心エコー検査

標準的な心エコー検査は、経胸壁心エコー検査（TTE）または心臓超音波検査とも呼ばれ、患者のベッドサイドで迅速な評価に使用されます。^{[ 12 ] [ 13 ]}この場合、超音波ゲルを胸壁に塗布して超音波波の伝達を助け、^{[ 14 ]}心エコー検査トランスデューサー（またはプローブ）を被験者の胸壁（または胸郭）に置き、胸壁を通して画像を取得します。これは、心臓の全体的な機能を非侵襲的かつ高精度で迅速に評価する方法です。経胸壁心エコー検査では、心腔の構造、心筋の動き、弁の機能をリアルタイムで表示でき、心室収縮機能障害、弁膜症、心膜疾患など、さまざまな心血管疾患の評価に広く使用されています。^{[ 15 ]}しかし、TTEは非侵襲的で広く使用されている検査方法ではあるものの、その画像品質は体脂肪、胸の厚さ、その他の要因によって影響を受ける可能性があります。

TTEでは、さまざまな視点から心臓を画像化するために複数の「ウィンドウ」を使用します。各ウィンドウには、心臓内の特定の構造を観察するための利点と欠点があり、通常、心臓を完全に評価するために、同じ検査内で多数のウィンドウが使用されます。傍胸骨長軸ウィンドウと傍胸骨短軸ウィンドウは胸骨の横から取得され、心尖部2/3/4腔ウィンドウは心尖部（左下側）から取得され、肋骨下ウィンドウは最後の肋骨の縁の下から取得されます。^{[ 16 ]}

TTEは、異なるウィンドウからのMモード、2Dおよび3D超音波（時間は暗黙的であり含まれない）を利用します。これらは、パルス波または連続波ドップラーと組み合わせて、左心室を通る血流速度と構造の動きを視覚化できます。画像は通常、超音波を反射する何らかのマイクロバブル懸濁液である「コントラスト」によって強調できます。^{[ 17 ]}

経食道心エコー検査は、心エコー検査を行う別の方法です。先端に超音波トランスデューサーを備えた特殊なプローブを患者の口から食道に挿入し、心臓の真後ろの位置から画像とドップラー評価を行います。これは、経胸壁心エコー検査の画像が不十分な場合や、評価のために、より鮮明で正確な画像が必要な場合、または酸素レベルが低い、心臓手術が必要であるなどの重篤な状態にある場合など、特定の状況で最もよく使用されます。 ^{[ 18 ]}食道は心臓の後ろかつ近くにあるため、この方法は経胸壁心エコー検査（TTE）よりも高解像度の画像を提供できます。^{[ 19 ]}

この検査は、心臓専門医、麻酔科医、登録看護師、超音波技師の立ち会いのもとで行われます。検査中は、患者は絶食する必要があります。検査開始前に、医師は患者の喉に局所麻酔を施し、必要に応じて鎮静剤を投与します。^{[ 20 ]}

TEEは侵襲的な検査です。検査中は、超音波プローブ付きの柔軟な内視鏡を食道にゆっくりと挿入し、必要に応じてプローブの位置と角度を調整して、さまざまな角度からの画像を得ることができます。さらに、最新のマルチプレーンTEEプローブは、トランスデューサー素子を使用して2次元平面を生成し、^{[ 21 ] [ 22 ]}超音波平面を電子的に回転させて、心臓構造の画像を最適化するための追加の次元を可能にします。多くの場合、これらのすべての次元での動きが必要です。

TEEは単独の手順として使用することも、カテーテルベースの手順や外科的手順に組み込むこともできます。たとえば、弁置換手術中にTEEを使用して、修復/置換の直前と直後に弁の機能を評価することができます。これにより、必要に応じて手術中に弁を修正して、手術の結果を改善することができます。^{[ 23 ]}

