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先天性心疾患における体循環系心室の血流動態と機能の解明

五十嵐 美羽 東北大学

2021.03.25

概要

先天性心疾患（Congenital Heart Disease：CHD）の成人患者数は各種診断技術や外科的治療技術の向上に伴い，近年増加傾向にある。一方で，CHDの中でも重症に分類される疾患（重症先天性心疾患：重症CHD）は，治療後もなお予後不良と報告されている。また，成人期におけるCHDの死因の約8割が心血管系疾患に起因しているとの報告もあり，治療後の心機能を多角的に評価し，理解する必要性が高まっている。心機能の鋭敏な指標として，血流動態の解析が近年注目されている。血流解析のイメージングモダリティとしてはPhase Contrast-Magnetic Resonance Angiography（PCMRA）やEcho-Particle Image Velocimetry（Echo-PIV），Vector Flow Mapping（VFM），Echo-dynamography（EDG）などがある。特にEDG法では，高い可搬性と低侵襲性により臨床現場で広く使用されている心エコーを用いて，Color Doppler画像の速度成分に基づいた心腔内の血流速度ベクトルを導出することが可能である。

　そこで本研究では，重症CHDを有する成人の術後患者において，体循環系心室での血流動態の特徴を，EDG法を用いて可視化・解析する。また，従来の臨床検査値や，心臓の壁運動機能の指標（Global Longitudinal Strain：GLS）との関連性についても検討し，異なる病態を有する重症CHD患者ごとの心機能の特徴を評価することを目的とする。

　2019年6月から2020年7月までに東北大学病院生理検査センターにて心臓超音波検査（心エコー検査）を行った，心機能が正常である患者（正常例）10例と，重症CHD患者（先天性心疾患症例：CHD症例）10例（完全大血管転位症3例，修正大血管転位症4例，三尖弁閉鎖症3例）を対象とした。

　心エコー検査で取得したColor Doppler動画を用いて，心周期を6つの時相（急速流入期，緩徐流入期，心房収縮期，等容収縮期，駆出期，等容拡張期）に分けて，それぞれ血流速度ベクトルの推定を行い，渦の発生の有無や回転方向，渦中心の心室内での位置（心基部，心中央部，心尖部）について評価した。また，患者情報の記録と，心エコーのB-modeやPulse Dopplerを用いた臨床検査値・GLS値の測定を行った。

　EDG法によって体循環系心室内の血流速度ベクトルを解析した結果，正常例では，緩徐流入期から等容収縮期にかけて全例で渦が観測された。発生した全渦の中で，緩徐流入期では90.9%，心房収縮期では85.7%，等容収縮期では92.9％が時計回りの渦であった。また，全時相を通して，全渦の94.4%の渦は心室内の心基部から心中央部を中心として発生しており，その中でも76.5％の渦は心基部で観測された。一方，CHD症例では疾患別，修復術式別に特徴的な血流動態が観測された。例えば，完全大血管転位症のRastelli術後症例では，急速流入期において血流が心室中隔側に偏った流れ方をしており，心中央部で反時計回りの渦が発生していた。また，緩徐流入期では，心中央部において渦が散発している様子が観測された。

　正常な心臓の心室内で生じる時計回りの渦は，主に心基部で発生することで流入血のより早い段階における方向転換を可能にし，またその渦が等容収縮期まで加速されることで，駆出血流のより効率的な運搬に役立つと考えられた。一方CHD症例において，血流動態に見られた正常例との差異は，それぞれ心臓にかかる負荷パターンを反映していることが示唆された。

　このように本研究では，Echo-dynamography法によって体循環系心室内の血流動態を可視化することで，正常例と比較したCHD症例の疾患別，修復術式別のより詳細な心機能評価が可能であることを示した。今後臨床に応用させるためには，症例数や術後の年数，他の臨床データを考慮した上で，経時的な変化を追っていく必要がある。

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