心臓負荷試験

心臓負荷試験は、管理された臨床環境下で外部ストレスに対する心血管系の反応を評価する心臓学的検査です。このストレス反応は、運動（通常はトレッドミル）または静脈内薬物刺激による心拍数の増加によって誘発されます。 ^{[ 1 ]}

心臓が徐々に強くなる（ストレスがかかる）につれて、心電図（ECG）モニターを使用して監視されます。これにより、心臓の電気的リズムとより広範な電気生理が測定されます。脈拍数、血圧、胸の不快感や疲労などの症状は、担当の臨床スタッフによって同時に監視されます。臨床スタッフは、痛みや知覚される不快感に関連する質問をしながら、処置全体を通して患者に質問します。血圧、心拍数、ECGの異常、または身体症状の悪化は、冠動脈疾患を示唆する可能性があります。^{[ 2 ]}

ストレス検査は、冠動脈疾患のすべての症例を正確に診断するものではなく、実際には疾患のない人にもその存在を示すことがよくあります。この検査では、不整脈などの心臓の異常や、さまざまなタイプの束ブロックなど、心臓内の電気伝導に影響を与える状態も検出できます。^{[ 3 ]}

「正常な」ストレス検査では、将来不安定な冠動脈プラークが破裂して動脈を塞ぎ、心臓発作を引き起こさないという確証は得られません。すべての医療診断手順と同様に、データはあくまでもその時点のものです。ストレス検査がCAD検出の確実な方法とみなされない主な理由は、ストレス検査では一般的に、重度に狭窄した動脈（約70%以上）しか検出されないためです。^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

ストレス検査には心エコー検査が併用されることがある。^{[ 7 ]}心エコー検査は運動前と運動後の両方で行われ、構造的な違いを比較することができる。

ストレス負荷の前に安静時の心エコー図を取得します。取得される超音波画像は、一般的に経胸壁心エコー図と呼ばれる全表面心エコー図で取得される画像と類似しています。患者は運動または薬物（多くの場合ドブタミン）の形でストレスを受けます。目標心拍数に達した後、「ストレス」心エコー図画像を取得します。次に、2つの心エコー図画像を比較して、心臓の壁運動の異常を評価します。これは、閉塞性冠動脈疾患を検出するために使用されます。^{[ 8 ]}

見る

呼吸ガス（酸素飽和度、最大酸素摂取量など）も測定する場合、この検査は心肺運動負荷試験（CPETまたはCPX）と呼ばれることが多い。心肺運動負荷試験の一般的な適応症としては、呼吸困難の評価、心臓移植前の検査、心不全患者の予後およびリスク評価などが挙げられる。

このテストは、スポーツ科学においてアスリートの最大酸素摂取量V̇O ₂ maxを測定するためにも一般的に用いられています。^{[ 9 ]} 2016年、米国心臓協会は、心肺運動テスト中に測定されるV̇O ₂ maxとして定量化可能な心肺フィットネスを臨床バイタルサインとして分類し、臨床診療の一環として定期的に評価すべきであると提唱する公式科学声明を発表しました。^{[ 10 ]}

CPXテストはトレッドミルまたはサイクルエルゴメーターで行うことができます。トレーニングを受けていない被験者では、トレッドミルを使用した場合と比較して、サイクルエルゴメーターを使用した場合のV̇O ₂ maxは10%から20%低くなります。^{[ 11 ]}

核ストレス検査では、ガンマカメラを使用して、血流に注入された放射性同位元素を画像化します。最もよく知られている例は、心筋灌流イメージングです。通常、検査中に放射性トレーサー（Tc-99セスタミビ、Myoview、または塩化第一タリウム201 ）が注入されます。放射性トレーサーが適切に分布するように適切な待機時間の後、ガンマカメラでスキャンを取得し、血流の画像を撮影します。運動前と運動後に取得したスキャンを調べて、患者の冠動脈の状態を評価します。核ストレス検査では、心筋内の放射性同位元素の相対量を示すことで、血流が低下している領域をより正確に特定できます。^{[ 12 ]}

検査中の運動によるストレスや心臓への潜在的な損傷は、安静時に心電図異常のある患者や重度の運動障害のある患者にとって問題となります。ジピリダモールやアデノシンなどの血管拡張薬、またはドブタミンなどの陽性変時作用薬による薬理学的刺激を用いることができます。検査担当者には、心臓放射線科医、核医学医、核医学技師、心臓技師、心臓専門医、および/または看護師が含まれます。この手順中に受ける放射線の典型的な線量は、9.4～40.7ミリシーベルトの範囲です。^{[ 13 ]}

アメリカ心臓協会は、喫煙、冠動脈狭窄の家族歴、高血圧、糖尿病、高コレステロールなどの危険因子に基づき、中等度の冠動脈疾患リスクのある患者に対して、ECGトレッドミル検査を第一選択として推奨しています。2013年にAHAは「検査とトレーニングのための運動基準」の中で、 ECGトレッドミル検査中の高周波QRS分析は、冠動脈疾患の検出に有用な検査性能を有することを指摘しました。^{[ 14 ]}

