前立腺の磁気共鳴画像法

前立腺のMRIは1980年代半ばから使用されていますが、MRIスキャナーの技術的な不完全さと検査方法の開発不足により、この方法の情報内容と精度は長い間制限されていました。

この方法の時代遅れの名称である核磁気共鳴画像法（NMR）は、電離放射線との誤った関連付けを避けるため、現在は使用されていません。

前立腺MRI検査の目的

骨盤 MRI の主な目的は、TNM システムに従って腫瘍学的プロセスの局所的および地域的なステージングを行うことです。

磁気共鳴画像法の基本原理

MRIは、1946年に物理学者F.ブロッホとE.パーセル（1952年ノーベル物理学賞受賞）によって発見された核磁気共鳴現象に基づいています。この現象は、静磁場の影響下にあるいくつかの元素の核が無線周波数パルスのエネルギーを受け取る能力から成ります。電子常磁性共鳴の研究に関する並行作業は、カザン国立大学でE.K.ザヴォイスキー教授によって行われました。1973年、アメリカの科学者P.ラウターバーは、核磁気共鳴現象に交流磁場の効果を補足して、信号の空間位置を決定することを提案しました。彼は、当時CTで使用されていた画像再構成技術を使用して、生物の最初のMRIを取得することに成功しました。2003年、P.ラウターバーとP.マンスフィールド（50ミリ秒で1枚の画像を取得できる超高速MRIの開発者）はノーベル生理学・医学賞を受賞しました。現在、世界中に 25,000 台以上の MRI スキャナーがあり、1 日あたり 50 万件以上の検査が行われています。

他の診断方法と比較した MRI の最も重要な利点は、電離放射線が存在せず、その結果として発癌性や突然変異誘発の影響が完全に排除されることです。

磁気共鳴画像法の利点：

• 高い空間解像度
• 電離放射線、発がん性、突然変異誘発性の影響がない。
• 高い軟部組織コントラスト
• 浸潤や組織の腫れを正確に検出する能力。
• あらゆる平面での断層撮影の可能性。

MRIは軟部組織のコントラストが高く、患者の解剖学的特徴を考慮しながらあらゆる平面での検査が可能で、必要に応じて病理学的プロセスの進行度を正確に評価するための3次元画像を取得できます。さらに、MRIは骨を含むあらゆる組織の浮腫や浸潤を検出する際に高い感度と特異度を有する唯一の非侵襲的診断法です。

MRIの主な技術的パラメータは磁場強度で、テスラ（T）で測定されます。高磁場断層撮影（1.0～3.0 T）では、機能検査、血管造影、高速断層撮影など、人体のあらゆる部位の幅広い検査が可能です。低磁場および中磁場断層撮影（1.0 T未満）では、前立腺の状態に関する臨床的に重要な情報は得られません。ここ2～3年で、磁場強度3.0 TのMRI断層撮影が大きな注目を集め、本格的な臨床用途に利用できるようになりました。その主な利点は、高い空間分解能（1 mm未満）、高速性、そして最小限の病理学的変化に対する感度で画像を取得できることです。

骨盤検査におけるMRIの情報価値を決定づけるもう一つの重要な技術的要因は、使用されるRFセンサー（コイル）の種類です。通常は、検査部位の周囲に配置される体幹部用の位相RFコイル（1つは腰椎レベル、もう1つは前腹壁）が使用されます。直腸内センサーは、検査部位における空間分解能と信号対雑音比の大幅な向上、前立腺被膜と神経血管束の鮮明な画像化により、MRIの診断能力を大幅に向上させました。現在、磁場強度3.0 TのMRIスキャナー用直腸内センサーの開発が進められています。

