血管内超音波検査

血管内超音波（IVUS）または血管内心エコー検査は、特別に設計されたカテーテルの遠位端に取り付けられた小型超音波プローブを使用した医療用画像診断法です。カテーテルの近位端はコンピューター化された超音波装置に接続されています。これにより、圧電トランスデューサーやCMUTなどの超音波技術を適用して、血管の内側から周囲の血柱を通して観察し、血管の内皮（内壁）を視覚化することができます。^[1]

心臓の動脈（冠動脈）は、IVUSの最も頻繁な画像化ターゲットです。IVUSは、冠動脈において、心外膜冠動脈の任意の特定ポイントに蓄積されたアテローム性プラークの量を決定するために使用されます。血管内超音波は、生体内でのアテローム性動脈硬化性病変の退縮または進行を研究するための独自の方法を提供します。 ^[2] 数十年にわたって動脈壁内にプラークが徐々に蓄積すると、不安定な脆弱プラークが形成され、それが血栓として剥離して脳卒中や心臓発作を引き起こす可能性があります。IVUSは、動脈壁内のプラーク量と動脈内腔の狭窄度の両方を決定するのに役立ちます。これは、血管造影画像が信頼できないと見なされる状況で特に有用です。例えば、入口部病変の内腔や、血管造影画像では内腔セグメントが適切に可視化されない場合（複数の動脈セグメントが重なり合う領域など）などです。また、ステントの有無にかかわらず動脈の水圧血管形成術による拡張などの狭窄治療の効果や、長期にわたる薬物療法の結果を評価するためにも使用されます。

IVUS の最も価値ある用途は、血管造影では見えないプラークを視覚化できることです。この技術は、時間の経過とともに、現代の侵襲的心臓病学にとって非常に有用な研究ツールへと進化し、^{[3]生きた人間の}動脈硬化プロセスの挙動をよりよく理解するための研究でますます使用されるようになりました。

IVUS は、冠動脈の内腔だけでなく、壁の中に「隠れている」アテローム(膜/コレステロールを蓄えた白血球) も正確に視覚化することを可能にします。そのため、IVUS は、より徹底した視点とより深い理解を提供し、臨床研究の進歩を可能にしました。

1990 年代初頭、血管形成術後の再狭窄問題に関する IVUS 研究により、再狭窄問題の大部分 (血管造影検査で視覚化される) は真の再狭窄ではないことが認識されました。むしろ、それは単に血管形成術の完了後も動脈の内腔に突出していたアテローム性プラークの再構築であり、狭窄が軽減したように見えるのは、血液と造影剤がプラークの周囲と一部を流れるようになったためであることがわかりました。血管造影の染色柱は十分に広がったように見えましたが、新たに広がった内腔内にかなりのプラークがあり、内腔は部分的に閉塞したままでした。この認識により、プラークを内腔から外して動脈の内壁に対して外側に保持するため のステントの使用頻度が高まりました。

さらに、IVUS検査はより頻繁に行われるようになり、1980年代後半の剖検研究の発見を明らかにし、確認するのに役立ちました。その発見では、アテローム性プラークは内弾性板の膨張を引き起こす傾向があり、プラーク負荷の程度が血管造影では大幅に過小評価されることが示されました。^[4] 血管造影では、内腔に突出しているアテロームの端しか明らかになりません。^[5]

おそらく、これまでのところ、理解への最大の貢献は、1990年代後半に米国で完了した臨床研究試験によるもので、血管造影とIVUS検査を組み合わせて、どの冠動脈病変が心筋梗塞に最もよくつながるかを研究したものです。 ^[6] 研究により、心筋梗塞のほとんどは、動脈壁内のアテロームが広範囲に広がり、動脈開口部の狭窄はほとんどない領域で発生することが明らかになりました。^[7] 心筋梗塞が発生する内腔狭窄部位の範囲は、軽度拡張領域から95%を超える狭窄領域まで多岐にわたりました。しかし、心筋梗塞が発生する平均的または典型的な狭窄は50%未満であることが判明しました。^[8]これは、長い間多くの人に重要ではないと考えられてきたプラークを表しています。心臓発作のうち、75%以上の狭窄がある部位で発生したのはわずか14%でした^[要出典]。重度の狭窄はこれまで多くの人から個人にとって最も危険であると考えられていました。この研究により、心臓発作予防の主な焦点は、重度の 狭窄から脆弱なプラークへと変わりました。

IVUS 技術の現在の臨床用途には、血管形成術前の複雑な病変の治療方法の確認や、血管形成術後の冠動脈内で冠動脈内ステントがどの程度適切に配置されているかの確認などが含まれます。ステントが血管壁にぴったりと密着して拡張されない場合、ステントと血管壁の間に乱流が発生する可能性があります。これにより、動脈の 急性血栓症の病巣が形成されるのではないかと懸念する人もいます。

心臓カテーテル検査室で IVUS を日常的に使用することの主なデメリットは、費用がかかること、処置に要する時間が長くなること、そして介入処置とみなされ、介入心臓病学の技術を訓練された血管造影医のみが実施する必要があることです。さらに、IVUS カテーテルの使用によって追加のリスクが生じる可能性があります。

コンピューター化された IVUS心エコー画像システムの価格は、カート ベースのシステムで 2007 年 120,000 米ドル、インストールまたは統合ソリューションで約 70,000 米ドルです。各検査に使用する使い捨てカテーテルの価格は、通常、2007 年で約 600 米ドルです。多くの病院では、IVUS システムは、使い捨て製品の最小販売量に基づくバンドル ディールの一部として配置されています。つまり、コンソールのコストは、IVUS カテーテルを含む他の購入製品からのリベートによって支払われます。標準が存在しないため、IVUS カテーテルは異なるメーカー間で交換できません。

