経頭蓋ドップラーによる息止めテスト

呼気テストとは?

息止め(BH)テストは、血管運動反応性(VMR)と脳自己調節能力を評価するための特別なテストである。

Breath Holding

息止めは経頭蓋ドプラ(TCD)を用いて脳血管運動反応性(VMR)を評価する簡便で非侵襲的な方法である。臨床の場では、二酸化炭素(CO₂)濃度の変化に対する脳血管系の調節能力を評価するために用いられる。

疲弊したVMRを確認することは、脳卒中のリスクが高いことを示す良い指標となる。VMRを誘発し検査する主な方法は以下の3つである:

  • CO2反応性試験は、特別なCO2接続装置の設置と操作が必要、
  • アセタゾラミド検査:静脈内注射が必要。
  • 呼吸保持試験は、少なくとも30秒間呼吸を保持できる患者であれば誰でも実施できる、簡単で非侵襲的な試験である。
を使用して測定した息止めテストの例。 Viasonix Dolphin/MAX

息止め研究の応用

息止めが必要なタイミングと理由を説明しよう:

血管運動反応性の評価

息止めは動脈血CO₂の上昇(高呼吸)を引き起こす。脳は脳血管を拡張させることでCO₂レベルの上昇に反応し、脳血流量の増加をもたらす。TCDを用いて息止め中の脳動脈の血流速度をモニターすることにより、臨床医は脳の血管運動反応性を評価することができる。

脳血管障害の検出

VMRの低下は、脳血管疾患、慢性脳血管不全、またはその他の障害を示す可能性がある。脳血管障害のある患者では、息止め時の血流速度の増加が鈍化しているか、遅延している可能性がある。

術前評価

ある種の手術、特に頸動脈内膜剥離術や心臓手術の前には、術中の脳虚血のリスクを評価するために息止めテストを行うことがある。

脳自動調節のモニタリング

脳自動調節を評価することは、外傷性脳損傷やくも膜下出血後のような状態において極めて重要である。息止めは、全身血圧やCO₂レベルの変化にもかかわらず、安定した血流を維持する脳の能力を評価するためのチャレンジとして機能することができる。

慢性脳血管障害のモニタリング

息止めは、糖尿病や動脈硬化などの脳卒中危険因子による脳血管系の変化を早期に検出することができる。

脳研究

その非侵襲的な性質から、息止めテストは脳血行動態を研究する場でも用いられている。

TCDによる呼気保持試験の実施方法

経頭蓋ドプラ(TCD)は、脳血流動態、特にこの検査(脳自動調節能)を評価するための重要な診断ツールである。

必要機材

Monitoring Headset

手動ヘッドセット

2 MHz Doppler Probe for TCD

2 MHzドップラー・プローブ

このステップバイステップガイドでは、TCDを用いた呼気保持試験の一般的なプロトコルを概説しています:

ステップ1:患者評価

  • 検査を開始する前に、禁忌となる可能性のある患者、特に頭蓋内圧(ICP)の上昇や心肺疾患の有無を評価する。無反応の患者や少なくとも20秒間息を止められない患者には、この検査は実施できません。  
  • 患者に手技の目的と手順を明確に伝え、息止めの要素を強調する。  

ステップ2:TCD装置の準備

  • 呼吸保持プロトコルを選択します。
  • Depth、Sample Volume、Power、Gainなどのドップラー・パラメーターを調整する。
  • 両側検査が望ましい。両側検査では、正確な測定のためにロボットヘッドセットが推奨されるが、手動ヘッドセットも利用できる。

ステップ3:ベースラインドップラー信号の取得

  • まず、中大脳動脈(MCA)を中心にベースライン血流速度を測定する。
  • 安定した速度が得られたら、平均速度を記録する。この平均速度は、試験終了時のBHI(Breath Holding Index)算出に重要である。
  • 患者に短時間の規則的な呼吸をさせる。
  • TCD装置の “Record “ボタンを押して、ドプラベースライン信号の取り込みを開始します。

ステップ4:息止めフェーズの開始

  • まず息を吸わずに30秒間の息止めを行い、バルサルバを行わないように患者に指示する。
  • 患者が息止めを始めたらすぐにTCD装置の「息止め開始」ボタンを押してください。

ステップ5:息止めの間

  • バイタルサインと患者の快適さを注意深く観察する。
  • M モードウィンドウを常に観察してください。Mモードで観察される著しい偏差は、患者またはプローブの動きを示している可能性があり、結果の精度に影響を与える可能性があります。
  • 何秒経過したか、あるいはあと何秒残っているかを数秒ごとに患者に知らせる。患者が息を止め続けるように促すために、呼気保持時間がデジタル表示されるTCD表示画面を患者に見せることが推奨される。

ステップ6:息止めフェーズの完了

  • 30秒の制限時間が過ぎたら、または患者が息止めを完了できない場合は、TCD装置の「息止め停止」ボタンを押してください。
  • TCDマシンのフリーズボタンを押すまで、さらに数秒間レコーディングを続け、真の最高速度がキャプチャされたことを確認する。
  • 息止め終了時の平均速度を記録する。施設のプロトコールにもよるが、平均速度は息止め直後に記録する場合もあれば、息止め後2~4秒後に記録する場合もある。

