超音波診断装置は，高周波化やTHIによる高画質化，さらに弾性や減衰などの非形状を画像化するなど，日々進化を続けている。本講演では，キヤノンメディカルシステムズの超音波診断装置「Aplio i-series」の進化について，カラードプラの画質改善，Contrast Vector Imaging，超・超高周波プローブなどを中心に紹介する。

“いつでも，どこでも，何でも見える”POCUS

救急や在宅医療での超音波診断装置の必要性が高まり，各社からポータブルタイプの装置が製品化されている。しかし，超音波診断装置としての性能を落とさずに小型化しなければ，完全な小型軽量化とは言えない。キヤノンメディカルシステムズのpoint of care ultrasound（POCUS）向け新製品「Viamo sv7」は，Aplioの4MHzプローブと比べても遜色のない分解能がある。小型軽量化されていても，ハイエンドの据置型装置に迫る性能を有しており，POCUS用として高い診断能を持った装置となっている。
図1は，横行結腸がんのスクリーニング検査の画像だが，進行がんを十分にとらえることができ，また，検査施行中にプローブと体表との関係をViamo sv7本体のカメラで“自撮り”した“リアルボディマーク”によって，再現性を持って記録することができるのもメリットである。

図1　Viamo sv7による横行結腸がんのスクリーニング

“流れが見える”

1．新・カラードプラ
「進化するi-series」として，“見たいものが見える”Aplio i-seriesの新しいカラードプラについて述べる。超音波検査では，クラッタに隠れて血流信号が確認できないことをよく経験する。
図2は上腸間膜動脈（SMA）解離だが，従来のカラードプラでは解離を疑って検索しても，呼吸や心拍の影響を強く受けて確認は容易ではない。検査では流速レンジやゲインの調整を行うが，従来のカラードプラでは水平に走行する血管はさらに内部の血流が描出しにくいなどのジレンマがある（図2 a）。新・カラードプラでは，構造方向だけでなく時間方向にもスムージング処理を行うことで血管の描出能を高めている。血流がクリアに描出された画像が得られ，偽膜が血栓化したSMAの解離であることが診断できる（図2 b）。クラッタの影響でドプラ信号が確認しづらい疾患の診断においても，ストレスが軽減されると考えられる。
また，正常な肝実質やKupffer細胞を持つ腫瘍の中の造影剤は，肝実質も腫瘍部分も高信号になり，内部の血流を見つけることは難しい。Aplio i-seriesでは，CHI，SMI，Fundamental，CHI＋Fundamentalの4画面を分割して表示する，“Quad View”が可能になった（図3）。腫瘍内の動きの少ない造影剤をとらえるCHIと，動いている造影剤（血流）を表示するSMIを同じ断面で同時観察することが可能になる。図4は，CHI＋FundamentalとSMIの2画面を取り出した肝腺腫のDual Image表示だが，CHI＋Fundamental（a）のSMIで表示されていない部分がKupffer細胞に貪食された造影剤であることが確認できる。

図2　Aplio i-seriesの新・カラードプラ
a：従来のカラードプラ　b：新・カラードプラ

図3　新・カラードプラのQuad view表示

図4　新・カラードプラによる肝腺腫のDual Image表示
a：CHI＋Fundamental　b：SMI

2．Contrast Vector Imaging（CVI）
Aplio i-seriesの次の進化は，造影超音波において“動的かつ客観的に見える”ことを可能にしたCVIである。
超音波診断の所見では，“高速で”とか“瞬時に”“緩徐に”などの感覚的な表現が用いられ，超音波の弱点として客観性のなさがしばしば指摘される。
そこで，動的な情報をとらえ客観的に表示する技術として，造影超音波の時間分解能が向上した“High Frame Rate CHI（HFR-CHI）”技術を基に開発されたのがCVIである。HFR-CHIでは，従来の5倍のフレームレートによって，個々の造影剤の動きや血液の動態が明瞭に描出できる。CVIでは，この高フレームレートをベースとして造影剤のバブルをトラッキングし，方向（directional imaging）と速度（velocity imaging）を表示する。バブルトラッキングのリスクとして，低フレームレートではトラッキングされたバブルがフレーム間に消失し新たなバブルが流入した場合に，同一のバブルと誤認することが挙げられる。高フレームレートであれば，観察地点が増えるため1個のバブルを連続してトラッキングすることが可能になり，より正確な計測が期待できる。
CVIでは，Micro Flow Imaging（MFI）と類似した画像が得られるが，MFIの画像はmaximum intensity projectionであり，ある時間の画像を重畳して表示しているもので，血管の連続性を正確に表しているものではない。最終的には血管の樹枝状の広がりが表示されるが，CVIの方が血流をより正確に表していると言える。
CVIでは，バブルの速度をカラー表示する速度イメージング（velocity imaging）と同時に，トラッキングしたバブルの速度が個々に数値として算出される。肝血管腫では，内部のバブルの動きが非常に緩徐であることを，われわれは感覚的に理解している。CVIでは，それぞれの血流の速度をカラーで表示すると同時に，バブルの速度を数値として表示することで，客観的な判断が可能になる（図5）。
また，CVIではin-out imagingも可能である。トラッキングしたバブルが中心に対してどちらの方向に動いているかをカラーで表したもので，求心性の血流は赤く，遠心性は青く表示される。このため，肝細胞がんの腫瘍内の血流については，in-out imagingにより求心性の血流が優位だということが判断できる（図6 a）。同時にvelocity imagingでの速度の確認も可能で，全体の血流速度を加味した診断が可能になる（図6 b）。
さらに，CVIでは関心領域内全体の平均速度を計測することも可能である。図7は，腫瘍内血管の速度分布を計測した結果である。血管腫は2.3mm/s，腺腫は13.8mm/sだが，肝細胞がんは25.9mm/sと腺腫のほぼ倍になっており，数値によってきれいに分類されている。血流速度の計測は，パルスドプラによるFFT解析で可能だが，腫瘍内などの細い血管では難しく，また，血管径や部位によって速度は変化してしまう。従来，腫瘍内血流の検証は計測しやすい箇所をピックアップした結果がほとんどであり，CVIによる計測によって新しい知見が得られることが期待される。CVIでは，平均値（mean）で表現することも可能だが，図7 bのようにヒストグラムで見ることもでき，ヒストグラムのパターンから従来われわれが表現してきた感覚的な表現を客観的に表すことが可能になる。
この腫瘍内の血流評価は病理組織学的検査では得られない情報であり，腫瘍・非腫瘍領域にかかわらず，さまざまな応用分野に広がることが期待される。

