インナービジョン 第 29 巻 第 3 号（通巻 336 号） 2014 年 3 月号抜き刷り 特集 領域別超音波最新動向 アプリ＆プローブ，モバイル活用法 Ⅱ 最新アプリ＆プローブ活用法 1．心臓検査における Artida 搭載 Activation Imaging（AI）の 活用法について 石津 智子 筑波大学医学医療系臨床検査医学 Ⅱ 最新アプリ＆プローブ活用法 1．心臓検査における Artida 搭載 Activation Imaging（AI）の 活用法について 石津 智子 筑波大学医学医療系臨床検査医学 心臓は，1 日 10 万回拍動を続ける臓器 左心室の ECC である。心臓は電気的興奮と，それに引 き続く心筋変形によって圧力を生み出し， 収縮タンパクであるアクチンとミオシン 1） 相互作用が開始して心筋細胞長は 15％ 縮小し，細胞幅は 8％増大する。心筋線 血液を駆出する。電気信号が機械的収縮 図 1 に示すように，心筋細胞の膜電位 維は心内膜下で縦走，心筋中層で横走， へと変換される過程は，興奮収縮連関 の脱分極と再分極からなる心周期の変 さらに心外膜層で縦走に配列しており， （excitation-contraction coupling：ECC） 化は，心筋細胞の収縮と進展に対応し さらに約 6 心筋細胞ごとに心筋シートを と称される。ECC の異常は，不整脈疾患 ている。臓器レベルでは，左室の電気的 形成している。心筋細胞の変形とともに だけでなく，虚血性心疾患，拡張型心筋症， 興奮は，刺激伝導系である His 束および 心筋シート間は相互にスライドし，心尖 肥大型心筋症，二次性心筋疾患，心臓弁 左 右の脚 内の P u r k i n j e 細 胞 間を 部から心基部へ絞り出すようなねじれ変 膜症，先天性心疾患など，心臓病のほと 200 cm/s の高速で，房室結節から心尖 形とともに左室壁は長軸方向へ 20％短 んどの病態において認められる。ECC には， 部まで伝導する。左室長径を 80 mm と 縮し，厚み方向へ 40％増大，心内圧を 細胞内のカルシウムハンドリングなど微視 すると，40 ms で房室結節から心尖部に 最大 1500 mmHg/s のスピードで上昇さ 的観点と，臓器としての心臓機能から見 電 気 信 号 が 到 達 する。心 筋 細 胞は， せ，収縮の開始から約 300 ms 後には左 た巨視的観点がある。近年の心臓再同期 Purkinje 細胞から細胞膜電位の脱分極 室容積を 60％減少させる。この巧妙な 療法や高周波アブレーション治療の進歩 の信号を受け取り，隣り合う筋細胞間 ECC によって，左室は 1 分間に 5 L の血 によって，巨視的な観点から電気的興奮 の細胞長軸端にある Gap 結合を介して， 液を全身へと駆出する。この機構のどこ 伝播の異常を是正し，心機能を改善させ 次々と細胞膜電位脱分極の伝播を介し かに異常を生じると，最終的な血液駆 る治療法が誕生した。これを受けて近年， て，通常 100 ms 以内に心室収縮筋細胞 出に支障を来す。 ECC の巨視的診断が注目されている。心 全体の脱分極に至る。心筋細胞の膜電 エコー“Activation Imaging（AI） ” （東芝 位の脱分極は，電位依存性ナトリウムチャ 社製）は，このような時代の要請を受け登 ネルの開放と，それに引き続くカルシウ 場した，まったく新しい無侵襲的収縮伝 ムチャネルの開放をもたらす。細胞内カ 東芝社製超音波診断装置「Artida」 播三次元マッピング法である。 ルシウム濃度が上昇し臨界点を超えると， の三次元スペックルトラッキング心エコー AI の原理 法では，三次元超音波信号を送受信す る体表面探触子を用いて，1 心周期の左 電気機械カップリング 室を心電図同期 6 心拍加算することに よって，時間分解能 30 ms の高時間分 解能の三次元情報を取得できる。拡張 興奮収縮連関 末期左室心内膜面を用手的に決定し， excitation-contraction coupling（ECC） %shortening mV 心内膜および心外膜面を専用ソフトに認 識させる。後はワンクリックで，ソフト 3 D wall motion tracking が関心領域の a：電気的興奮 図 1 興奮収縮連関 b：機械的収縮 細胞膜電位の電気的興奮（a）は，筋細胞の機械的収縮（b）と共役している。 2 INNERVISION (29・3) 2014 超音波信号パターンをフレームごとに 三次元空間で自動追従し，心臓局所変 形の時間変化率が自動算出される（図 2）。 拡張末期を基準とし，心筋内膜面の面 領域別超音波最新動向 特集 アプリ＆プローブ，モバイル活用法 （％） circum. strain Time：305ms 5.0 0.0 －5.0 －10.0 －15.0 －20.0 －25.0 －30.0 －35.0 －40.0 －45.0 －50.0 －55.0 （ms） －50.05 図 2 収縮率時間曲線 左室 16 分画の心内膜面の三次元トラッキング法によ り求められた平均収縮率時間曲線。心電図の QRS 波 形の立ち上がり点である，拡張末期を基準とした局 所収縮率をパーセント表示している。 （％） 0.0 0.08 －20.0 Time：91ms （ms） －11.35 －40.0 area tracking －60.0 図 3 AI 法 3） －68.36 －80.0 0 305 （ms） 左室心内膜面積変化率の最大値の 25％に達す るまでの時間を AI（ms）と定義し，カラー表示 する。図の例では，最大面積変化率− 68 . 36 の 25％である− 11 . 35 に達する時相 A I は 90 ms となる。