• 灌流ストレス検査（99mTc標識セスタミビ^{[ 15 ]}を使用）は、特に安静時心電図に異常がある患者など、特定の患者に適しています。
• 冠動脈内超音波検査や血管造影検査はより多くの情報を提供できますが、侵襲的であり、心臓カテーテル検査に伴う合併症のリスクがあります。^{[ 16 ]}

米国心臓病学会^{[ 17 ] [ 18 ]}および米国心臓協会^{[ 19 ]}が推奨する一般的なストレス検査のアプローチには、心臓の健康状態を評価するためのいくつかの方法が含まれます。これらの方法は、心臓関連疾患の診断と管理のための情報を提供します。使用される主なストレス検査は、 ECG /電気生理学的指標を使用したトレッドミル検査と核医学検査の2つで、それぞれ独自の感度と特異度があります。

修正ブルースプロトコルを採用したトレッドミルテスト^{[ 20 ]}は、感度が約73～90%、特異度が約50～74%の範囲であることを示しています。感度は、検査によって正しく特定された疾患を持つ個人の割合を指し、特異度は、疾患を持たない個人が、その疾患を持っていないと正しく特定された割合を示します。^{[ 21 ]}核ストレステストは、感度が81%、特異度が85～95%の範囲であることを示しています。^{[ 22 ]}

患者の検査後の疾患の可能性に到達するには、ストレス検査結果の解釈には、患者の検査前の可能性と検査の感度および特異度を統合する必要があります。この方法は、1970年代にDiamondとForresterによって最初に導入され、患者の検査後の疾患の可能性の推定値を提供します。^{[ 23 ] [ 24 ]}ストレス検査は心臓の問題の重要性と性質を評価する上で限界があり、心臓疾患のより広範な管理において他の多くの診断アプローチにつながる可能性のある初期評価として文脈の中で見る必要があります。^{[ 25 ]}

米国疾病予防管理センター（CDC）のデータによると、冠動脈疾患の一般的な最初の症状は心臓発作です。米国心臓協会によると、男性の約65％、女性の約47％というかなりの割合の人が、心血管疾患の最初の症状として心臓発作または突然の心停止を呈します。したがって、これらのイベントの直前に実施されたストレステストは、検査を受けた大多数の人において梗塞を予測するのにあまり関連性がない可能性があります。 ^{[ 26 ] [ 27 ]}

無症状でリスクの低い患者に対しては、日常的なケアの一環としてストレス心臓イメージングは​​推奨されません。 ^{[ 28 ]}一部の推定では、このようなスクリーニングがストレス心臓イメージングの45%を占めていますが、これが患者の転帰を改善するという証拠はありません。^{[ 28 ]} 40歳以上の患者の糖尿病、末梢動脈疾患、または年間2%を超える冠動脈疾患のリスクなどの高リスクマーカーが存在しない限り、ほとんどの医療団体は、この検査をルーチン手順として推奨していません。^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}

心臓負荷試験の絶対的禁忌事項には以下が含まれます。

• 48時間以内の急性心筋梗塞
• 薬物療法ではまだ安定していない不安定狭心症
• 制御不能な心臓不整脈（重大な血行動態反応を引き起こす可能性がある。例：心室頻拍）
• 重度の症候性大動脈弁狭窄症、大動脈解離、肺塞栓症、および心膜炎
• 急性心筋梗塞を引き起こすリスクが高い多枝冠動脈疾患
• 代償不全または不十分にコントロールされたうっ血性心不全^{[ 32 ]}
• 制御されていない高血圧（血圧 >  200/110  mmHg）^{[ 32 ]}
• 重度の肺高血圧症^{[ 32 ]}
• 急性大動脈解離^{[ 32 ]}
• 何らかの理由で急性疾患を患っている^{[ 32 ]}

中止の適応: 心臓負荷試験は、以下の状況下では完了前に中止すべきである: ^{[ 33 ] [ 34 ]}

契約解除の絶対的な理由としては、以下のものが挙げられる。

• 収縮期血圧が運動量の増加に伴い10mmHg以上低下する か、または同じ姿勢で基準値以下に低下し、その他の虚血の兆候が見られる場合。
• 神経系の症状の増加：めまい、運動失調、または失神寸前の状態
• 中等度から重度の狭心症の痛み（標準的な4段階スケールで3以上^{[ 34 ]}）
• 灌流不良の兆候、^{[ 33 ]}例えばチアノーゼや蒼白^{[ 34 ]}
• 被験者の要望
• 技術的な問題（例えば、血圧やEGC ^{[ 34 ]}の測定の困難さ）
•  aVR、V1_誘導または非Q波誘導における1mmを超えるST上昇
• 持続性心室頻拍

