板谷 慶一¹, 岡田 孝², 小野 稔¹, 海老原 文³, 竹中 克³

Keiichi ITATANI¹, Takashi OKADA², Minoru ONO¹, Aya EBIHARA³, Katsu TAKENAKA³

¹東京大学心臓外科, ²アロカ株式会社研究所, ³東京大学検査部

¹Department of Cardiac Surgery, The University of Tokyo, ²Research Institute, Aloka Co. Ltd, ³Department of Clinical Laboratory Medicine, The University of Tokyo

キーワード :

【背景】
Vector Flow Mapping（VFM）はカラードプラ情報をもとに2次元断面上で血流速度ベクトルを可視化する画期的手法で，臨床応用が期待されてきた．しかし，VFMでは渦流と基本流（断面上で完結しない流れ）に分けてから流速ベクトルを合成するが，その方法の流体力学的妥当性が疑問視されている．また，渦を評価する際に，渦の大きさ，渦強度，渦度などの指標が議論されてきたが臨床応用へは必ずしも直結しなかった．今回我々はカラードプラ情報にspeckle tracking情報を重ね合わせ，心臓壁の動きを考慮に入れることで渦流と基本流に分けずに速度ベクトルを合成できる新しい速度ベクトル推定法を検討した．パイプ管内での流れ（基礎モデル）と臨床例（左室内血流）とで新旧VFMで再現される流速ベクトルを比較検討した．さらに，近年血管吻合部や人工弁周囲で血流のエネルギー損失（EL）を計測し，心負荷を予測する研究が注されているが，我々は可視化された流速ベクトルを用い，粘性摩擦によって生じるELを計測するシステムを作成した．正常左室と大動脈弁逆流症例での左室拡張期のELを計算し比較検討した．
【新VFM】
新VFMではspeckle trackingから壁運動速度を取得し境界条件として用い，カラードプラ情報をもとに質量保存則を適用し，断面での流速ベクトルを算出した．基礎モデルとして，径2cmから径6cmに拡大するパイプ管の流れ（噴流モデル, Figure A）では通常は径が拡大する部位で流れの剥離が起こり渦流を生じるが（Figure A），旧VFMでは渦流が基本流と分離表示されていたのに対し，新VFMでは流れの剥離部位から渦流への移行がより明確に再現された（Figure B, C）．また臨床例では，新VFMでは微細な渦が再現され，拡張末期の渦流から収縮期の左室流出路血流への移行がスムーズに再現された（Figure D）．
【流れのエネルギー損失（EL）】
我々は新VFMでの流速ベクトルを用い心室内でのELの分布（青スケール）を計算した．正常左室例では，拡張末期に左室内に大きな渦が形成され，全体としてELは低いが（EL: 0.011W/m），大動脈弁逆流症例では，拡張末期に逆流ジェット周囲でエネルギーを損失した（EL: 0.055 W/m）, （Figure E, F）．ELが高い部位では，非効率な流れを生み，心負荷となる可能性がある．
【結論】
我々は壁運動速度（境界条件）を考慮した新しい速度ベクトル推定法を検討した．また可視化された血流からELを計測した．ELが心負荷に与える影響については更なる検討を要する．