フォンタン対象者の血管評価を変革する非造影MRI血管造影：造影剤・呼吸停止なしで安全性と効率を向上

11月 14, 2026 · 論文解説

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解説対象論文: Respiratory-compensated non-contrast vs breath-hold contrast-enhanced MR angiography in pediatric Fontan patients
European Radiology｜被引用数: 0（2026年11月14日時点）

本研究は、小児のフォンタン循環対象者において、新しい呼吸補償付き非造影磁気共鳴血管造影（NC-MRA）が、従来の呼吸停止・造影剤使用磁気共鳴血管造影（CE-MRA）と同等の画像品質と血管径計測値を提供することを示しました。この技術は、造影剤と呼吸停止の必要性をなくし、対象者の安全性を高め、検査手順を簡素化する可能性を秘めています。

研究サマリー（FINER & PICO）

Feasible実施可能性	小児フォンタン対象者のルーチン血管評価に非造影MRAを導入する実現可能性がある。
Ethical倫理面	研究は倫理審査委員会の承認を得て、対象者の親から書面による同意が得られた。
Interesting面白さ	造影剤・呼吸停止不要なMRAは、小児心疾患対象者にとって安全性と利便性を向上させる。
Novel新規性	呼吸補償付き非造影MRAを小児フォンタン対象者に適用し、CE-MRAと比較した初の研究である。
Relevant切実さ	造影剤曝露や麻酔リスクを低減し、脆弱な小児対象者の安全性を向上させるため臨床的に重要。
Measurable測定可能性	血管径計測値と画像品質スコアという客観的・主観的指標で両手法を比較検証した。
Modifiable派生・改善	プロトコル最適化により、従来のMRAの課題を克服し、安全性とワークフロー改善に貢献する。
Structured文章構造	前向き単一施設研究として計画され、盲検化評価と統計的検証が適切に実施された。
PICO / PECO対象・介入・比較・結果	小児フォンタン対象者の血管評価において、NC-MRAはCE-MRAと同等の診断能力を持つか。

はじめに：小児フォンタン対象者の血管評価における課題

どうも、Beyond the Pixelです。先天性心疾患を持つ小児対象者にとって、フォンタン循環（完全肺動脈連結術、TCPCや部分肺動脈連結術、PCPC）は、単心室形態に対する重要な姑息的治療法です。この手術により対象者の生存率は向上していますが、術後も心室機能不全、弁逆流、狭窄、シャント、血栓症、肝線維症など、様々な合併症のリスクに晒されます。これらの合併症を早期に発見し管理するため、定期的な心臓MRI（CMR）検査、特に磁気共鳴血管造影（MRA）が推奨されています。

**Figure 1.** Fig. 1 Study ﬂowchart of patient recruitment. Three datasets were lost due to parental refusal to participate in the study. In three cases, NC-MRA could not be performed for anesthesiological or technical reasons解説: 本研究への対象者の登録フローを示しています。当初36名がスクリーニングされ、最終的に30名の小児対象者が研究に参加しました。

しかし、従来の造影剤使用磁気共鳴血管造影（CE-MRA）は、課題を抱えています。小児対象者、特に乳幼児では、検査中に呼吸を止める（息止め）ことが難しいため、通常は全身麻酔と人工呼吸管理が必要となります。これには、歯科損傷、気道損傷、誤嚥といった挿管自体のリスクや、麻酔曝露による潜在的な神経発達上の長期的な影響といった安全性の懸念があります。さらに、麻酔の導入と覚醒に時間がかかり、検査後の集中治療室でのモニタリングが必要となる場合もあり、検査のワークフローを複雑にします。造影剤の投与に関しても、フォンタン循環では全身循環と肺循環が直列になっているため、最適な造影剤投与タイミングが難しいことがあります。また、マクロ環状造影剤は安全性が高いとされていますが、繰り返し大量投与することによる潜在的な副作用も懸念されています。本記事でご紹介する研究は、これらの課題に対し、造影剤や呼吸停止を必要としない新しい呼吸補償付き非造影磁気共鳴血管造影（NC-MRA）が、小児フォンタン対象者の血管評価において従来のCE-MRAと同等の診断能力を持つかを評価することを目的としています。

