液力学的状態の一つであるようです。最近、臨床患者集団における再灌流不全を調査するために多数の画像技術が提案されていますが、これまでのところ、臨床研究の数は限られており、優れた画像モダリティは出現していません。これらの患者を研究するための最良の画像バイオマーカーを特定することは極めて重要です。なぜなら、EVT後の血液力学的組織変化とその臨床転帰との関連をより深く理解することで、再灌流不全を発症するリスクの高い患者を特定するのに役立つ可能性があるからです。このような知見は、個別化された神経保護治療戦略につながり、最終的にEVT後の臨床転帰を改善する可能性があります。

BOLD-CVRは、脳組織の血流変化を調節する能力（つまり自己調節）を測定できる、AIS患者に適した磁気共鳴画像法（MRI）技術です。この技術は、BOLD機能的MRI（fMRI）シーケンス取得中に、RespirActTMガスブレンダーシステムを通じて標準化され、再現性があり安全な二酸化炭素（CO2）呼吸負荷を実施することを含みます。CO2投与は血管拡張刺激として作用し、自己調節が保たれた脳領域での血流増加を誘導します。逆に、自己調節が障害された領域では、血流増加が不十分であるか、逆説的な減少さえ起こる可能性があります。この現象は「盗流現象」として知られ、重度の組織血液力学的障害の指標となります。CO2刺激によって誘導される脳血流の変化は、組織レベルでの酸素化/脱酸素化ヘモグロビン比の変動を反映するBOLD fMRI信号の変化を通じて検出されます。脱酸素化ヘモグロビン分子は常磁性を示し、3テスラMRIでのT2/T2*緩和時間に影響を与えますが、酸素化ヘモグロビン分子にはそのような効果はありません。その結果、血流変化によって引き起こされる酸素化/脱酸素化ヘモグロビン比のシフトは、BOLD fMRI信号の変化につながります。このようにして、BOLD fMRIシーケンスと標準化されたCO2刺激を組み合わせることで、高い時間的・空間的分解能と高い再現性で脳組織の血液力学的変化を正確に測定することが可能になります。

このプロジェクトでは、研究者は、再灌流不全を調査するための新しい画像バイオマーカーとしての血中酸素濃度依存性脳血管反応性（BOLD-CVR）の役割を研究することを目指しています。研究者はそれにより、BOLD-CVR技術を、当施設でEVTを受けたLVO-AIS患者の標準的な治療後画像評価に統合し、BOLD-CVR信号と臨床転帰との関係を調べます。

プロジェクトの目的とデザイン：

研究者は、血管内血栓除去術後のLVO-AIS患者において、障害されたBOLD-CVR値を示す脳組織領域の存在が、再灌流不全（つまり障害された神経学的回復）を発症するリスクの高さと関連していると仮説を立てています。

主要目的：

研究者は、BOLD fMRIを用いてEVT後の早期における再灌流組織の血流変化を特徴づけ、それらとEVT後90日目の臨床転帰との関係を調べることを目指しています。

二次目的：

二次目的は、BOLD-CVR信号を同時に取得された灌流測定値（DSC MR灌流画像や術中血管造影所見（例：早期静脈充満、毛細血管ブラッシュ）など）と比較することです。研究者はまた、BOLD-CVR信号と7日目の臨床転帰および入院中の臨床的悪化との関連を評価します。

研究アウトカム

このプロジェクトの研究課題と根底にある仮説を考慮し、BOLD-CVR所見（曝露変数）と事前に定義された臨床転帰との関連が調査されます：

主要アウトカム：

- 修正Rankinスコア（mRS）を通じて測定された90日目の機能的転帰

二次アウトカム：

• mRSを通じて測定された7日目（退院時）の機能的転帰。
• 入院中の神経学的悪化：以下の基準の1つ以上を満たす新たな神経学的悪化と定義されます：総NIHSSスコアの増加≥2、NIHSSサブスコア1a、1b、または1c（意識レベル）の増加≥1、またはNIHSSサブスコア5a、5b、6a、または6b（運動）の増加≥1
• ハイデルベルク分類に従って定義された、再灌流組織内の放射線学的に確認された出血性転換。
• 再灌流組織内の放射線学的に確認された梗塞病変の進行。

