脳血管のドップラー検査

脳超音波検査は、最も安全かつ効果的な検査方法の一つと考えられています。この検査は、小児と成人の両方に実施されます。超音波診断の助けを借りれば、非常に深刻な疾患を発症の初期段階で特定し、適切な治療を処方することが可能です。

カラーデュプレックス超音波を用いた脳血管検査の主目的は、一過性脳虚血発作または脳卒中の既往歴を有する患者において、動脈硬化性変化による狭窄の程度を判定し、定量化することです。この検査では、狭窄の程度と罹患血管範囲を明確にする必要があります。術前または介入前の合併症リスク評価のため、側副血行路の評価も必要です。この検査には、脳血管の解剖学と正常な超音波画像に関する知識が必要であり、頸動脈および椎骨動脈流域における脳血管疾患の病態論を説明する前に、本章でこれらについて考察します。

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頸動脈系の超音波解剖、研究方法

多くの医師は、患者が横になっている間に頭の後ろに座ることを好みます。スキャンは前方から開始することもでき、その場合、プローブを正中線付近に配置し、総頸動脈の断面を表示します。この血管は内頸静脈の後方内側に位置しています。頸静脈の直径はバルサルバ法を行うことで拡大でき、通常はBモードで血管を即座に可視化できます。断面は下図のように、左右が逆に表示されます。

トランスデューサーを縦軸に沿って90°回転させると、腹部超音波検査と同様に、画像の右側が下、左側が上になります。総頸動脈の分岐部と内頸動脈の頸動脈球部への移行部で生じる眼窩の生理学的分離に注意してください。この急激な広がりにより、丸みを帯びた渦巻き状の画像が形成されますが、病的な狭窄後血流の逆流、乱流、またはぼやけと間違えないように注意してください。

総頸動脈のドップラースペクトルは、頭蓋内末梢抵抗が比較的低いため、内頸動脈と比較して収縮期ピーク速度がわずかに上昇する傾向があります。このパターンは外頸動脈とは異なり、外頸動脈では収縮期速度が比較的高く拡張期速度が低いため、「ヒューッ」という音のような信号を示すことがあります。外頸動脈からは、逆流成分を含む三相性スペクトルが得られます。上甲状腺動脈は、ここではカラーモードで表示されています。

解剖学的方向性

縦軸方向に観察すると、内頸動脈は通常、トランスデューサーの後方かつ側方に位置しますが、外頸動脈はトランスデューサーに非常に近い距離を走行します。血管に疑義がある場合、浅側頭動脈を繰り返し圧迫すると、外頸動脈のスペクトルに振動が生じます。内頸静脈は、血流の方向と平坦なスペクトル波形によって内頸動脈と容易に区別できます。

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内頸動脈狭窄病変

アテローム性動脈硬化性沈着物は、必ずしも影を伴う石灰化を伴うわけではありません。「ソフトプラーク」は、血管壁に沿ったカラードプラウメン内に、低エコーの三日月形または円形の空隙として現れます。カラーデュプレックス超音波検査では、プラークの頭尾方向の範囲を正確に判定できます。偏心性血流増加がしばしば認められます。

血管壁の層別化

血管壁の解離と層間の血液の混在は、通常は自然発生的に起こる特殊な病態ですが、年齢を問わず、頸部外傷や身体的負荷と関連している場合もあります。低エコー性の血管壁内血腫の存在が特徴で、著しい血流障害を引き起こします。

壁動脈瘤は通常、合併症として発生します。内膜弁が元の血管内腔を閉塞することがあり、超音波検査では鋭角に終端しているように見えます。数週間後に再開通が起こる可能性があり、カラーデュプレックス超音波検査によって正確に記録できます。

椎骨動脈系の超音波解剖、研究方法

椎骨動脈は、患者を仰臥位にし、前外側アプローチからその起始部（V 0 ）から縦断的にスキャンし、C ₁椎骨ループ（V _{2セグメントを含む）の領域まで検査を継続します}。可変周波数（5.0～7.5 MHz）のリニアトランスデューサーを使用するのが最適です。椎孔の椎間孔内セグメントV _{2 は}、デュプレックススキャンに最もアクセスしやすいセグメントです。頸椎体の音響陰影の間にある随伴静脈と共に、明瞭に観察できます。

椎骨動脈低形成では、ほとんどの場合、動脈の1つ（通常は右側）の直径が2.5 mm未満であるのに対し、反対側の動脈は直径が4 mm以上に拡大しています（差異は1：1.7以上）。椎骨動脈の正常な直径は約3.8 ± 0.5 mmです。椎骨動脈低形成では、血流の拡張末期成分（Vdiast）の減少が認められます。すべての症例でVdiastが低下するため、椎骨動脈低形成を遠位狭窄または閉塞と区別することが困難な場合があります。狭窄が発生しやすい場所は、鎖骨下動脈からの椎骨動脈の起始部、および乳様突起の後ろの後方アプローチでスキャンしたC1椎骨レベルの領域です。 5.0 MHz のトランスデューサーを乳様突起のすぐ下、後方に配置し、頭を反対側にわずかに回しながら反対側の眼窩に向かって傾けるのが最適です。

