頭頸部血管のデュプレックススキャン

頭部超音波検査はどこで行うべきか、そしてなぜ脳波検査が必要なのか、これらの疑問について考えてみましょう。頭部超音波検査は、脳の病変を特定するために使用できる診断方法です。この検査は、頭蓋骨の組織や骨を透過して脳実質に到達する無害な超音波放射線に基づいています。

デュプレックススキャン（カラードップラーコーディングとスペクトルドップラー解析を用いたグレースケールエコーグラフィを脳血管系の頭蓋内部に応用した、経頭蓋デュプレックススキャン）は、現在、脳血管系の様々な病変を診断するための主要な方法となっています。デュプレックススキャンは、Bモード（2次元グレースケールエコーグラフィモード）で血管内腔と血管周囲の組織を可視化する機能と、ドップラー技術を用いた血行動態状態の同時分析を組み合わせたものです。 B モード検査の結果に基づいて、血管壁の剛性と弾性の状態 (弾性-弾性特性)、内皮の機能状態 (血管運動活動)、血管壁の構造と厚さの変化の存在、性質、および蔓延、血管壁の完全性の破壊 (解離)、血管内腔形成の存在、その位置、長さ、エコー輝度 (間接密度特性)、血管腔の開存性の破壊の程度、血管の直径の変化、血管の形状 (変形の存在、血管の経路の通常の解剖学的軌跡からの逸脱)、血管の起源、経路、分岐の異常に関するデータを取得できます。従来のスキャンおよび経頭蓋デュプレックススキャン中の血管内血流に関する情報（高速フーリエ変換法を用いた反射ドップラー信号の処理結果）は、カラーカルトグラム（カラードップラーモード）および／またはドップラースペクトル（スペクトルドップラーモード）の形式で提示できます。カラードップラーモードの検査データに基づいて、血流に関する定性的な情報（存在、性質（層流、乱流）、充填カルトグラムの欠陥など）が得られます。スペクトルドップラーモードを使用すると、血管内血流の定量的な特徴付け、つまり血行動態障害の有無を客観化し、その重症度を判定できます。この場合に得られる診断情報は、速度指標と、末梢抵抗のレベルと血管壁の緊張を間接的に特徴付けるさまざまな計算指標の分析に基づいています。

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頭蓋外血管切片検査の適応

• 頭痛症候群を含む急性または慢性の脳血管不全の臨床症状。
• 脳血管疾患発症の危険因子（喫煙、高脂血症、肥満、高血圧、糖尿病）
• 全身血管プロセスの場合、他の動脈流域への損傷の兆候;
• さまざまな種類の心臓病変、主に虚血性心疾患（冠動脈バイパス移植、冠動脈ステント挿入）に対する外科的介入の計画。
• 血管外影響の可能性がある周囲の臓器や組織の病理;
• 頸静脈病変の臨床徴候（通常は血栓症）。

超音波デュプレックススキャンは、高解像度に加え、非侵襲性で複数回の反復検査が可能なことから、臨床神経学のみならず、無症状の患者を対象とした本格的な予防スクリーニングの実施においても不可欠なツールとなっています。超音波ドップラー検査とは異なり、頸動脈の軽度および中等度の狭窄を検出できるため、鑑別診断の可能性が大幅に広がります。この点から、デュプレックススキャンは、脳血管障害の臨床症状を呈さない患者における主要なスクリーニング方法と言えるでしょう。

経頭蓋デュプレックススキャンの適応

• デュプレックススキャン（または超音波ドップラーグラフィー）を使用した腕頭動脈の頭蓋外部分の狭窄/閉塞病変の検出 - 脳血流障害の潜在的な原因。
• 頭蓋内動脈の損傷の間接的な兆候の存在;
• 発症の特定の原因が確立されていない急性または慢性の脳虚血の兆候。
• 頭痛症候群;
• 全身性血管疾患は、脳血管障害（動脈性高血圧、糖尿病、全身性血管炎など）の発症の潜在的な原因となります。
• 脳実質の病理（CT、MRI、シンチグラフィーなどの他の画像技術を使用して検出）、その構造および脳血管循環の変化、頭蓋内圧亢進の臨床徴候を伴う。
• 虚血性脳卒中や出血性脳卒中の急性期、および慢性脳血管不全における治療効果を評価するため、また、手術の種類に関係なく、手術による血行再建のさまざまな段階で血管の状態を判断するために、脳血流パラメータの動的モニタリングが必要である。

頭蓋内外レベルでの脳の動脈と静脈系の超音波検査の目的:

