ドップラー超音波検査
ドップラー効果を用いた組織や体液の動きの超音波画像化
医療診断法
ドップラー超音波検査、デュプレックス超音波検査
頸動脈のスペクトルデュプレックススキャン
MeSHD018616
MedlinePlus003433
門脈系の欠如は、水腫および大動脈臍瘻を伴う妊娠第 1 期の症例でみられます。(A): カラードップラーを適用した上腹部の横断面で、臍帯の挿入部、胃、顕著な肝動脈が示され、輸入肝静脈灌流は見られません。(B): 3 次元ボリューム取得から再構成された正中矢状面で、頭殿長が測定され、胎児嚢胞性水腫が観察できます (白矢印)。(C): 頸部の隔壁のある項部嚢胞性腫瘤の横断超音波図 (白矢印)。(D): 胎児腹部の縦断像で臍静脈と大動脈の異常な接続 (白矢印) を示す 4D STIC。(E): (D) と同じ側面で、2 次元カラードップラー評価を使用しています。 UV：臍静脈、HA：肝動脈、Ao：大動脈、St：胃、Sp：脊椎、CHy：嚢胞性水腫、AoUf：大動脈臍瘻。

ドプラー超音波検査は、ドプラー効果を利用して組織や体液（通常は血液）の動き[1] [2]とプローブに対する相対速度を画像化する医療用超音波検査です。動脈内の流れや心臓弁上の血流ジェットなど、特定のサンプル体積の周波数シフトを計算することで、その速度と方向を特定し、視覚化することができます

デュプレックス超音波検査は、ドップラー超音波検査またはスペクトルドップラー超音波検査と呼ばれることもあります。[3]ドップラー超音波検査は、臓器の解剖学的構造を示す輝度モード（Bモード）と、Bモードに重ね合わせたドップラーモード（血流を示す）の2つの要素で構成されています。一方、スペクトルドップラー超音波検査は、Bモード、ドップラーモード、そして画像の下半分に表示されるスペクトル波形の3つの要素で構成されています。したがって、「デュプレックス超音波検査」はスペクトルドップラー超音波検査の誤った名称であり、より正確な名称は「トリプレックス超音波検査」です。[3]

これは特に心血管研究（血管系および心臓の超音波検査）に有用であり、門脈圧亢進症における肝血管系の逆流の判定など、多くの分野で不可欠です。

手術

頸動脈のデュプレックススキャン

カラードップラーは、血流の方向を赤または青で表示します（トランスデューサーに向かう方向、またはトランスデューサーから離れる方向）。一方、スペクトルドップラーは、血流の方向だけでなく、血流の位相（脈動性）と加速度も表示します。血流の方向が突然変化すると、超音波装置で可聴音が発生します。[3]

スペクトルドップラーでは、y軸は血流の方向と速度を示します。一方、x軸（「ベースライン」と呼ばれる）は、時間の経過に伴う血流を示します。したがって、波形上の任意の点における勾配は、血流の加速度を示します。「順行性」血流では、血流は循環器系内の正常な流れに従って流れます（例：静脈は心臓に向かって流れ、動脈は心臓から離れる方向に流れます）。「逆行性」血流では、血流が逆になります（例：静脈は心臓から離れる方向に流れ、動脈は心臓に向かって流れます）。ただし、「逆行性」血流は異常でも正常でもかまいません例えば、門脈圧亢進症では、門脈血流が異常となり、肝臓に向かう正常な血流（肝遠位血流）ではなく、肝臓から遠ざかる方向に流れます（肝遠位血流）。内頸静脈の頸静脈圧波形において、逆行性の「a」波形は右心房の収縮による正常な血流です。順行性血流と逆行性血流はどちらも、血流に対するプローブの位置によって、プローブ・トランスデューサに向かう場合も遠ざかる場合もあり得ます。トランスデューサに向かう血流はベースラインより上に現れ、トランスデューサから離れる血流はベースラインより下に現れます。血流波形は、脈動性（動脈の場合）、位相性（静脈の場合）、非位相性（病変静脈の場合）、失相性（血流なし）に分類できます。乱流のある血管では、速度範囲の異なる血液の種類が増えるため、スペクトルの広がり（波形の厚さ）は、大血管（プラグフロー）から中血管（層流）、小血管／狭窄／病変血管（乱流）へと増加します。[3]