ストレス心エコー検査（ストレスエコーとも呼ばれる）は、心臓の超音波画像を用いて、身体的ストレスに対する心壁の動きを評価する検査です。まず、安静時の心拍数における患者の心壁の動きの基準値を取得するために、「安静時」の心臓画像を撮影します。次に、患者はトレッドミルで歩くか、他の運動方法を用いて心拍数を目標心拍数、または年齢予測最大心拍数（220－患者の年齢）の85%まで上げます。最後に、最大心拍数における心壁の動きを評価するために、「ストレス時」の心臓画像を撮影します。ストレスエコーは心臓の壁の動きを評価しますが、冠動脈の画像を直接作成するものではありません。1本または複数の冠動脈の虚血は、壁の動きの異常を引き起こし、冠動脈疾患を示唆する可能性があります。冠動脈の画像を直接作成し、狭窄または閉塞を直接評価するためのゴールドスタンダード検査は、心臓カテーテル検査です。ストレス心エコー検査は非侵襲的であり、心臓専門医や心臓超音波検査技師などの資格のある医療専門家の立ち会いのもとで行われます。^{[ 24 ]}

2024年にHeart誌に掲載された系統的レビューとメタアナリシスでは、冠動脈疾患の特定に用いられるストレス心エコー検査の長期的な有効性が検討されました。合計6つの臨床試験から16,000人以上の患者がデータが収集されました。メタアナリシスの結果によると、ストレス心エコー検査で陽性（冠動脈からの心臓への血流減少を示す）となった患者は、陰性となった患者よりも主要心血管イベント（MACE）および全死因死亡の年間発生率が高いことが示されました。陽性となった患者の年間MACE発生率は1.99%であったのに対し、陰性となった患者では1.54%でした。患者の死亡率はそれぞれ1.68%と1.02%でした。メタアナリシスの結果は、ストレス心エコー検査が長期的な予測情報を提供できる可能性があり、冠動脈疾患患者のリスク評価の改善に利用できることを示しています。^{[ 25 ]}

心腔内超音波検査（ICE）は、カテーテルを使用して超音波プローブを心臓内に挿入し、心臓内部の構造を観察する特殊な超音波検査法です。ICEは、経中隔穿刺によって心房中隔を横断し、右心房から左心房へのカテーテルアクセスを可能にする心臓手術の一部としてよく使用されます。左心への別のアクセス方法としては、大動脈を逆行して大動脈弁を横断し、左心室に入る方法があります。^{[ 26 ]}

ICEは、無菌操作を行う術者がICEカテーテルも操作できるという点で経胸壁心エコー検査よりも優れており、経胸壁または経食道エコーで発生する可能性のある視認性の問題に限定されません。ただし、プローブのサイズがカテーテルに限定されているため、画質に制限があります。^{[ 27 ]}

ICEは多くの場合、大腿静脈から右心房に挿入されます。右心房からは、心房中隔、4つの心腔、4つの弁、および心膜腔（滲出液の場合）を容易に視覚化できます。また、左心耳閉塞デバイスの展開中に左心耳を視覚化するために、心房中隔を越えて左心房に進めることもできます。^{[ 28 ]}

Singleton & Osorioによると、電気生理学的検査とカテーテルアブレーションはこれまで透視ガイド下で行われてきたが、最近では透視の使用をやめて電気解剖学的マッピング（EAM）とICEを使用するようになった。EAMとICEは、画像化される心腔、ガイドワイヤー、カテーテルと組織の界面の3次元の正確な画像を可能にする。この組み合わせにより、電気生理学的処置における透視が置き換えられた。^{[ 29 ]}

血管内超音波（IVUS）は、カテーテルを使用して超音波プローブを血管内に挿入する血管内技術です。これは、血管のサイズや血管の内径を測定するためによく使用されます。たとえば、冠動脈造影で冠動脈の狭窄を評価するために使用できます。^{[ 30 ]}

