急性期脳梗塞の画像診断(CT)まとめ

頭部CT

 急性期脳梗塞の画像診断はCTとMRIがよく利用されます。特にCTは脳梗塞と脳出血の鑑別に有用です。hyperdense vessel signとearly infarct signは、急性期脳梗塞の予測に、ASPECTS法はtPA静注療法の予後判定に使われます。今回、急性期脳梗塞の画像診断(CT)をまとめました。

背景

 画像検査は、急性期脳卒中患者の出血を除外し、脳障害の程度を評価し、脳梗塞の原因となっている血管病変を特定するために用いられる。高度なCTおよびMRI技術の中には、不可逆的に梗塞した脳組織と救済可能な脳組織を区別できるものがあり、それによって治療の恩恵を受ける可能性の高い患者をよりよく選択できるようになっている。この技術の使用は、利用可能かどうかに依存する。今回、脳梗塞の急性期(最初の24時間)における神経画像診断について解説する。

画像検査へのアプローチ

画像診断の目標

 急性期脳梗塞または一過性脳虚血発作(TIA)が疑われるすべての患者に対して、神経画像診断を行うべきである。脳・神経血管イメージングは、急性期脳卒中において重要な役割を果たしている。

  • 梗塞と出血の鑑別
  • 腫瘍などの脳卒中擬態を除く
  • 頸動脈・頭蓋内動脈の状態を評価する
  • 不可逆的に梗塞を起こしている脳組織の範囲を推定する。
  • 梗塞のリスクがある脳組織(ペナンブラ)を救済する可能性のある範囲を推定する。
  • 再灌流療法(静脈内血栓溶解療法、機械的血栓回収術など)における急性期治療の選択

 脳画像検査と神経血管検査は、単独で考えるのではなく、急性期脳卒中評価の一部として考えるべきである。しかし、画像診断のアプローチは、個々の患者の特徴(例:脳卒中発症からの時間、再灌流療法の適応)や、脳卒中の専門知識や画像診断能力の地域的な利用可能性に応じて異なる場合がある。

初期画像検査としてのCT vs MRI

 静脈内血栓溶解療法による再灌流療法を含む急性期脳梗塞患者の治療のため、指針となる脳画像検査が必要である。急性期脳梗塞が疑われるすべての患者を迅速にスクリーニングし、静脈内血栓溶解療法による治療を行うべきである。

 初回の脳画像検査は、CTまたはMRIのいずれかである。CTは、広く普及していること、スキャン時間が短いこと、頭蓋内出血の検出が容易であることから、ほとんどの施設で好まれている画像検査である。MRIに絶対的な禁忌がある場合は、CTが不可欠であることに変わりはない。したがって、CTは世界中で急性期脳卒中患者のトリアージに使用される最も多い画像モダリティである。非造影CT(NCCT)は虚血性脳卒中と出血性脳卒中を鑑別するための優れた検査性能特性を有しており、初期の急性虚血性脳卒中の徴候を同定するために使用することができる。また、NCCTでは血栓の存在が血管内の高吸収域として認められることがあり、これはhyperdense vessel signと呼ばれている。

 CT血管造影(CTA)は、緊急大血管閉塞(ELVO)があるかどうかを判断するための血管内治療の候補となりうる患者のトリアージに適しており、頭部CTと同時に行うことができる。CT灌流画像(CTP)は、機械的血栓摘出術の対象となる患者、特に後期のタイムウィンドウ(最後に良好であることが判明した時刻から6~24時間後)の患者の選択にも有用である。

 拡散強調画像(DWI)を用いたMRIは、急性期脳梗塞の検出と一部の脳卒中の擬態の除外において、非造影CTよりも優れている。また、MRIはT2* gradient echo(GRE)と磁化率強調画像(SWI)の両方で急性出血を確実に検出することができる。しかし、急性虚血性脳卒中が疑われる患者の急性期評価には、ほとんどの施設でMRIを利用することは容易ではない。また、実際には、MRIはCTよりも禁忌や患者の不耐性によって制限されている。ある研究では、93%以上の患者が造影CTを受ける資格があったのに対し、MRIでは58%にすぎなかった。

