側壁トランスデュ-サー型ドプラーカテーテルによる冠血流の定量法
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(2) 側壁トランスデューサー型ドフ。ラーカテーテル. による冠血流の定量法. 近畿大学医学部第 1内科学教室. 高田幸三 (指導:香取瞭教授). Q u a n t i f i c a t i o no fc o r o n a r yb l o o df l o wby u s i n gas i d e m o u n t e dt r a n s d u c e r Dopplerc a t h e t e r. Kozo Takada. F i r s tDepartmento fI n t e r n a lM e d i c i n e， K i n k iU n i v e r s i t yS c h o o lo fM e d i c i n e，Osaka， Japan ( D i r e c t o r :P r of .RyoK a t o r i ). ABSTRACT. A newmethodwasd e v e l o p e df o rq u a n t i t a t i n gc o r o n a r ya r t e r yf l o wu s i n g aDopplerc a t h e t e re q u i p p e dw i t h20MHzs i d e m o u n t e dt r a n s d u c e rf o rm e a s u r i n g b l o o dv e l o c i t yp r o f i l ei nt h ea r t e r ybyt h ep u l s e dD o p p l e rmethod. I nmodel e x p e r i m e n t a l mode o fv i n y lt u b e s，agood c o r r e l a t i o n was o b t a i n e d between. r . f l o w sr e c o r d e d by t h e Doppler c a t h e t e r and t h ee l e c t r o m a g n e t i c flowmete I ft h ef l o wp r o f i l ei sp a r a b o l i candt h epeakf l o wv e l o c i t yi smeasuredi nat u b e，. i. ・. a. h. 一. 一一一一一一一一一一」.
(3) t h ef l o wr a t ec a nbec a1 c u l a t e da sah a l fo ft h epeakv e l o c i t ymu1 ti p l i e dbyt h e. 諸言. c r o s s s e c t i o n a la r e ao ft h et u b e .Toe s t i m a t et h epeakf l o wv e l o c i t yi na na r t e r y. 冠動脈血流量の測定は，虚血性疾患の定量的診断や予後の判定，冠予備能の測. h e f o l l o w i n g e q u a t i o n was c o n s t r u c t e d : u s i n g t h e Doppler c a t h e t e r， t. 定，治療薬や冠血行再建の評価などに極めて重要である O 現在ヒトで非開胸下に. Vp=K X V(O)i nwhichK =1 . 0 2 1- 0 . 0 0 6X 0+0.0007X02，whereVpi . s. 冠動脈血流を測定する方法としては，. peakv e l o c i t y，V(O)t h en e a rpeakf l o wv e l o c i t y，d e p e n d i n gont h ec a u s a lp o s i t i o n o ft h eDopplerc a t h e t e r，K i sac o n s t a n tv a l u eand( jr e p r e s e n t st h ea n g l ebetween. ラジオアイソトープ法，冠静脈カテーテノレ. 法による c o r o n a r ys i n u st h e r m o d i l ut i o n法 ， 冠 動 脈 造 影 の ビ デ オ デ ン シ ト メ ト リ ー. 3 3 X e n o nクリアランス法)で 法などがあげられる. ラジオアイソトープ法(例えば 1 は左前下行枝または左団施枝の潅流域の局所心筋血流が測定可能であるが，その. t h ei d e a l u1 tr a s o u n d beam and t h ea c t u a lu l t r a s o u n dbeam. Experimentsp e r formed on t h ef e m o r a l and l e f tc i r c u m f l e xc o r o n a r ya r t e r i e si nd o g sr e v e a l e d a good c o r r e l a t i o n between t h ef l o w s measured by t h e Doppler c a t h e t e r，. 値は一定時間内における平均的な流量であって，急速に変化する流量の計測はで き ず ， 血 流 量 が 100 g心筋あたり 200m t以 上 に 多 く な る と 値 が 不 正 確 と な る. Coronarys i n u st h e r m o d i l u t i o n法 は 冠 状 静 脈 洞 に カ テ ー テ ル を 入 れ る こ と を 除 い て. c o r r e c t e dbyt h ep r o p o s e de q u a t i o n，andbyt h eflowmeter .Theser e s u1 tss u g g e s t. は技術的に比較的容易で，短時間内の繰り返し測定もできるが，冠状静脈洞での. t h a tc o r o n a r ya r t e r yf l o wi n humans c a n be d e t e r m i n e du s i n gt h e Doppler. 不完全な血液混和，前下行枝の血流量を反映するのみという短所がある. c a t h e t e rmethodc o r r e c t e dbyt h ep r o p o s e de q u a t i o n .. オデンシトメトリー法は局所心筋血流の速い変化に比較的追従しうるが，再現性. 2. ビデ. I装 置 が 高 価 で あ る な ど の 難 点 が あ る 3， 4 の問題や計損J. Keyw o r d s : Doppler c a t h e t e r， c o r o n a r yb l o o df l o w， f l o wv e l o c i t yp r o f i l e， p u l s e dDoppler. 近年超音波計測技術の進歩にともない超音波プロープがミニチュア化し，カテ ー テ ル 先 端ζ l取 り 付 け 可 能 と な っ た . Coleと H a r t l e yら5，6，7は ド プ ラ ー カ テ ー テ レを開発し，初めてヒ卜で o n一l i n eで 連 続 的 な 冠 動 脈 血 流 流 速 の 測 定 を 行 っ た .. j. S i b l e yら7 は 外 径 3フレンチのドプラーカテーテノレを開発し，通常の冠動脈造影 と併用して冠血流流速の測定を可能にし，乙れは臨床例にも利用されている.乙 れらの冠ドプラーカテーテノレを用いた計測は主として冠動脈の流速プロファイノレ を記録し，種々なる負荷時の血流の相対変化を観察することから心筋虚血の反応を 見ょうとするものが多く，個々の症例や各冠動脈枝での冠血流の定量評価法として はまだ未解決の問題として残されている. パノレスドプラーを用いたカテ先ドプラーカテーテノレ法による血流流速の計測は 現在かなりの精度比達している.しかし，冠動脈に乙れを応用した場合には，冠 動脈走行の多彩な内径変化屈曲などから生体ではドブラービーム方向が長時間にわたって. -2-. 区ーー一二二二二二一二二. 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 竺 竺 竺 三 一，. - 3-. 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 て二 二 二 孟 --.
(4) ，. " . . d. 一定せず，再現性がえられない. ζ. とが最大の難問である.本研究では，従来多く. の研究者が用いた先端トランスデューサー型ドプラーカテーテノレに代わって側壁. V. C. ×. ム f. . . … … ・ ・ ・ ・ ・ ・( 2 ). 2foocos{}. トランスデューサー型ドプラーカテーテル(以下，側壁ドプラーカテ)を用いて， 従来カテ先ドプラーカテーテノレでは困難とされていた血流量の定量的計測を試みた. 定量のための理論的根拠は以下のごとくである.冠動脈流速プロファイノレが一. 超音波ドプラ一法. 9 は，送信超音波の性質により連続波ドプラ一法とパノレスド. a r a b o l ic profi leを示すならば，側壁ドプラーカテによる冠 般の管内流速と同じく p. プラ一法に大別される.連続波ドプラ一法では超音波の送受信は，互いに近接し. 動脈内のある部分の流速測定から最高流速を推定可能であり，その値から冠血流. て 配 置 し た 2つ の 振 動 子 ( 通 常 は 半 月 形 の 振 動 子 2枚 を 円 形 に 配 置 す る ) に よ っ. を定量的に算出推定できるというものである . ζ れを実証するために，モデル回. て行われる.送信専用振動子によって投射し，赤血球で後方散乱した超音波. 路とイヌ大腿動脈を用いてドプラーカテーテノレによる流速プロファイノレの計測と，. は他方の受信専用の振動子によって受信される.したがって，後述のパルス法と. 実測の流速より流量算定の理論式を作成した.次いでイヌを用いた生体動脈におい. 異なり超音波の送信が連続的 ζ i行われるため，血球で後方散乱後に受信され. て流量測定を行い，その結果冠動脈血流の定量的測定の可能性がえられたので報. る超音波強度はパノレス法に比し大きくとりえるという長所を持つが，連続波であ. 告する.. るために受信波が超音波ビーム上のいかなる深度からの散乱によるものかの判別 がつかず，ある特定の場所の流速は計測できない. パノレスドプラ一法は，パノレス変調波ドプラ一法ともいわれ，. 方法. 法に深さ，方向，距離分解能をもたせるために開発された方法である.パルスド. 1 . 測定理論 1 .. ドプラー血流計調IJ. プラ一法では連続法と異なり，送受信は一般に単一の送受信兼用振動子によって. 1 . 超音波ドプラ一法. Oの 角 度 で 入 射 す る と 赤 血 球 が 散 乱 体 と な っ て 反 射 波 が も. 行われる.振動子は短いパノレス状の超音波を送信したのち，次のパルス送信まで. oとするとドプラー効果により反射波の どってくる.入射した超音波の周波数を f. の時間を利用して後方散乱信号を受信する.パルス送信から後方散乱信号受信ま. f0+ム fとなる.血流速度を V， 超 音 波 の 血 液 中 で の 速 度. で の 時 間 は ， 振 動 子 か ら 散 乱 体 ま で の 距 離 に 対 応 す る . したがってパノレス送信後. i 対し 超 音 波 を 血 流ζ. 周波数は 6 f o変化し. を c( 約 1560m/sec) とすると，. 一定時間後の受信信号のみを収集するととにより，目的とする深度(計測深度) の散乱信号のみを処理する乙とができる.収集される受信信号は血流中の一定の. 2f o ・v. cos { }. 広 が り を 持 つ 空 間 領 域 ( サ ン プ ル ボ リ ュ ー ム (SV)と呼ぶ)中での散乱超音波で ……………(1). ムf. ある.以上の乙とから，パルスドプラ一法ではパルス送信から後方散乱信号まで. C の時間を変える乙とにより，すなわち として求められる. し た が っ て 血 流 速 度 V は 次 の よ う に 求 め る 乙 と が で き る .. s vを移動さす乙とにより超音波振動子から. の距離に対応した流速が測定できる.カテーテノレ型ドプラー血流計は後者のパノレ スドプラ一法を用いて流速測定を行う.. - 4一. -5-.