BOLD-CVR信号と臨床的および放射線学的転帰との関連は、回帰分析を用いて調査されます。

さらに、研究者は、BOLD-CVR所見と様々な標準的な血液力学的画像パラメータとの相関を探ります。これには以下が含まれます：(a) 再灌流組織領域における脳血流量（CBF）、脳血液量（CBV）、平均通過時間（MTT）、およびTmax値；(b) 治療後デジタルサブトラクション血管造影（DSA）における早期静脈充満または毛細血管ブラッシュサインの頻度；(c) 虚血組織側と同側の中大脳動脈における収縮期血流速度と拍動指数。

ベースライン特性 収集するベースライン特性には、年齢、性別、閉塞側（左/右）、閉塞血管（内頸動脈、ICA/中大脳動脈、MCA/両方）、症状発現時間、最後に正常であった時間、入院時のNIHSSスコア、入院時のmRSスコア、既知の併存疾患（心房細動の有無、喫煙歴、高血圧、脂質異常症、肥満、糖尿病など）、入院時CT指標（アルバータ脳卒中プログラム早期CTスコア、ASPECTS；コア体積（mL単位）；ペナンブラ体積（mL単位）；ペナンブラ-コアミスマッチ体積（mL単位）；低灌流強度比、HIR；側副血行路評価スコア）、急性再灌流療法の種類（IVT + EVT、またはEVT単独）、症状発現または最後に正常時から鼠径部穿刺までの時間（時間単位）、mTICIグレード、MRIベースライン検査におけるDWI由来の梗塞病変体積（mL単位）が含まれます。

プロジェクトデザイン プロジェクトデザインは、EVT後の3つの事前定義された時点（72時間後、7日後、90日後）でLVO-AIS患者におけるBOLD-CVR画像を調査することを目的とした、単施設、前向き、観察コホート研究で構成されています。ベースライン特性、臨床転帰、および標準的な血液力学的画像技術から得られた所見に関するデータは、研究期間中に前向きに収集されます。

このプロジェクトは、スイスを代表する一次脳卒中センターであり、施設の画像インフラの一部として確立された技術としてBOLD-CVRを提供しているチューリッヒ大学病院の臨床神経科学センターで実施されます。

研究者は、この研究が参加患者への臨床的意思決定や標準治療に影響を与えないことを強調したいと考えています。

プロジェクト対象集団と研究手順

プロジェクト対象集団、包含基準および除外基準：

• 目標サンプルサイズ：100名の患者
• 研究期間：2.5年（2025年6月 - 2027年12月）：研究者は、2.5年の期間で目標サンプルサイズ100名の患者を登録することを目指しています。これは月に3-4名の患者を含めることを意味し、最後の3か月は最後に登録された患者のフォローアップに充てられます。

包含基準：

• 18歳以上の男性および女性被験者。
• ICA、MCA（M1および/またはM2セグメント）、またはその両方の新たな一側性閉塞に関連する急性虚血性脳卒中。
• 血管内血栓除去術の適格性および実施。
• mTICIスコア≥2bと定義される成功した再開通の達成。
• 患者の書面によるインフォームドコンセント、または患者が同意手続きに参加できない場合、患者の利益を保護するために研究プロジェクトに関与していない独立した医師の書面による承認が求められます（その場合、事後の患者または近親者からの書面によるインフォームドコンセントを取得する必要があります）。外国語を話す患者は、翻訳者として機能する十分なドイツ語能力を持つ人物によって含められるべきです。

除外基準：

• 科学的調査への参加を望まないという患者の文書化された証拠または確認された意思。
• ペースメーカー、金属製プロテーゼ、緑内障、金属を含むタトゥー染料、口頭で確認された妊娠など、MRIの標準的な禁忌。
• 呼吸操作への協力が不可能または不本意。
• 重篤な非制御性気管支喘息、重度の慢性閉塞性肺疾患（つまり、GOLDステージ≥III）、びまん性間質性肺疾患、肺塞栓症、急性/亜急性心筋梗塞、または重度の心不全（つまり、NYHAクラス≥III）などの主要な心肺疾患。
• 症状性頭蓋内圧亢進。
• ハイデルベルク分類に従うタイプ≥2の頭蓋内出血の存在。
• 新規発症のてんかん。