人工造影剤を使用することで、MRI 診断の精度と血管過形成 (腫瘍、炎症) の特性が大幅に向上します。

特殊な直腸内センサー（高周波コイル）、ダイナミックコントラスト、分光法の登場により、MRIは多くの臨床医や研究者の注目を集め、徐々に前立腺がん患者の診断検査の領域に加わるようになりました。我が国におけるこの放射線診断分野の発展が遅れていたのは、前立腺がんの根治的治療法（前立腺摘出術や放射線療法を含む）の普及が不十分であったこと、最新の断層撮影装置の不足、そして放射線診断の専門家や泌尿器科医のための適切な研修プログラムの不足が原因でした。近年、医療機器の政府購入の増加や前立腺がんの診断・治療を専門とするセンターの出現を背景に、状況は改善し始めています。

手順の表示

前立腺がん患者における磁気共鳴画像検査の主な適応症は次のとおりです。

• 前立腺外腫瘍転移のリスクが中程度および高い患者における外科的治療または放射線治療の適応を決定するためのステージ T2 と T3 の区別。
• 局所リンパ節の状態の評価と骨盤骨および腰椎の転移の検出（CT に比べてより正確な診断）。
• グリーソン分類による腫瘍分化度が6以上である;
• 直腸指診によるステージT2b;
• 治療を背景に前立腺癌が継続的に増殖している患者の前立腺、リンパ節および周囲組織の状態の動態の評価。
• 根治的前立腺摘除術後の癌の生化学的再発の場合、前立腺癌の局所再発または局所リンパ節への転移の検出。
• PSAレベル >10 ng/ml。

MRI の適応を策定する際には、この方法の精度が PSA レベルと腫瘍の分化度によって決まる局所進行前立腺がんの存在に依存することを考慮する必要があります。

局所進行前立腺癌の有無に応じた磁気共鳴画像診断の有効性

	低リスク (PSA <10 ng/ml、グリーソン 2-5)	平均きしみ音 (PSA = 10-20 ng/ml、グリーソン 5-7)	高リスク (PSA>20 ng/ml、グリーソン 8 10)
腫瘍検出	低い	高い	高い
地域的有病率の決定	高い	高い	高い
リンパ節腫脹の検出	平均	平均	高い

さらに、前立腺の磁気共鳴画像検査を実施して、前立腺嚢胞および前立腺周囲の構造の特徴を明らかにし、前立腺炎の合併症および前立腺腺腫の特徴を特定します。

既往歴において繰り返し生検（2回以上）を行っても陰性で、PSA値が「グレースケール」（4～10 ng/ml）内であり、TRUSおよび直腸指診で病変が認められない患者には、腫瘍性プロセスの存在が疑われる領域を特定するMR生検計画を受けることが推奨されます。

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準備

前立腺がんの疑いがある患者では、骨盤MRI検査は、経直腸生検前（血清PSA値がある場合）と生検後3～4週間後（前立腺における生検後出血部位の消失後）のいずれにも実施可能です。検査は、可能であれば直腸内センサーを備えた高磁場断層撮影装置（1テスラ以上）で、少なくとも2つの直交する断面において、ダイナミックコントラストを用いて実施する必要があります。

前立腺（直腸内および表在）のMRI検査の準備として、少量の浣腸液を用いて直腸を洗浄します。検査は、可能であれば膀胱を満杯にした状態で行います。検査前にグルカゴンまたは臭化ブチルスコポラミンを静脈内投与し、蠕動運動を抑制します。

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技術 前立腺のMRI

直腸内センサーは前立腺レベルに設置され、空気（80～100ml）で満たされます。これにより、前立腺被膜、直腸前立腺角、および直腸前立腺筋膜を鮮明に観察できます。検査は骨盤（外部）コイルと直腸内（内部）コイルを組み合わせて行うため、直腸内センサーの使用によって所属リンパ節（腹部大動脈分岐部レベルまで）の観察能力が制限されることはありません。

患者は仰臥位で断層撮影装置内に置かれます。検査は、センサーの位置を制御し、後続のプログラムを計画するための高速断層撮影（ローカライザー）から始まります。次に、骨盤の全体的な解剖学的構造を評価するために、矢状面でT2強調画像を取得します。体軸方向のT1強調画像は、リンパ節腫脹領域を評価し、前立腺内の血液や骨盤骨への転移を検出するために使用されます。約3mmのスライス厚で標的を定めた軸方向T2強調断層撮影は、前立腺を評価するのに最も有益な情報を提供します。T1強調画像と脂肪組織からの信号抑制を伴う高速断層撮影は、前立腺のダイナミックコントラストを実行し、リンパ節を評価するために使用されます。検査の合計所要時間は約25～30分です。

