MRI造影剤と呼吸異常：異なる造影剤が引き起こす現象のタイミングを解明

July 13, 2026 · 論文解説

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解説対象論文: Respiratory anomalies associated with gadoxetate disodium and gadoterate meglumine: compressed sensing MRI revealing physiologic phenomena during the entire injection cycle
European Radiology｜被引用数: 2（2026年7月13日時点）

本研究は、ガドキセート二ナトリウムとガドテリドメグルミンという2種類のガドリニウム造影剤投与後に発生する呼吸イベントの正確な時系列を、先進的なGRASP MRI技術を用いて明らかにしました。その結果、両造影剤間で呼吸異常の発生タイミングが大きく異なるものの、持続時間は同程度であることが判明しました。この知見は、MRI撮像プロトコルの最適化、特に重要な動脈相撮像時における画質向上に大きく貢献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	既存のGRASP MRIデータセットを活用し、多数の対象者で造影剤注入サイクル全体の詳細解析が可能。
Ethical倫理面	倫理委員会の承認を得ており、対象者からの書面同意も取得済み。追加解析は後方視的に実施。
Interesting面白さ	異なるMRI造影剤間で、一過性呼吸異常の発生タイミングが大きく異なるという新規の知見。
Novel新規性	全注入サイクルにおける呼吸イベントの正確な時系列を高い時間分解能で比較調査した点が新規。
Relevant切実さ	MRI撮像時のアーチファクトを低減し、診断精度向上に貢献する実臨床上重要な情報。
Measurable測定可能性	GRASP MRIの高い時間分解能により、呼吸運動や血管内造影ダイナミクスを定量的に測定。
Modifiable派生・改善	呼吸異常の正確な発生タイミングが判明したことで、MRI撮像プロトコルの最適化に繋がる可能性。
Structured文章構造	研究の目的、方法、結果、結論が明確に記述された構造化抄録として提供されている。
PICO / PECO対象・介入・比較・結果	P:肝胆道系MRI対象者(N=497), I:ガドキセート二ナトリウム, C:ガドテリドメグルミン, O:造影剤投与後の一過性呼吸異常の発生タイミングと持続期間。

はじめに：MRI造影剤と一過性呼吸異常の課題

どうも、Beyond the Pixelです。MRI検査において、ガドリニウム造影剤（GBCA）は病変の検出や評価に不可欠ですが、一部の造影剤、特にガドキセート二ナトリウム（肝臓に取り込まれる特性を持つMRI造影剤。肝臓の病変評価に用いられる。）では、造影剤投与後に一時的な呼吸の乱れ、いわゆる一過性呼吸異常（造影剤投与後などに一時的に発生する、呼吸の乱れや運動のこと。）が発生することが知られています。これは、息止めが困難になったり、呼吸が速くなったりすることで、動脈相MRI（造影剤が体内の動脈を通過する、MRI撮像における特定のタイミングのこと。）の画質に悪影響を及ぼす可能性があります。しかし、この呼吸異常が造影剤の注入サイクル全体の中で、いつ、どのように発生するのかという正確なタイミングは、これまで十分に解明されていませんでした。本研究は、圧縮センシング（MRIの撮像時間を短縮し、高解像度や高速撮像を実現する画像再構成技術。）技術を応用したGRASP MRI（Compressed SensingとGolden-angle Radial Samplingを組み合わせたMRI技術で、高い時間分解能での連続撮像を可能にする。）という先進的な撮像技術を用いて、ガドキセート二ナトリウムとガドテリドメグルミン（細胞外液中に分布するタイプのMRI造影剤。全身の様々な部位の検査に用いられる。）という2種類の造影剤における呼吸イベントの正確な時系列を、注入サイクル全体にわたって詳細に調査することを目的としました。この知見は、MRI撮像プロトコルの最適化に貢献し、より質の高い画像取得へと繋がる可能性があります。

研究方法：GRASP MRIが明かす呼吸の動き

この後方視的研究（過去の記録やデータを遡って分析する研究デザイン。）では、肝胆道系MRI（肝臓や胆道系の疾患を診断するために行われるMRI検査。）検査を受けた497名の対象者を対象としました。具体的には、338名にガドキセート二ナトリウムが、159名にガドテリドメグルミンが投与されました。本研究の核となるのは、GRASP MRIという特別な技術です。これは、圧縮センシング原理に基づくMRI技術であり、息止めをしない自由呼吸下でも呼吸運動や血行動態の評価を可能にします。GRASP MRIは、取得した生データを後から様々な時間分解能（画像が時間的にどれだけ細かく分割されているかを示す指標。高ければ変化をより詳細に捉えられる。）（本研究では1秒間隔）で再構成できる特徴があり、臨床的には通常含まれない造影剤注入前や造影剤到達時の詳細なフェーズも解析することができました。これにより、造影剤注入サイクル全体を通じた呼吸イベントの精緻なタイムラインの調査が可能になりました。解析にあたっては、肝臓ドーム、右心室、左心室、腹部大動脈の4つの関心領域（ROI）（画像解析において、特定の部位や構造を選択して評価する領域のこと。）を設定し、肝臓の変位と血管信号強度の経時的変化を検出しました。肝臓の信号強度の変化は、血管内造影剤ボーラスと時間的に相関する呼吸ダイナミクスを反映するものとして用いられました。