研究デザインと方法：非造影MRAと造影MRAの比較

本研究は、2021年2月から2023年9月にかけて実施された前向き単一施設研究です。PCPCまたはTCPCを持つ30名の小児対象者（平均年齢3.6±0.8歳）が参加しました。すべての対象者は、深鎮静下および人工呼吸管理下で1.5テスラ（T）の心臓MRI検査を受けました。NC-MRAは、造影剤投与前に従来のCE-MRAと並行して取得されました。

画像取得プロトコル
従来のCE-MRAは、非ECGトリガー3Dグラディエントエコーシーケンスを使用し、造影剤（ガドブトロール0.2 mmol/kg）投与前および投与後に5つのフェーズで実施されました。一方、新しいNC-MRA研究シーケンスは、造影剤投与前に冠状断スラブとして計画されました。このNC-MRAは、呼吸補償、ECGトリガー、圧縮センシング、Dixon水脂肪分離を組み合わせた、新しい非造影、フロー非依存性3D等方性MRAシーケンスです。小児対象者の短いECGサイクルに対応するため、シーケンスは2回目のR波でトリガーされ、心臓の動きによるアーチファクトを最小限に抑えるように工夫されています。呼吸性アーチファクトを軽減するためには、肝臓ドームにクロスビームナビゲーターが配置され、肝臓と横隔膜の境界面の位置が追跡されました。ナビゲーターは、呼気終末期の±3mmの許容範囲内で取得された心拍のみを受け入れる accept-reject アルゴリズムを用いて呼吸補償を行いました。

画像評価
2名の心臓画像診断経験10年以上の専門家が、すべての臨床データおよび画像データに盲検化された状態で、独立して画像品質を評価しました。また、事前に定義された大動脈セグメント（大動脈基部、上行大動脈中央、大動脈弓中央、大動脈峡部、左心房レベルの下行大動脈）、グレン吻合部、フォンタン導管、肺動脈の血管径を合意形成で測定しました。データセットはランダムな順序で提示されました。画像品質は5点のリッカートスケールを用いて評価され、評価者間の一致度はコーエンのカッパ係数（κ）を用いて評価されました。

統計解析
データは正規分布に応じて、t検定またはWilcoxon符号順位検定を用いて比較されました。NC-MRAとCE-MRA間の血管径の合意度を評価するために、クラス内相関係数（ICC）が算出されました。また、Bland-Altmanプロットを用いて両手法の血管径の差が分析されました。

研究結果：非造影MRAの診断的同等性

この研究には、フォンタン循環の小児対象者30名（女児13名、男児17名、平均年齢3.6±0.8歳）が参加しました。MRI検査中の平均心拍数は89.7±17.4拍/分、平均呼吸数は21.5±6.5回/分でした。

取得時間
NC-MRAの平均取得時間は5分55秒±2分19秒であり、これはマルチフェーズCE-MRAの平均取得時間（5分48秒±3分3秒、造影前画像取得時間を含む、p=0.54）と同程度でした。両シーケンスともに血管系の合併症は報告されませんでした。

血管径計測値
NC-MRAとCE-MRAの間で、ほとんどの血管セグメントにおいて血管径の測定値に有意な差は見られませんでした（p=0.06～0.59）。ただし、大動脈基部では有意差が認められました（p<0.01）。NC-MRAの血管径は大動脈基部で平均3.2%小さく測定されましたが、これは動きによるアーチファクトが少なく、壁がより鮮明に描出されたため、NC-MRAの方がより正確な測定値であると解釈されました。

**Table 1.** Table 1 Detailed results comparing native MRA (NC-MRA) and CE-MRA at various aortic levels, the right (RPA) and LPA, Glenn anastomosis, and Fontan conduit [mm]**解説:** NC-MRAとCE-MRAで測定された大動脈の各レベル、左右肺動脈、グレン吻合部、フォンタン導管の血管径の詳細な比較結果を示しています。