前立腺癌における直腸内磁気共鳴画像検査のプロトコル

パルス シーケンス	飛行機	スライス厚/間隔、mm	タスク
T2-VI（スピンエコー）	SP	5/1	骨盤内臓器の一般的な解剖学的評価
T1-VI（スピンエコー）	AP （骨盤を通して）	5/1	リンパ節腫脹の検索、骨盤骨の評価
前立腺を標的としたT2-WI（スピンエコー）	AP	3/0	前立腺と精嚢の評価
	Kp/sp	3/0	前立腺と精嚢の評価
脂肪抑制、静脈内造影剤、多相スキャンによるT1-WI（グラジエントエコー）	AP	(1-3)/0	前立腺と精嚢の評価

注: SP - 矢状面、AP - 軸面、CP - 冠状面、VI - 強調画像。

スキャンは息止めなしで行われます。体軸面断層撮影を行う場合、血管の脈動や前腹壁の動きによるアーティファクトを軽減するため、視野内で位相エンコードを横方向（左から右へ）に行う必要があります。また、前腹壁領域に前飽和処理を施すことも可能です。得られた画像の処理には、表面コイル（BOS）の信号強度を補正するプログラムを含める必要があります。これにより、前立腺だけでなく骨盤領域全体からの均一な信号が確保されます。

MR造影剤のうち、0.5 M造影剤（GD-DTPA）は通常、患者の体重1 kgあたり0.1 mmol（0.2 ml）の割合で使用されます（造影剤の量は、通常、検査ごとに15～20 mlを超えません）。ダイナミックマルチフェーズ造影剤を用いたMR検査では、1.0 M造影剤（ガドブトロール）の使用が推奨されます。これは、0.5 M造影剤と比較して少ない注入量（7.5～10 ml）で、より最適なボーラス形状を実現できるため、動脈相造影の情報量を増加させることができるためです。

手順の禁忌

MRI の禁忌は、磁場および無線周波数（非電離）放射線への曝露に関連しています。

絶対禁忌:

• 人工ペースメーカー;
• 頭蓋内強磁性止血クリップ;
• 眼窩内強磁性異物;
• 中耳または内耳のインプラント
• インスリンポンプ;
• 神経刺激装置。

患者の体内に埋め込まれる現代の医療機器のほとんどは、条件付きでMRI検査に対応しています。つまり、冠動脈ステント、血管内コイル、フィルター、人工心臓弁が埋め込まれた患者の場合、放射線診断専門医の同意を得た上で、埋め込まれた機器の金属特性に関するメーカー情報に基づき、臨床的に適応があると判断された場合に検査を実施できます。患者の体内に磁気特性がほとんどない手術材料や器具（一部のステントやフィルター）が残っている場合は、線維性瘢痕組織によって機器が確実に固定される手術後6～8週間以上経過してからMRI検査を実施できます。

直腸上 MRI は、多巣性経直腸前立腺生検後 2 ～ 3 週間、肛門直腸領域への外科的介入後 1 ～ 2 か月、および重度の痔核の患者にも禁忌です。

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正常なパフォーマンス

骨盤内臓器の MRI には、前立腺、その被膜、精嚢、周囲の組織、膀胱、陰茎の根元、直腸、胃骨、局所リンパ節の区域解剖の視覚化が含まれます。

前立腺の正常なMRI解剖

前立腺の領域別解剖は T2 強調画像で評価されます。筋組織と比較して、周辺領域は高強度で、中心領域は等強度または低強度です。

前立腺の偽被膜は薄い低信号境界として描出され、その前面に沿って線維筋性間質と融合している。T1強調画像では、前立腺の帯状構造は区別できない。

前立腺の大きさと容積は次の式で推定されます。

V (mm ³または ml) = x • y • z • 0.1

直腸前立腺角は閉塞しておらず、自由であるべきです。前立腺と直腸の間にある直腸前立腺筋膜は、通常、軸位断層像で明瞭に観察されます。神経血管束は前立腺の後外側表面の両側に観察されるはずです。背側静脈複合体は前立腺前面に観察され、通常は血流が遅いためT2強調画像で高信号となります。精嚢は、壁が薄い液体の空洞（T2強調画像で高信号）として観察されます。

