氏 名 中村 淳 博士の専攻分野の名称 博 士 ( 医 学 ) 学 位 記 番 号 医工博乙 第７４号 学 位 授 与 年 月 日 平成２７年６月１８日 学 位 授 与 の 要 件 学位規則第４条第２該当 専 攻 名 博士課程医学領域
学 位 論 文 題 名 Assessment of Carotid Plaque Neovascularization using Quantitative Analysis of Contrast-enhanced Ultrasound Imaging is Useful for Risk Stratification in Patients with
Coronary Artery Disease (造影エコーを用いた頸動脈プラーク内血管新生の定量的解析は 冠動脈疾患患者のリスク層別化に有用である) 論 文 審 査 委 員 委員長 教 授 大西 洋 委 員 准教授 柏木 賢治 委 員 講 師 合井 久美子
学位論文内容の要旨
（Background）Extensive neovascularization in atherosclerotic plaque has been shown to be associated with plaque progression and instability, leading to atherosclerotic cardiovascular events. Contrast-enhanced ultrasound (CEUS) of the carotid artery is a potential technique for imaging plaque neovascularization, a feature of unstable atherosclerotic plaques. Previous studies showed that the degree of plaque neovascularization assessed by carotid CEUS was correlated with histological density of neovessels. Early CEUS studies of the carotid artery were analyzed using a visual-based qualitative approach that may have resulted in inaccurate interpretation and inter-reader variation. Recent reports developed several techniques for quantitative analysis of CEUS. Quantitative analysis of CEUS could improve reproducibility and reduce observer variability. Recent studies have indicated that plaque instability exists simultaneously at multiple sites in the systemic vascular bed. It is therefore possible that instability of coronary plaque could be assessed by evaluating plaque instability in the carotid arteries. This study examined whether assessment of intra-plaque neovascularization of the carotid artery using CEUS provides prognostic information in patients with coronary artery disease (CAD).
（Methods）
A total of 206 patients with stable CAD underwent a CEUS examination of the carotid artery and were followed-up prospectively for < 38 months or until a cardiac event (cardiac death, non-fatal myocardial
infarction (MI), unstable angina pectoris (uAP) requiring unplanned coronary revascularization, or heart failure requiring hospitalization). The carotid plaque with maximum intima-media thickening (IMT) was examined in the CEUS study in each patient. Carotid CEUS was performed using an ultrasound contrast agent, Sonazoid (perfluorobutane), and was stored digitally as DICOM. Region of interest (ROI) was drawn manually on the outline of the plaque and the lumen. The increase in gray scale levels within the plaque ROI and the lumen ROI were calculated by subtracting the mean gray scale level at baseline from that after injection of the contrast material. The degree of enhanced intensity of the plaque after the injection was determined by the ratio of the increase in gray level within the plaque ROI to that in the lumen ROI, with the result expressed as a percentage (plaque enhanced intensity).
（Results）
Plaque enhanced intensity was significantly higher in patients with events than those without events (5.4 [2.6 – 8.6] % vs. 3.0 [1.6 – 4.8] %, p < 0.001). During the follow-up period, 31 events occurred (2 cardiac deaths, 7 non-fatal MIs, 16 uAP, and 6 heart failure). Kaplan-Meier analysis demonstrated that high plaque enhanced intensity resulted in a greater probability of future cardiac events than low intensity (p = 0.0013 by log-rank test). Multivariate Cox proportional hazards analysis showed that plaque enhanced intensity was a significant predictor of cardiac events independent of traditional risk factors (HR, 1.13; 95% CI, 1.05 – 1.21; p < 0.001). The addition of plaque enhanced intensity had a significant incremental effect on the area under the ROC curve (AUC) generated using our baseline model of risk factors including the traditional risk factors and multivessel CAD. Also, the addition of the plaque enhanced intensity to traditional risk factors resulted in net reclassification improvement (NRI) and integrated discrimination improvement (IDI) (NRI 0.62, p = 0.001; and IDI 0.106, p = 0.002).