 血栓溶解療法の静脈内投与前の唯一の神経画像スクリーニング法としてMRIを日常的に使用することが可能であることを示した報告がいくつかある。このような研究では、135人の患者を対象にMRIでスクリーニングを行い、アルテプラーゼ(tPA)を静脈内投与したところ、質の改善プロセスにより、搬送から静注までの時間を60分以下に短縮することができた。このように、急性期虚血性脳卒中が疑われる患者の評価にMRIが十分に利用できる施設を選択した場合には、MRIは唯一の画像診断法として使用することができる。しかし、静脈内血栓溶解療法が可能な患者の選択において、MRIがCTよりも優れていることを示すデータはない。アルテプラーゼ静注による治療を過度に遅らせない場合に限り、CTではなくMRIを使用すべきである。

神経血管画像検査

 機械的血栓摘出術の候補となりうる患者の大動脈閉塞の有無を確認するためには、神経血管画像検査(血管造影検査)が必要である。

 神経血管イメージングは頭蓋外(内頸動脈および椎骨)および頭蓋内(内頸動脈、椎骨、脳底動脈、およびウィリス動脈輪)の大血管を評価すべきである。multiphase CTAやMRAなどの非侵襲的な方法が好ましい。従来のデジタル・サブトラクション・アンギオグラフィ(DSA)は通常、非侵襲的な研究では結論が出ない場合に使用される。

高度な画像診断

 虚血性脳障害および脳灌流の評価は、後期時間帯(脳卒中発症から6時間以上、または最後の無症状時刻)における機械的血栓摘出術など、治療の決定に影響を及ぼす可能性がある場合には、マルチモーダルCT(CTAおよびCT灌流画像法[CTP])またはマルチモーダルMRI(磁気共鳴血管造影[MRA]、DWI、および灌流MRI[PWI])のいずれかを用いて実施することができる。マルチモーダルCTまたはMRIは、不可逆的に障害を受けている組織の量(梗塞中心部)と、重篤な低灌流状態にあるが再灌流により救える可能性のある組織の量(虚血性ペンブラ)についての重要な情報を提供することができる。

非造影CT

 超急性期では、通常、出血を除外するために頭部の非造影CT(NCCT)検査が行われ、出血では感度が高い。出血の存在は、通常のスキャンや急性虚血性脳卒中を示すスキャンとは全く異なる治療につながる。したがって、NCCT検査は患者が医学的に安定したらすぐに受けるべきである。脳卒中の検査を迅速に行うために、救急車から脳卒中が疑われる患者を直接CTに搬送し、救急部を経由せずに検査を行う病院が増えている。

 MRIと比較したNCCTの主な利点は、広く利用できることと取得のスピードにある。また、脳卒中が疑われるすべての患者の即時CT撮影は、選択された患者のスキャンや即時撮影ではなく遅延撮影などの代替戦略と比較した場合、最も費用対効果の高い戦略である。

 急性期脳卒中に対するNCCTの有用性は、CT灌流画像(CTP)とCTアンギオグラフィ(CTA)、すなわちマルチモーダルCTを追加することで向上し、NCCT単独と比較して急性虚血性脳卒中の検出が改善される。さらに、マルチモーダルCTは緊急大血管閉塞(ELVO)と急性虚血性脳卒中の中心部とペナンブラの両方を診断することができる。血管内インターベンション後には、出血と梗塞組織の造影の両方が起こる可能性があり、デュアルエネルギーCTを使用して両者を鑑別することができる。