ダイナミックコントラストで観察すると、小胞の内容物に薬剤が蓄積していないことがわかります。尿道の膜様部は、矢状断または前頭断層T2強調画像で観察されます。

正常なリンパ節は、脂肪組織を背景にしたT1強調画像で最もよく観察されます。MSCTと同様に、リンパ節の大きさが転移性疾患の主な指標となります。

T1強調画像およびT2強調画像では、正常骨組織は骨髄中の脂肪組織の含有量が多いため高信号となります。低信号病巣（腹部、脊椎、大腿骨）の存在は、ほとんどの場合、転移性骨芽細胞病変を示唆します。

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良性前立腺肥大症

疾患のMRI所見は、その主成分によって異なります。腺性過形成はT2強調画像で高信号（嚢胞性変化の形成を伴う）を示し、間質性過形成は低信号を示します。前立腺の間質性過形成を背景として、前立腺中心部の癌の検出は極めて困難です。大きな腺腫では周辺部が圧迫され、これも癌の検出を困難にします。非常に大きな腺腫では、周辺部が圧迫され、前立腺の外科的被膜を形成することがあります。

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前立腺炎

前立腺炎の診断は、臨床検査と微生物学的検査の組み合わせに基づいています。合併症（膿瘍形成）が疑われる場合や、原因不明の骨盤痛を呈する患者には、通常、超音波検査またはMRI検査が行われます。T1強調画像における前立腺末梢部の低信号病変は、炎症性変化と腫瘍性病変の両方に該当する可能性があります。前立腺炎病変のMRI基準は、円錐状の低信号病変、明瞭な輪郭、腫瘤効果がないことです。

前立腺嚢胞

前立腺の中心部における嚢胞性変化は、良性増殖症（腺性嚢胞）に伴って発生することがあります。一方、停留嚢胞や炎症後嚢胞は通常、末梢部に発生します。先天性前立腺嚢胞または前立腺周囲嚢胞は、他の発育異常と併発し、不妊症を引き起こす可能性があり、診断と適切な治療が必要です。先天性嚢胞は様々な部位に発生する可能性があり、どの部位かを特定する最も有用な方法はMRIです。

ほとんどの場合、前立腺内嚢胞は前立腺小室または精管から発生し、前立腺外嚢胞は精嚢およびミュラー管の残骸から発生します。

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前立腺腺癌

前立腺腺癌は、前立腺の正常な周辺領域からの信号強度が高いのに対し、T1強調画像では信号強度が低いという特徴があります。

直腸内MRIの最大の利点は、腫瘍性病変の病巣を正確に特定し、腫瘍の性質と成長方向を特定できることです。特に、MRIは、経直腸生検ではアクセスが困難な前立腺末梢部前部における癌病巣の同定を可能にします。不規則な形状、腫瘤効果を伴うびまん性の広がり、不明瞭で不均一な輪郭は、前立腺末梢部における低信号病巣の形態学的徴候であり、病変の悪性度を示唆します。

ダイナミック造影法では、癌病巣は動脈相で造影剤を急速に蓄積し、それを急速に除去します。これは、新生組織形成の程度、ひいては腫瘍の悪性度を反映します。

北米放射線学派の代表者は、がん病巣の正確な位置特定のために、欧州放射線学派が推奨するダイナミックコントラスト法ではなく、MRスペクトロスコピーの使用を推奨しています。これは特に、MRスペクトロスコピーのみが前立腺の末梢部だけでなく中心領域における腫瘍病巣の非侵襲的検出を可能にするという事実によるものです。