全体的に、NC-MRAとCE-MRA間のクラス内相関係数（ICC）は0.9920から0.9972と優れており、両手法間の高い絶対的合意度を示しています。

**Figure 2.** Fig. 2 Bland−Altman plots of the largest inner diameters in the measured vascular segments [mm]: a aortic root; b ascending (asc.) aorta; c aortic arch; d aortic isthmus; e descending (desc.) aorta; f Glenn anastomosis; g Fontan conduit (conduit); h right pulmonary artery (RPA); and i LPA. The difference between the largest inner diameters in NC-MRA and CE-MRA is shown on the ordinate. The mean of the effective diameters is given on the abscissa. The limits of agreement (± 1.96* SD), the line of equality, and the mean difference including its 95% conﬁdence interval (error bars) are indicated解説: 測定された様々な血管セグメントにおけるNC-MRAとCE-MRAの最大内径の差を視覚的に示しています。大動脈基部を除き、両手法間で測定値の差は小さいことが分かります。

Bland-Altmanプロットは、大動脈基部を除き、平均差が0.15mm以下と小さく、狭い合意限界を示しており、系統的なバイアスがないことが示唆されました。

画像品質
全体的な画像品質、ほとんどの大動脈セグメント、右肺動脈、グレン吻合部、フォンタン導管の視覚的評価では、両手法間に有意な差はありませんでした（p=0.06～0.52）。

**Table 2.** Table 2 Summary of subjective image quality scores of both readers (reader 1 = MZ, reader 2 = CT)**解説:** 2人の評価者によるNC-MRAとCE-MRAの主観的画像品質スコアの要約です。各血管セグメントのスコアと評価者間の一致度（カッパ値）が示されています。

ECGトリガーのおかげで、NC-MRAは大動脈基部と近位冠状動脈で優れた画像品質を示しました（p<0.01）。

**Figure 4.** Fig. 4 A 4-year-old child with double outlet right ventricle and transposition of the great arteries. Coronal reformation of a NC-MRA and b CE-MRA of the aortic root and ascending aorta. Excellent depiction of the proximal left coronary artery (arrow). The different cross-sections can be explained by different capture time points during the cardiac phase (NC: end-diastolic; CE: random time point)**解説:** 大動脈基部と上行大動脈のNC-MRA（a）とCE-MRA（b）の冠状断再構成画像です。近位左冠状動脈が鮮明に描出されています（矢印）。

一方、CE-MRAは下行大動脈、肺静脈、左肺動脈でより良い画像品質を示しました（いずれもp<0.01）。前者の2つのケースではフローボイドが主な原因であり、後者のケースではステント誘発性の感受性アーチファクトが原因でした。

**Figure 3.** Fig. 3 Initial imaging of Fontan circulation in a 2-year-old child with tricuspid atresia. Coronal reformations of a NC-MRA and b CE-MRA. Signiﬁcant susceptibility artifacts are evident due to stent placement in the left coronary artery (arrow). NC-MRA is generally more prone to metal-induced susceptibility artifacts, as shown in this example. Of note, CE-MRA likewise fails to visualize the true lumen. Note the artifact-free depiction of the conduit in the non-CE-MRA and mixed contrast in the CE-MRA (curved arrow)**解説:** 2歳の三尖弁閉鎖症を持つフォンタン循環対象者の初期画像です。aはNC-MRA、bはCE-MRAの冠状断再構成画像を示しています。左冠状動脈のステントによる金属アーチファクトが顕著です（矢印）。

NC-MRAにおける水脂肪分離は非常に良好で、29/30（97%）のデータセットで5点満点のスコアを達成しました。画像品質が低下した主な理由としては、両シーケンスともに金属アーチファクト（主に左肺動脈ステント）、非補正の動き（NC-MRAで11～10/30、CE-MRAで28/30）、フローボイド（NC-MRAで18～20/30、CE-MRAで2/30）が挙げられました。評価者間の一致度は、少なくとも実質的（κ>0.64）でした。

