セミナーレポート(日立製作所)

第50回日本周産期・新生児医学会学術集会が2014年7月13日(日)〜15日(火)の3日間,シェラトン・グランデ・トーキョーベイ・ホテル(東京都)にて開催された。15日に行われた日立アロカメディカル株式会社共催の教育セミナー12では,初めに座長である順天堂大学医学部附属浦安病院院長/産婦人科教授の吉田幸洋氏がReal-time Virtual Sonography(RVS)の有用性と今後の活用について述べ,続いて,独立行政法人国立病院機構 長良医療センター産科医長の高橋雄一郎氏と川崎医科大学附属川崎病院産婦人科教授の中田雅彦氏が,「出生前診断における超音波検査の役割」をテーマに講演した。

2014年10月号

第50回日本周産期・新生児医学会学術集会 教育セミナー12 出生前診断における超音波検査の役割〜技術進歩に伴う現状と展望

胎児心機能評価における超音波新技術による近未来像

中田 雅彦(川崎医科大学附属川崎病院産婦人科)

中田 雅彦(Nakata Masahiko)

胎児心機能の評価はきわめて重要であるが,現状では正確に評価できるツールはなく,評価法も確立していない。しかし,超音波診断装置の技術的進歩によって,最近では胎児心機能を多方向から検討することが可能となってきている。本講演では,日立アロカメディカル社製の最新超音波診断装置「ARIETTA 70」に搭載された新技術の検討を踏まえ,胎児心機能評価の近未来像を考察する。

胎児心機能評価の問題点

胎児循環は,右心室と左心室から駆出された血液が胎児胎盤を循環することで形成されているため,両心室の心機能を評価するのが理想的である。しかし,胎児心は成人と比較して小さく,成人の診断基準をそのまま当てはめることはできないことから,心拍出量を測定するのが妥当と考えられる。
通常,成人では左室駆出率(ejection fraction:EF)が心室収縮機能評価の代表的な指標として用いられるが,胎児は心室腔の形状が回転楕円体とならないためEFでは誤差が大きく,EFにより胎児心機能を評価することは妥当ではない。
従来,胎児の心拍出量を測定する古典的な手法に,Mモード法を用いた内径短縮率(fractional shortening:FS)の測定がある。FSは,右心室には適応しづらい,右心室は長軸方向への収縮の比率が高い,Mモード法では角度依存があって測定しにくいなどの問題があるが,Bモード画像より任意のMモード画像を再構築できる“Free Angle M-mode(FAM)法”を用いることで改善できると考えている。

Dual Gate DopplerとTissue Doppler Imagingによる胎児心機能の評価

例えば,双胎間輸血症候群(TTTS)症例の診断に当たっては,通常,静脈管血流の逆流の有無や,胎盤の臍帯動脈途絶による血管抵抗の上昇などから心機能の評価を行うが,これらはあくまで間接的な指標である。フィラデルフィア小児病院(CHOP)のRychikらが考案したCHOP Fetal CV Profile Score1),2)による心機能評価も可能だが,非常に手間がかかることが課題である。
一方,鄭 忠和氏(前・鹿児島大学)が1995年に提唱したTei Index(Myocardial Performance Index:MPI)3)は,心拍数に左右されずに拡張能と収縮能を一括して評価可能なほか,脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)の上昇に伴い上昇するため,心機能障害の重症度を表す良い指標であると言える。計測に当たっては,心室への流入血流と駆出血流を同時に評価するのが理想的であるが,ドプラのサンプルゲートを弁と動脈のそれぞれに置いて計測すると1心周期での計測はできないため,本当の意味での正しいTei Indexを得ることはできなかった。
しかし,同一心周期で異なる2か所のドプラ波形(pulsed Doppler)をリアルタイムに計測可能な“Dual Gate Doppler”(日立アロカメディカル)を用いれば,位置が大きく異なる右室の三尖弁と肺動脈弁も1心周期での計測が可能である(図1)。これはきわめて簡便な方法であり,Dual Gate Dopplerによるpulsed Doppler Imaging法を用いた心機能評価が期待できる。

図1 Dual Gate Dopplerによる右心室のTei Indexの測定

図1 Dual Gate Dopplerによる右心室のTei Indexの測定

 