 NCCTにおけるいくつかの所見は、急性虚血性脳卒中が疑われる患者の評価に有用であり、hyperdense vessel signおよびearly infarct signを含む。

hyperdense vessel sign

  NCCTでの動脈の高吸収(bright artery sign)は、動脈内腔の血栓の存在を示すことがある。これは中大脳動脈(MCA)領域脳卒中患者の30~40%でNCCT上可視化できる。この所見は、MCA閉塞に非常に特異的であり、近位のMCA閉塞(第一枝)だけでなく、より遠位のMCA枝の閉塞(例:sylvian dot sign)で観察することができる。同様に、脳底動脈の血栓は、NCCTではその動脈の高吸収として現れることがある。動脈の高吸収は脳実質の虚血性障害を反映していない。したがって、時間に依存して(時間が経つにつれて増加する)、臨床転帰と直接関連しているわけではない。これは、脳実質の損傷を反映し、時間依存性があり、予後の悪化と関連している「early infarct sign」とは対照的である。

early infarct sign

NCCTにおけるearly infarct signには以下のようなものがある。

  • 大脳基底核における灰白質との境界喪失(例:レンズ核の不明瞭化)
  • シルビウス裂の島皮質陰影の喪失または不明瞭化
  • 大脳皮質不明瞭化と脳溝消失
early infarct sign
  • 急性左片麻痺を呈した59歳男性におけるEICの所見。(A,B)発症3.5時間後のNCCTでは、脳溝不鮮明化を伴う低吸収と皮質腫脹を認める。右前頭葉、右側頭前頭葉、右島皮質、右前頭頂葉に灰白質境界の消失がみられる。

 初期の梗塞徴候の過小評価および過大評価は多い。脳神経内科医、神経放射線科医、一般診療所の初期脳梗塞徴候を認識する能力を調査した研究では、特に訓練を受けていない医師の間では、中程度の評価者間信頼性が示されている。経験豊富な読影者が解釈した正常なNCCTの重要性を過小評価すべきではない。

 脳卒中発症後6時間以内にNCCTスキャンを実施した15件の研究を含むシステマティックレビューでは、早期脳梗塞徴候の有病率は61%(標準偏差±21%)であった。脳梗塞の徴候に対するNCCTの感度は時間の経過とともに上昇する。

 NCCTでの軽度の虚血性変化(すなわちearly infarct sign)は、静脈内血栓溶解療法の禁忌ではなく、hyperdense vessel signの存在も禁忌ではない。early infarct signの存在は、機能的転帰不良のリスク増加と関連している(オッズ比3.11、95%CI 2.77-3.49)が、国立神経疾患・脳卒中研究所(NINDS)試験の解析では、初期のNCCTの梗塞徴候は、アルテプラーゼ(tPA)静注療法後の有害な転帰のリスク増加とは独立して関連しておらず、tPAで治療された患者は、初期のNCCT徴候の有無にかかわらず良好であったことが明らかになった。

虚血性変化を評価するASPECTS法

 Alberta stroke program early CT score(ASPECTS)は、NCCT上の早期虚血性変化を評価し、伝達するためのシンプルで信頼性の高い方法を提供するために開発された。

ASPECTSの計算

 ASPECTS値は、2つの標準的なaxial NCCT画像の評価から計算される。

 1つは視床と大脳基底核のレベルで、もう1つは大脳基底核の頭側。このスコアは、MCAの血管領域を、これら2つの軸方向の切り口で評価される10の関心領域に分けている。

aspects
  • ASPECTS値は、2つの標準的なaxial CTカットから計算される:1つは視床と大脳基底核のレベルで(左)、1つは大脳基底核の頭側(右)。A:前循環;P:後循環;C:尾状核;L:レンズ核;IC:内包;I:島領域;MCA:中大脳動脈; M1:前大脳皮質;M2:島より外側の大脳皮質;M3:後大脳皮質;M4、M5、M6はM1、M2、M3よりすぐ上の前大脳皮質領域、外側領域、後大脳皮質領域