さらに、IVUS は標準的な診断用血管造影検査を実施する場合よりも大幅に長い検査時間と患者へのリスクの増加をもたらします。IVUS が経皮的冠動脈インターベンションの一部である場合、このリスクの増加は大幅に少なくなります。これは、インターベンションと IVUS イメージングのセットアップの大部分が同じであるためです。

IVUS は改良を続けており、一部のメーカーは血管形成術用カテーテルやステントバルーンカテーテルに IVUS 技術を組み込むことを提案しています。これは大きな進歩となる可能性がありますが、複雑さ、コスト、カテーテルのかさばりの増加によって制限されます。

IVUSと比較すると、血管内OCTは解像度が桁違いに向上しており、血管腔、組織の微細構造、デバイス（冠動脈内ステントなど）をより鮮明に視覚化できます。^[9] IVUSは脂質プラークや壊死性プラークの評価に優れた画像深度を提供し、血管内OCTは石灰化組織のより優れた浸透と鮮明な画像化を提供します。血管内OCTでは、血管造影画像を取得するために、同様の方法で造影剤を短時間（2～3秒など）注入する必要があります。IVUSでは超音波が血液を透過できるため、造影剤注入は必要ありません。

動脈や静脈を視覚化するために、血管造影技術が使用され、医師は、通常、先端が非常に柔らかくしなやかな直径 0.36 mm (0.014 インチ)、長さ約 200 cm のガイドワイヤの先端を配置します。医師は、体外からガイドワイヤを操作し、血管造影カテーテルを通して、画像化する血管の枝まで進めます。

超音波カテーテルの先端はガイドワイヤに差し込まれ、血管造影技術を使用して、先端が画像化される最も遠い位置にくるように配置されます。カテーテルの先端から放出される音波は通常 20 ～ 40 MHz の範囲にあり、カテーテルは戻りエコー情報を受信して​​外部のコンピューター化された超音波装置に伝えます。この装置では、カテーテルの先端を囲んでいる血管の薄い部分のリアルタイムの超音波画像が構築され、通常は 30 フレーム/秒の画像で表示されます。

ガイドワイヤーは固定されたまま、超音波カテーテルの先端が、通常は電動制御により 0.5 mm/秒の引き戻し速度で後方にスライドされます。(電動引き戻しは、医師の手による動きよりもスムーズになる傾向があります。)

(a) 血管壁の内層、 (b) 壁内のアテローム性疾患、(c) 血管の外表面を覆う結合組織はエコー源性であり、つまりエコーを返し、超音波ディスプレイ上で視認できます。

対照的に、血液自体と血管壁の健康な筋肉組織の部分は、画像では比較的エコールーセントで、黒い円形の空間として表示されます。

血管壁の重度のカルシウム沈着は、音を強く反射するため非常にエコー源性がありますが、影によっても区別できます。重度の石灰化は音の伝達を遮断するため、エコー画像では非常に明るい領域として表示されますが、背後には黒い影があります (超音波を発するカテーテルの先端から見て)。

上で概説したように、IVUS は、これまで生きた動物や人間の動脈壁の解剖学を明らかにする最良の技術でした。IVUS は、(a)アテローム性動脈硬化症の進行過程の挙動と (b) アテローム性動脈硬化症の進行過程を変化させるさまざまな治療戦略の効果の両方について、より深い理解と研究の飛躍的な進歩をもたらしました。アテローム性動脈硬化症は、先進国に住む人々の最も多くに最も頻繁に発生する疾患過程であるため、これは重要なことです。

経皮的冠動脈形成術中にIVUSを日常的に使用しても短期的な転帰は改善されないが、^[10]心臓の冠動脈疾患の治療においてIVUSが特に有用な状況は数多くある。特に冠動脈の狭窄の程度が不明な場合には、IVUSは狭窄率を直接定量化し、プラークの解剖学的構造についての知見を与えることができる。

IVUSの冠動脈解剖における特別な用途の1つは、通常の冠動脈造影では曖昧な結果が得られる場合に左主幹部病変の定量化を行うことです。過去の多くの研究で、有意な左主幹部病変は死亡率を上昇させる可能性があること、^[11]、および左主幹部狭窄が有意な場合は死亡率を下げるための介入（冠動脈バイパス移植手術または経皮的冠動脈インターベンション）が必要であることが示されています。

IVUSを使用して個人の左主幹部病変が臨床的に有意であるかどうかを判断する場合、物理的介入の望ましさの観点から、最も広く使用されている2つのパラメータは、狭窄の程度と最小内腔面積です。^[12] 症状のある個人で断面積が≤7 mm² ^[要出典]、または無症状の個人で断面積が≤6 mm² ^[13]の場合、臨床的に有意であると考えられ、1年死亡率を改善するための介入が正当化されます。ただし、これらの正確なカットオフは議論の余地があり、試験データの異なる解釈に応じて、実際には異なるカットオフ断面積が使用される場合があります。

IVUSは世界中の冠動脈カテーテル検査室で広く利用されており、特に冠動脈内の動脈プラークを正確に定量化できるため、スタチン^[14]やその他のアプローチを含む、冠動脈疾患の治療のための新しい進化する戦略を評価するためにますます使用されています。^{[15] [16]}

• 血流予備量比
• 冠動脈内光干渉断層撮影