上流狭窄と下流狭窄は、超音波プローブに対する狭窄部位の位置を指します。上流狭窄とは、狭窄部位が超音波プローブの前に位置することを意味します。拡張末期速度と比較して、収縮期ピーク速度が著しく低下し、抵抗指数が著しく低下します。一方、下流狭窄は超音波プローブの後に位置します。したがって、収縮期ピーク速度と拡張末期速度（拡張末期速度が収縮期ピーク速度よりも低下する）はわずかに低下するだけであり、抵抗指数が増加します。[3]

パワードップラーは非方向性ドップラーです

現代の超音波スキャナはすべて、速度測定にパルスドップラー法を用いています。パルス波計測機器は、一連のパルスを送受信します。各パルスの周波数偏移は無視されますが、周波数偏移を取得するためにパルスの相対的な位相変化が使用されます（周波数は位相の変化率であるため）。パルス波ドップラー（PWドップラー）が連続波ドップラー（CWドップラー）よりも優れている主な利点は、距離情報が得られ（送信パルスと受信パルス間の時間×音速が距離に等しい）、ゲイン補正が適用される点です。パルスドップラーの欠点は、測定値にエイリアシングが生じる可能性があることです。速度測定のメカニズムが異なるにもかかわらず、 「ドップラー超音波」および「ドップラー超音波検査」という用語は、パルスドップラーシステムと連続ドップラーシステムの両方に適用されることが認められています。[要出典]

カラードプラーの表示には標準がありません。一部の検査室では、医療イラストレーターが通常示すように、動脈を赤、静脈を青で表示しますが、血管の中には、トランスデューサーに向かって流れる部分と、トランスデューサーから離れて流れる部分がある場合があります。その結果、血管が一部は静脈で一部は動脈であるという不合理な外観になります。他の検査室では、トランスデューサーに向かう流れを赤で、トランスデューサーから離れる流れを青で示しています。さらに他の検査室では、公表データに従ってドプラーのカラーマップを表示し、赤方偏移はトランスデューサーから離れる血液からの長波長（散乱）を表し、青はトランスデューサーに向かう血液からの短波長を表します。このような混乱と標準の欠如のため、超音波検査技師はカラードプラーの基礎となる物理学と、人体における正常および異常な血流の生理学を理解する必要があります（赤方偏移を参照）。[4] [5] [6]

用途

経頭蓋

脳循環の経頭蓋ドップラー超音波検査

経頭蓋ドップラー（TCD）と経頭蓋カラードップラー（TCCD）は、経頭蓋的（頭蓋骨を通して）に脳の血管の血流速度を測定する。これらの医用画像診断法は、受信した音響信号のスペクトル分析を行うため、能動音響脳記録法に分類できる。これらは、塞栓、狭窄、くも膜下出血（破裂した動脈瘤からの出血）による血管けいれん、その他の問題の診断に役立つ検査として使用されている。これらの検査は比較的迅速かつ安価であり、人気が高まっている。[ 出典が必要 ] これらの検査は、鎌状赤血球症、虚血性脳血管疾患、くも膜下出血、動静脈奇形、および脳循環停止の検出に有効である。これらの検査は、周術期モニタリングおよび髄膜感染症にも有用である可能性がある。[7]これらの検査に使用される機器はますます携帯型になり、臨床医が入院患者と外来患者の両方の検査のために病院、診療所、または介護施設まで出向くことが可能になっています。これらの検査は、MRI、MRA、頸動脈デュプレックス超音波、CTスキャンなどの他の検査と併用されることがよくあります。また、認知神経科学の研究にも使用されています。[要出典]

血管

縫合下静脈の深部静脈血栓症における血流の欠如と高エコー成分

血管超音波検査は、循環器系内の複数の因子を特定するのに役立ちます。中心（腹部）および末梢の動脈と静脈を評価でき、動脈内の血管狭窄（狭くなること）または閉塞（完全に詰まること）の程度を特定し、動脈瘤性疾患の除外に役立ち、血栓性イベントを除外するための主な補助となります。デュプレックス検査は、病理を特定するための安価で非侵襲的な方法です。例えば、以下の場合に使用されます。