（Discussion）
The present study demonstrated that plaque enhanced intensity in the carotid artery is an independent predictor of secondary cardiac events in patients with CAD. Furthermore, plaque enhanced intensity had incremental effects on the predictive ability of traditional risk factors for future cardiac events. These results indicate that adding plaque enhanced intensity of carotid artery to risk assessment algorithms may improve risk stratification in CAD patients. Thus, a greater extent of plaque neovascularization of the carotid artery may be a risk of vulnerable plaques prone to future disruption in the coronary arteries. In contrast, plaque-maxIMT did not have incremental effect on the predictive value of the traditional risk factors on basis of c-statistics and IDI. These are in agreement with the concept that instability of atherosclerotic plaque is more important than plaque size in the pathogenesis of atherosclerotic cardiovascular diseases. This study had several limitations. First, the study included patients with CAD with carotid plaque with a IMT ≥ 1.1 mm and without high echogenic areas causing acoustic shadowing. Patients with carotid stenosis ≥ 50% were excluded because of a high risk of ischemic stroke during the follow-up period. In our hospital, 81% of patients with CAD had carotid plaques
that fulfilled these inclusion and exclusion criteria. Therefore, the usefulness of the present CEUS study of the carotid artery in clinical practice is not relevant to all patients with CAD. Second, there is the possibility that significant neovascularization in some carotid plaques may be overlooked due to technical reasons or acoustic shadows in echogenic or calcified plaques. Third, endpoints were relatively heterogeneous, and number of study patients and endpoints was small, resulting in low statistical power.
（Conclusions）
The assessment of carotid plaque neovascularization using quantitative analysis of CEUS may be useful for risk stratification in patients with CAD.
論文審査結果の要旨
１. 学位論文研究テーマの学術的意義。 頸動脈造影エコーは不安定プラークに特徴的なプラーク内新生血管の存在を示すことができる検 査である。本研究は、206 症例の安定冠動脈疾患患者を対象とし、頸動脈造影エコー輝度の定量評価 結果と心血管イベント（心臓死、非致死性心筋梗塞、血行再建を要する不安定狭心症、入院を要する 心不全）との関係を検討したものである。超音波造影剤はペルフルオロブタンを使用し、造影剤が新 生血管を流れることにより上昇するプラーク内平均輝度の増加度を Plaque enhanced intensity とて 数値化した。最大 38 ヶ月間のフォローアップ期間中、31 症例にイベントが発生したが、多変量解析 において、Plaque enhanced intensity 高値は冠動脈疾患患者の二次性心血管イベントの独立した予 測因子であった(HR, 1.13; 95% CI, 1.05 –1.21; p < 0.001)。また、年齢、高血圧症、脂質異常症、 糖尿病、喫煙などの既知のリスクファクターに Plaque enhanced intensity を加えることにより、冠 動脈疾患患者の予後予測能が向上することが示された(net reclassification improvement (NRI) 0.62, p= 0.001; integrated discrimination improvement(IDI) 0.106, p= 0.002)。学術的意義と しては、造影エコーを用いた頸動脈プラーク内の新生血管の定量的評価が冠動脈疾患患者の予後予測 に有用であることを初めて示した点である。 ２．学位論文及び研究の争点，問題点，疑問点，新しい視点等。 ・頸動脈プラークの超音波造影剤による造影効果によってプラーク内の新生血管を定量的に評価し、 その後の冠動脈イベント発生との関係を検討した初めての知見であり学位論文にふさわしいものと 評価される。 ・ただし、頸動脈プラーク状態と冠動脈イベントという病態の関連性を検討したものであり、実際の 冠動脈の状態を直接評価して比較検討する必要性があり、そのための手法開発が求められる。 ・いかに良い結果がでても超音波造影剤が血管プラークの評価に適応拡大されない限り実臨床では応 用できないという問題点がある。今後、適応拡大をめざすこととともに、血管プラークの新生血管の 評価として他のモダリティーはないのか模索する、などの課題が残っている。 ・血管プラークや冠動脈状態の評価のために、CT・MRI・核医学検査などの画像診断や、すでに眼科 で応用されている Optical Coherene Tomography：光干渉断層計を用いた評価法など、新しい手法での 評価も試されるべきであろう。３．実験及びデータの信頼性 ① 統計手法について：プラークの造影度とイベント発生との相関解析で、単変量解析にて有意 差が出た変数を用いているが、単変数量解析で有意差が出なかった変数も多変量解析に組み 込む必要があり、また多変量解析でおそらく交絡している因子を使用している可能性がある ため、因子解析は再検討が必要であると判断された。 ② プラークの造影度の時間的変動幅が症例によって大きいものがあるため、さらに長時間測定 を行ってその平均値と標準偏差で検討することの必要性が求められた。 ４．学位論文の改善点、等々。
査読付き英文科学雑誌である International Journal of Cardiology にすでにアクセプトされてい る論文であるが、今後前述したような課題について再検討して新たな研究発表や論文化されることを 期待する。これに対して発表者は、今後、前向きに対応したい、との回答があった。 ５．総合判断 発表内容や現在投稿中の論文内容に問題点が指摘されてはいるが、今後の継続検討課題として、発 表者が努力してくこととなった。今回の研究成果はこれまでに報告例がなく、すでに査読付き英文誌 に掲載予定とのことであり、学位論文に相当するものと審査員全委員一致で判断した。