• 脳の動脈および静脈系の狭窄/閉塞病変の診断、その病因および血行動態的意義の評価。
• 全身性血管疾患に関連する複合疾患の特定。
• 血管発達異常、動脈および静脈瘤、動静脈奇形、瘻孔、脳血管けいれん、静脈循環障害の検出。
• 全身血管病変の早期（前臨床）兆候の特定;
• 治療の効果のモニタリング;
• 血管緊張の調節に関する局所的および中枢的機構の機能の決定。
• 脳循環系の予備能力の評価;
• 特定の患者に存在する臨床症候群の発生において、特定された病理学的プロセスまたは症状複合体の考えられる病因的役割を確立すること。

腕頭動脈の頭蓋外断面をデュプレックススキャンで検査する際の必須範囲は、腕頭動脈幹の遠位部、総頸動脈の全長、頸管を通って頭蓋腔に入る前の内頸動脈、近位部の外頸動脈、およびV1およびV2区域の椎骨動脈です。V3区域に間接的な損傷の兆候が検出された場合は、椎骨動脈のこの部分でもエコーロケーションを実施できます。

全身性（頭蓋内）血行動態障害の発症を潜在的に脅かす病理の兆候が検出された場合、滑車上（眼）動脈の血流のドップラー特性を必ず検査する必要があります。

頭蓋外レベルの頸動脈では、血管内腔病変の完全な構造解析により、病変の様々な段階を特定することができます。椎骨動脈は、その位置の解剖学的特徴により、断片的に可視化され、単面スキャンでしかアクセスできません。そのため、様々な病変を診断する際のこの方法の能力は制限されます。特に、低品質の可視化条件下では、高い信頼性で、血管内腔の直径が40～50%以上狭くなった狭窄病変のみを特定することが可能であり、これはアクセス可能な領域にあります。椎骨動脈の血管内腔形成のエコー構造解析は、血管壁の可視化能力が極めて限られているため、通常は行われません。血管の直径の機能的変化を決定するために、負荷試験が行われます。頸椎横突起管および頭蓋脊椎関節領域における椎骨動脈の血管外圧迫は、超音波検査では特異的な客観的所見を示さない。日常診療においてこれらの目的で使用されるドップラー診断基準は間接的なものであり、血管外圧迫部位を可視化できる方法（血管造影法をバックグラウンドで行うか、機能的ストレステストを併用する）による確認が必須である。

頸静脈（内頸静脈および外頸静脈）ならびに椎骨静脈叢の静脈の検査は、これらの血管の血栓症が疑われる場合に実施されます。上記の静脈集束静脈の内腔からスペクトルドップラー法で得られるドップラー血流指標の診断的価値、およびそれ以外のすべての症例における脳静脈血行動態の病理学的変化の判定におけるその重要性は、体位の変化に伴う頭蓋腔からの静脈流出量の変動、静脈自体の構造の不一致、呼吸と静脈内の血流の同期、そして内腔のわずかな圧縮性を考慮すると、疑問視されています。

経頭蓋デュプレックススキャンによる脳血管系の研究には、いくつかの特徴があります。頭蓋骨という形で超音波ビームの進路に障害物が存在する場合、透過性を高めるために低い放射周波数（平均2〜2.5 MHz）が使用されます。このような周波数では、血管壁の可視化や頭蓋内動脈および静脈の内腔の状態の判定は基本的に不可能です。得られる情報は間接的であり、頭蓋内動脈および静脈の流れのカラーカルトグラムと対応するドップラースペクトルの分析結果に基づいています。したがって、経頭蓋デュプレックススキャンおよび経頭蓋ドップラーグラフィーでは、局所的（および全身的）血行動態障害の形成を伴わない血管変化の評価やプロセスの診断は不可能です。頭蓋骨の厚さの違いにより超音波透過性が異なるため、エコーロケーションは超音波「窓」と呼ばれる特定の領域で行われます。これは経頭蓋ドップラーグラフィーの窓と変わりません。経頭蓋デュプレックススキャンで得られる情報の量と質は、超音波「窓」の存在と程度に依存します。この場合の主な制限は、頭蓋骨の音響「透過性」の低下に伴い、超音波画像の品質が著しく低下することです。

経頭蓋デュプレックススキャンを実施する場合、必須の研究プロトコルには、中大脳動脈（セグメントM1およびM2）、前大脳動脈（セグメントA1）、後大脳動脈（セグメントP1およびP2）、内頸動脈サイフォンおよびその脳内部分、セグメントV4の椎骨動脈、脳底動脈、および複数の静脈幹（ローゼンタール静脈、ガレノス静脈、直静脈洞）におけるカラーフローマップ、ドップラースペクトルおよびその特性の検査が含まれます。ウィリス動脈輪の連結動脈の機能的能力（血行動態バランスの場合）を決定するために、圧迫試験（短期間、3～5秒間、開口部より上の総頸動脈内腔の圧迫）を実施します。このような操作は、前大脳動脈A1部（前交通動脈の機能的支配を受ける）および後大脳動脈P1部（後交通動脈の機能的支配を受ける）の血流に特徴的な変化をもたらします。安静時の血流側副血行の兆候がない場合、他のマクロ吻合部（脳梁周囲吻合部、頭蓋外吻合部）の機能的支配は確定されていません。現在、緊急血管神経学の臨床における超音波可視化法の使用に関する課題が積極的に開発されています。デュプレックススキャンの可能性に基づいて、虚血性急性脳血管障害における本研究の目的は以下のとおりです。