セグメント V4 は、後頭隆起の下に配置され、眼窩に向かって傾斜している 2.5 または 2.0 MHz のセクター トランスデューサーでスキャンされます。

頸動脈とは異なり、椎骨動脈狭窄の程度を判断するための重要な基準は存在しないことに注意する必要があります。

椎骨動脈の開存性が正常であれば、明確なスペクトル ウィンドウを持つ二相性スペクトルが現れますが、狭窄では血流が大幅に増加し、スペクトル ウィンドウが満たされるという特徴があります。

外傷後の椎骨動脈解離は、塞栓性脳虚血を引き起こし、最終的には脳卒中に至る可能性があります。カラーデュプレックス超音波検査の結果は、壁内血腫の存在から動脈の罹患部分の閉塞まで、非常に多岐にわたります。剥離した内膜弁自体が観察される場合もあります。

側頭骨の薄い扁平上皮部分は、2.0 MHz トランスデューサーでウィリス動脈輪をスキャンするのに最適な音響ウィンドウを提供します。

経頸管的脳底動脈検査

経頸管スキャンは、患者が座位で頭部を前傾させた状態、または仰臥位で頭部を横に向けた状態で実施できます。これにより、V4セグメントが脳底動脈に合流する部分を観察できます。

脳血管の解剖学

ウィリス動脈輪は通常、頸動脈（前頸動脈）と椎骨動脈（後頸動脈）によって形成されます。右側の大動脈弓および左側の腕頭動脈幹から始まる総頸動脈の起始部には、まれに動脈硬化性プラークが形成されます。狭窄は通常、総頸動脈が内頸動脈と外頸動脈に分岐する部位で発生します。内頸動脈の最初の頭蓋内枝は眼動脈です。その直後、内頸動脈は中大脳動脈と前大脳動脈に分岐します。

椎骨動脈は症例の 4% で大動脈弓から始まり、通常は鎖骨下動脈が起源です。左椎骨動脈は右椎骨動脈よりも近位で始まることが多いです。各椎骨動脈は 5 つのセグメントに分かれています。起始部からの近位セグメントは Vo と呼ばれます。セグメント Vi は C6 椎骨の横突起まで続きますが、動脈が Cs レベルで孔に入ることもあります。セグメント V2 は首の中央部にあり、検査に最もアクセスしやすいです。第 1 頸椎レベルの椎骨動脈のループはセグメント V3 に相当します。セグメント V4 は頭蓋内にあり、その遠位セグメントから後下小脳動脈が始まります。椎骨動脈は、特定のセグメントまたは全経路にわたって低形成になることがあります。右と左の椎骨動脈が合流して脳底動脈を形成し、これが右と左の後大脳動脈に分岐します。

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側副経路

1. 内頸動脈の重度狭窄または閉塞。外頸動脈から内頸動脈流域への主要な側副血行路では、血液は滑車上動脈と眼動脈を経由して逆行的に脳に入ります。内頸動脈の高度狭窄を補うもう一つの方法は、前交通動脈を介したクロスフローです。手術中のリスクを回避するために、外科医は前大脳動脈の近位A1セグメントの形成不全または無形成の可能性に注意する必要があります。椎骨動脈系は、対応する側の後大脳動脈のP1セグメントが未発達でない場合、後交通動脈を介して側副血行を受ける可能性があります。
2. 椎骨動脈の重度狭窄または閉塞。椎骨動脈近位部狭窄における側副血行路としては、甲状頸動脈幹から来る頸深動脈、または外頸動脈流域から来る後頭動脈枝などが挙げられます。脳底動脈狭窄の場合、唯一の側副血行路は後交通動脈または中大脳動脈流域からの軟膜吻合部です。このような症例では、内頸動脈から直接後大脳動脈が起始するPセグメント（後大脳動脈）の形成不全が予後不良となります。

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内頸動脈狭窄の定量評価

局所狭窄度は、狭窄部内色彩残存内腔（Ag）を測定し、断面積減少式を用いて狭窄部血管の元々の横径（AN）と関連づけることで、断面から算出できます。より感度の高いパワードプラーモードを用いることで、残存灌流内腔の断面積を正確に測定できます。

どちらの画像でも、内腔内の低エコープラークは高エコー石灰化と明確に区別されています。

狭窄の程度は、縦断的スキャンを用いてピーク血流速度を角度補正とともに測定することで評価することもできます。例えば、デジタルサブトラクション血管造影では血流速度を評価できません。これまでで最大規模の多施設共同研究（北米症候性頸動脈内膜剥離術試験：NASCET）で用いられた方法では、狭窄部の最狭部における内腔径（ds）と狭窄部より遠位の正常頸動脈径の比を求めることで頸動脈狭窄を測定しました。