考察：新たな非造影MRAの臨床的意義と今後の展望

本研究で評価された新しいNC-MRAシーケンスは、小児フォンタン循環対象者において、従来のCE-MRAと同等の画像品質と血管径計測値を提供することが示されました。この新しいNC-MRAは、呼吸補償、ECGトリガー、圧縮センシング、Dixon水脂肪分離を組み合わせることで、フロー非依存的な高解像度画像を提供します。これにより、従来のCE-MRAで必要とされた息止めや造影剤投与が不要となり、麻酔要件の軽減、対象者の安全性向上、およびワークフローの簡素化に貢献します。

高解像度とECGトリガーの利点
NC-MRAは、1mm³という高い解像度と信頼性の高いECGトリガーを組み合わせることで、冠状動脈のような細かい血管や、大動脈弁などの動きを伴う構造を鮮明に描出できることが示されました。

**Figure 6.** Fig. 6 Paraxial reformation of the aortic valve of a 4-year-old child with double-inlet left ventricle, pulmonary atresia, and transposition of the great arteries. a Due to a higher resolution of (1 mm)3 and reliable ECG triggering, NC-MRa can provide a motion-free high-resolution image of the aortic valve. b The lower resolution of (1.3 mm)3 and, especially, the ECG triggering absent in CE-MRA, render the depiction of the aortic valve fortuitous解説: 両大血管右室二腔症、肺動脈閉鎖、大動脈転位を伴う4歳の対象者の大動脈弁のパラキシャル再構成画像です。aはNC-MRA、bはCE-MRAで、NC-MRAでは高解像度とECGトリガーにより動きのない高解像度画像が得られています。

これは、特に心臓の動きによるアーチファクトの影響を受けやすい大動脈基部や近位冠状動脈の評価において、CE-MRAよりも優位性があることを意味します。

フロー独立性の利点
NC-MRAのフロー独立性により、主要な胸部および腹部血管を一度の検査で評価することが可能です。これは、フォンタン循環のような複雑な術後状態の評価において、複数のフェーズでの造影MRAスキャンプロトコルと比較して大きな利点となります。また、NC-MRAはT2強調特性を持つため、リンパ管拡張症を血管と同様に描出できます。高速な血流はフローボイドとして明確に描出されるため、リンパ管と血管の鑑別は容易でした。

**Figure 5.** Fig. 5 A 4-year-old child with hypoplastic left heart syndrome and Fontan circulation. The coronal reformation of the thorax of NC-MRA is presented in a in-phase and b water-only imaging. c T2w BLADE FS and CE-MRA in d arterial and e, f two venous phases are also displayed. NC-MRA is T2- weighted, thus resulting in the depiction of lymphangiectases with a signal analogous to that of blood vessels in both in-phase and water-only imaging (a, b, arrows). T2w BLADE facilitates the differentiation of blood and lymphatic vessels (c). It is evident that lymphangiectasia is not depicted in CE-MRA (d, e, f). Note the much stronger fat saturation in the shoulder region in Dixon-based NC-MRA in contrast to spectral fat saturation in T2w BLADE (open arrowhead). Nevertheless, NC-MRA suffered from folding artifacts of local signiﬁcance (closed arrowhead)**解説:** 左心低形成症候群とフォンタン循環を持つ4歳の対象者の胸部冠状断再構成画像です。aはNC-MRAのin-phase画像、bはwater-only画像、cはT2強調BLADE FS画像、d-fはCE-MRAの動脈相と静脈相を示しています。リンパ管拡張症がNC-MRAでは血管と同様に描出されています（矢印）。