図5　肝血管腫のCVI

図6　肝細胞がんのCVI
a：in-out imaging　b：velocity imaging　c：3D SMI

図7　CVIによる腫瘍内血管の速度分布
a：velocity imaging　b：ヒストグラム

3．新・ゆらぎイメージング（W.I.P.）
次に，遅い，ゆっくりとした変化をとらえるゆらぎイメージング（Fluctuation Imaging）について述べる。ゆらぎイメージングはフレーム間の信号のゆるやかな変化を強調して表示することで，時間変化と平均強度をパラメトリックイメージングとして描出する。一部の肝細胞がんと肝血管腫は，超音波画像上では同じように高信号に描出されるが，よく観察すると血管腫では内部にゆらぎが認められることがある。ゆらぎイメージングは，その目視による主観的な判断から客観的な表現を可能にする技術である。
今回，さらに改良を重ね，グレイスケール画像を基にフレーム間の関連性を判断して処理を行う，まったく新しいアルゴリズムを採用した。これによって心拍などの影響を受けずに，対象部位のゆらぎを抽出でき，目視と合致した画像の取得が可能になった。肝細胞がん（図8）では腫瘍内にはほとんどゆらぎがないが，肝血管腫（図9）ではBモード画像でゆらいでいるように見える部分が，客観的に表現されている。血管腫の鑑別は精査目的で造影検査が行われることが多いが，この技術によって鑑別が可能になれば医療コストの削減にもなり，患者にとっても福音になると考えられる。

図8　新・ゆらぎイメージング（W.I.P.）による肝細胞がん

図9　新・ゆらぎイメージング（W.I.P.）による肝血管腫

“見えなかったものが見える”
超・超高周波プローブ：Super High Frequency Probe（W.I.P.）

最後に，周波数33MHzの超・超高周波プローブ（Super High Frequency Probe：SuperHFP）を紹介する。昨年のプロトタイプと比べて画質はさらに向上しており，ほぼ最終型として仕上がってきている。
図10は，静脈弁をとらえた画像だが，現在市販されている中で最も高周波である24MHz（UltraHFP）と比較している。24MHzでも，血管内でうっ滞した赤血球と弁のようなものまで観察でき，解像度は十分であると感じられる（図10 a）。しかし，SuperHFPは赤血球が散乱体として十分作用する周波数帯であり，血流の流れがさらにはっきりと確認できる（図10b）。さらに，静脈弁の動きと同時に，弁の血流の下流側に赤血球の凝集が確認できる。静脈の流れに対して弁が風よけになり，うっ滞した赤血球が互いに連銭形成をした現象まで確認できるのは，ほかのモダリティでは考えられない。
また，理論上は高周波になればなるほど，低流速あるいは微細血流の描出能は向上する。SuperHFPでは，血管形状の細かさが従来の高周波プローブとは異なり，より精密な診断が可能になると考えられる。図11は，頬の血管肉腫で放射線治療後の症例である。主治医より放射線治療後のフォローアップで超音波の依頼があり検査を行った。Bモード画像（図11 a）では低エコー域があるが，UltraHFP（図11 b）では内部に血流が認められなかった。血流がないということは，通常は線維化巣に置き換わったか壊死と考えられ完治していると言える。しかし，SuperHFPで見ると内部にしっかりと血流が残っていることが確認でき，まったく正反対の所見となる（図11 c）。33MHzの超・超高周波によって，“見えなかったものが見える”ようになることで，治療の方針を変え，患者の運命を変えてしまう可能性があることを実感した症例である。

図10　超・超高周波プローブによる静脈弁の描出
a：Ultra HFP（24MHz）
b：Super HFP（33MHz）（W.I.P.）

図11　頬の血管肉腫，放射線治療後
a：Bモード画像
b：Ultra HFP（24MHz）
c：Super HFP（33MHz）（W.I.P.）

まとめ

Aplio i-seriesの進化について，ユビキタス超音波診断装置のViamo sv7を含めて，より細かく見る，客観的に表示する，さらに細かく見るという超音波の可能性を広げる技術を紹介した。これらの進化によって超音波診断装置は何を見ようとしているかを考えると，“生きた病理＝live pathology”であると言えるだろう。Aplio i-seriesの進化は，生体情報を含めた病理学，組織学的変化をとらえられるところまで近づいている。進化し続ける超音波診断装置が，さらに正確で迅速な診断を可能にすることを期待している。

畠　　二郎（Hata Jiro）
1985年 自治医科大学医学部卒業。現在，川崎医科大学検査診断学（内視鏡超音波部門）教授。専門領域：消化器病学，超音波診断学，特に消化管と急性腹症の超音波診断。

 

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