募集、スクリーニング、およびインフォームドコンセント手順：

チューリッヒ大学病院の脳卒中センターに来院し、EVTの適格なLVO-AIS患者は、日常の臨床現場でプロジェクトリーダーとそのチームを通じて連続的に募集の対象とされます。募集は、標準的な急性期患者治療への影響や遅延を避けるために、EVTが実施された後の脳卒中中間ケアユニットで行われます。包含基準と除外基準を評価するための初期患者スクリーニングは、プロジェクトリーダーとそのチーム、および担当医師によって、診療録のレビューを通じて実施されます。この段階での除外基準（例：重度の心肺疾患）の存在は、募集プロセスからの即時除外につながります。この初期スクリーニング後も募集の適格性が残っている候補者に対しては、プロジェクトリーダーとそのチームが病棟で直接患者に接触し、研究への参加について話し合います。患者が参加を検討するための十分な時間が与えられ、すべての質問に対応されます。候補者が同意手続きに参加できない場合、患者の利益を保護するために、法的代理人または家族からの書面による承認が取得されます。そのような場合、事後の患者からの書面によるインフォームドコンセントが取得されます。

募集プロセス全体を通じて、候補者には、プロジェクトへの参加を拒否しても今後の医療に影響しないことが明確に伝えられます。

研究手順 全体プロジェクト期間：30か月 募集段階の期間：27か月 各参加者のプロジェクト期間：EVTから3か月 計画プロジェクト開始（FPFV）：2025年6月 計画プロジェクト終了（LPLV）：2027年12月

研究手順の説明

• 患者募集は、EVTが実施された後のLVO-AISのための入院中に行われます。
• 新しい患者が研究に含まれると、研究識別番号が作成され、そのベースライン特性が、このプロジェクトのデータ収集のために作成された電子症例報告書（eCRF）「BOLDCVR_postEVT_MasterDatabase.xlsx」というExcelファイルに追加されます。このExcelファイルは、研究チームのメンバーのみがアクセスできる安全なサーバーに保存され、バックアップ措置として、研究チームのオフィスにある鍵付きのハードドライブにも保存されます。
• 含まれた患者は、EVT後24-48時間、5-7日、および90日に、BOLD-CVR画像を含む合計3回のMRI検査を受けます。最終検査への参加が、被験者の研究への関与の終了となります。
• 臨床転帰は、確立された施設の患者管理プロトコル（入院中、退院時、および3か月後の脳血管外来）に従って前向きに収集され、eCRF「BOLDCVR_postEVT_MasterDatabase.xlsx」に追加されます。

• MRI検査は、患者が研究に登録された後、3テスラSkyra MRIスキャナー（Siemens、エアランゲン、ドイツ）を用いて実施されます。患者の快適性を最大化し、取得時間を最小化するために、利用可能な最良のハードウェアとソフトウェアが使用されます。MRIプロトコルには以下のシーケンスが含まれます：

  • スカウト：15秒
  • 拡散強調画像（DWI）：2分30秒
  • 磁化率強調画像（SWI）：3分
  • 3D Fluid-Attenuated Inversion Recovery（FLAIR）：6分
  • 3D Time of Flight（TOF）血管造影：4分15秒
  • BOLD fMRI + CO2刺激：6分30秒：BOLD fMRIシーケンス中に、ガスブレンダーシステムRespirActTM（Thornhill Research Institute、トロント、カナダ）を使用して、前述のように標準化された二酸化炭素（CO2）刺激が適用されました。これには、患者固有の安静時PETCO2で100秒間、次に10 mmHgまで80秒間増加させ、その後安静時PETCO2に220秒間戻すことが含まれ、PETO2レベルは一定に保たれました。潜在的な有害事象に迅速に対処するために、セッション中にバイタルサイン（血圧、酸素飽和度、心電図を含む）が継続的にモニタリングされました。
  • MPRAGE 3D native T1：5分
  • ガドリニウムベースのDynamic Susceptibility Contrast（DSC）灌流：2分
  • 総スキャン時間：29分30秒
• DWI、SWI、3D FLAIR、3D TOF、MPRAGE 3D native T1、およびガドリニウムベースのDSC灌流画像は、臨床標準の取得プロトコルに従って取得されます。
• すべての画像データは、MRIデータルームから前向きに取得され、安全なサーバーとハードドライブの両方に保存されます。患者は研究識別番号に従って保存されます。
• 各BOLD-CVR画像データセットは処理および分析され、BOLD-CVR定量値を抽出します。画像分析は、MATLAB2022（The MathWorks, Inc.、ネイティック、米国）およびSPM12（Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, Institute of Neurology, University College London）を利用する、以前に説明された分析パイプラインに従って、Fierstra教授の研究ラボのコンピュータでのみ実行されます。研究チームの承認されたメンバーのみがこれらのコンピュータにアクセスできます。