また,もう1つの手法として,組織の動きを見る機能であるTissue Doppler Imaging(TDI)がある。TDIでは,1つのサンプルゲートを設定して流入血流と駆出血流の両方の動きを計測することで,Tei Indexを得ることができる。また,Tissue Dopplerとpulsed Dopplerの両方を同時に撮像して,時相が同じであるかどうかを確認したり(図2),TDIによる両心室の波形計測(図3)も可能であり,今後の臨床における普及が期待される。
ただし,TDIとpulsed Doppler Imagingの両方を用いた先行研究4)によると,pulsed Dopplerは血流の動きを,Tissue Dopplerは心室壁の動きを見ているため,相関が弱いと言われている。そのため,それぞれの視点からTei Indexを見る必要がある。

図2 Tissue Dopplerとpulsed Dopplerの同時計測

図2 Tissue Dopplerとpulsed Dopplerの同時計測

 

図3 Tissue Dopplerによる両心室の波形計測

図3 Tissue Dopplerによる両心室の波形計測

 

2D Speckle-Tracking法による心収縮能の評価

2D Speckle-Tracking法は超音波画像上の心臓の動画の中で,基準となる二次元のテンプレート画像と同じものをトラッキング(追跡)する技術である。相互相関処理によるトラッキング処理では,テンプレートを逐次変えながら変化や移動速度の遅いものを追跡するが,自己相関処理ではテンプレートを固定して処理を行うため,動きの速い胎児心でも,ある程度同じ部位を追跡可能である(図4)。現在,胎児専用の2D Speckle-Tracking法を日立アロカメディカル社が開発中である。また,2D Speckle-Tracking法はBモード画像のみで使用可能なため,TI(thermal index)やMI(mechanical index)が低く胎児にも安全であり,角度依存がなく,機械による客観的評価が可能な点もメリットと言える。

図4 トラッキングアルゴリズムの比較

図4 トラッキングアルゴリズムの比較

 

図5は,2D Speckle-Tracking法を改良した最新の画像である。測定間誤差がほとんど認められないほど,正確な追尾が可能となっている。また,FSは19.9%であることが測定できており(図6),近い将来,胎児心機能をリアルタイムに評価できる時代になると期待している。

図5 2D Speckle-Tracking法の最新画像

図5 2D Speckle-Tracking法の最新画像

 

図6 2D Speckle-Tracking法によるFSの測定

図6 2D Speckle-Tracking法によるFSの測定

 

まとめ

超音波技術の進歩によって,ようやく胎児心機能を多方面から検討することが可能となってきた。近い将来,2D Speckle-Tracking法,Dual Gate Doppler法,TDI法などを用いた胎児心機能の研究と臨床応用が加速度的に発展すると予想される。特に,ARIETTA 70では多くの機能がうまく融合しているほか,経腹でも5MHzのプローブで23mmの胎児が明瞭に描出可能であり(図7),今後の胎児診療の発展に大きく貢献してくれるものと期待している。

図7 5MHzプローブによる経腹超音波画像

図7 5MHzプローブによる経腹超音波画像

 

 

●参考文献
1)Rychik, J., et al. : The twin-twin transfusion syndrome ; Spectrum of cardiovascular abnormality and development of a cardiovascular score to assess severity of disease. Am. J. Obstet. Gynecol., 197・4, 392 e1〜392 e8, 2007.
2)CHOP Fetal CV Profile Score
http://parameterz.googlecode.com/svn/trunk/CHOP-CVScore/CHOP_TTTS.htm
3)Tei, C., et al. : New non-invasive index for combined systolic and diastolic ventricular function. J. Cardiol., 26・2, 135〜136, 1995.
4)Acharya, G., et al. : Comparison between pulsed-wave Doppler- and tissue Doppler-derived Tei indices in fetuses with and without congenital heart disease. Ultrasound Obstet. Gynecol., 31・4, 406〜411, 2008.

 

中田 雅彦(Nakata Masahiko)
1990年,山口大学医学部卒業。山口大学医学部附属病院,山口県立中央病院(現・山口県立総合医療センター)などを経て,2010年に徳山中央病院周産期母子医療センター長。2013年より川崎医科大学産婦人科教授。

 

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