ドップラー超音波検査

ドップラー超音波検査、デュプレックス超音波検査
総頸動脈のスペクトル二重スキャン
メッシュ	D018616
メドラインプラス	003433

ドップラー超音波検査は、ドッ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 ]} 、およびプローブに対するそれらの相対速度を画像化する医療用超音波検査です。動脈内の血流や心臓弁を通過する血流など、特定のサンプルボリュームの周波数シフトを計算することで、その速度と方向を決定し、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モードに重ねて表示されるドップラーモード（血流を示す）の2つの要素から構成されます。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、および画像の下部に表示されるスペクトル波形の3つの要素から構成されます。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」であるべきです。^{[ 3 ]}

これは、心血管系の研究（血管系および心臓の超音波検査）において特に有用であり、門脈圧亢進症における肝臓血管系の逆流血流の判定など、多くの分野で不可欠である。

カラードップラーでは、血流の方向が赤または青（トランスデューサーに向かう方向または遠ざかる方向）で表示されます。一方、スペクトルドップラーでは、血流の方向だけでなく、血流の位相（拍動性）と加速度も表示されます。血流の方向が急激に変化すると、超音波装置から音が聞こえます。^{[ 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」とも呼ばれる）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、血流の加速を示します。「順行性」血流では、血液は循環器系内の正常な流れに従って流れます（例えば、静脈は心臓に向かって流れ、動脈は心臓から離れて流れます）。「逆行性」血流では、血流が逆になります（例えば、静脈は心臓から離れて流れ、動脈は心臓に向かって流れます）。ただし、「逆行性」血流は異常な場合も正常な場合もあります。例えば、門脈圧亢進症では、門脈血流が肝臓に向かって流れる（肝臓に向かう流れ）正常な流れではなく、肝臓から離れて流れる（肝臓から遠ざかる流れ）という異常な門脈血流があります。内頸静脈の頸静脈圧波形では、逆行性の「a」波形は右心房の収縮による正常な流れです。順行性または逆行性の流れは、プローブの位置と血流との関係によって、プローブトランスデューサーに向かう場合も、プローブトランスデューサーから離れる場合も発生します。トランスデューサーに向かう血流はベースラインより上に現れ、トランスデューサーから離れる血流はベースラインより下に現れます。血流の波形は、脈動性（動脈など）、位相性（静脈など）、非位相性（病変静脈など）、無位相性（血流なし）に分類できます。スペクトル幅（波形の厚さ）は、乱流のある血管では速度範囲が異なる多様な血液が存在するため、大血管（プラグフロー）から中血管（層流）、小血管/狭窄血管/病変血管（乱流）へと増加します。^{[ 3 ]}

上流狭窄と下流狭窄とは、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より手前にあることを意味します。これは、拡張終期速度と比較して収縮期最大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より後に位置しています。そのため、収縮期最大速度と拡張終期速度の低下はわずかであり（拡張終期速度の低下は収縮期最大速度の低下よりも大きい）、結果として抵抗指数が増加します。^{[ 3 ]}

パワードップラーは、方向性のないドップラーです。

現代の超音波スキャナはすべて、パルスドップラーを使用して速度を測定します。パルス波装置は、一連のパルスを送受信します。各パルスの周波数シフトは無視されますが、周波数シフトを取得するためにパルスの相対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）の連続波（CWドップラー）に対する主な利点は、距離情報（送信パルスと受信パルスの間の時間に音速を掛けたものが距離に等しい）が得られ、ゲイン補正が適用されることです。パルスドップラーの欠点は、測定値がエイリアシングの影響を受ける可能性があることです。ドップラー超音波とドップラー超音波検査という用語は、速度を測定するメカニズムが異なるにもかかわらず、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。^{[ 4 ]}

カラードップラーの表示に関する標準はありません。一部の検査室では、血管によって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遠ざかる部分があるにもかかわらず、医療イラストレーターが通常示すように、動脈を赤、静脈を青で表示しています。このため、血管が部分的に静脈で部分的に動脈であるという非論理的な外観になります。他の検査室では、トランスデューサーに向かって流れる血流を赤、トランスデューサーから遠ざかる血流を青で示しています。さらに他の検査室では、公表されているデータに従ってドップラーカラーマップを表示しており、赤方偏移はトランスデューサーから遠ざかる血流からの長波長（散乱）を表し、青はトランスデューサーに向かって流れる血流からの短波長を表しています。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ッ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していなければなりません（赤方偏移を参照）。^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}