 ASPECTS値を計算する際には、10の定義された領域のそれぞれで、局所的な腫脹や実質性低吸収域などのearly infarct signについて1点を差し引く。したがって、正常なNCCTのASPECTS値は10点であるが、MCA領域全体のびまん性虚血性変化は0点となる。ASPECTSはMCA領域に限定されているため、ラクナ梗塞や脳幹梗塞のようなMCA領域外の脳梗塞には適用できない。

ASPECTSの有用性

 最初のASPECTS試験では、tPA静注治療を受けた前方循環虚血患者156人の治療前NCCTスキャンをプロスペクティブにスコア化した。ASPECTSは良好な感度と特異度(それぞれ78%と96%)で機能的転帰を予測した。tPA静注治療を受けた1135人の患者を対象としたプロスペクティブなCanadian Alteplase for Stroke Effectiveness Study(CASES)観察コホート研究では、ベースラインのASPECTSが1ポイント減少するごとに、独立した機能的転帰の確率が低下することが明らかになった(オッズ比0.81、95%CI 0.75-0.87)。

 NINDSおよびEuropean Cooperative Acute Stroke Study(ECASS-II)のtPA脳卒中研究のベースラインNCCTスキャンのASPECTSは、tPA治療効果の統計学的に有意な修飾とは関連していなかった。この所見は、NCCT上の初期虚血性変化の徴候がtPA静注治療後の有害転帰のリスク増加と独立して関連していないことを発見したNINDSコホートから上記に引用した報告と一致している。

 初期の研究におけるASPECTSの観察者間および観察者間の信頼性は良好から優れていると報告されている。しかし、その後の研究では、特に経験の浅い医師では、ASPECTSの観察者間信頼性が低くなっている。ASPECTSのもう一つの問題点は、初期の虚血性変化を示すと考えられるNCCT上の大脳実質徴候が、実際には異なる病態生理学的機序を持っている可能性があることである。特に、低吸収域は不可逆的な梗塞の中心部を表しているのに対し、局所的な腫脹はペナンブラを表している可能性があることを示唆するエビデンスがある。ASPECTSは、NCCT画像の解析に使用した場合よりも、CTA画像やCTPから得られた造影CT画像の解析に使用した場合の方が、虚血性変化の検出や最終的な梗塞体積の特定の精度が高くなる可能性がある。

標準 ASPECTS の修正

 ASPECTS は伝統的に NCCT で解釈される。しかし、虚血性変化の検出および最終的な梗塞容積の同定のために、CTAのsource imageまたはCTP取得の一部として得られた造影CT画像で評価すると、より高い精度が達成される可能性がある。

 (半)自動化された画像解析ソフトウェアを用いたASPECTSの評価は、”手動 “ASPECTSスコアリングにおける限られた評価者間信頼性の問題を解決する可能性がある。

CT血管造影

 CTAは、肘前窩の静脈を通してヨウ素化造影剤を急速に投与することによって実施される。ヘリカルCT画像は、脳血管系における造影剤の到着を捕捉するためにタイミングを合わせて行われる。造影は、CT画像上の大血管で見ることができ、これらはウィリス動脈輪と頭蓋外動脈の3次元コンピュータ再構成のためのデータとして機能する。血栓(すなわち、腔内血栓)は、CTA上で血管内に充填欠損を引き起こし、画像上で見ることができる。

 頭蓋内血管の狭窄と閉塞の検出については,従来の血管造影検査と比較して,CTAの感度は92~100%,特異度は82~100%であった。CTAは遠位小動脈と比較して、より大きな近位動脈の閉塞(緊急大血管閉塞[ELVO])の検出により正確である。

 急性期脳梗塞の評価を受けるすべての患者に対してCTAを行う施設が増えてきている。このような状況では、急性期治療、特に機械的血栓摘出術のための患者のトリアージに有用である。また、脳卒中擬態の診断にも有用である。例えば、脳底動脈血栓症によるものと考えられる重度の脳幹徴候を有する患者で、CTAでは正常な脳底動脈が認められた場合には、別の診断が必要となる。