ステップ7:データ分析とBHI計算

  • 息止め開始波形と息止め停止波形の両方をキャプチャし、エンベロープトラッキングが正しいか確認する。ドプラ信号の質が悪いと、カーソルを使用して平均速度を再計算する必要がある場合がある。
  • 文書化された平均流速を用いて、以下の式により呼気保持指数(BHI)を算出する:

呼気保持指数(BHI)の計算式 

ステップ8:包括的な文書化

  • ベースライン値、観察された変化、BHIなど、関連するすべての所見を慎重に患者の記録に記入する。
  • 収集したデータを用いて、患者の脳自動調節能力と潜在的な血管への影響を評価する。

本ステップバイステップガイドは、ブレスホールディング検査を実施するための情報提供のみを 目的としています。医療従事者は、正確な実施と解釈のために、専門知識、臨床判断、施設のプロトコールに頼るべきです。包括的な評価には、追加の臨床情報、病歴、身体診察、その他の診断検査が必要な場合があります。

Dolphin TCDを用いた呼気負荷試験

Viasonix Dolphinは、呼気保持試験を迅速かつ効果的に実施するのに最適なロボット式経頭蓋ドプラ装置です。

BHプロトコルは、アレクサンドロフ博士の研究室を訪問した後、Sonara TCDシステム用に開発されたものである。その後、Dolphin システムで大幅に改良されました。

息止め検査にDolphin TCDを使用する主な利点は以下の通りです:

1.専用の呼気保持プロトコル:検査手順を合理化する専用の呼気保持プロトコル。このプロトコールは、1つの操作ボタンで呼気保持試験の様々な段階をガイドするため、検査者は簡単に従うことができ、実行することができます。

2.ロボット支援検査:有名な Dolphin/XFロボットプローブを使用して、両側で呼吸保持テストを実施します。布製ヘッドセットで患者の快適性が向上し、信号の位置を特定する時間と労力が削減されます。

3.ユニークなスペクトル表示: Dolphin TCDは、検査全体を単一のスペクトル波形で表示するため、傾向を即座に視覚化できます。

4.即時BHI計算:呼吸保持指数(BHI)および患者の呼吸保持時間をリアルタイムで自動計算し、表示します。

5.効率性の向上:高品質のスペクトル表示と超高感度ドプラプローブにより、ドプラ波形をキャプチャして表示します。これにより、Breath Holding検査中の測定値に一貫性が生まれ、脳血流動態や自己調節能の評価が容易になります。

6.自動データキャプチャ:ボタンをクリックするだけで、息止め前後のドプラ波形を自動的に取り込み、表示します。

7.大型タイマー表示:息止めの間、スクリーンに大きなデジタルタイマーが表示され、患者と検査者の両方が処置時間を把握するのに役立ちます。

8.マルチセッションスタディ Dolphin ソフトウェアは、すべての息止めセッションを含む単一のレポートを自動的に作成します。

9.マーカーの配置:息止めの開始と終了を識別するための固有のマーカーを自動的に配置し、検査終了時に再配置することができます。

期待される結果

無傷の血管運動反応性があれば、平均血流速度(MFV)は息止め時間が長くなるにつれて増加すると予想される。息止め中の平均血流速度の増加は、さまざまなレベルの自己調節能が確保されていることを示す。

一方、BH試験中に血流が増加しないことは、生理的血管拡張能が低下していることを示し、脳卒中やその他の有害疾患のリスクが高い可能性がある。

上記の標準的な計算式に基づいて算出したBHI値が0.69未満の場合、VMRの障害とみなされる。

両側検査では、息止め期には両側の速度が同様の傾向を示すと予想されることに留意すること。片側のBHIが正常で、もう片側のBHIが障害されている場合(おそらく陰性BHI)、逆ロビンフッド症候群(”steal現象”)の可能性がある。

厳選文献

評価:経頭蓋ドップラー超音波検査:米国神経学会治療・技術評価小委員会報告。 スローンMAら、 米国神経学会治療学・技術評価小委員会。Neurology.2004 May 11;62(9):1468-81

経頭蓋ドプラ:テクニックと高度な応用:パート2、 Sharma AK、Bathala L、Batra A、Mehndiratta MM、Sharma VKAnn Indian Acad Neurol.2016 Jan-Mar;19(1):102-7

脳卒中の予防と治療における脳血管超音波アンドレイ・V・アレクサンドロフ編ブラックウェル出版、2004年

急性虚血性脳卒中患者における逆ロビンフッド症候群Andrei V. AlexandrovらStroke, 2007;38:3045-3048

脳血管反応性評価における呼気保持指数、Iris Zavoreo and Vida Demarin,Acta Clin Croat 2004; 43:15-19

Neuro-ultrasonography,Ryan Hakimi, Andrei V. Alexandrov, and Zsolt Garami,Neurol Clin 38 (2020) 215-229

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