• 虚血性脳卒中の考えられる原因の特定。
• 頭蓋外および頭蓋内の動脈と静脈の背景血流パラメータと脳循環床の反応性の状態の研究と評価。
• フローの担保再分配の源泉、その実行可能性および十分性を確立する。
• 1 つまたは複数の血管の血流レベルを監視して、病因的治療および対症療法の有効性を確認します。

デュプレックススキャンにより、虚血性脳卒中の考えられる原因を推定的に特定することができます。

腕頭動脈の頭蓋外切片を検査することで、狭窄性動脈硬化症、血栓症、巨大塞栓症、血管症、血管炎の特徴的な鑑別所見を特定することができます。経頭蓋デュプレックススキャンでは、形態学的等価物を特定することなく、狭窄性／閉塞性病変の重症度を決定することで病変を検証できるだけでなく、脳血流の自己調節機能の破綻、脳血管痙攣などの特徴的な現象を特定することも可能です。頸動脈の狭窄性動脈硬化病変を検出する際には、動脈硬化性プラークのエコー構造と、罹患血管の内腔閉塞の程度を分析します。アテローム性動脈硬化プラークは、エコー構造とエコー輝度によって、均質性（低、中、高エコー輝度）と不均質性（低エコーおよび高エコー成分が優勢で、音響陰影が存在する）に分類されます。複雑なプラークには、潰瘍、出血、およびアテローム血栓症を伴うアテローム性プラークが含まれます。後者の病変は、いわゆる不安定プラークに分類され、脳塞栓症および脳血栓症の発症に関して最も危険です。虚血性脳卒中の塞栓性が疑われる場合、まず上記のタイプのアテローム性プラークに注意を払う必要があります。血管狭窄の程度は必ずしも重要ではありません。なぜなら、複雑なプラークは、動脈内腔のわずかな（最大40～50%の）狭窄による血行動態の局所的変化のみを伴うことが多いからです。動脈塞栓症の明らかな原因がない場合、あるいは原因が存在する場合でも、脳血管障害の心動脈起源を除外するために心エコー検査が必要です。

急性虚血の2つ目の原因として考えられるのは、頭蓋外および／または頭蓋内における脳動脈の閉塞（または非閉塞性血栓症）です。頸動脈および／または椎骨動脈の頭蓋外部位の血栓症では、様々なエコー輝度と長さを持つ血管内腔形成物を含む典型的な超音波画像が認められ、スペクトルドップラー法で局所および全身の血行動態の再構築が明らかになります。血管内腔形成物のエコー輝度、形状、可動性、および分布状況を分析することで、一次性（血管壁の損傷に関連する）壁在血栓と塞栓を区別することが可能な場合もあります。後者を支持する追加の議論は、非定型的な位置にある閉塞（例：内頸動脈と外頸動脈の自由腔を持つ総頸動脈の分岐）、形成領域の血管壁の変化なしまたはわずかに変化、および同時の動脈痙攣の検出です。頭蓋内動脈に狭窄と閉塞が局在する場合、血流の顕著な変化は、動脈の狭窄（閉塞）領域でのカラーフローマップの狭窄（消失）、血流速度指標の低下、および近位および（おそらく）病変領域での血流のスペクトル特性の変化の形で決定されます。これと並行して、通常、自然吻合システムを通じて血流の側副化の兆候を記録することが可能です（それらが利用可能で適格である場合）。

頭蓋内動脈の非閉塞性血栓症の場合、超音波画像は異なります。この症例の主な違いは、閉塞部における局所的な血行動態の差異が見られない点です。これはおそらく、狭窄部管の複雑な形状によるものと考えられます。この状況は、経頭蓋デュプレックススキャンにおける診断エラーや、血管造影で得られたデータとの矛盾の原因となることがよくあります。