側副血流とmultiphase CTA

 軟膜動脈側副血管は、造影剤投与後に脳血流に関する情報を3段階に分けて取得するmultiphase CTAを用いて評価することができる。第1フェーズは、動脈ピーク期に大動脈弓から頭蓋骨頂点までの画像取得を伴う従来のCTAで構成され、第2および第3フェーズは、ピーク期と末期静脈期に頭蓋骨基部から頂点までの画像取得で構成されている。ESCAPE試験では、multiphase CTA上の中等度から良好な側頭側副循環の存在は、機械的血栓摘出術の患者を選択するために使用される基準の一つであった。

multiphase CTA
  • (A) 左MCA閉塞(矢印)と良好な側副循環(後方の動脈)。
  • (B) 左MCA閉塞(破線矢印)と中程度の側副循環。
  • (C)右のMCA閉塞(矢印)と乏しい側副循環(最小限の後方動脈)。

 Maximum intensity projection(MIP)は、CTAデータの表示に使用される一般的な3次元レンダリング技術である。MIP画像は、中大脳動脈(MCA)のM2またはM3が関与するものなど、動脈のより遠位の枝における狭窄または閉塞を迅速に同定するのに有用である。MIP画像はまた、血栓の負荷(すなわち、血栓の長さ)と脳卒中ペナンブラ保護の役割を果たしているレンズ核側副路の状態を評価するために有用である。

CTA source imageから血流を推定する

 CTA source imageは、CTAで発生する脳血管系のコントラスト増強を利用することにより、血流の推定値を提供することができる。CTAの間、コントラストは正常な灌流組織の脳微小血管を満たし、CTA source image上で高吸収に表示される。一方、梗塞した脳領域では、微小血管の造影剤による不透明化が減少しているか、あるいは全く見られない。そのため、これらはCTA source image上では低吸収に見えることがある。その結果、CTA source imageは早期脳梗塞の検出においてNCCTよりも感度が高い。CTA source image(CTA-SI)上の低吸収は、脳梗塞および拡散強調MRI上の細胞性浮腫と相関している。

CTA source image
  • 88 歳女性。急性左片麻痺と構音障害を発症 90 分後に認めて入院した。ベースラインの非造影頭部CT(A)は右MCA領域に初期の虚血性変化を示す(矢印)。CTA-SI画像(B)では右MCA領域に低吸収が認められ(矢印)、フォローアップCTスキャン(矢印)では最終梗塞(C)に相当する。

CT perfusion imaging (CTP)

 CTPは、ヨウ素化造影剤の静脈内急速注入後に得られる一連のCTスキャンである。この手法を使用して、脳内の造影剤の通過を評価することができる。灌流解析ソフトを用いて脳の灌流を示すマップを作成することができる。具体的には,脳を通過するヨウ素化造影剤の急速注入動態を解析することで,脳血流、脳血流量,脳を通過する造影剤の平均通過時間、ピークまでの時間、残留物のピークまでの時間を推定することができる。これらのマップは、梗塞中心部(不可逆的に損傷している組織)と虚血性ペナンブラ(致命的に低灌流状態にあり、潜在的に救済可能な組織)の大きさを推定するのに有用である。後期(脳卒中発症後6~24時間)における血管内治療の研究では、CTPまたはマルチモーダルMRI(拡散強調画像法[DWI]および灌流強調画像法[PWI])を用いて、小さな虚血性コアと比較的大きな虚血性ペンブラを有する患者を同定している。 CTA source imageと同様に、CTPからのsource imageを解析することができる。CTPのsource image上の低吸収領域は、梗塞した脳領域と相関している。ある研究では、CTPの画像や脳血量マップに適用したASPECTS法は、NCCTやCTAの画像に適用したASPECTS法よりも、不可逆的な梗塞と臨床転帰を特定するための精度が高いことが明らかにされている。