(5) 1 .. 2 . われわれの血流量計測理論. 管内を流れる流体の流量は管の断面積と平均流速の積で求められる.断面積は 生体でも動脈造影などから管内径を計測して求められるが，平均流速の測定は 簡単ではない.ニュートン流体が円筒の管内を流れるとき， p a r a b o l i c な流速プロ 1 .0mm. ファイルをなし，管軸流部では最も速く，管壁では最も遅く，管平均流速は管軸 流(管内最高流速)のy:2となる乙とが示されている. 10. したがって ， 流 速 プ ロ フ. と乗ずると ァイノレを計測し，その最大流速を求めるととから平均を知り ， 断 面 積 l 5.0mm. とから血流量の定量が可能である.. 1 .. G u i d ew i r e. カテーテル型ドプラー血流計を血管内に挿入して流速を測定する場合，. F i g .1 Thed i s t a lt i pofaDopplerc a th e t e rusedi nt h i sstudy サンプノレボリューム (SV) を 管 軸 流 部 ( す な わ ち 軸 流 中 心 部 ) に 設 定 で き て 管 内 最 高 流 速 を 測 定 す る 乙 と が 望 ま し い が， 多 く の 場 合 は 管 軸 流 部 か ら ず れ た SVで の計測のみしかできない.すなわち，低い流速を計測する乙とになる.そのため， 上述の血流測定法を直接用いて測定値の%を管内平均流速として計算すれば，流 量は過小算出される. したがって，管内最高流速が記録できないときは，何らか の方法で管内最高流速値を推定する乙とが必要である.本研究では動脈内にカテ ーテノレを挿入したとき，管軸流を捕らえる超音波ビームと実測超音波ビームのず れ角度を求め，その角度とある実測管内流速とから管内最高流速を推定する方法 .1 . ， をイヌ大腿動脈を用いた動物実験で 4. 4 .2. ζ I述 べ る よ う に 考 案 し た .. 2 . カテ先ドプラ-血流計と周波数解析装置. C示 す よ う な 側 壁 ド プ ラ ー カ テ ， ドプラーカテーテノレは Figur1I. トリトン 社製. FloscanModel陥 . 7 8 9 1を 用 い た . 外 径 は 3フ レ ン チ (1 .0mm) で，先端から 5 . 0mm の位置に PZT Cジルコン ・チ タ ン 酸 鉛 系 セ ラ ミ ッ ク ス ) の 超 音 波 振 動 子 ( ト ラ ン スデューサー)を取り付け，超音波ビーム方向がカテーテノレ軸方向と 4 5度 の 角 度 を な す よ う に 設 置 さ れ て い る . したがって . 向管 内 で SVを移動させる乙とにより 血管内各部の流速プロファイノレの計測を行える利点がある (SVの移動は Range. -6-. 調 節 ダ イ ア ル を 手 動 操 作 し て 行 う ) .カテーテノレはポリウレタン製で内腔を 0 . 0 1 4 イ ン チ の ガ イ ド ワ イ ヤ ー (USCI社 製 PTCA用 s t e e r a b l eg u i d ewire)が通過する. 周 波 数 解 析 装 置 は ト リ ト ン 社 製 周 波 数 解 析 装 置 CModel-20)を 用 い ， 発 信 周 波 数. 20MHz， 繰 り 返 し 周 波 数 1 2 5kHz，発 信 ゲ ー ト幅 0.4μsec，受 信 ゲ ー ト 幅 0 . 2 μ s e c，可変 rangeゲート (SV移動距離) 0-5 . 5mmで ゼ ロ ク ロ ス 法 に よ っ て 周 波 数 解 析を行ない，時間平均流速値を管内流速として用いた.. 3. モデノレ実験. 3 .. 1 . 定流モデノレ. Figure2ζ I示すように， 内径 3 . 1mm，壁厚 0 . 9 5mmの塩化ビニーノレ管に1.0x2 . 0mmの 小孔をあけ，外壁にドプラーカテーテノレを管に沿わせて固定し，. トランスデュー. 乙 定 流 量 ポ ン プ (Harvard サ一部のみ小孔から管内へ露出するようにした.管内 l 社 製 Mo d e l9 1 5) で 血 液 ( ヒ ト 輸 血 用 保 存 血 ) を そ れ ぞ れ 1 5，3 0，7 5m t/min の 3 段階の流量で流し，定流モデノレを作製した.. -7-.
(6) V= Vmax(1-a2 /r2 )…………………………………………. ( 3 ). Vave= 1/ 2Vmax … . . . ・ ・・・ … ・ ・ … … … ・ ・ … … ・ … . . . . ・ ・ . . ( 4 ) H. 3. 1mm O. 95mm. a. 中心からの距離. r. 円管半径. V. aにおける流速. H. H. H. Vmax:管 軸 流 速 Vave 平 均 流 速. ， J. G. /SV. 流量計算式は次のようになる.. " " J. 〆. Q = Vave ・S … . . . ・ ・ . . … . . . ・ ・..…………………...・ ・ . . . . . ・ ・ . . ( 5 ) H. H. H. H. Q :管 内 流 量. D o p p l e rC a t h e t e r. Vave 平 均 流 速 S 管断面積. したがって，管軸流速は次のようになる.. F i g .2. Schematicr e p r e s e n t a t i o nofaside-mountedt r a n s u d u c e r. Dopplerc a t h e t e rusedi nmeasuringt h el u m i n a lf l o wv e l o c i t y. Vmax= 2Vave. p r o f i l e Vp:peakv e l o c i t y SV:samplevolume. =2Q/S . ・ ・ . . … . . . ・ ・ . . . … … . . … . . . ・ ・ . . . . . ・ ・ … ・ … … ( 6 ) H. 3 . 3 .. 1 .. 1 . 管軸流測定. 1 .. H. H. H. 2 . 実測管内流速プロファイノレと理論値の比較. SVをトランスデューサ一面から超音波ビーム方向に 0 . 5 5m mず つ 移 動 さ せ て 流 速. 、 SVを 移 動 さ せ 管 内 の 最 も 速 い 流 速 を 測 定 し た . そ れ ぞ れ の 流 量 で 5回 測 定 し そ の平均値を実測管軸流速とし，以下に示す円管内速度分布の理論式と流量計算式. を記録し，管内流速プロファイルを計測し，前述の円管内速度分布の理論式から 求めた内径 3 . 1m m管 の 理 論 上 の 管 内 流 速 プ ロ フ ァ イ ル と 比 較 し た .. から算出した 3 . 1m m管 の 管 軸 流 速 理 論 値 と を 比 較 し た . 円管内速度分布の理論式は次のようである.. -8-. -9-.