図下のカラーマップに示すように， 本症例では，収縮時間 305 ms までの時相をカ ラー表示に対応させている。 積変化率である area tracking，左室 ルシウム濃度の上昇が臨界点に達しない 電図（図 5 c）によって推定されるが，心 長軸方向の変化率 longitudinal strain， と収縮が開始されないことと，超音波に 電図による側副伝導路局在診断精度は 短軸円周方向変化率 circumferential 内在する時間および空間分解能，信号 せいぜい 7 割程度である。側副伝導路か s t r a i n，短軸壁厚方向変化率 r a d i a l ノイズ比などの制約によると考えられる。 ら房室弁輪の近傍にある心筋へと膜電 strain を算出し，その時間変化を得るこ 臨床的な検討では，侵襲的心内膜電位 位脱分極が伝導すると，収縮心筋が機 とができる 2）。これらは，左室三次元左 マッピング法であるカルトシステムをゴー 械的収縮をする。図 4 に示す症例では， 室内膜面モデル，あるいは bull’ s eye 平 ルドスタンダードとすると，AI では，局 左室前壁基部に最早期収縮を示す暖色 面上にマッピングされる。従来の三次元 所面積収縮率がその最大値の 25％に達 信号が分布している（図 4 b）。図 5 に示 スペックルトラッキング心エコーでは， する時相を表示する設定が，最も電気 す高周波アブレーションの側副伝導路 局所心筋の収縮分布を表示する。一方， 的興奮伝播と機械的収縮伝播との相関 焼灼成功部位は，AI 像での最早期収縮 AI は，収縮率の大きさではなく，その が強かった （図 3）。このようにして， 部 位と完 全に一 致している。さらに， 時相をカラー表示するマッピング法であ 無侵襲で左室心筋全体の収縮伝播様式 図 4 a で示すように，側副伝導路の走行 1） る。表示する時相は，最大収縮率を基 を三次元画像表示して直感的に理解で は僧帽弁輪から左室中部に及んでいるこ 準として，任意の収縮率に至った時間 きるようになった。 ともわかる。図 4 c，d のアブレーション を設定表示することができる。先の ECC に基づくと，心筋細胞が無収縮でなけれ ば，細胞膜の興奮の伝播と心筋収縮の WPW 症候群の AI 後の AI 像では，焼灼された側副伝導路 の部位に一致して，寒色信号で示す収 縮遅延が生じていることがわかる。それは， 伝播はほぼ一致する。したがって，理論 顕性 WPW（Wolff-Parkinson-White） Cardiac Memory として知られる電気生 的には収縮開始時相から興奮開始時相 症候群では，側副伝導路と呼ばれる異 理学的現象であり，異常興奮が治療さ を検出できる。しかし，収縮時間曲線 常伝導路が心房心室間に存在して，房 れた後も，しばらく興奮収縮に異常が残 は膜電位時間曲線とは異なり，立ち上 室結節をバイパスする先天的疾患である。 存する病態に一致すると考えられる。 がりが緩やかである。これは，細胞内カ 側副伝導路の局在は，通常は 12 誘導心 INNERVISION (29・3) 2014 3 a b c d 図 4 WPW 症候群症例の側副伝導路焼灼術前後 の AI 像 術前の三次元立体像（a）,および bull’ s eye 平面像（b） と，それぞれの術後（c，d）画像。a，b では，オレン ジで示される心基部前壁 2 時半の部位の収縮時相が 早く，この部分に早期収縮を来す側副伝導路が存在 することがわかる。c，d では，最早期興奮部位は水 色の軽度遅延収縮部位に変化している。 アブレーション部位 b：Schematic of LAO view a：X 線透視左側斜位像 c：12 誘導心電図 図 5 WPW 症候群症例の心電図および X 線透視画像 左前斜位像（a）ではアブレーション部位（＊）は模式図（b）で示す僧帽弁輪（Mitral annulus：MA）2 時半 の部位（＊）であり，図 4 の Activation Imaging で示された最早期収縮部位と一致している。心電図（c） は右脚ブロック型の WPW 症候群 TypeA を示す。 ◎ らに，AI を用いた臨床研究によって， Activation Imaging（AI）は，無侵 これまで実験的に生理学的現象としてと 襲で左室収縮伝播様式を三次元表示で らえられていた興奮収縮関連（ECC）の きる革新的画像診断法である。本法は， 異常が，個々の臨床例においてどのよう 心臓の電気的異常を治療する際の診断 な意義を持つのか，新たに明らかとなる に大きく貢献することが期待される。さ 可能性がある。 4 INNERVISION (29・3) 2014 ●参考文献 1）Opie, L.H. : Heart Physiology ; From cell to circulation. Riverwoods, Lippincott Williams and Wilkins, 119 ～ 185, 2003. 2）Shiota, T. : 3D Echocardiography. Boca Raton, CRC press, 219 ～ 232, 2013. 3）Seo, Y., et al. : Left ventricular activation imaging by 3-dimensional speckle-tracking echocardiography. Comparison with electrical activation mapping. Circ. J. , 77, 2481 ～ 2489, 2013. 東芝メディカルシステムズ株式会社 http://www.toshiba-medical.co.jp/ 2763-①
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