狭窄評価にカラーデュプレックス超音波検査を用いることを検討したところ、この技術を用いることで狭窄の程度を高精度に判定できることが示されました。適切な治療計画を立てるためには、閉塞前の「擬似閉塞」と真性閉塞を区別することが重要です。ネイティブ画像では確認できない糸状の残存腔は、静脈内造影剤を用いることで検出できる場合があります。造影剤投与後にピーク血流速度が上昇していることが確認できる場合もあることを覚えておく必要があります。カラーデュプレックス超音波検査は、頸動脈血栓内膜摘出術またはステント留置術後の再発性狭窄を除外するための非侵襲的モニタリングも可能にします。複数の多施設共同研究では、臨床的に明らかな高度（70%超）内頸動脈狭窄患者において、血栓内膜摘出術が脳卒中の個別リスクを低減することが示されています。

頸動脈系の内膜中膜肥厚

長期疫学研究では、頸動脈内膜中膜肥厚は、他のすべての危険因子（高コレステロール血症、高血圧、喫煙など）を考慮した上で、脳卒中または心筋梗塞の予後因子であることが示されています。これはどのように決定されるのでしょうか？

検査は、7.5 MHzを超える周波数の線形トランスデューサーを使用して、60 dBの圧縮で画像を記録し、収縮期の血管を測定します。高調波成分とアーチファクトの造影剤は使用されません。検査を頸動脈の内腔から開始する場合、超音波で最初に判定される層は血液と内膜のエコー源性接合部であり、次に内膜中膜の低エコー画像、最後に中膜と外膜が続きます。物理的な理由により、内膜中膜の厚さは、遷移があまり明確に定義されていない近壁よりも遠壁（4=）の方が正確に測定できます。遠壁の内膜中膜の厚さは、両層を正確に個別に測定することは不可能であるため、この複合体全体の厚さとして測定されます。

研究では、頸動脈の3つの部位（総頸動脈、分岐部、内頸動脈球部）で5～10回の測定を行い、3つの部位すべてにおける平均値を算出するのが一般的です。これらの研究では、複数のIMT値をグレースケールで連続的に記録する半自動処理モジュールが使用されることが多く、これにより測定の再現性が向上します。

この技術を実際に適用するには、検査対象を総頸動脈の一部に限定する必要があります。一つのプロトコルは、長さ10mmの視認性の高い部分において、5～10回測定を行い、平均値を算出するというものです。得られたデータは年齢に依存し、既知のリスク因子と相関します。心血管リスク因子への1～2年間の効果的な介入により、内膜中膜肥厚が減少することが分かっています。

頭蓋内血管病変の超音波記号論

高度内頸動脈狭窄症または片側閉塞症の患者では、外頸動脈流域から眼動脈を通る逆行性側副血流の存在を確認することが重要です。これは、ゼロまたは正常とは逆の現象です。頭蓋内側副血流の状態は、動脈からのドップラースペクトルを比較することで評価できます。

両側内頸動脈閉塞症では、椎骨動脈系からウィリス動脈輪または眼窩側副血行路を介して側副血行が流入します。誤診を避けるため、ドップラー超音波検査でアクセス可能なウィリス動脈輪の主要動脈を全て検査する必要があります。

血流増加は狭窄以外の原因でも起こることがあります。例えば、貧血は内頸動脈の機能的な血流増加を引き起こすことがあります。この患者ではヘモグロビン値がわずか6.2g/Lでした。また、血流増加は動脈瘤によっても起こることがあります。動脈瘤は、5～10mm以上の大きさで、スキャン可能な領域にある場合、カラーデュプレックス超音波検査で検出できます。

批判的評価

頸動脈は、その浅い位置と高周波数での良好な解像度でのスキャンが可能であることから、非侵襲性カラーデュプレックス超音波検査に最適です。椎骨動脈についても、ある程度同じことが当てはまります。左椎骨動脈の起始部は、比較的低い位置にあることが多く、カラーデュプレックス超音波検査で可視化することは非常に困難です。大動脈弓からの椎骨動脈の起始部についても、4%の症例で同様の問題が発生します。椎骨動脈または頸動脈の解離を除外する場合の代替的な非侵襲性検査技術として、タイムオブフライトモードまたは造影剤を用いて実施できるMR血管造影（MRA）があります。

より侵襲的な方法として、デジタルサブトラクション血管造影法があります。その主な利点は、非常に狭い内腔を持つ狭窄部における低速血流を検出できることと、頭蓋内小血管の内腔を同定できることです。この症例では、小さな動脈瘤が検出されました。デジタルサブトラクション血管造影法は、静脈洞血栓症が除外されている場合、側副血行路や静脈還流を特定することもできます。

15% のケースでは、ドップラー検査中に超音波の浸透が非常に困難であるため (たとえば、頭蓋骨が厚い場合)、造影剤を使用する必要があります。

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