セミナーレポート(日立製作所)

第54回日本周産期・新生児医学会学術集会が2018年7月8日(日)〜10日(火)の3日間,東京国際フォーラム(東京都千代田区)を会場に開催された。8日に行われた株式会社日立製作所共催のランチョンセミナー4では,東邦大学医療センター大森病院産婦人科教授の中田雅彦氏が座長を務め,順天堂大学医学部附属浦安病院産婦人科准教授の山本祐華氏と埼玉医科大学総合医療センター小児循環器部門准教授の増谷聡氏が,「心機能評価の新たな知見─超音波による胎児・新生児管理の未来─」をテーマに講演した。

2018年10月号

第54回日本周産期・新生児医学会学術集会ランチョンセミナー4 心機能評価の新たな知見 ─超音波による胎児・新生児管理の未来─

新生児の心機能評価 〜温故知新〜

増谷  聡(埼玉医科大学総合医療センター小児循環器部門)

増谷  聡

本講演では,「温故」として胎児心エコーと新生児心エコーの診断学,心機能の考え方と評価について,また,「知新」として心機能評価に有用な日立製超音波診断装置のアプリケーション“Vector Flow Mapping(VFM)”“Free Angular M-mode(FAM)”の有用性について述べる。

胎児心エコーと新生児心エコーの診断学

結論を先に述べると,「胎児心エコーの診断学に興味を持つと,新生児心エコーが上達する」。
胎児心エコーでは,4 chamber view,5 chamber view,3 vessel view,3 vessel trachea viewと,心臓を下から上に切り上げるように連続的に撮像する「CT切り」1)図1)で観察するのが基本である。CT切りは,例えば大動脈縮窄の有無を,通常のarch view以外の断面からも評価可能な優れたアプローチであり,何よりエコーの情報を客観的に残せる点で有用である。新生児でも初回のルーチン検査として,心臓の構造奇形の検出目的にCT切りによる評価をお勧めしたい。

図1 CT切りのイメージ

図1 CT切りのイメージ

 

心機能評価の方法

1.収縮能の評価
心機能評価の指標のうち,左室駆出率(LVEF)は生理学的に重要かつ優れた指標であるが,負荷に依存する。後負荷の上昇に伴いLVEFが低下することを理解しておく必要がある。図2に示すのが心室圧容積関係であり,縦軸を左室圧,横軸を左室容積としたグラフで1心周期は四角い圧容積ループを描く。この心室圧容積関係がもし目盛り付きで図示されていれば,左室拡張末期容積(EDV)と1回拍出量(SV)が求められ,SV/EDV=LVEFと計算できる。また,後負荷は,左室壁応力(ESWS)を求めなくても,左室収縮末期圧(ESP)/SV=動脈エラスタンスであり,グラフの右下がりの直線の傾きから後負荷を推定できる。動脈エラスタンスとは,単位1回拍出量の拍出に必要な収縮末期圧のことであり,血管の硬さを表す。同じ収縮性と前負荷の状況で後負荷が下がればLVEFは大きくなり,また,後負荷が上がるとLVEFが小さくなることから,LVEFは純粋な収縮性の指標ではないことがわかる。つまり,LVEFは負荷を踏まえて解釈することで初めて生きる指標である。
心室圧容積関係の定性的な考え方として,動き(LVEF)と圧という2つの軸を持って判断するとよい。例えば,血圧が高く動きが悪い場合は後負荷が高く,動きは良いが血圧が低い場合は後負荷が低いと言える。容量が満ちていて,血圧が低いのに動きが悪い場合は,収縮能が低いと判断できる。
こうした動きと圧の関係は,ストレス−速度関係と類似している。ストレス−速度関係は,縦軸を左室短縮速度(mVcfc),横軸を後負荷の指標であるESWSとして示したグラフである。後負荷が高くて動きが悪い患者と,後負荷が低いのに動きが悪い患者では,治療計画が異なる。なお,ESWSを規定するのは収縮末期の圧と,後壁厚と内径の比の2つのみである。前負荷過多だけでもESWSは増加することに注意が必要である。ストレス−速度関係を評価するには,先に前負荷を評価しておくことが大切である。この関係は,NICUで機能を負荷条件を分けて,そして統合して考えるのに非常に有用である。

図2 心室圧容積関係の概要

図2 心室圧容積関係の概要

 

2.拡張能の評価
拡張能は,弛緩,サクション(吸引),硬さ(stiffness)である。左室圧曲線にて収縮末期圧から急峻に左房圧が低下するほど良好な弛緩であり,弛緩が悪化すると弛緩時定数τが延長して,左房圧の上昇や拡張時間の短縮につながる2)。また,硬さは,ある容積に膨らませるためにどれだけの拡張末期圧を要するかを指すが2),3),心臓カテーテル検査でなければ評価できない。そこで,これらの間接的な評価に用いられるのが僧帽弁流入速度のE波とA波や,組織ドプラのe’波とa’波である。弛緩が障害されるとe’波が小さく,心臓が硬くなるとdiceleration time(DT)が短く,また拡張末期圧が高くなるとE/e’が高くなることが成人・小児で報告されている。mitral inflow patternを見ると,拡張能の悪化に伴い,E/Aはいったん1を下回ってから再び上昇し,逆にDTはその反対の挙動を示す。e’波は単調に低下を続けるが,左房圧(LAP),最大左房容積(LAV),E/e’,左室拡張末期圧(EDP)は,ある程度拡張障害が進んでから上昇すると言われている2)
ただし,最近ではこれらの評価が適用困難な状況が多く報告されている。われわれが行った小児での検討でも,e’波と弛緩,DTとchamber stiffness,E/e’とEDPのそれぞれの関係が,いずれも統計学的に有意な相関を認めたが,バラツキが非常に大きかった。したがって,これらのエコー指標は,拡張能そのものではなく,“拡張能と関連したもの”と考えるべきである4)。欧州の左室拡張能のガイドライン5)にも,安静時だけの評価では判断できないとの記載がある。拡張能指標が明らかな異常値でなくても異常を否定せず,1つの指標に頼らず,負荷も含めて総合的に評価することが重要である。