(7) Dog. N o .. body weight ( k g ). sex. m m ) 紅 並 立 Sü~e ( FA. LCX. hu. 円. Mnnrununu 門. 2 .6 pnuaaz-. ndnd. u n M円. aFhunHUnHUFhu'I4. 円，. 4 .0. ~. -・・. 14ηLqd1iηLquつu. ・. 1iqLつ J U A U Z D ﹁ F07. 2.5 3 .2 3.3. 2 .9 3 .1. A r t e r yw a l l. 下ー I R - ← 一. Table 1 Characteristics of 7 dogs i n this experiment. ， {( O . 5 )2+0.25-R/2¥ 1 ， - _ {\~d+ : .~..-: _ . '，--:..-~. ~:' -f(oegree). l ( d + O . 5 )(R-1 .0 ). Fig.3. M:male， F:female， FA:femoral artery， LCX:left circumflex coronary artery. Schematic r e p r e s e n t a t i o n of t h ev e l o c i t y measurement. r t e r yu s i n gaDopplerc a t h e t e r of an a d. d i s t a n c efromtransducert oa r t e r i a lw a l l. of t h ea r t e r y. 3 .. J '--0. 2 . 拍動モデノレ. SV. samplevolume. V ( ( } ) :Dopplerc a t h e t e r ' speakv e l o c i t y. R :diameter. Vp peakv e l o c i t y ( ) a n g l ebetween. beamVpandbeam) (. 管内径 2 . 2， 3 . 1， 4 . 0， 5 . 0m r nの 4種 類 の 塩 化 ビ ニ ー パ 管 を 用 い 閉 鎖 回 路 を 作 製 し. た. 回 路 内 l と は 散 乱 体 と し て 血 液 と 類 似; の超音波反射特性を持つ粉末洗剤の溶液 12を. p e r i st a lt i c pumpで 送 り 拍 動 流 と し た . 回 路 内 流 量 は 電 磁 流 量 計 ( 日 本 光 電 社. ンスデューサー， 超 音 波 ビ ー ム と 血 管 の 関 係 式 を 4 .1.で述べるように設定し，イヌ. 製 ，. Model PF-020T)で 測 定 し た . 管の一端からドプラーカテーテノレを挿入し，挿. の大腿動脈を用いた動物実験で補正式を作成し， 大腿動脈と左冠動脈回旋枝でそ. 入部から先端を 2 0cm以 上 進 め た 部 位 で 管 内 最 高 流 速 (Vp)を 測 定 し た . 管 内 最 高 流速の % と管断面積の積から回路内流量を算出し，. 流量計の値と比歓した.. 流量算出式は次のようになる.. の 補 正 式 の 妥 当 性 を 流 量 計 の 実 視J I血 流 量 と 対 比 し て 検 討 し た . 動物実験は， 雑 種 成 犬 7頭 ( オ ス 6頭 ，. メス. 1頭 ， 体重1 6-35kg，平均 23k g )を. p e n t o b a r b i t a l sodium30mg/kgで、静脈麻酔し， 気 管 チ ュ ー ブ I CHarvard社 製 人 工 呼 吸 器 (6 0 7型) を 連 結 し て 陽 圧 呼 吸 下 に 行 っ た (Table 1) •. 流量 =~ Vp x 管 断 面 積. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .( 7 ) 4 .. 4 . 生体計測. 関係式. Figure3に示すように， 内径Rmmの血管内 ζ l外 径 1 . 0m r nのドプラーカテーテノレが管. 超音波ビームが管中心軸流を捕らえていないとき， 任意の部位で実際 l と計測し I流 速 か ら 管 内 最 高 流 速 を 推 定 す る 補 正 式 を 以 下 の よ う に 考 案 し ， た実視J. その妥当. 性を実験的 l と検討した.. l 沿 っ て 挿 入 さ れ て い る と き ， 管 内 最 高 流 速 (Vp) が え ら れ る 超 音 波 ビ ー ム 方 壁ζ 向 (BeamVp) と実損J Iビ ー ム 方 向 (Beam 。 ) との角度を()， 実視JIビ ー ム 上 で の 最 高 流 速 を V (f )) とする. 管 内 径. フ 一 h t. ま ず 血 管 内 K ドプラーカテーテルを挿入したときのドプラーカテーテノレ，. ま で の 距 離 を dmmとすると，. R， カ テ ー テ ル ト ラ ン ス デ ュ ー サ ー か ら 管 壁. ハ U.
(8) S. l(d+05)2+025-Ml .0) (d+O.5) (R- 1. Flowmeter. (d e g r e e) が え ら れる. (数 式 の 誘 導 は 巻 末 の 付 録 参 照 ) evensonら13が 用 い た 方 法 と 同 様 に SVを ト ラ ン ス デ ュ ー サ ー 距 離 dの計測は L i g u r e8の 矢 印 で 示 す よ う に 流 速 信 号 の 消 失 す る 点 と し て 求 め た . 面から移動させて F すなわち，. ... SVが 管 内 に あ れ ば 血 流 の 拍 動 パ タ ー ン は え ら れ る が ， 管 内 か ら は ず れ. Doppler Catheter. ると拍動ノ マター ン が 消 失 す る の で 距 離 計 測 が 可 能 で あ る .. 4 .. 2 . 管内最高流速推定の補正式. r '. Table 1の No. 1， 2， 3， 4のイヌ 4頭で F i g u r e4 示 す よ う に 大 腿 動 脈 を 約 5c mに わ た り 剥 離 露 出 し ， 電 磁 流 量 計 プ ロ ー プ ( 日 本 光 電 社 Model FSー. o35T.. F i g .4 Schematicr e p r e s e n t a t i o no ft h emeasuremento ff e m o r a l a r t e r ybloodf l o wv e l o c i t y performedi nd o g s. r a n s i tt i m e式 超 音 波 式 流 量 計 プ ロープ ( T r a n s o n i cSystems FS-0 3 0T) または t. e m o r a la r t e r y FA :f. 社 製 3R 1 2，3SB45) を 装 着 し 血 流 量 を 測 定 し た . 中 枢 側 の 側 枝 一 本 の み 残 し て他の側枝は結さつした 。残 した側枝から側壁ドプラーカテを挿入し，先端が流 量 計 の 下 流 に 位 置 す る よ う に し た . 内 頚 動 脈 か ら 大 腿 動 脈 ま で 動 脈 造 影 用 lζ8 フレ ンチ (F) または 7Fのカテーテルを挿入した.この方法では，. ドプラーカテー. テルを回転させてトランスデューサーからの超音波ビームの方向を自在に変化さ せる乙とができる. 4 . 1 . で 述 べ た よ う に SVを変化させ血流の消失点を見る. V (8) と し た と き の 補 正 値 Kを 求 め る 式 を 作 成 し た . したがって，流量算出式は次のようになる. 流量. 1/ 2Vp X 管 断 面 積. Vp= K xV (8) … … . . .・. ・. … … . . . ・ ・ . . . . . ・ ・ . . . ・ . . ・ . . . . . ・ ・ . . ( 9 ) H. H. H. H. H. ζ. と か ら dを算出した.. こ乙で， K は式 (8)で え ら れ た. Oを 変 数 と し た 式 で 表 さ れ る .. 1は 動 脈 造 影 で 次 の よ う に 行 っ た . 露 出 し た 大 腿 動 脈 に 沿 っ て X 線 内径 R の計損]. 不 透 過 の 目 盛 り の つ い た 測 定 用 メ ジ ャ ー を 置 き ， 76%ウ ロ グ ラ フ ィ ン 5m lで 動 脈. 4 .. 3 . イヌ大腿動脈，左冠動脈回旋枝の流量算出. 造影し ， 島 津 制 作 所 製 循 環 器 用 C ア ームスタンド X 線 装 置 (MH-10) で透視し，. 4 .. 3 .. Uマ チ ッ ク ビ デ オ テ ー プ に 録 画 し た . 1 4インチモニタ -TVに 録 画 し た 動 脈 造 影. T a b l e1のぬ 4 . 6 . 7 .のイヌ 3頭 で 4，2，と同様の方法で大腿動脈の血流量を測定した 。. 1 . イヌ大腿動脈の流速測定と流量算出. Oを算出した. 8 実. 左 内 頚 動 脈 か ら 8Fガ イ デ ィ ン グ カ テ ー テ λレ を 剥 離 側 の 大 腿 動 脈 ま で 透 視 下 に 進. 視] 1ビ ー ム 上 の 最 高 流 速 (V (8))と管内最高流速 (Vp)の 関 係 か ら ， Vp= =K x. め た . そ の 中ζ i ガイドワイヤーをとうした側壁ドプラーカテを挿入して，先端が. 像 を 映 し 出 し R を 計 測 し た . 式 (8) を 用 い て R と dから. - 12-. -13-.