IVUSは血管内部を画像化するため、血管内部を直接観察することができます。検査中は、超音波プローブ付きのカテーテルを大腿動脈または橈骨動脈から血管内に挿入します。次に、プローブを冠動脈などの標的血管の位置まで押し進めます。プローブが到達すると、超音波を発信し、反射エコーを受信します。カテーテルを制御された方法で引き戻すと、血管とその分枝の輪郭を見るための内部マップが生成されます。^{[ 31 ]}

Aスキャン、つまり一次元超音波は、標準的な心エコー検査の半分以上を占めます。Aは振幅の略で、心エコー図は超音波受信機から出力される処理済みの振幅対時間です。例えば、大動脈弁狭窄症の弁面積（またはあらゆる閉塞）の測定に使用されます。また、右心室収縮期圧（RVSP）など、心臓内の圧力の計算にも使用されます。通常はドップラー測定の形式で使用されます。ドップラーにはパルスと連続の2種類があります。パルスでは特定の場所で速度を計算できますが、使用できる速度範囲が限られています。連続波では、ゼロから病んだ心臓が生成できる最速の血流速度まで速度を測定できます。ただし、Aスキャンのどこから高速血流が発生しているかはわかりません。高速血流が狭窄部位から発生していることがわかっているため、大動脈弁狭窄症の計算には連続波が使用されます。パルスドップラーは心室中隔欠損を見つけるために使用され、中隔を通過する速度は存在せず、パルスドップラーによってその位置がわかります。^{[ 32 ]}

Bモードは輝度モードとも呼ばれます。Aモード超音波信号を2次元グレースケール画像に変換することに基づいており、信号が強いほど明るく、信号が弱いほど暗く表示されます。心臓を横切る複数の信号線を走査することで、リアルタイムで心臓の断面画像を作成できます。^{[ 32 ]}

Mモードは、単一の超音波ラインを使用して、超音波を反射するすべての構造の1次元ビューを取得します。Mモードの超音波は、心臓の収縮期と拡張期を捉えることができます。Mモードの欠点の1つは、トランスデューサーの先端から移動できない1つの超音波ラインしか使用しないことです。^{[ 32 ] [ 33 ]}

心エコー検査を用いたストレインレートイメージングは​​、心臓の異常を検出するために使用できる方法です。ストレインレートイメージングは​​、局所的な収縮期変形（ストレイン）または局所的な変形の速度（ストレインレート）を測定します。使用される方法は、組織ドップラーまたはスペックルトラッキング心エコー検査です。Smiseth ら（2024）によると、ストレインレートイメージングの臨床応用の 1 つは、軽度の収縮機能障害の診断に駆出率の代わりに縦方向ストレインを使用することです。^{[ 34 ]}

マトリックスアレイ超音波プローブと適切な処理システムを使用することで、3次元心エコー検査（画像が動いている場合は4次元心エコー検査とも呼ばれる）が可能になる。これにより、心臓病理、特に弁膜症^{[ 35 ]}や心筋症^{[ 36 ]}の詳細な解剖学的評価が可能になる。仮想心臓を解剖学的に適切な方法で無限の平面にスライスし、解剖学的構造の3次元画像を再構築できる能力は、先天性奇形心臓の理解に独自の利点をもたらす^{[ 37 ]} 。リアルタイム3次元心エコー検査は、右心室心内膜生検、カテーテルで送達される弁デバイスの配置、およびその他多くの術中評価において、生検鉗子の位置を誘導するために使用できる^{[ 38 ] 。}

3次元心エコー検査技術は、解剖学的知能、すなわち臓器モデリング技術を用いて、汎用モデルに基づいて解剖学的構造を自動的に識別する機能を備えている。すべての汎用モデルは、患者の解剖学的構造のばらつきに独自に適応して特定のタスクを実行する解剖学的情報のデータセットを指す。特徴認識およびセグメンテーションアルゴリズムに基づいて構築されたこの技術は、心臓や脳、肺、肝臓、腎臓、胸郭、脊柱などの解剖学的構造の他の側面について、患者固有の3次元モデリングを提供することができる。^{[ 39 ]}