治療終了の相対的な適応症には以下が含まれる。

• 収縮期血圧が運動量の増加に伴い10mmHg以上低下するか 、または同じ姿勢で基準値以下に低下するが、その他の虚血の兆候は認められない。
• STまたはQRSセグメントの変化^{[ 34 ]}  、例えば2mm以上^{[ 33 ]の}水平または下降^{[ 34 ]}の非Q波誘導におけるSTセグメントの低下、または著しい軸偏移
• 持続性心室頻拍以外の不整脈、例えば多源性または三連発の心室性期外収縮、心ブロック、上室性頻拍または徐脈性不整脈^{[ 34 ]}
• 心室内伝導遅延または脚ブロック、あるいは心室頻拍と区別できない
• 胸痛の悪化
• 疲労感、息切れ、喘鳴、間欠性跛行または脚のけいれん
• 高血圧反応（収縮期血圧 250mmHg超 または拡張期血圧 115mmHg超 ）

心臓負荷試験の副作用には以下のようなものがあります。

• 動悸、胸痛、心筋梗塞、息切れ、頭痛、吐き気、または倦怠感。
• アデノシンとジピリダモールは軽度の低血圧を引き起こす可能性があります。
• この検査で使用される放射性トレーサーは化学的に発がん性があるため、これらの検査を頻繁に使用すると、がんのリスクがわずかに高まります。^{[ 35 ]}

薬理学的負荷試験は冠動脈スチール現象に依存している。血管拡張薬は冠動脈を拡張するために使用され、正常な血管では血流速度と流量が増加し、狭窄した血管では反応が小さくなる。この反応の違いにより血流のスチール現象が生じ、心臓核医学検査で灌流障害が認められたり、STセグメントの変化として現れたりする。^{[ 36 ]}

試験で使用する薬理学的ストレス剤の選択は、他の治療薬との潜在的な薬物相互作用や併存疾患などの要因によって左右される。

アデノシン、レガデノソン（レキシスキャン）、ジピリダモールなどの薬理学的薬剤は、患者がトレッドミル運動で十分な運動レベルを達成できない場合、または高血圧や左脚ブロックが十分にコントロールされていない場合に一般的に使用されます。しかし、運動負荷試験は、薬理学的負荷試験よりも運動耐容能に関するより多くの情報を提供する可能性があります。^{[ 37 ]}

一般的に使用される薬剤には以下が含まれます。

• アデノシン受容体アゴニストとして作用する血管拡張薬には、アデノシン自体や、受容体に間接的に作用するジピリダモール（ペルサンチン）^{[ 38 ]などがあります。}
• レガデノソン（レキシスキャン）は、アデノシンA2A受容体に特異的に作用するため、肺よりも心臓に強く影響を及ぼします。
• ドブタミン–ドブタミンなどのベータ作動薬の効果は、プロプラノロールなどのベータ遮断薬を投与することで打ち消すことができます。 

レガデノソンまたはドブタミンは、アデノシンやジピリダモールがこれらの症状の急性増悪を引き起こす可能性があるため、重度の反応性気道疾患（喘息またはCOPD）の患者によく使用されます。患者の喘息が吸入器で治療されている場合は、薬理学的ストレス剤の注射前に前処置として使用する必要があります。さらに、患者が活発に喘鳴を起こしている場合は、特に病院以外の環境でストレス検査を実施することによる患者への利益とリスクを医師が判断する必要があります。カフェインはA2Aアデノシン受容体の競合的拮抗薬であり、アデノシンの血管拡張作用を減弱させる可能性があるため、アデノシンストレス検査の24時間前から摂取を控えるのが一般的です。

アミノフィリンは、アデノシンおよびレガデノソンに対する重度および/または持続的な副作用を軽減するために使用されることがある。^{[ 39 ]}

1960年代から使用されている心臓負荷試験は、冠動脈疾患が疑われる患者の診断および予後評価に根ざした歴史を持つ。これは、有害な転帰の指標として誘発性心筋虚血を評価するように進化してきた。死亡リスクに影響を与える要因は、狭心症症状の減少、糖尿病や肥満などの疾患の有病率の増加、および負荷試験中に運動できない患者に対する薬理学的検査の増加により、時間の経過とともに変化している。^{[ 40 ]}

• 心臓盗血症候群
• デューク大学トレッドミルスコア
• ハーバードステップテスト
• 代謝当量
• ロバート・A・ブルース
• ワッサーマン9パネルプロット

• 運動負荷試験の準備（ 2021年2月28日にWayback Machineにアーカイブ済み）
• 「正常な被験者を対象とした標準表を用いた、循環効率を評価するための簡便な運動耐容能検査」、アメリカ医学科学ジャーナル
• 「安定型冠動脈疾患に対するPCI併用または非併用の最適な薬物療法」ニューイングランド・ジャーナル・オブ・メディシン
• アメリカ心臓協会によるストレス検査に関する情報
• NIH MedLineにおける核ストレス検査に関する情報