(9) 流 量 計 の 中 枢 側 に 位 置 す る よ う に し て 流 速 を 記 録 し た 。 4.2. で 述 べ た 方 法 で Rと. T a b l e2 C o m p a r i s o no ft h ea x i a lf l o wv e l o c i t yb e t w e e nt h e t h e o r e t i c a lv e l o c i t ya n dv e l o c i t ya sm e a s u r e db yt h e ‘ t u b e D o p p l e rc a t h e t e ri na3 . 1 m md i a m e t e r. dを 計 測 し て ， 式 ( 8 )から θを 求 め ， 補 正 式 か ら 角 度 θの と き 補 正 値 Kを算出し， 7 )， ( 9 )を 用 い て 大 腿 動 脈 血 流 量 を 算 出 し ， 流 量 計 の 値 と 比 較 し た . 式(. F l o w ( m l / m i n ) FhunHU﹁﹁ υ. Table 1のぬ 4 ，6 ，7のイヌ 3頭で， Figure5~ζ 示すように左第. ηInd‘. 4 . 3 . 2 . イヌ左冠動脈回旋枝の流速測定と流量算出. A x i a lf l o wv e l o c i t y T h e o r e t i c a lv e l o c i t y ( Y ) D o p p l e rc a t h e t e rv e l o c i t y ( X ) D ) ( c m / s e c ) ( c m / s e c )( m土 S. 4 肋間で関胸し. 心 膜 切 開 の 上 左 冠 動 脈 回 旋 枝 (LCX')を剥離露出し，剥離部およびその近位部に分. 3 3 . 0 1 3 . 2 6 . 6. t0 . 3 8 2 3 .2: .1 4 9 . 3土 O 4 . 4土 O .1 0. Y =1 .4 1 X + 0 .2 4，r = O . 9 9 9 T h eT h e o r e t i c a la x i a lf l o wv e l o c i t yo f e a c hf l o ww a sc a l c u l a t e df r o mah y p o t h e t i c a lm e a nf l o wv e l o c i t y m u l t i p l i e db yt w o .T h eh y p o t h e t i c a lm e a nf l o wv e l o c i t yw a s c a l c u l a t e db yd i v i d i n gt h ef l o wb yb o t ht h ec r o s s s e c t i o n a la r e a n d6 0s e c o n d s .T h eD o p p l e rc a t h e t e rv e l o c i t y o ft h et u b e( 0 . 0 7 6 c m2) a w a sm e a s u r e df i v et i m e s .. 枝のないのを確認の上，電磁血流計プロープまたは t r a n s i tt i m e式超音波流量計ブ ロ ー プ を 装 置 し た . 左 頚 静 脈 を 剥 離 露 出 し て 6F ア ト ム チ ュ ー ブ を 挿 入 し ， 薬 物 および補液注入ルートとした.左内頚動脈を剥離露出して 8Fイ ン 卜 ロ デ ュ ー サ ー を 挿 入 し ， そ れ を 通 し て 8Fガ イ デ イ ン グ カ テ ー テ ル を 透 視 下 に LCX入 口 部 ま で. 逆 行 性 に 進 め た . Y字 コ ネ ク タ を 用 い て 0 . 0 1 4インチガイドワイヤーを通したドプ ラーカテーテルを挿入し，その先端を流量計手前に位置させた.ガイドワイヤー はカテーテノレの位置，方向を変えるためにカテーテノレ先端から先ヘ押し進めた.. G u i d i n g catheter. LCX血管内径 R は 透 視 下 で 動 脈 造 影 l とより 4. 2。 で 述 べ た 方 法 で 計 測 し た . ト ラ ン ス デ ュ ー サ ー か ら 血 管 壁 ま で の 距 離 dは. s v移動法によって測定した.. Rと d. か ら 理 想 ビ ー ム と 実 測 ビ ー ム の ず れ 角 度 。 は 式 (8) を 用 い て 計 算 し た . 大 腿 動 脈血流算出と同様に. U l t r a s o n i ct r a n s i t timeflowmeter LCX. v({))を測定し ， 式. (7) ， (9) を用いて LCX血流量を. 算出し，流量計の値と比較した.. 成績. 1 . モデノレ実験. F i g .5 The t i p of a Doppler c a t h e t e ri sl o c a t e di nt h el e f t c i r c u m f l e x coronary a r t e r yn e a rt ot h et r a n s i t time f l o w meterprobe LAD l e f ta n t e r i o rdesendingcoronarya r t e r y circumf l e xcoronarya r t e r y - 14-. LCX:l e f t. 1 .. 1 . 定流モデノレ. 1 .. 1 .. 1 . 管軸流測定. 実 測 し た 管 軸 流 速 と 前 述 の 円 管 内 速 度 分 布 の 式 ( 式 (3) ， (4)) からえら れ た 管 軸 流 の 理 論 値 ( 式 (6) )とを比較すると，. -1 5一. Table 2~(示すように良い相関.
(10) E. 20. U. 〉 、. . ・ ・ ・ ・ ・ . ・ .. ゐJ. U. o. ω. 〉. 10. u. o. ・ ・ ・ ・ 一 一 一30ml/min .・ 苧 . ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ . ・ ・ マ ・. ・ ・. . ・ ・ . ー と ー15ml/min . .. 1 0. 〆. 4 0. 6 0. 8 0. 1 0 0. E M F (ml/min). 3.1mm. 1 .. 4.0mm. . . .1 0 0 C. ε 、 、 、. E 80. Fig.6 (A) T h e o r e t i c a lv e l o c i t yp r o f l l eo fa 3 . 1m m d i a m e t e r t u b e (B) Flow v e l o c i t y p r o f i l e measured by a Doppler. g6O o40 L. =1.09X+2.27. L. Y. + '. r= 0 . 9 9 8. L. ω 五 2 0. a .. O. O I値 を (y= 1 .41X+0.24，r= 0.999)を示したが，実測値は理論値より低値で， 実視J. 理論値l 乙一致させるには1.4 1倍 の 補 正 が 必 要 で あ っ た . したがって，. 0. 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 0. 1 0 0. 5.0mm. Y= 0 . 9 3X+1 . 2 2 r= 0 . 9 9 7. 4 内. . 1m md i a m e t e rt u b e c a t h e t e ri na3. aao口 ω μ ω 工H m w O ﹂ω (c-EEE) ﹂ 一. ー」ーーー」. 1 -. E M F (ml/min). ¥15mllmin. O. 3 . 1mlmll----!. r= 0 . 9 9 9. 2 0. 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0. / N m l / m n. nununununu nunUFOaq. O. ト. 。 。. @. 〉. 円. 〉 、. U. y=0 . 9 3X+1 . 0 9. 4 司. ' ‘ F. ). 凶. r= 0 . 9 9 8. HunHunHM. ~. Y=0.93X+1 .3 1. υ. @. 3 . 1 mm. 8 0. v ﹄u. 内‘JW内. υ. 内川日町内. τ. ι. . ・. 20. HのO L 2unuoQ (cE¥ 一 E)Lω 判ω工J. 円Jva. 30. 一一一ー 75m l / m i n. .・ . ・. 2.2mm. mψRM. nunununununu ，a' “ ι J aaoo μ ω 工-Hの ﹂ω 一 E) ﹂ω ( c E ¥ 一. . ・ ・ ・ .. .・. 30. u. pnvF. (8). ( A). o ' 0. E M F (ml/min). 以下の実験. ではドプラーカテーテノレで測定した実測値を1.4 1倍 し た も の を 流 速 値 と し て 用 い. た.. o r r e l a t i o n between t h ef l o w sr e c o r d e d byane l e c t r o Fig.7 C m a g n e t i cflowmeterandDopplerc a t h e t e r EMF:e l e c t r o m a g n e t i cflowmeter. 2 . 実測管内流速プロファイノレと理論値の比較 0， 75ml/minの 3種 類 の 流 量 で 流 し F i g u r e6'ζ3. 1m mの 内 径 の 管 内 を 流 量 1 5， 3 た と き の 理 論 値 (A) と 実 測 値 (B) を示す.. (B) で は え ら れ た 流 速 値 を 2次. i g u r e6 回帰式を用いて実線で示した.F i g u r e6(A) の 理 論 式 で 表 さ れ る 放 物 線 と F (B) の 実 測 管 内 流 速 プ ロ フ ァ イ ノ レ と は よ く 一 致 し た .. 2 . 拍動モデル 管 内 最 高 流 速 を 測 定 し ， 式 (7) か ら 管 内 流 量 を 算 出 し た . ポ ン プ 流 速 量 を 段 階的ζ l変 化 さ せ 測 定 し た . ド プ ラ 一 法 で 算 出 し た 流 量 と 電 磁 流 量 計 の 流 量 と は. F i g u r e 7のようによく一致した.管内径の異なる 4種 の ビ ニ ー ノ レ 管 で ド プ ラ 一 法 流 量と電磁流量計とは次のどとくであった.. -16-. -17-.
(11) /'t. 、 m ノ ， ー m. 、 、. 、、，ノ. 川. 、. /'t. m m. の管で Y= 0 .93X + 1 .31 ， r= 0.998. ( 8 ). ( A ). の管で Y= 0. 93X + 1 .09 ， r = 0.999. o. の 管 で Y= 1 .27 ，r =0.998 .09X + 2 の管で Y= 0 . 93X + 1 .22， r= 0.997. しc x. ，. . 、 、 . ・ . .. 、 、 .、、. o. 00 J. 6 0. 0. E. 、 、 .. 4 0. 3. " > ×. ~ 1. . ‘ . ・ .. 2 . 5. ，. a .. 〉. 2. 、. 1 .5. ECG: O. O. 1 0. 2 0. 4 0. 3 0. 5 0. ジ. O. Fig.9. 1 0. ν交で?: 。. 2 0. 4 0. 3 0. 5 0. ( d e g r e e ). θ ( d e g r e e ). F l o w ( m. i n ) a !m. F l o w ( m U m i n ). y=1.021-0.006X+0.0007X2. 3 . 5. X. Y=99.5-0. 496X-0.015X2. 2 0. ECG:. . . ・ . 一 ・ … … 一 '・¥ 一 ・‘、 . . .. 0. .ー ・ ・. 8 0 戸 × a>¥( 句 ) ﹀ 訳 OO. 、1ノ. /t¥. m m. . 0 R= 5. 、 、. . 0 R= 4. /t. . 1 R= 3. 、 m ノ ， 、 m. R= 2 . 2. (A) Correlationbetween8andV(8)/VpX1 00% (B) Correlationbetween8andK (Vp=KXV(8)). Vp :peakv e l o c i t y. l o w MeanF i n ) ( m. a !m. ( s e eF i g . 3 ). V e l o c i t y ( c m / s e c ). V e l o c i t y ( c m / s e c ). MeanV e l o c i t y ( c m / s e c ). R a n g e ( m m ). V(8):Dopplerc a t h e t e r ' speakv e l o c i t y. 2 . 生体計測. 2 . e l o c i t y MeanV ( c m / s e c ). 8: a n g l ebetweenbeamVpandbeau8. ol 一一~\一一. 二 三 三仁乙. 管内最高流速推定の補正式. l ドプラーカテーテルを挿入し， サンプノレボリューム 大 腿 動 脈 (FA) 内ζ. (SV). を 変 化 さ せ Figure8のような流速を記録した. 拍 動 パ タ ー ン の 消 失 は Figure8の矢. 3.9[Ji J. R a n g e ( m m ). .1，2，3，4の犬を用 印l 乙 示 す よ う に 明 確 に 確 認 で き た . Table 1K 示 し た Dog陥 1. 一一. ・. いて，. . 5-3 . 3mmの 4種 の 異 な る 太 さ の FAで計測した管内最高流速 (Vp) ， 内径 2. ( ) ) ) とVpが え ら れ る 超 音 波 ビ ー ム と 実 測 ピ ー I ビ ー ム 上 で の 最 高 流 速 (V ( 実視J. Fig.8. Measurement of d using a moving samplevolume ( s e e. F i g . 3 ) Therangefrom0toarrow(↓)i sd . d i s t a n c e between the Dopplercathetertransducerand. the a r t e r yw a l l a r t e r y. o. Figure9(A) で は 横 軸 に 角 度. ， θを. と V (( 縦軸 l )) の VpP : .対する百分率を示した. グ ラ フ 実 線 が 示 す よ う に Oが 2 0度. Arrow (↓)showsthepointa twhichthebloodflows t o p s . d. )の 関 係 を Figure9に示す e. ムのなす角度(. ECG. electrocardiogram. FA. r t e r y e f tcircumflexcoronarya LCX:l. Range:d i s t a n c ebetweentransducerandSV. femoral. のとき， す な わ ち 中 心 軸 か ら 2 0度 の 角 度 ず れ で V (( j ) は Vpの84%，4 0度 の 角 度 ず れ で は 56%の 値 と な る 乙 と が わ か る . Figure9 (B) に V ((})から Vpを推定算 出するため，. ( )) と し た と き の Vp=KX V (. 値 Kは 次 式 の よ う に 表 さ れ た . ) + 0.0007 x ( )2 K= 1 .021 - 0.006 x (. -18-. と補正値 Kの 関 係 を 示 し た . 補 正. -1 9-. …. U O ).