心機能評価に有用な心エコーのアプリケーション

1.VFM
拡張の良い心室はサクションが非常に良好に働くため,運動時にも左房圧を上げずに循環血液量を増やすことができるが,拡張の悪い心室は左房圧が高く,左房も大きいため,さらに運動して多量の心拍量・静脈還流量を処理すべき状況では,左房圧が上昇しすぎて苦しくなる。新生児の未熟心筋は硬いことが知られており6),未熟児動脈管開存症では左房に多量の血液が還流する場合に,左室は硬いため一定以上の左室流入が困難となり,左房拡大と左房圧(肺静脈圧)上昇により肺血管が破綻して肺出血を来し,予後悪化につながりうる。
心臓内の血流は,VFMを用いて容易に可視化して評価できるようになってきた。例えば,正常心では,左室内の血流は心尖に向かってまっすぐ流入し,まっすぐ流出していくのに対し(図3 a),ある拡張型心筋症の患者では血流がゆったりと大きく渦を描き,しかも,心尖の流れが滞っていることがわかる(図3 b)。
在胎33週0日の胎児の症例では,右室と三尖弁は非常に小さいが,肺動脈弁は正常であり,卵円孔血流は順行性に流れ,下大静脈弁が目立って見えた。出生後の下大静脈弁は明らかに目立って見え,右室と三尖弁は小さく,成長とともに徐々に大きさが正常に近づいた。出生直後からしばらく心房中隔に右左シャントが見られたが,生後4か月には心房間は左右シャントになった。生後10日と4か月の右房内血流のVFMを比較したところ,生後10日では下大静脈弁のところで心房間の右左シャントを導くように渦を巻き,三尖弁方向に血流が流れづらくなって見えたのに対し,生後4か月では三尖弁に向かうスムーズな流れを可視化できた。以上から,本症例は,胎内環境で大きな下大静脈弁が三尖弁と右室の成長を妨げていた可能性が考えられた。
このように,血流の可視化技術は非常に進歩しており,エナジーロスや心室内の圧較差などの定量が可能となってきた。今後,三次元計測へと発展すれば,さらなる有用性が期待できる。

図3 VFMによる正常心(a)と拡張型心筋症(b)の左室流入血流の可視化

図3 VFMによる正常心(a)と拡張型心筋症(b)の左室流入血流の可視化

 

2.FAM
胎児不整脈の診断に頻用されるMモードを,新生児の診断にも応用した。
本症例は,心拍数200bpmの胎児頻脈があり,出生後も変化は見られなかった。Mモード画像では右室と左室の壁の動きは1:1であり,心房レートも200bpmで心房粗動ではないと思われたが,実際には心房レート400bpmの心房粗動であった。そこで,正確な計測結果が得られなかった原因について検討した7)
動画を目視で解析すると,心室近くの心房壁は心室とほぼ同期して動いて見えたが,心室から離れた高い場所の心房壁は,はるかに速く運動していた。心房壁の動きは場所によって異なる可能性があり,Mモードで正しい心房レートを算出するために,どの部位をとらえてもよいわけではないということがわかる。
日立製超音波診断装置に搭載されているFAMは,Bモードの動画から後で任意断面のMモードを再構築できるため(図4),心房の複数箇所の動きの評価に有用と思われる。

図4 FAMを用いた任意断面のMモードの再構築

図4 FAMを用いた任意断面のMモードの再構築

 

まとめ

新生児の心機能評価では,動画を撮りながらCT切りを行うと,胎児診断学との共通点が多いことを理解できる。また,負荷を把握して心機能を知ることで,治療の最適化が可能となる。
日立製超音波診断装置に搭載されたVFMやFAMは,心機能評価に貢献すると思われる。

●参考文献
1)黒嵜健一:新生児心エコーのコツと技.
http://www.gh.opho.jp/pdf/kouen_3.pdf
2)増谷 聡・他,日本小児循環器学会雑誌,32・4, 277〜290, 2016.
3)Masutani, S., et al., Circulation, 117・12, 1550〜1554, 2008.
4)Masutani, S., et al., Heart Vessels, 29・6, 825〜833, 2014.
5)Nagueh, S. F., et al., Eur. Heat J. Cardiovasc. Imaging, 17・12, 1321〜1360, 2016.
6)Romero, T.E., et al., Pediatr. Res., 13・8,910〜915, 1979.
7)Kawano, A., Oshima, A., Masutani, S., et al., Clin. Med. Insights Cardiol., 2018(Epub ahead of print).

 

増谷  聡(Masutani Satoshi)
1994年 東京大学医学部医学科卒業。同大学医学部小児科入局。太田西ノ内病院を経て,1999年から埼玉医科大学で小児循環器診療に当たっている。2004~2006年 Wake Forest大学Section on Cardiologyに研究留学。2012年~埼玉医科大学総合医療センター小児循環器部門准教授。

 

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