直腸内 MRI により、前立腺被膜を直接観察し、腫瘍の局所的範囲を決定することができます。

前立腺がんの臓器外転移の主な基準（MRIデータによる）

• 神経血管束の非対称性;
• 直腸前立腺角の閉塞;
• 腺の輪郭の膨らみ;
• 被膜外腫瘍;
• 腫瘍と被膜が広範囲に接触している;
• 精嚢の内容物からの非対称的に低強度の信号。

癌の前立腺外転移のMR基準の比較特性

MR基準	正確さ、 ％	感度、%	特異度、%
神経血管束の非対称性	70	38	95
直腸前立腺角の閉塞	71	50	88
カプセルの膨らみ	72	46	79
被膜外腫瘍	73	15	90
全体的な印象	71	63	72

MRI データによる重度の関節包外浸潤は、外科的治療が不適切であると判断されるだけでなく、予後不良因子であると考えられます。

前立腺がんにおける精嚢浸潤の経路：

• 精管に沿った腫瘍の増殖;
• 末梢腫瘍による小胞の直接的な関与;
• 前立腺の原発性病変に関連しない膀胱の腫瘍。

精嚢侵襲の主な兆候：

• T2強調画像において内容物からの高信号信号が認められない。
• 非対称の拡大、小胞内への出血。

精嚢内の低信号病巣は、生検後の出血、アミロイドーシス（75 歳以上の男性の約 30%）、および前立腺腺腫による圧迫と関係している可能性があります。

前立腺腫瘍が膀胱や直腸に転移すると、その間に脂肪組織は存在しなくなります。

静脈内造影剤を用いた検査により、腫瘍の境界をより正確に判定することができます。

前立腺がんにおけるホルモン療法は、MR信号の強度低下と前立腺の大きさの縮小を招き、診断を多少複雑化させます。しかし、ホルモン療法を背景としたMRステージングの精度低下は認められません。

近年、MRIは治療計画（特に放射線療法と外科的介入）の手段として専門家の注目を集めています。これは、現代の治療法によって腫瘍性疾患が治癒するケースが多く、治療後の生活の質が最重要視されるためです。そのため、前立腺がんの放射線療法は、CTまたはMRIデータに基づいて放射線照射野をマーキングした上で実施されます。これにより、影響を受けていない隣接する臓器（例えば、膀胱頸部）を保護することができます。

根治的前立腺摘除術前のMRI検査では、膜様尿道の長さが術後の排尿障害の重症度と逆相関することを示す評価が可能です。さらに、手術中に通過する際に大量出血を引き起こす可能性のある背側尿道複合体の重症度も評価します。

前立腺癌はほとんどの場合、神経血管束に沿って転移するため、神経血管束の健全性を評価することは極めて重要です。神経血管束への浸潤がなければ、手術（神経温存手術）後の勃起機能温存が期待できます。また、高分化腫瘍患者における被膜および前立腺周囲組織への局所浸潤は根治的前立腺摘除術の禁忌とはみなされないため、前立腺外腫瘍の転移程度（2軸方向のミリメートル単位）を評価することも重要です。

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低信号強度前立腺疾患

低信号強度は、炎症性変化、特に慢性前立腺炎、線維性瘢痕性変化、線維筋性または間質性肥大、ホルモン療法または放射線療法の影響にも特徴的に現れます。ダイナミックコントラストのないMRIでは、上記の変化や疾患のほとんどを確実に判別することはできません。

前立腺生検後の変化。特徴的な所見としては、前立腺被膜の凹凸、出血、実質のMR信号の変化などが挙げられます。

完全な MRI 検査は出血が消えてからのみ可能になりますが、これには平均 4 ～ 6 週間 (場合によっては 2 ～ 3 か月) かかります。

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前立腺MRIの動作特性

前立腺がん（主に顕微鏡的病変）の検出における MRI の平均的な感度では、この方法を使用して腫瘍形成過程を除外することはできません。

根治的前立腺摘除術後の癌の生化学的再発の場合、MRI により腫瘍の局所再発または局所リンパ節への転移を 97 ～ 100% の精度で検出できます。

前立腺の腫瘍性病変の病巣検出におけるMRIの精度は50～90%です。前立腺癌の局在診断におけるMRIの感度は約70～80%ですが、微小な癌病巣はMRIでは検出できません。前立腺粘液性腺癌のT2強調画像における高信号は診断を困難にし、MRI偽陰性につながることがあります。