(12) ( 8 ) しc x. ( A ) FA. 字以却;えおい ，.. ー. ・除. ー一 ' ー. ECG I. rバ+ l : T : ; ，. .~- .. 』. " -. 主 ま 。L 号奈草寺L 答 JJ山. Flow . 2 0 0. 山. e. ー . '. ー ー ‘. :L'. ・ ー ー_ . m w何 ∞ 九. eOLdm wv'hh M 円'. 'J o'h r ・11. Flow Mean. 一. ー. ・ ー ーー. 1 0 0. 。 「 [. V { m e a l h o c 比 m Y ) 4 0. ー 『・ ーぜ ー ， . _ 込，・ー♂ ・ 志ー ‘ー・ ー 帆. 企. ( 1 6 0 C当 骨 h ヒ . . /. 、. ゐ ω =. -. 匂. M V e e l a OC 門I t y 2 0 1 ￨ r ( c m / s e c ) A P. 一 二 二 二 ニ. n U. 4. f 量 . き 盟 宗 管 専 室:. 1 5 0 O. 1sec. fy ド ; J」 十~ ;-~ j 噌. F i g .1 0 Measurementso fb l o o df 10wandv e l o c i t yi nt h ef e m o r a l a r t e r y (FA) and l e f tc i r c u r n f l e ( . ; u r n I l e xc o r o n a r ya r t e r y (LCX) ( A )R e c o r d i n a g so fECGI I，A o r t i cp r e s s u r e(AP)，Femoral f 10w(Flow)andv e l o c i t yi nFA o r o n a r yf 10w(Flow)，v e l o c i t y ( B ) R e c o r d i n g sofECGI I，c anda o r t i cp r e s s u r e(AP)i nLCX グラフ実線が示すように. 1 2 0. i + U 咽 + J. ω L •. Mean Vel o c i t y ( c m / s e c ). .. 主. 0L. (cm/sec). FA. 2 0 0. 8 0. y=+1.42+1 . 1 2 X. 。 -. ー ロ Q u. r=0.925. 4 0. 0. 0. 4 0. 8 0. Flowm e t e r. 1 6 0. 2 0 0. (m~/min). F i g .1 1 C o r r e l a t i o nbetweent h ef l o wmeasuredbyt h ef l o w m e t e r andDopplerc a t h e t e ri nt h ef e m o r a la r t e r y( FA)whent h e l a t t e rwasc o r r e c t e dbyt h ep r o p o s e de q u a t i o n. Oが 2 0度のとき Kは1.1 8で ， 4 0度のときは1.9となっ. = 0.925と 良 好 な 直 線 関 係 が え ら れ た. た. 2 .. 1 2 0. (Y :ドプラーカテーテノレ. X. 血 流 計). 2 . 2 . 2 . 左冠動脈回旋枝での流速測定および流量算出. 2 . イヌ大腿動脈，左冠動脈回旋枝の流量算出. 2 . 2 . 1 . 大腿動脈での流速 測定および流量算出 F i g u r e 1 0にドプラーカテーテルで測定したイヌ大腿動脈と左冠動脈回旋枝の流速波形 を 示 す . 大 腿 動 脈 (FA)， 左 冠 動 脈 回 旋 枝 (LCX) と も 流 速 波 形 は 流 量 波 形 とよ く似た形を示した .FA流 量 を 補 液 と 脱 血 ， 塩 酸 パ パ ペ リ ン 化 さ せ て v(e)を測定し，. 14. の動注によって変. ( 7 )，( 9 )，U O ) 式を用いて流量を算出した.F igure1HC示 す. よ う に 血 流 計 に よ る 流 量 と ド プ ラ ー カ テ に よ る 流 量 は Y =1 .42+ 1 .1 2xX， r. F i g u r e8に示すように，左冠動脈回旋枝 (LCX) に お い て も 拍動の消出を明確に計測でき. svの 移 動 で 流 速. dは正確に測定可能であった.また F i g u r e1 0(B). に 示 す よ う に LCX内 の 流 速 波 形 は 血 流 計 の 流 量 波 形 と 相 似 形 で あ っ た . 反 応 性 冠 拡 張 を 抑 制 す る 目 的 で ニ ト ロ グ リ セ リ ン を 50μg灼 静 脈 内 投 与 し ， そ の 後 塩 酸 ノ パ ペ リ ン を 51 1 l f 1から 1 01 l f l冠注し. J. ， ，冠血流量を増加させて流速を測定した.. 15 16. 円ノ一 ︼. ハU. -21-.
(13) LCX 2 0 0. ECGn. 2 1 6 0. Fa--EEl'L. nU. nunu. ι. ， 内. Flow ( m l / m i n ). .. E 、 、 C埼. E. ~. + >. 1 2 0. ω iご + >. 。 80 < u 」. y=ー 0.29+1 .12X. ω rEtztSEEL. nHU. nunu. J ι 内. Mean Flow ( m l / m i n ). cs. kwJ 、、，，，. +し C. oJ. ，，.‘、. huw. bvα. O . .. ....，.. ..~..一一回-~~二よJJー --. rBEBEE--'L. Rd. J j i二 日 ， 一一一 .「 昼. .. ーで ・ ・: ー一 ーr. _ _: .1 ....' ・. .・. ~--γ ・. 3. ・. 一:. .~~ p~. 6 0 1 2 0 1 Flowmeter ( m e . / m i n ) 80. 2 0 0. and Dopp1er catheter in the 1eft circumf1ex coronary. 「行づオイ:;j事誠. ・. 4 0. Fig. 1 3 Corre1ation between the f10w measured by a f10wmeter. ーー一一 一一ー ・ ・・ーーーーーー. T--'. r=0.922. 4 0. 。 。. 豆五芸ミ;子，ヲ二 一，. 5;[ 川寸ーペ~~巾? nunU. d. +L v， fv 、 、 ， ， 、 .. nC ⑤ aOF. eJ 引 円げ. MW'mw. ••. 0 . . 0 . . O. ~~2酎. artery (LCX) when the 1atter was corrected by the proposed equatlon. 』ーーーーーーーーJ. 0 . 5sec. Fig. 1 2 Representative records of the sequentia1 changes in b100d f10w and ve10city in the 1eft circumf1ex coronary artery of one dog.. 考察 冠動脈血流の計測は虚血性心疾患をはじめ各種の心疾患の病態を理解する上で 重要であるが，非開胸下においては計測の技術的な制約により臨床応用は困難で. Figure1 2 H :示すように流量を増加させても両者は相似形を保ったまま変化した .LCX 流 量 算 出 結 果 は Figure1 3 H :示すように， Y二. 一. 0.29+ 1 .12x X，r= 0.922と ， 血 流. あった. Wilsonら. 17は 心 筋 血 流 量 を 反 映 す る と 考 え ら れ る 冠 動 脈 の 血 流 速 度 を ，. i n eで real-t i m eに 測 定 し う る 超 開 胸 下 で は あ る が 血 管 を 剥 離 す る 乙 と な く on- 1 5はカテーテノレ型の. 20. 計 と ド プ ラ ー カ テ ー テ ノ レ 法 と で 良 好 な 直 線 関 係 が え ら れ た (Y :ドプラーカテー. 音波パノレスドプラー血流計を開発した. Coleと Hartley. テル， 血 流 計) .. MHzパ ル ス ド プ ラ ー 血 流 計 を 用 い て 初 め て ヒ ト 左 右 冠 動 脈 の 流 速 の 計 測 を 行 い ， 造 影 剤 投 与 後 の 反 応 性 血 流 増 加 を 測 定 し た . そ の 後 ， Wilsonら6，Sibleyら 8 らに よ. 3 円. nノ白. 円ノω. 円ノ“. L一 一← 二一 二二二二二二二二二二二二二三二ご二二二二三三竺三竺竺竺竺巴竺コ.