心筋コントラストエコー検査（MCE）は、過去30年間に開発された技術で、超音波増強剤（UEA）とも呼ばれるマイクロバブルを使用して心臓の画像診断を改善します。UEAは信号取得を改善し（後方散乱の増加）、信号を増幅（非線形挙動）することで、心臓の組織コントラストを改善し、異常を検出するのに役立ちます。マイクロバブルは10μm未満なので、血管を損傷することはありません。UEAは、さまざまな心臓疾患の特定において安全かつ効果的であることが示されています。^{[ 40 ]}

欧州レベルでは^{[ 44 ]}、個人および検査室の認定は欧州心エコー図学会（EAE）によって提供されています。個人認定には、成人経胸壁心エコー図（TTE）、成人経食道心エコー図（TEE）、先天性心疾患心エコー図（CHD）の3つのサブスペシャリティがあります。

英国では、認定は英国心エコー図学会によって規制されています。認定を受けた放射線技師、超音波検査技師、またはその他の専門家は、必須の試験に合格する必要があります。^{[ 45 ]}

「心エコー検査に関する学会間認定委員会」（IAC）は、全米の心エコー検査室の基準を定めています。IACによる検査室の認定を希望する心臓専門医および超音波検査技師は、これらの基準を遵守する必要があります。認定の目的は、米国における心エコー検査室全体の品質と一貫性を維持することです。認定は、成人および小児の経胸壁心エコー検査と経食道心エコー検査、ならびに成人の負荷心エコー検査と胎児心エコー検査で提供されます。認定は2段階のプロセスです。各施設は、IACの基準とガイドラインに細心の注意を払いながら、詳細な自己評価を実施します。次に、施設は申請書を完成させ、実際の症例研究を理事会に提出して審査を受けます。すべての要件が満たされると、検査室は認定を受けます。IACの認定は継続的なプロセスであり、施設が維持する必要があります。これには、IACによる監査や現地訪問が含まれる場合があります。いくつかの州では、メディケアや民間保険会社が心エコー検査の費用を払い戻すために、検査機関や超音波検査技師の認定（資格）を要求している。

米国には超音波検査技師の資格認定機関が2つあります。1968年に設立されたCardiovascular Credentialing International （CCI）と、1975年に設立されたAmerican Registry for Diagnostic Medical Sonography （ARDMS）です。CCIとARDMSはどちらも、国際標準化機構（ISO）から認証機関として権威あるANSI-ISO 17024の認定を受けています。この認定は、米国規格協会（ANSI）を通じて付与されます。ARDMSの資格認定プログラムは、National Commission for Certifying Agencies（NCCA）からも認定を受けています。NCCAは、National Organization for Competency Assurance（NOCA）の認定機関です。

両資格認定機関において、超音波検査技師はまず、超音波分野における講義と実技の両方を含む前提条件を満たしていることを証明する必要があります。その後、申請者は超音波の物理学と専門分野に関連する臨床能力の両方に関する知識を示す総合試験を受けなければなりません。資格を取得した超音波検査技師は、一定数の継続医学教育（CME）単位を取得することで、その分野における能力を維持することが求められます。

2009年、ニューメキシコ州とオレゴン州は、超音波検査技師の免許取得を義務付けた最初の2つの州となった。

米国心エコー図学会（ASE）は、心エコー図分野に携わる医師、超音波検査技師、看護師、科学者などで構成される専門家団体です。ASEの最も重要な役割の一つは、ASEガイドラインと基準を通して推奨事項を提示し、この分野の超音波検査技師や医師に情報提供や教育機会を提供することです。

Echoにおける人工知能の利用に取り組んでいる研究機関はいくつかあるが、それらはまだ非常に初期段階にあり、完全な開発が必要である。^{[ 46 ]}