**Figure 2.** Fig. 2 Superposed infographic map summarizing the cardiovascular contrast dynamic, the hepatic translational activities, and the diaphragmatic plethysmography during the contrast-enhanced MRI of the liver following administration of gadoxetate (a) and gadoterate (b), in two different patients. The relative cardiovascular intensity values nor- malized based on the initial 20-s acquisition extracted from right- ventricular (dark red), left-ventricular (red), and aortic (light red) ROIs plotted over time allow individual definition of eight time points through- out the election cycle (upper graph); temporal evolution is 1 s. The rela- tive hepatic intensity values were derived from the hepatic ROI (green), plotted over time; temporal resolution is 1 s. A hepatic displacement implying a transient respiratory motion beyond normal breathing motion解説: ガドキセートおよびガドテリド投与後の肝臓造影MRIにおける心血管造影ダイナミクス、肝臓の移動、横隔膜プレチスモグラフィを時間軸上で示した図。造影剤の注入サイクル全体を通じて、これらの生理学的現象がどのように変化するかをまとめている。

は、ガドキセートとガドテリド投与後の心血管造影ダイナミクス、肝臓の移動、横隔膜のプレチスモグラフィ（生体の器官や部位の容積変化を記録し、血液量や呼吸運動を評価する生理学的測定法。）を時間軸上で示した図であり、呼吸異常がどのように観察されたかを具体的に示しています。

研究結果：造影剤による呼吸異常のタイミングと持続期間

解析の結果、一過性の呼吸運動は、ガドキセート投与群で216名中67%（216/325）、ガドテリド投与群で41名中28%（41/149）に認められました。この発生率は、先行研究と比較して高かったですが、これは本研究で採用された定量的な解析方法が、より軽微な呼吸異常も検出できたためと考えられます。呼吸イベントの開始からピークまでの平均持続時間は、ガドキセート群で6.0秒、ガドテリド群で5.6秒と、両造影剤間で有意な差はありませんでした（p=0.4）。このことから、呼吸異常の持続そのものは造影剤の種類に依存しないことが示唆されます。しかし、発生のタイミングには大きな違いが見られました。右心室への造影剤到達を基準とした呼吸イベントの平均開始時間は、ガドキセート群で15.3秒後、ガドテリド群で1.8秒後と、両者間で統計的に有意な差がありました（p < 0.001）。さらに、大動脈造影ピークを基準とした最大吸気（Acme）（呼吸運動において、最も深く息を吸い込んだ状態のピーク。）の到達時間は、ガドキセート群で0.9秒後であったのに対し、ガドテリド群では11.2秒前でした（p < 0.001）。これは、ガドキセートでは大動脈の造影ピークとほぼ同時に呼吸異常がピークに達するのに対し、ガドテリドでは大動脈の造影ピークよりかなり前に呼吸異常がピークに達することを示しています。この結果は、

**Table 3.** Table 3 Main characteristics of the observed transient liver motion for both study arms. Values are presented as mean ± standard deviation解説: ガドキセート投与群とガドテリド投与群における、一過性肝臓移動の持続時間、右心室への造影剤到達を基準とした開始時間、大動脈の造影ピークを基準とした最大吸気到達時間などの主要な特性をまとめた表。

に詳細が示されています。また、対象者のデモグラフィック情報と臨床的交絡因子（研究結果に影響を与えうるが、研究対象ではない要因。）を

**Table 1.** Table 1 Demographic characteristics and main clinical confounders for both study arms. Values are presented as mean ± standard deviation unless indicated otherwise解説: ガドキセート投与群とガドテリド投与群の対象者の年齢、性別、体重、BMI、および肝硬変や胸水などの臨床的交絡因子についてまとめた表。

に、心血管造影ダイナミクスの推定値を

**Table 2.** Table 2 Overview of the estimated cardiac output for both study arms. Values are presented as mean ± standard deviation. RV, right ventricle; LV, left ventricle; Ao, abdominal aorta解説: ガドキセート投与群とガドテリド投与群における、造影剤注入時間や心臓機能の代用指標（右心室から大動脈への造影増強時間など）をまとめた表。

に示しています。ガドキセート投与群では肝硬変の有病率（特定の集団において、ある時点である病気にかかっている人の割合。）が有意に高かったものの、心血管ダイナミクスには両群間で有意な差は認められませんでした。