(14) っ て カ テ ー テ ル は 改 良 さ れ て 3フレンチ (F) という細さまでになり，また力、、イ. 2 . ゼロクロス周波数解析法と流測定. ドワイヤーの使用 l とより選択的に冠動脈内に挿入する乙とができるようになった.. 周 波 数 解 析 に は SV内の平均流速を表示するゼロクロス法 5，25を 用 い た . 超 音 波. 現在，カテ先ドプラー血流計は薬剤投与や， p a c i n g負荷前後の冠血流量変化の観 察，造影剤. 1 8や，パパベリン 1 4， 1 9-24を 用 い た 冠 予 備 能 の 評 価 な ど に 応 用 さ れ て い. 周 波 数 解 析 法 は ， 乙 の 他ζ l サ ウ ン ド ス ペ ク ト ロ グ ラ フ 法 26や FFT法 27があり，乙 の後 2者とも SV内の流速分布を表示できる.しかし， 0g a s a w a r aら 28， 2 9， 3 0 が述. s v内の流速分布が単一であると考えられる管ではゼロクロス法で. る . ま た ， 流 速 波 型 を 収 縮 期 ， 拡 張 期ζ l分け心周期と関連させた拍動特性の解析か. べているように，. ら，新しい病態生理学的情報がえられるようになっている.しかし，乙のドプラ. も 十 分 な 精 度 で 流 速 計 測 が 可 能 で あ る . た だ し ， ゼ ロ ク ロ ス 法 は SV内の平均流速. ーカテーテノレの進歩によっても冠動脈血流の定量評価はまだ不可能とされている.. であるので， SV内最高流速よりは小さく表示され， SV内 最 高 流 速 を え る た め に は. 本研究では，側壁ドプラーカテを用いて冠血流定量評価法を新たに考案し，その. 成績1.1 . 1.に示すように1.4 1倍 の 補 正 を 必 要 と し た . F i g u r e6の結果が示すように，. 妥当性について検討した.以下，. ドプラーカテーテノレの装置，流速計測法，流量. 算出法，えられた補正式の妥当性，測定条件につき考察する.. ドプラーカテーテルでえられた管内流速プロファイノレは管内流速分布の理論式よ り求めた流速プロファイルとよく一致した.以上の乙とからドプラーカテーテノレ による流速測定は，ゼロクロス周波数解析法による測定値の軽減を補正する必要. 1 .. ドプラーカテーテノレ. はあるが精度良いものであると考えられた.. 現在，臨床で使用されているドプラーカテーテルには，超音波トランスデュー サーが先端に位置する先端型と，カテーテノレ側壁にある側壁型がある.側壁型は. e '. F i g u r e1 示すように超音波がカテーテノレ軸と前方 4 5度の角度で取り付けられて，. 3. 血 流 算 出 法 と 管 内 最 高 流 速 推 定 の 補 正 式 管内血流量は管内平均血流速×管断面積から算出できる.管内平均流速は，管. サ ン プ ル ボ リ ュ ー ム (SV)を 移 動 さ す 乙 と で 管 内 流 速 プ ロ フ ァ イ ノ レ を 計 測 で. 内流速プロファイノレを放物線とするならば 31，13， 3 2 ，最高流速の泌として求められ. m手 元 に 取 り 付 け ら き る 利 点 が あ る . ま た . ト ラ ン ス デ ュ ー サ ー が カ テ 先 よ り 5m. z '乙管断面積を乗ずる乙と る. し た が っ て ， 管 内 最 高 流 速 が 測 定 で き れ ば ， そ の Y. れているので，カテ先から押し出されたガイドワイヤーによる血流速プロファイ. により流量が算出できる. しかし，最高流速がえられないと流量は常に過小算出. ルの乱れの影響を受けない利点もある.. される.本研究は，. Si b l e yら8の用いた先端トランスデューサー型ドプラーカテーテノレは，. 3Fカテ. の先端にドーナツ円盤状の超音波振動子を取り付けたものであり，振動子中心の. ドプラーカテーテノレの超音波ビームが管内最高流速を含む管. 軸流を捕らえないときでも実測流速から管内最高流速を推定する補正計算式を新 たに考案する乙とを第一の目的とした.. 内 腔 か ら ガ イ ド ワ イ ヤ ー が 出 入 す る . 乙のカテーテノレは，超音波ビームと血流軸. 理 想 の 超 音 波 ビ ー ム と 実 測 超 音 波 ビ ー ム の ず れ 角 度 。 を 用 い る 補 正 値 は K=. と の 角 度 ず れ が 小 さ く な る 利 点 は あ る が ， 逆 に SVの管内での位置情報がえられず，. 1 .021-O . 006x( )+0 . 0007x ( )2 の よ う に 求 め ら れ た . 乙 の 補 正 値 を 用 い て 算 出. 管内流速プロファイルの計測もできない.先端型では種々の制約 l とより血流の相. したイヌ動脈内の流量は血流計実測値と良い直線関係を示した. しかし，. ドプラ一. 対変化を観察するのにとどまり，定量的計測の道は現在のととろ全く見いだされ. 法による流量がやや過大算出され完全な一致はみられなかった.乙の乙とについては，. ていない.. 血管内径測定の誤差や補正値導入における実測誤差などが関係していると考えら. U ︼. Fhu. nノ. - 24-.
(15) れる.. 3 0. 3 0. FA Diameter: 3 . 2mm F l o w : 4 0 . . . . . . . .7 0 m l / m i n. と よ り 血 管 内 径 を 計 測 す る 手 段 と し て ， 比 較 的 正 確 と さ れ て い る DSA法でも. 造影 l. LCX D i a m e t e r: 3 . 3mm F l o w : 2 0 . . . . . . . .4 2 m l / m i n. Kimura ら ね に よ れ ば 十 0 . 2m mの 測 定 誤 差 が 生 じ る と し て お り ， 管 断 面 積 の 変 化 は. l比 例 す る の で 血 管 内 径 の 測 定 誤 差 が 流 量 算 出 に 与 え る 影 響 怯 大 き い . 管 径 の 2乗 ζ. 2 0. (加. U. U C I I. ω. 例えば，管内径 3 . 1m mの 血 管 で 血 管 内 径 計 測 時 に 0.2m mの測定誤差が生じると，流. 、 、. 、 、 " '. 師. E. E. U. U. 〉 、. 〉 、. ). 量 算 出 時 に は 約 13%の 誤 差 が 生 じ て し ま う . 本 研 究 で は 管 内 径 測 定 時 に は ， 対 象 血 管 に X線 不 透 過 の 目 盛 り 付 き 距 離 測 定 用 メ ジ ャ ー を 接 す る よ う に 置 き ， で き る. .. . υ. υ O. ωe. O. ω. >1 0. 〉. 1 0. だけ測定誤差を小さくするようにつとめた.しかし，距離測定用メジャーの最小 目盛りは 1 . 0m mで あ り ， そ の 訴 の 0 . 1m m以 下 の 測 定 誤 差 は 免 れ な か っ た . 1 . 0. 左冠動脈回旋枝では，心拍動による影響と心表面血管の湾曲が影響しているた. 2 . 0. 3 . 0. 3 . 0. D i s t a n c ef r o mTr a n s d u c e r( m m ). め ， 大 腿 動 脈ζ i比 較 し て 数 値 の ば ら つ き が 大 き く 現 れ る と 考 え ら れ た が ， 測 定 上. 4 . 0. D i s t a n c ef r関、 T r a n s d u c e r( m m ). F i g .1 4 Velocity profiles measured in the femoral artery (FA) andl e f tcircumflexcoronaryartery(LCX)i nonedog. の 差 は 増 大 し な か った . 乙 の 乙 と か ら ヒ ト 冠 動 脈 で も 精 度 良 く 流 速 ， 流 量 の 測 定 が可能であると考えられた.. Donald32 らは冠動脈の流速プロファイノレは parbolicで あ る と し て い る が Kajiyaら 4 . 測定条件. 34， 35， 3 6の レ ー ザ ー ド プ ラ 一 法 に よ る 計 測 で は 冠 動 脈 中 枢 部 は や や 台 形 に な る と し. 本研究で考案した補正式を使用するときは. 壁に密着して挿入されている.. (1) ド プ ラ ー カ テ ー テ ル が 血 管. (2) 測 定 部 の 血 管 内 流 速 プ ロ フ ァ イ ル が para-. ており，菅原ら. 37. は中枢部の流速プロファイノレは，入口部領域の流れなどの影響. を受けて放物線をなさないこともあるとしている.. 9 i J え ば b o l i c patternで あ る と い う 条 件 を 必 要 と す る . 乙 の 条 件 か ら 外 れ る と き . {. 本 研 究 で 流 速 測 定 を 行 っ た 場 所 は LCX入口部からは 2cm以上末梢であったが，. 条 件 (1) に お い て は ， カ テ ー テ ル が 管 壁 に 接 し な い で 管 内 に 浮 ん だ 状 態 に あ る. cであるかどうかの検討を行った.Figure1 4 その場所の流速プロファイノレが paraboli. と き は 前 述 し た 角 度 計 算 式 に 誤 差 が 生 じ て く る . しかし著者がイヌの大腿動脈と左. に 示 す よ う に parabolicプロファイノレを示し，. 冠動脈回旋枝で施行した経験では，. 多方向の動脈造影で確認しても，ほとん. イノレは paraboli cで あ り ， 管 内 平 均 流 速 は 管 内 最 高 流 速 の % と し て よ い と 考 え て い. どの場合にカテーテノレ先端は血管壁に密着していた.臨床で使用する場合におい. る.ヒトで冠動脈血流流速から冠血流量を算出する場合，測定部の流速プロファ. ても多方向の血管造影 l とよりドプラーカテーテル先端の位置を確認する乙とが大. cで あ る 乙 と を 確 認 す る 必 要 が あ る . 本 研 究 で は 管 内 流 速 プ ロ フ ァ イノレが paraboli. 切である.. イノレの計測には. 条 件 (2)については，. s v移動により管内流速プロファイノレを実際に測定する. と と で 乙 の 条 件 が 満 た さ れ て い る か ど う か の 判 定 が 可 能 で あ る .Levenson13，Mc-. Range調節ダイアノレを手動操作して. しい.. I. 円/臼. 可. ω. 一 一 一 一 孟 一 二三二二二二二二二二二二二二二二二l. s vの移動を行ったが，正確な. 調J I定 に は Ogasawara ら 28のように多チャンネルドブラーカテーテノレの使用が望ま. p o つ. ι. [ 一戸当. 左冠動脈回旋枝の管内流速プロフ ァ.