研究の限界と今後の展望
本研究にはいくつかの限界があります。まず、すべての対象者は深鎮静下で人工呼吸管理を受けていたため、呼吸運動がある程度標準化されていました。NC-MRAシーケンスは自発呼吸下での取得を想定して設計されていますが、今回の研究では自発呼吸下の小児での検証は行われていません。今後の研究で、自発呼吸下の小児において麻酔要件が実際にどの程度軽減されるかを評価する必要があります。第二に、サンプルサイズが30名と比較的少ないため、統計的検出力と結果の一般化可能性が限定されます。しかし、同一対象者内で両手法を比較する研究デザインにより、対象者間のばらつきを低減し、内部妥当性を強化しています。第三に、画像品質の評価は主観的なスコアに基づいています。圧縮センシングのような非線形再構成アルゴリズムでは、信号対雑音比（SNR）やコントラスト対雑音比（CNR）のような定量的なパラメータを確実に算出することが難しいため、本研究ではこれらの指標は評価されていません。

これらの限界を踏まえつつも、本研究はNC-MRAが小児フォンタン対象者のルーチン血管評価において、CE-MRAの代替となる可能性を強く示唆しています。NC-MRAは、造影剤や息止め、さらには人工呼吸の必要性をなくすことで、麻酔関連のリスク、挿管による損傷、累積的な造影剤曝露を排除し、対象者の安全性を向上させます。また、麻酔科との連携を減らし、医療施設での滞在時間を短縮し、回復プロセスを効率化することで、ロジスティクスを簡素化します。したがって、フォンタン循環のルーチン画像診断においては、NC-MRAを第一選択のシーケンスとして導入することが推奨されます。CE-MRAは、NC-MRAの画像品質が不十分な場合の解決策として、引き続き有用なツールとして活用されるでしょう。

結論

1.5T MRIで実施された呼吸補償付き非造影磁気共鳴血管造影（NC-MRA）は、小児フォンタン循環対象者において、従来の造影剤使用磁気共鳴血管造影（CE-MRA）と同等の画像品質と血管径計測値を提供することが示されました。

この新しい非造影手法は、息止めや造影剤投与を不要にすることで、検査のワークフローを簡素化し、人工呼吸の必要性を回避し、脆弱な対象者の安全性を大幅に向上させます。小児フォンタン対象者の血管評価において、NC-MRAは造影剤や呼吸停止なしに信頼性の高い情報を提供し、麻酔要件の軽減、安全性改善、ワークフロー効率化に貢献する、有望な技術であると言えるでしょう。

用語集

フォンタン循環: 先天性心疾患などで心室が1つしかない対象者に対し、体静脈血を直接肺動脈に送る手術によって作られる循環経路。
MR血管造影 (MRA): 磁気共鳴画像法を用いて血管の形状や血流を画像化する技術。
非造影磁気共鳴血管造影 (NC-MRA): 造影剤を使用せずに血管を画像化するMRAの手法。
造影剤使用磁気共鳴血管造影 (CE-MRA): ガドリニウム造影剤を静脈に注入して血管を画像化するMRAの手法。
ECGトリガー: 心電図（ECG）のR波に同期してMR信号を収集し、心臓の動きによるアーチファクトを低減する技術。
ナビゲーターゲーティング: 呼吸に伴う臓器の動き（肝臓など）を追跡し、特定の呼吸相のデータのみを収集することで、呼吸性アーチファクトを低減する技術。
Dixon水脂肪分離: MRIで水と脂肪の信号を分離し、より鮮明な画像を得る技術。
リッカートスケール: 調査で回答者の意見や評価の度合いを測定するために用いられる尺度（例: 1=非常に悪い、5=非常に良い）。
コーエンのカッパ係数: 2人以上の評価者間の一致度を統計的に評価するための指標。
フローボイド: MRIにおいて、高速な血液の流れが信号の欠損として現れる現象。
金属アーチファクト: 体内の金属（ステントなど）がMRI画像の歪みや信号欠損を引き起こす現象。
圧縮センシング: MRIデータの収集量を減らしつつ、高度な再構成アルゴリズムを用いて画像品質を維持または向上させる技術。
Bland-Altman プロット: 2つの異なる測定方法間で得られたデータの合意度を視覚的に評価するための統計グラフ。
クラス内相関係数 (ICC): 複数回の測定や評価者間でのデータの一致度や信頼性を評価するための統計指標。