考察：タイミングの違いが意味するもの

本研究で明らかになった呼吸異常の発生タイミングの顕著な違いは、両造影剤で異なるトリガー部位やメカニズムが存在する可能性を示唆しています。例えば、ガドテリドによる一過性呼吸異常が大動脈に到達する前に発生するという事実は、脳や動脈系の化学受容体（体内の特定の化学物質（酸素、二酸化炭素など）の変化を感知し、神経信号に変換する受容体。）が直接的なトリガーではない可能性を示唆しています。代わりに、肺や静脈系の化学受容体が関与している可能性が考えられますが、この分野は今後のさらなる研究が必要です。重要な点として、ガドリニウム含有造影剤が血管系に到達する前に、呼吸イベントが検出されたケースは一つもありませんでした。このタイミングの違いは、MRI検査の画質に大きな影響を与えます。ガドテリド投与群では、呼吸異常のピークが動脈相MRIの取得開始よりも平均11秒前に発生するため、対象者はその後に呼吸パターンを正常に戻す時間が得られる可能性があります。対照的に、ガドキセート投与群では、動脈相MRIの取得開始とほぼ同時に呼吸異常がピークに達します。これは、ガドキセートを用いた動脈相撮像時に、呼吸によるアーチファクト（医療画像において、本来の解剖学的構造とは異なる、誤った信号や模様として現れる不要な画像ノイズや乱れ。）が発生しやすいという先行研究の結果とも一致します。したがって、呼吸異常のタイミングを把握することは、撮像プロトコルを調整し、画質を向上させる上で極めて重要です。

研究の限界と今後の展望

本研究は、高時間分解能の動的撮像スキャンから得られた呼吸運動の評価を、標準的なプレチスモグラフィなどの非画像ベースの方法と比較して完全に検証していないという限界があります。また、呼吸機能と心血管機能の評価に surrogate（代用指標）を使用しており、これらが非画像ベースの標準化された方法によって確認されているわけではありません。さらに、本研究は2種類のガドリニウム造影剤のみを評価しており、結果の一般化には限りがあります。しかし、これら2種類の造影剤（ガドキセート二ナトリウムは細胞内取り込み型の直線構造、ガドテリドメグルミンは細胞外分布型のマクロ環状構造）は、多くの医療施設で日常的に使用されており、実臨床に即した知見を提供します。結論として、異なる種類のガドリニウム造影剤を投与すると、自由呼吸下で呼吸の乱れが生じ、その発生タイミングは造影剤の種類によって大きく異なることが示されました。一方で、呼吸異常の開始からピークまでの持続時間には違いが見られませんでした。本研究の結果は、呼吸異常のピーク時を回避するための撮像戦略、例えば複数の動脈相を取得するなどの今後の研究開発に役立つと期待されます。このように、正確かつ予測可能なタイミングで発生するアーチファクトをどのように克服するかという研究は、MRIの画質向上に大きく貢献するでしょう。

用語集

ガドリニウム造影剤: MRI検査で用いられる、ガドリニウムを主成分とする造影剤の総称。
ガドキセート二ナトリウム: 肝臓に取り込まれる特性を持つMRI造影剤。肝臓の病変評価に用いられる。
一過性呼吸異常: 造影剤投与後などに一時的に発生する、呼吸の乱れや運動のこと。
動脈相: 造影剤が体内の動脈を通過する、MRI撮像における特定のタイミングのこと。
圧縮センシング: MRIの撮像時間を短縮し、高解像度や高速撮像を実現する画像再構成技術。
GRASP MRI: Compressed SensingとGolden-angle Radial Samplingを組み合わせたMRI技術で、高い時間分解能での連続撮像を可能にする。
ガドテリドメグルミン: 細胞外液中に分布するタイプのMRI造影剤。全身の様々な部位の検査に用いられる。
肝胆道系MRI: 肝臓や胆道系の疾患を診断するために行われるMRI検査。
後方視的研究: 過去の記録やデータを遡って分析する研究デザイン。
関心領域 (ROI): 画像解析において、特定の部位や構造を選択して評価する領域のこと。
プレチスモグラフィ: 生体の器官や部位の容積変化を記録し、血液量や呼吸運動を評価する生理学的測定法。
時間分解能: 画像が時間的にどれだけ細かく分割されているかを示す指標。高ければ変化をより詳細に捉えられる。
最大吸気 (Acme): 呼吸運動において、最も深く息を吸い込んだ状態のピーク。
有病率: 特定の集団において、ある時点である病気にかかっている人の割合。
交絡因子: 研究結果に影響を与えうるが、研究対象ではない要因。
化学受容体: 体内の特定の化学物質（酸素、二酸化炭素など）の変化を感知し、神経信号に変換する受容体。
アーチファクト: 医療画像において、本来の解剖学的構造とは異なる、誤った信号や模様として現れる不要な画像ノイズや乱れ。