(16) 本研究で新たに考案した冠動脈血流定量測定法は，. ドプラーカテーテノレでえら. れ た 血 流 流 速 値 を あ る 補 正 計 算 を 行 う 乙 と で 管 内 流 量ζ i換 算 し よ う と す る も. 。:実測超音波ビームと管軸流を含む超音波ビームのなす角度. のであるが，上述してきたように実際の臨床例においては測定条件によ・って介入し てくる測定誤差は大きいと推測される.しかし，今後の超音波技術の進歩に加え て，損J I定 誤 差 の 介 入 す る 条 件 を 整 理 ， 改 良 す る 乙 と に よ り ， 冠 血 流 の 直 接 的 な 定. 5.乙の式を用いたイヌの大腿動脈. 冠動脈左回旋枝のドプラ一法による測定流. は流量計による実測値とよい直線関係を示し，. ヒ卜冠動脈血流量の定量計測に応. 用できると結論された .. 量法として臨床応用が可能になると考えている.. 付録. 結論 側壁ドプラーカテを用いて冠動脈血流定量を目標にモデノレ実験，動物実験を行. ドプラーカテーテノレを動脈内に挿入した時の管軸流を捕らえる超音波ビームと 実視J I超 音 波 ビ ー ム の な す 角 度 の 算 出. い，次の結果をえた . 1.側壁ドプラーカテは ， パルスドプラ一法でサンプノレボリュームを移動させる. Figure15のように，直 径 R， 半 径 rの円 A 内 に 直 径 1 . 0m mの円 Bが円の一部を円 A. 乙とにより管内流速プロファイノレの測定が可能であった.. 2 .側 壁 ド プ ラ ー カ テ を 用 い ゼ ロ ク ロ ス 周 波 数 解 析 法 で 測 定 し た 流 速 値 は 理 論 値. に 接 し て る 場 合， 円 A の 円 周 上 の 一 点 Pから ， 円 A の中心と円 Bの 中 心 を 結 ぶ 線. l. より低値で，. 1 .4 1の 補 正 値 を 必 要 と し た .. までの距離を. X， そ の 交 点 か ら 円. A の 中 心 ま で の 距 離 を y， pと円 Bの 中 心 と の. 距離を 1 ，その線上で p と円 Bの 円 周 上 ま で の 距 離 を d， 円 A と円 Bの 中 心 を 結 ぶ. 3 .モデ、ル実験において， 側壁ドプラーカテで計測した管内流速プロファイノレは円管 線 と 線 1と の な す 角 を Oとすると ， 内流速分布の理論式とよく一致し，. ドプラーカテで算出した流量は流量計とよく. 一致した .. 4 .実 測 管 内 流 速 (V ( ( ) ) )， 中 心 軸 と 角 度 。 を 持 つ 管 内 最 高 流 速 (Vp)から 下 記 の 3式 を え た .. Rmm Vp= K x V( ( ) ). K= 1 .0 2 1-O .006x ( )+0 . 0007x ( )2. 。. c oS -1. !(d+0 . 5)2 + 0 . 2 5 -R/ 2 1. 1 .0mm. (d+0.5) ( R-l .O ) d. ドプ ラーカテーテノレのトランスデューサーから血管壁までの距離. F i g .1 5 S c h e m a t i cr e p r e s e n t a t i o no ft h er e l a ti onshi pbe twe enan Dopplerc a t h e t e r( B)andu l t r a s o u ndbea m a r t e r y( A )，. R 血管内径. 門ノム ︼. n o. - 29-. L. ， ー ー ー ー ー ー 一 一 一 一 ー 一 一 ー 孟 孟 二 二 二 二 二 二 二 コ. : ; : =.
(17) 2 r = X2 +y2 ・ … … ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 12. 二. ①. + (y+ r- 0 . 5)2…… ・・ . . … ・・ … ・・-……・②. X 2. H. H. H. H. H. H. cos ( j= (y+ r- O .5)/ 1 … ……...・ ・ . . . . . ・ ・ . . . . . ・ ・-……③ H. H. H. がえられる.. 謝辞 本稿を終わるに臨み，終始懇切な御指導，閉校閲をいただいた恩師香取瞭教慢 に謹んで感謝の意を表します.さらに，適切な御助 言 をいただいた 石 川 欽 司 助 教 と 御 協 力 い た だ き ま し た 第 1内科 授に謹んで感謝の意を表します.また，本研究 l. ② か ら 12二. X2+ Y2+ 2yr+ y2- Y-r+ 0 . 2. ①から. r2 - Y. X2. ④. … … ・ ・ … . . . . ・ ・-………………...・ ・ … ・ ・ H. H. 学教室の皆様に感謝いたします.. ⑤. ⑤を④へ代入して. 12= 2r2+ 2yr - r-y+0.25 2-2r2+r-0 . 25 .0)y= 1 ( 2r-1 : . y= (12-2r2+r-0.25) / (2r-1 .0) … ……...・ ・..…⑥ H. ⑥を③へ代入して 一 一. ρU. O. 12-2r2+ r- 0 . 25. 2r-1 .0. 12 -. r+0 .25. ⑦. 1(2r-1 .0) 1=d+0 . 5m m， r=R/ 2 を ⑦ へ 代 入 し て. c o s( j=. (d+ O .5)2 -R/ 2+ 0 . 25 (d+ 0 . 5) (R- 1 .0). (d+ 0.5) (R- 1 .0). t ﹀IIEEIJ. い. EEE ﹄. {~d + 0.5) 2+ O .25ー. ， 、. : .( j=c o s -1. ③. となる.. - 30-. 一. 3 1-.