デュプレックス評価は通常、侵襲的な検査や外科手術の前に行われます。[8]超音波デュプレックススキャンは、治療決定の指針となる追加情報を提供できます。動脈の狭窄や閉塞の位置と重症度を特定できます。血管超音波検査技師は下肢セグメントの疾患を非常に正確にマッピングできますが、デュプレックススキャンは他の下肢動脈検査よりも時間がかかります。[要出典]

ドップラーの代わりに血管を可視化する方法としてBフローがあります。[9]これは、周囲の静止組織からの信号を抑制しながら、弱い血流反射体（主に赤血球）をデジタルで強調表示します。流れる血液と周囲の静止組織を同時に可視化できます。[10]

超音波は、可視化に加えて、超音波ベビーモニターと同様に、ドップラー聴診（視覚なし）にも使用できます。音が聞こえなくなるまで血管をたどることで、血栓やその他の血管閉塞、または虚脱の位置を特定できます。[11]また、浮腫などの状態により手触りが困難な場合に、 足背動脈 の開存性を確認するためにも使用されます。

腎臓

デュプレックス法を用いた正常成人腎臓の腎超音波検査。収縮期血流速度（Vs）、拡張期血流速度（Vd）、加速時間（AoAT）、収縮期加速度（Ao Accel）、抵抗指数（RI）の推定値を示しています。カラーボックス内の赤色と青色は、それぞれトランスデューサーに向かう血流とトランスデューサーから離れる血流を表しています。Bモード画像の下のスペクトログラムは、レンジゲート内で得られた血流速度（m/s）と時間（s）の関係を示しています。スペクトログラム上の小さな点滅アイコンは、血流測定の開始を示しています

ドップラー超音波検査は腎超音波検査に広く用いられています。カラードップラー法によって腎血管を容易に描出することができ、灌流を評価することができます。腎動脈と選択された小葉間動脈にスペクトルドップラーを適用すると、収縮期ピーク速度、抵抗指数、および加速度曲線を推定できます（図4）（例えば、腎動脈の収縮期ピーク速度が180cm/sを超える場合、60%を超える腎動脈狭窄の予測因子であり、収縮期ピーク速度と収縮末期速度から計算される抵抗指数が0.70を超える場合、異常な腎血管抵抗を示唆します）。[12]

心臓

ドップラー心エコー検査は、ドップラー超音波を用いて心臓を検査する検査です。[13]心エコー検査では、ドップラー効果を用いて、一定の限度内で、任意の地点における血流の方向と血液および心臓組織の速度を正確に評価できます。その限界の一つは、超音波ビームが血流と可能な限り平行でなければならないことです。速度測定により、心臓弁の面積と機能、心臓の左右間の異常な交通、弁からの血液の漏出（弁逆流）、心拍出量の計算、 E/A比[14] （拡張機能障害の指標）の計算が可能になります。ガス充填マイクロバブル造影剤を用いた造影超音波は、速度やその他の血流関連の医療測定を改善するために使用できます。[要出典]

ドップラー胎児モニター

ドップラー胎児モニターは、通常は技術的には画像ではなく音を発生させるものですが、ドップラー効果を利用して胎児の心拍を産前ケアのために検出します。これらは手持ち式で、一部のモデルでは心拍数を1分間の拍動数（BPM）で表示します。このモニターの使用は、ドップラー聴診と呼ばれることもあります。ドップラー胎児モニターは、一般的に単にドップラーまたは胎児ドップラーと呼ばれます。ドップラー胎児モニターは、胎児聴診器によって提供されるものと同様の胎児に関する情報を提供します。[要出典]

表在性軟部組織

  • ドップラー胎児モニター
    ドップラー胎児モニター
  • 悪性リンパ節の疑いのある徴候を示す軟部組織腫瘤の医療用超音波検査：[15] - 門脈および中心皮質の充血血流および/または異常な（門脈以外の皮質）血流を示すドップラー超音波検査 - 3mmを超える局所皮質の厚さの増加 - 脂肪性門脈の欠如
    悪性リンパ節の疑いのある兆候を示す軟部組織腫瘤の医療用超音波検査： [15]
    - 門脈および中心皮質の充血血流および／または異常な（門脈以外の皮質）血流を示すドップラー超音波検査
    - 3mmを超える局所皮質の厚さの増加
    - 脂肪性門脈の欠如