臨床情報（PSA レベル、以前の治療）、前立腺の解剖学的知識、直腸内センサーの使用、ダイナミック コントラスト、分光法によって、MRI を使用した癌病巣の検出精度を 90 ～ 95% に近づけることが可能です（特異度が大幅に向上します）。

MRI による前立腺外浸潤の感度は 43～87% ですが、これは主に前立腺被膜の顕微鏡的浸潤を視覚化できないことに起因します。直腸内 MRI で 1 mm 未満の深さの浸潤を検出する感度はわずか 14% ですが、腺を超えて 1 mm 以上浸潤している腫瘍では感度が 71% に上がります。低リスク群 (PSA <10 ng/ml、グリーソンスコア <5) では、前立腺を越えて広がる腫瘍の検出頻度が低く、肉眼的浸潤が見られることは非常にまれであるため、偽陰性の結果の頻度が大幅に増加します。精嚢浸潤の検出感度は 70～76% です。MRI で陽性の結果が出た際の最高の特異度 (最大 95～98%) と予後価値は、被膜外浸潤のリスクが中程度または高い患者 (PSA>10 ng/ml、グリーソンスコア 7 点以上) を検査した場合に得られます。

結果に影響を与える要因

がん病巣および被膜外腫瘍の転移を検出する上での主な問題の一つは、専門医による断層像の解釈に大きなばらつきがあることです。MRIは、泌尿生殖器放射線学の豊富な経験を持つ放射線診断の資格を持つ専門医が断層像を解析した場合にのみ、信頼性の高い結果を提供します。標準的なMRIにダイナミック造影剤を併用することで、検査の標準化が進み、被膜外浸潤の検出精度が向上します。放射線診断専門医の主な任務は、たとえ感度を犠牲にしても、MRI診断の特異度を高めることです。そうすることで、手術可能な患者から根治的治療の機会を奪うことがなくなります。

前立腺磁気共鳴画像法の限界：

• 顕微鏡的病変に対する感受性が低い。
• 生検後の末梢領域に血液が存在するために偽陰性の結果が出る;
• 前立腺腺腫の末梢領域への移行;
• 前立腺の中心領域における癌の検出;
• 腺の基部領域の偽病巣;
• 診断精度は放射線科医の経験に大きく依存する。

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処置後の合併症

ほとんどの場合、患者さんは直腸内MRI検査に十分耐えられます。合併症は極めて稀です（直腸粘膜に欠損がある場合、少量の出血が生じることがあります）。

MR 造影剤使用時の副作用は非常にまれ (1% 未満の症例) で、通常は軽度です (吐き気、頭痛、注射部位の灼熱感、知覚異常、めまい、発疹)。

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前立腺の磁気共鳴画像法の展望

技術力と診断法の絶え間ない進歩により、前立腺MRIは現在、前立腺の悪性腫瘍の診断において非常に有効な方法となっています。しかしながら、MRIを用いた前立腺癌の病期分類の高精度化は、泌尿器科医、放射線診断の専門家、病理医の継続的な連携に基づく多分野にわたる臨床アプローチによってのみ達成可能です。

CTとMRIの診断における大きな限界は、リンパ節転移の定量的・質的増加が認められない場合の診断精度の低さです。この問題の解決に向けた主な期待は、分子診断法の開発とリンパ向性造影剤の開発（現在、第II相～III相臨床試験実施中）にあります。放射線診断法の発展に伴い、分光法、腫瘍トロン、リンパ向性造影剤が臨床現場で使用され始めると、MRIは前立腺がんの診断において最も有益な複合検査となり、中・高リスク群の患者にとって生検や治療開始前に必須となる可能性があります。