虚血性脳卒中の急性期には、脳組織の局所病変の発生部位に血液を供給する血管と、検査可能な他の脳流域の両方において、安静時の脳血流指標を検査することが不可欠です。虚血性脳卒中の発症は、脳血流の自己調節機構の破綻に起因する場合もあれば、そのような破綻を伴う場合もあります。この点で、ほとんどの患者において、1つまたは複数の血管流域における脳血流の病理学的変化が認められます。自己調節が下限で破綻すると（脳腔内圧の臨界低下を伴う）、血流速度指標の顕著な低下が観察され、上限では過灌流が発生し、脳腔内血流の速度が上昇します。脳低灌流の原因として最も多いのは、狭窄性／閉塞性病変、または全身動脈圧の急激な低下です。脳過灌流は通常、全身動脈圧の病的な上昇に基づきます。同時に、高血圧患者（通常は隣接する血液供給領域）における局所的な自己調節不全とラクナ梗塞の形成により、主要輸入動脈における背景血流指標は、平均標準値と有意に異なることはありません。同時に、自己調節機構の活性化を目的とした負荷試験により、局所的および/または全身的な脳血管反応性障害を検出することができます。自然吻合系の機能活動の存在、一貫性、および程度を研究することも同様に重要です。腕頭動脈の狭窄/閉塞病変において、それらを通る血流の適切な代償的再分配を客観化することは、良好な予後兆候です。安静時に血流の側副血行が観察されない場合、その潜在的な原因を特定するために圧迫試験を行う必要があります。後者は、頸動脈の広範囲にわたる動脈硬化病変の場合には注意が必要です。

アテローム血栓性脳卒中および心因性塞栓性脳卒中の場合、病態生理学的治療、すなわち血栓溶解療法を実施できます。デュプレックススキャンにより、全身的および選択的血栓溶解療法の両方において、血流をモニタリングし、患部における血管反応を判定することができます。患部血管の血流の正常化、血管内腔における血流速度の増加、側副血行路の強度低下または消失は、治療の有効性を示す客観的な兆候です。エコー画像に良好な変化が見られない場合、治療が無効であることを示す基準とみなすことができます。血行再建術の成功と臨床効果の間には、しばしば矛盾が生じることがあります。

出血性脳卒中における超音波画像診断法（USDGおよびTCDGも同様）の主な目的は、頭蓋内動脈および静脈の動脈血流と静脈血流を監視し、脳血管痙攣および頭蓋内圧亢進の有無と重症度を判定することです。脳血管痙攣の超音波診断は、痙攣性動脈の線状血流速度指標（収縮期ピーク血流速度、時間平均最大血流速度）の病的な上昇の記録と、リンデガード指数（中大脳動脈の収縮期ピーク血流速度と内頸動脈の同じ指数の比）の測定結果に基づいています。代謝機能負荷試験に対する反応の変化は、血管痙攣のさらなる兆候として使用できます。脳血流のドップラーパラメータをモニタリングすることで、血管痙攣反応の薬物による適切な適時修正が可能になります。

さまざまな種類の脳血管障害やその他の病的状態は、脳の重篤な灌流障害を引き起こし、脳死に至る可能性があります。デュプレックススキャンは、この状態で貴重な情報を提供する基本的な方法の1つです。脳循環停止の兆候があるという結論の根拠は、腕頭動脈の頭蓋外部分の血流の線形および体積指標、および頭蓋内血管の血流の線形指標の評価結果です。内頸動脈と椎骨動脈の頭蓋外部分では、血流反響の兆候を検出できます。半球脳血流の値は、15〜20 ml / 100 g /分の臨界値を下回っています。経頭蓋デュプレックススキャンでは、頭蓋内動脈の動脈血流の兆候は見られません。

様々な原因（動脈硬化性、高血圧、糖尿病性血管症、加齢性血管退縮、血管炎、循環不全を伴う重篤な心疾患など）による慢性脳循環障害において、腕頭動脈の頭蓋外断面を二重スキャンすることで、必ずしも脳血流障害の発症に直接関連しない様々な病理学的プロセスの兆候が明らかになることがあります。急性脳破綻とは異なり、大動脈弓枝の動脈硬化性病変を背景とした慢性脳循環障害では、慢性脳虚血の発生におけるこれらの要因の役割と適切な側副代償の可能性の制限を考慮すると、腕頭動脈の狭窄の程度とプロセスの有病率はより重要です。

デュプレックススキャンは、他の超音波検査技術と同様に、検査者に依存し、ある程度主観的な結果をもたらします。臨床神経学における超音波画像化技術群の成功は、検査者の経験とスキルに加え、使用する機器の技術的特性に大きく左右されます。この点において、診断が困難な症例や脳血管の外科的治療を計画する場合、超音波検査に代わる基準となるのは、血管学における「ゴールドスタンダード」として認められているX線造影血管造影法とその各種です。

超音波検査は、高額なMRIやCT検査の優れた代替手段です。診断には特別な準備は必要なく、妊婦から新生児まで、あらゆる年齢層の患者に適応できます。検査時間は20～25分で、痛みもなく、身体にも安全です。