可能性のあるプロジェクトバイアス：

研究者は、我々のプロジェクトが選択バイアスや交絡バイアスなどの特定のバイアスの影響を受けやすい可能性があることを認めます。

選択バイアスのリスクを軽減するために、研究者は、当施設に来院しEVTを受けるLVO-AIS患者の最大数の連続した患者を含めることを計画しています。包含基準が患者の臨床状態に影響されないことが重要です。同意手続きに参加できない患者（脆弱な患者）でさえ、上記の手順に従って含められるべきです。

交絡バイアスのリスクは、研究課題に関連する潜在的な交絡変数を特定し、適切な統計分析を通じてそれらを制御することで対処されます。

中止と中断

一方で、研究参加者は、以下の条件のいずれかが満たされた場合、研究チームのどのメンバーによってもいつでもプロジェクトから除外される可能性があります：

• 研究参加後、いずれかの除外基準が発生した場合。
• 悪性梗塞の発症。
• 最初の検査セッションで取得されたベースラインBOLD-CVR画像の品質が低い場合。

他方で、参加者はいつでも事前通知なく、説明なしに研究から撤退することを選択できます。

参加者がフォローアップMRI検査（EVT後7日または90日）の予約を逃した場合、研究への継続参加を促し、新しい予約がスケジュールされます。フォローアップ不能となった参加者と撤退した患者は、マスターデータベースで正確に追跡されます。

この特定の患者コホートへのBOLD-CVR画像の適用に関連する新たな重篤な有害事象が特定された場合（HRO、第21条）、プロジェクトは終了されます。

統計と方法論 このプロジェクトの観察研究デザインと探索的性質を考慮すると、サンプルサイズ計算は実行できません。提供された目標サンプルサイズ（N = 100）は、可能な限り多くの連続した被験者を含めることを考慮して推定されました。

統計的有意性は、両側p値＜0.05と定義されます。統計分析の探索的性質により、多重検定の補正は実施されません。

規制面と安全性

地域規制／ヘルシンキ宣言：

この研究プロジェクトは、プロトコル、ヘルシンキ宣言、医薬品の臨床試験の実施の基準（GCP）の原則、人間研究法（HRA）および人間研究令（HRO）、ならびにその他の地域に関連する規制に従って実施されます。プロジェクトリーダーは、プロジェクトリーダーおよびスポンサーとしての責任を認識しています。

安全性および保護措置の通知（HRA第15条、HRO第20条）：

研究プロジェクト中に、参加者の安全または健康を危険にさらす可能性がある状況、またはリスクと負担と利益との間の不均衡な関係をもたらす可能性がある状況が発生した場合、保護を確保するために必要なすべての措置を遅滞なく講じる必要があります。

研究プロジェクトの実施中に即時の安全性および保護措置を講じなければならない場合、プロジェクトリーダーおよびスポンサーに速やかに（24時間以内に）通知されます。倫理委員会には、これらの措置およびそれを必要とする状況について、7日以内にBASECを通じて通知されます。

重篤な事象（HRO第21条）：

重篤な事象が発生した場合、研究プロジェクトは中断され、倫理委員会には、HRO第21条第1項に従って状況が7日以内にBASECを通じて通知されます。

修正 プロジェクト設定、プロトコル、および関連するプロジェクト文書への実質的な変更は、実施前にHRO第18条に従って倫理委員会に承認のために提出されます。例外は、参加者を保護するために即座に講じなければならない措置です。