(18) 1 0 ) 沖野. 遥，菅原基晃，松尾裕英編.. 心臓血管系の力学と基礎計測. 東京:講談社ライフサイエンティフィク. 1982;390-412.. 文献. ﹃寸﹄司. -EIJ. ︼ L﹁. 'EEA. 唱-A. 133xenonc l e a r a n c et e c h n i q u e .I n : S c h a p e rW. e d . Thep a t h o p h y s i o l o g yo f. 、‘，ノ. 10wbyt h ep r e c o r d i a l 1 )E n g e lH J . A s s e s s m e n to fr e g i o n a lm y o c a r d i a lb l o o df. 能. 7 1<力学. 東京:パワー社. 1987; 4 3 4 4 .. r i g h tC，DotyD，e ta . l M easurementso fc o r o n a r yv e l o c i t y 1 2 ) MarcusML，W. M y o c a r d i a l P e r f u s i o n . Amsterdam: E l s e v i e r j N o r t h H o l l a n d B i o m e d i c a l. andr e a c t i v ehyperemiai nt h ec o r o n a r yc i r c u l a t i o no fhumans.C i r c. 5 8 8 3 . P r e s s，1979;. Res 1 9 8 1;49:877-885.. ta . l Measuremento fc o r o n a r ys i n u s 2 ) Granz W，Tamura K，MarcusHS，e. a f a r ME. P u l s e dD o p p l e r :d e t e r m i n a t i o n 1 3 ) Levenson JA，Peronneau PA，S. 10w by c o n t e n i o u st h e r m o d i l u s i o ni n man. C i r c u l a t i o n1 9 7 1; 3 3 : b l o o df. o fd i a m e t e r，b l o o df 10w v e l o c i t y，andv o 1 u m i cf 10wo fb r a c h i a la r t e r yi n. 181-192.. man.C a r d i o v a s Res 1 9 8 1; 1 5 :164-170.. a t e s ER，e ta . l Abno口n a lc o r o n a r yf 10w 3 )L e g r a n d V，Hodgson JMcB，B. n t r a c o r o n a r yp a p a v e r i n e :a ni d e a lc o r o n a r y 1 4 )W i l s o n RF，White CW. I. 口n a lr a d i o n u c l i d ee x e r c i s et e s tr e s u l ti np a t i e n t sw i t h r e s e r v e and abno. v a s o d i l a t o rf o rs t u d i e so fc o r o n a r yc i r c u l a t i o ni nc o n c i o u s humans.. normalc o r o n a r ya n g i o g r a m s .JAmC o l lC a r d i o l1985; 6 :1245-1253.. C i r c u l a t i o n1 9 7 3 ; 3:444-451.. 10w r e s e r v ei np a t i e n t sw i t hnormal 4 ) Marcus ML，White CW. Coronary f c o r o n a r ya n g i o g r a m s .JAmC o l lC a r d i o l1 9 8 5 ; 5 :1254-1256.. 1 5 ) YoungMA，V a t n e rS F . R e g u l a t i o no fl a r g ec o r o n a r ya r t e r i e s .C i r c Res1 9 8 6 ; 5 9 :579-596.. t 1ey C J . The p u l s e d Dopp1er c o r o n a r ya r t e r yc a t h e t er . 5 )C o 1 eJ S， Har. e l l e yKO. P h y s i o l o g i c a ls i g n i f i c a n c eo fc o r o n a r yf 10wv e l o c i t y 1 6 ) GouldKL，K. P r e l i m i n a r yr e p o r to f a new t e c h n i q u ef o rm e a s u r i n gr a p i dc h a n g e si n. andc h a n g i n gs t e n o s i sgeometryd u r i n gc o r o n a r yv a s o d i l a t i o ni nawaked o g s .. 10wv e l o c i t yi nman.C i r c u l a t i o n1977; 5 6 :18-25. c o r o n a r ya r t e r yf. C i r cRes1982; 5 0 :695-704.. o l eJ . S . As i ng 1e c r y s t a lu1 tr a s o n i cc a t h e t e r t i pv e l o c i t yp r o b e . 6 )H a r t l e yCJ，C M; e dI n s t r u m1974;8:241-243.. und Myokarderkrankungen s o w i ea n g e b o r e n e nV i t i e n . Herz 1987; 1 2 :. 1eyCJ，C o l eJ S . Anu1 tr a s o n i cp u l s e d Dopplers y s t e mf o rm e a s u r i n g 7 ) Hart 10wi ns m a l lv e s s e l s .JApplP h y s i o l1 9 7 4 ; 4 7:626-629. b l o o df i l l a rHD，C r a i gJ，e ta . l S u b s e l e c t i v emeasuremento fc o r o n a r y 8 )S i b l e yDH，M b l o o df 10wv e l o c i t yu s i n gas t e e r a b l eD o p p l e rc a t h e t er . JAmC o l lC a r d i o l 1 332-13 4 0 . 1986・8:. 9 ). 北畠. 顕，井上. 1 7 )W i l s o n RF，WhiteCW. Doppler-Echok a r d i o g r a p h i cb e iA o r t e n -，K o r o n a r -. 163-176. 1 8 )B a s s a n M，GranzW，MarcusHS，SwanHJC. Thee f f e c to fi n t r a c o r o n a r y. 1ow. C i r c u l a t i o n1 9 7 5 ; i n j e c t i o no fc o n t r a s t medium onc o r o n a r yb l o o df 5 1:442-448. 1 9 )P a r k e rPE，BashourFA，DowneyHF，B o u t r o sI S . Coronaryr e p e r f u s i o n :. 通敏. 編著.超音波心臓ドプラ一法. e f f e c t so fv a s o d i l a t i o r s( P a p a v e r i n e and a d e n o s i n e ) . Am H e a r tJ 1 9 7 7 ;. 東京:丸善 1 986;16-39.. - 32-. - 33-.
(19) s u j i o k a K，e ta . 1 Measurementande v a l u a t i o n 2 9 )K a j i y a F，Ogasawara Y，T. 93: 66-7 3 . 20) Bame rHB，Kai s e rGC， Wi 1 1manVL . E f f e c to fn i t r o g l y c e r i nandp a p a v e r i n e e a r tJ1974; 88:1320 . onc o r o n a r yf l o wi nman.AmH. o fc o r o n a r yblood f l o wbyu l t r a s o n icp u l s e dD o p p l e rmethod. J pnJMed U l t r a s o n i c s1985; 2:39-47.. 21 ) Goldman S，HenryR，FriedmanMJ，e ta . 1 I n c r e a s e dr e g i o n a lm y o c a r d i a l. 3 0 )K a j i y aF，T s u j i o k aK，OgasawaraY，e ta l . A n a l y s i so ff l o wc h a r ac t e r i s t ic s. p e rf u s i ona f te ri n t r a c o r o n a r yp a p a v e r i n ei np a t i e n t sa f t e rc o r o n a r yb y p a s s. i np o s t s t e n o t i cr e g i o n so ft h ehumanc o r o n a r ya r t e r yd u r i n gb y p a s sg r a f t. . g r a f t i n g.JThoracC a r d i o v a s cS u r g1982; 8 3 :563-57l. s u r g e r y .C i r c u l a t i o n1987; 76:1092-1100.. 22) Goldman S， Henry R，O v i t t T，Friedman MJ，R o s e n f e l d A，Daly M. R e g i o n a lm y o c a r d i a lp e r f u s i o na tr e s tandd u r i n gi n t r a c o r o n a r yp a p a v e r i n e i np a t i e n t sw i t hc o r o n a r ya r t e r yd i s e a s e . Am H e a r tJ1983;105:372-3 7 7 . 2 3 ) Grondin CM，Lepage G，Castonquay YR，Meere C，Grondin P . Aorto ・ c o r o n a r yb y p a s sg r a f t .I n i t i a lbloodf l o wt h r o u g ht h eg r a f t，ande a r l yp o s t o p e r a t i v ep a t e n c y .C i r c u 1 a t i o n1 9 7 1; 44: 815-82l . ta l . Sodium n i t r o p u r u s s i d ea sa 2 4 )L a r s e n PB，Yeh BK，Gentsch TO，e. 3 1 ) HaynesRH，BurtonAC. Roleo ft h enon-Newtonianb e h a v i o ro fb l o o di n hemodynamics.Am JP h y s i o l1 9 5 9 ;1 9 7: 9 4 3-9 5 0 . 3 2 ) McDonald DA. Blood f l o wi na r t e r i e s . London，Edward Amold，1960; 40-4 5 . 3 3 ) 木村. 晃 二 ， 高宮. 誠 ， 山 本 和 生 ， 太 田 光重 ，内 藤 博 Af ' {.. デ ジ タノレサブ卜 ラ ク ショ ン 冠 動 脈 造 影 の 診 断 能 : DSAと シ ネ 同 時 娠 影 に. よる比較検討. JCardi01 1988;18:889-897 .. c o r o n a r yv a s o d i l a t o ri n man:comparisono ft h ee f f e c t so fsodium n i t r o -. s u j i o k aK，OgasawaraY，N i s h i h a r aH . E v a l u a t i o n 3 4 )K a j i y aF，TomonagaG，T. p r u s s i d e and p a p a v e r i n eh y d r o c h r o r i d e on a o r t o c o r o n a r y saphenous v e i n. o fl o c a l blood f l o wv e l o c i t yi np r o x i m a l and c o r o n a r ya r t e r i e sbyl a s e r. g r a f tf l o w .AnnThoracS u r g1976; 2 1: 1 6-2 3 .. Dopplermethod.JBiomechEng1 9 8 5 ; 1 0 7 : 1 0-1 8 .. 2 5 )R i c e，SO. M a t h e m a t i c a la n a l y s i so frandomn o i s e .B e l ls y s t e m s Techn. dogc o r o n a r ya r t e r ybyl a s e rD o p p l e rmethod.C i r c u l a t i o n1 9 8 1; 64: 4 0-4 8 .. 1944; 23: 288-2 9 2 . 26 )林. 享， 松 尾. 3 5 )K a j i y aF，HokiN，TomonagaG . E v a l u a t i o no fbloodv e l o c i t yp r o f i l ei n. 祐英，北畠. 顕 . カ テ ー テ ル 先 端 型 超 音 波ド プ ラー. 976; 11:23-32 血 流 計 とそ の 問 題 点 .電 子 医 学 1 27 ) Nanda NC. Doppler e c h o c a r d i o g r a p h y . Tokyo:IGAKU-SHOIN 1985;. 3 6 )K a j i y aF，HokiN，TomonagaG，N i s h i h a r aH .A L a s e r D o p p l e r v e l o c i m e t e r u s i n g an o p t i c a lf i b e r and i t sa p p l i c a t i o nt ol o c a lv e l o c i t y measurement i nt h ec o r o n a r ya r t e r y .E x p e r i e n t ia 1 9 8 1 ; 3 7 :1 1 7 1-1173. 3 7 ) 菅原 基 輝 ， 松 尾 硲 英 ， 梶 谷 文 彦 ， 北畠. 1 2-29. 28 ) Ogasawara Y，H i ramatsu 0，Kagiyama M，e ta . 1 E v a l u a t i o no f blood. 東京:講談社. 1986; 1 0 0 1 0 6 .. v e l o c i t y by h i g hf r e q u e n c yu l t r a s o u n dp u l s e dDoppler v e l o c i m e t e r by a. ti g a t e dz e r o c r o s s method t o g e t h e rw i t h aF o u r i e rt r a n s f o r m method: mu1 I EEEComputersi nC a r d i o l o g y1984;447-4 5 0 .. υ. 門ペ. Fhu 。. -3 4-. 顕編，血流..
(20)
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