ドップラー超音波検査は、軟部組織の腫瘤の良性と悪性の区別に役立ちます。[15]パワードップラーは、腱や関節の炎症（腱傍炎など）の評価に有用です。[16]

参考文献

  1. ^ Srivastav, A.; Bhogi, K.; Mandal, S.; Sharad, M. (2019年8月). 「ウェアラブル超音波検査のための適応型低複雑性異常検出スキーム」 . IEEE Transactions on Circuits and Systems . 66 (8): 1466– 1470. doi :10.1109/TCSII.2018.2881612. S2CID  117391787.
  2. ^ Franceschi C (1978). L'Investigation vasculaire par ultrasonographie doppler. Masson. ISBN 2-225-63679-6。
  3. ^ a b c d e McNaughton, Dean Alexander; Abu-Yousef, Monzer M. (January 2011). "Doppler US of the Liver Made Simple". RadioGraphics. 31 (1): 161–188. doi:10.1148/rg.311105093. ISSN 0271-5333. PMID 21257940.
  4. ^ Ellis GF, Williams RM (2000). Flat and Curved Space-Times (2nd ed.). Oxford University Press. ISBN 0-19-850656-2.[page needed]
  5. ^ DuBose TJ, Baker AL (2009). "Confusion and Direction in Diagnostic Doppler Sonography". Journal of Diagnostic Medical Sonography. 25 (3): 173–7. doi:10.1177/8756479309335681. S2CID 57036560.
  6. ^ DuBose TJ. "Doppler Ultrasound History". Archived from the original on June 17, 2009. Retrieved January 25, 2008.
  7. ^ Alexandrov AV, Joseph M (January 2000). "Transcranial Doppler: An Overview of its Clinical Applications". The Internet Journal of Emergency and Intensive Care Medicine. 4 (1). Archived from the original on April 25, 2015.
  8. ^ Weiss RA, Feied C, Weiss MA (2001). Vein Diagnosis and Treatment: A Comprehensive Approach. McGraw-Hill Professional. ISBN 0-07-069201-7.
  9. ^ Wachsberg RH (June 2007). "B-flow imaging of the hepatic vasculature: correlation with color Doppler sonography". AJR. American Journal of Roentgenology. 188 (6): W522-33. doi:10.2214/AJR.06.1161. PMID 17515342.
  10. ^ Wang HK, Chou YH, Chiou HJ, Chiou SY, Chang CY (2005). "B-flow Ultrasonography of Peripheral Vascular Diseases". Journal of Medical Ultrasound. 13 (4): 186–195. doi:10.1016/S0929-6441(09)60108-9. ISSN 0929-6441.
  11. ^ Van Leeuwen A, Bladh M (2015).デイビスの包括的臨床検査・診断検査ハンドブック（看護上の示唆を含む）（第6版）. FA Davis Co
  12. ^ 当初はHansen KL, Nielsen MB, Ewertsen C (2015年12月). 「腎臓の超音波検査：図解レビュー」. Diagnostics . 6 (1): 2. doi : 10.3390/diagnostics6010002 . PMC 4808817. PMID  26838799.より転載。 (CC-BY 4.0)
  13. ^ 「心エコー図」. MedlinePlus . 米国国立医学図書館. 2017年12月15日閲覧
  14. ^ Mohamed AL, Yong J, Masiyati J, Lim L, Tee SC (2004年1月). 「左室機能の心エコー検査を受診した高血圧患者における拡張機能障害の有病率」. The Malaysian Journal of Medical Sciences . 11 (1): 66–74 . PMC 3438153. PMID  22977362. 
  15. ^ ab Dialani V, James DF, Slanetz PJ (2015年4月). 「腋窩の画像診断への実践的アプローチ」. Insights into Imaging . 6 (2): 217–29 . doi :10.1007/s13244-014-0367-8. PMC 4376818. PMID 25534139.   クリエイティブ・コモンズ 表示ライセンス
  16. ^ Kaeley GS、Bakewell C、Deodhar A（2020年1月）「早期炎症性関節炎患者の同定と鑑別における超音波の重要性：叙述的レビュー」Arthritis Research & Therapy . 22 (1) 1. doi : 10.1186/s13075-019-2050-4 . PMC 6939339. PMID 31898524. 
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