ドップラーシフト周波数の記録方法

聴覚学的方法は、ドップラー研究における周波数特性が人間の耳で知覚される範囲（20 Hz ～ 22,000 Hz）内にあることからこのように呼ばれています。

• 変化のない動脈では、血液成分の線速度が高く、心臓の収縮と同期した明瞭な「歌うような」脈動信号が聞こえます。
• 狭窄があると、動脈の「音色」は様々な形で変化します。狭窄の程度に応じて、信号は高音、突発性、時には笛のような音になります。亜完全狭窄の場合は、「カモメの鳴き声」のような鋭い音、振動音、「ゴロゴロゴロゴロ」という音、あるいは弱く吹いているような「減衰」音が発生することがあります。

静脈血流信号は全く異なる聴覚特性を持ちます。それは波の音、あるいはほぼ変調された吹鳴のような音に似ており、心臓の収縮とはほとんど関係ありませんが、呼吸の変動に大きく依存します。

携帯型ポケットデバイスによって生成されるドップラーシフトのこのような純粋な聴覚分析は、救急医療やスクリーニング研究に非常に役立ちます。

ただし、登録の主な方法は、ドップラーシフトの時間的変化をグラフィックで表示することであり、これは主に次の 2 つの要素で構成されます。

• エンベロープ曲線 - 流れの中心層の線速度。
• ドップラー スペクトル - 制御測定ボリューム内で異なる速度で移動する赤血球の比率のグラフィック特性。

現代のドップラーグラフは、これら両方の要素を記録します。これらは個別に分析することも、ドップラー超音波画像と組み合わせることもできます。ドップラーグラフの最も重要なパラメータは次のとおりです。

• 血流の線速度の最大収縮期周波数、またはピーク周波数。キロヘルツ単位で測定されます（または、より一般的にはセンチメートル/秒に変換されます）。
• 最大拡張期心拍数。心臓周期の拡張期の終わりの末端血流速度を反映します。
• 平均収縮期周波数は、血管の断面全体にわたる平均加重血流速度を反映します。線血流速度を客観化する上で最も重要なのは平均収縮期周波数であると考えられています。これは以下の式で計算されます。

SSC = (MSC + 2MDC) / 3 cm/s、

ここで、ASR は平均収縮期心拍数、MSHR は最大収縮期心拍数、MDR は最大拡張期心拍数です。

• 電力パラメータ - スペクトルの色強度の周波数分布。パルスサイクル中に最大速度が変化するだけでなく、スペクトルの周波数分布も変化するため、指定された変化の記録が可能になります。

収縮期ピーク期には、血流速度の線形プロファイルが平坦化し、ドップラーシフトの最大値が高周波側に移動し、スペクトル幅が狭まり、収縮期ピークの下に「空」領域（いわゆるウィンドウ）が現れます。拡張期には、スペクトルは放物線に近づき、周波数分布はより均一になり、スペクトル線はより平坦になり、ゼロライン付近の「空」領域が満たされます。

最大収縮期周波数が心拍出量、血管径、血管の弾力性、血液粘度に依存するのに対し、最大拡張期周波数は血流抵抗のレベルにのみ関連しており、値が高いほど、血流の拡張期成分は低くなります。ドップラー超音波検査で規定されるパラメータと動静脈還流の程度との関係を明らかにするために、いくつかの指標と機能検査が提案されており、その中で最も一般的なものを以下に挙げます。

循環抵抗指数は次の式で計算されます。

ICS = (MSCh - MDC) / MSCh、

ここで、CRI は循環抵抗指数、MSHR は最大収縮期心拍数、MDR は最大拡張期心拍数です。

総頸動脈の循環抵抗指数は通常0.55～0.75ですが、狭窄の場合は0.75を超えます。頭蓋内圧の上昇に伴い、循環抵抗指数も上昇します。重度の脳浮腫の場合、この指数は0.95を超える極めて高い値になります。このような状態、いわゆる脳タンポナーデに典型的な症状では、内頸動脈に「前方-後方」型の反響血流の病理学的モデルが記録されます。このような血流変化と眼動脈からの信号記録の停止、そしてTCDデータによる中大脳動脈の急激な血流低下の組み合わせは、脳内灌流の停止、すなわち脳死の明確な基準となります。対照的に、動静脈奇形のような血流の病理モデルでは、あるプールから別のプールへの大量の血液の移動は、循環抵抗指数の 0.5 未満への低下を伴います。

スペクトル広がり指数は次の式で計算されます。

ISR = (MSCH - ASC) / MSCH、

ここで、SBI はスペクトル広がり指数、MSF は最大収縮期周波数、ASF は平均収縮期周波数です。

通常、総頸動脈のスペクトル拡張指数は32～55%です。頸動脈が狭窄すると、スペクトル拡張指数は80%まで上昇することがあります。

頭部主要動脈の異なる血管流域における線状血流速度指標を標準化しようとする試みは、ほとんど推奨できないという点で、多くの研究者の意見が一致しています。これにはいくつかの理由があります。速度指標の正確な算出に必要なセンサー傾斜角（ドップラー周波数シフトの式を参照）を考慮できないこと、血管腔内における測定体積の正確な位置（直径中心位置または「壁側」位置）が不確実であることなどです。さらに、頸動脈の場合、上記の問題は容易に克服できますが、椎骨動脈の位置特定ははるかに困難です。これは、椎骨動脈の生理的非対称性（通常、左椎骨動脈は右椎骨動脈より1～3mm広い）、超音波ドップラー法で唯一アクセス可能なV3セグメントの検出の難しさ、そして最も重要な点として、椎骨脳底動脈流域の異常（低形成、屈曲 - 全患者の最大15%）が有意に多いことに起因します。さらに、ドップラー超音波画像を正しく解釈するためには、加齢に伴う特徴を考慮する必要があります。人は生理的に成熟し、加齢するにつれて、頭部の主要動脈における血流パラメータは自然に変化します。

上記の特徴を考慮すると、主要な診断パラメータは血流線速度の絶対値ではなく、その非対称性と方向変化の程度であると我々は考えています。しかしながら、一般化されたデータによると、20歳から60歳までの健康な人の頭部主要動脈における血流線速度は、平均して、総頸動脈で50cm/s、内頸動脈で75cm/s、椎骨動脈で25cm/s、眼動脈で15cm/sです。

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]