DOI: 10.3179/jjmu. JJMU.A.121◇ ORIGINAL ARTICLE ◇ 

ブタ心臓壁における収縮応答の伝播速度の心筋虚血による低下の超音波計測
林 あかね1
諸沢薦3

荒川 元孝1，2
下川 宏明3抄

山本 裕朗3
金井浩2，1

録

目的：心筋虚血を発症した際，早急な再灌流により心筋の壊死を回避するため，心筋虚血部の範囲と程度の迅速な同定が虚血性心疾患の診断とその後の的確な治療において重要となる．本論文では，複数のブタ心臓において，虚血後の数秒間で，心筋の収縮応答の伝播速度が低下することを超音波計測により定量的に検出する．方法：開胸ブ
タ 5 頭の心室中隔壁に関して超音波計測し，その後，左前下行枝を駆血することで心室中隔壁を虚血状態にして数秒以内に再度計測を行った．取得 RF 信号に位相差トラッキング法を適用し，心室中隔壁内に設定した約 3, 000 点
で各々微小振動速度を求めた．各点での微小振動速度波形に相互相関法を適用し，収縮応答の伝播を遅延時間の空間的な推移として描出した．結果：開胸ブタ 5 頭の心室中隔壁において，心筋収縮応答は心基部側から心尖部側へ伝播することが確認された．伝播速度は，正常状態では 2. 7 ± 0. 5 m/s でほぼ一定であるのに対し，冠動脈駆血から約 5 秒後では 1. 9 ± 0. 5 m/s と約 31％低下し，さらに約 7 秒後においては 1. 4 ± 0. 3 m/s と約 50％低下することが超音波により計測された．結論：ブタ 5 頭に関して，正常状態と虚血状態にかけての約 7 秒間に心筋収縮の伝播速度が約 50％低下することが検出されたことから，心筋虚血部を超音波によって非侵襲的に同定できる可能性が示唆された．

Ultrasonic detection of decrease in propagation velocity of contraction response due tomyocardial ischemia in swine heart wall
Akane HAYASHI1, Mototaka ARAKAWA1，2, Hiroaki YAMAMOTO3,
Susumu MOROSAWA3, Hiroaki SHIMOKAWA3, Hiroshi KANAI2，1
Abstract

Purpose : Fatal necrosis of the myocardium can be avoided by prompt reperfusion at the onset of myocardial ischemia.
Therefore, rapid identiﬁcation of the range and degree of the ischemic regions is essential for diagnosis and subsequentcorrect treatment in the early stage of ischemic heart disease. In this paper, the decrease in the propagation velocity of the
myocardial contraction response after ischemia is detected quantitatively in several seconds by ultrasonic measurements
in multiple swine hearts. Methods : Ultrasonic measurement was applied to the interventricular septum（IVS）of ﬁve
open-chest swine under normal conditions. Ischemia in the IVS was then induced by avascularizing the left anterior
descending（LAD）coronary artery, and ultrasonic measurement was applied to the ischemic IVS within several seconds.
By applying the phased-tracking method to the acquisition RF signals under each condition, velocity waveforms withminute vibration were simultaneously obtained at about 3, 000 points in the IVS. Moreover, using cross-correlation
between the resultant vibration velocity waveform at each measurement point and that at the reference point, thepropagation of the myocardial contraction response was visualized as spatial transition of the delay time. Results : In the
IVS of ﬁve open-chest swine, the myocardial contraction response propagated from the basal side to the apical side. The
propagation velocity was almost constant at 2. 7 ± 0. 5 m/s under normal conditions. On the other hand, an approximately
31％ decrease in the propagation velocity to 1. 9 ± 0. 5 m/s was observed about 5 seconds after LAD avascularization.
Furthermore, about 7 seconds after LAD avascularization, an approximately 50％ decrease in the propagation velocity to
1. 4 ± 0. 3 m/s was observed. Conclusion : In five swine, the propagation velocity of the myocardial contraction
decreased by about 50％ in about 7 seconds from a normal to ischemic state. This suggests that myocardial ischemic
regions can be identiﬁed noninvasively by ultrasonic measurement.
Jpn J Med Ultrasonics 2018; 45 : 595︲603
Keywords

echocardiography, myocardial contraction, propagation of contraction, phased-tracking method, ischemia

東北大学大学院医工学研究科，2同工学研究科，3同医学系研究科
Graduate School of Biomedical Engineering, 2Graduate School of Engineering, 3Graduate School of Medicine, Tohoku University, 6︲6︲05
Aramaki-aza-Aoba, Aoba, Sendai, Miyagi 980︲8579, Japan
Received on May 31, 2018; Revision accepted on July 30, 2018 J-STAGE. Advanced published. date: September 28, 2018
1
1

Jpn J Med Ultrasonics Vol. 45 No. 6（2018）595

部 で は 1. 2 m/s で あ る の に 対 し， 虚 血 部 で は 0. 7

1．は じ め に

m/s と遅くなることが報告されている27）．我々も，心疾患による死亡者は，
全世界で年間約 880 万人，

開胸ブタ 1 頭に対して超音波計測を行い，正常状態

日本で年間約 20 万人であり，増加傾向が続いていと虚血状態の心筋の収縮特性を比較・検討してき1，2）．死因順位においても，

た28）．心筋の収縮が伝播する様子を，収縮応答の遅全世界で第 1 位，日本では悪性新生物に次ぐ第 2 位

延時間の推移として評価し，心筋が虚血状態になるとなっている．したがって，心疾患の発症予防や的ことで収縮伝播速度が約 30％低下することを捉えた．

確な治療が不可欠であり，高精度で繰り返し適用でしかし，改善すべき点が以下の 4 点ある．まず，きる診断法の開発が求められている．従来，心疾患

手法に関しては，（1）収縮応答の遅延時間を算出すの 診 断 に は， 胸 部 Ｘ 線 ，Computed Tomography

る際，基準となる時刻が統一されていなかった．遅ることが報告されている

3）

5，6）

（CT） ，Magnetic Resonance Imaging（MRI） ，医

延時間の基準を心電図 R 波に統一することで，異用超音波が主に用いられてきた．中でも，超音波診

なる計測間で同位置の心筋における収縮応答の遅延

断法は，生体に非侵襲的であること，装置が比較的

時間の差異について比較できる．
（2）心臓の計測に安価であること，臓器や血管の微小な運動や経時変は，セクタ型超音波プローブを用いているが，隣接化を反復的にリアルタイムで診断できることから，した各ビーム間距離を一定（4. 0 mm）と仮定して4）

非常に有用な診断方法であるといえる

7‑11）

．

解析を行っていた．各ビーム間距離はプローブからまた，心疾患の代表例として虚血性心疾患があり，の距離によって変わるため，心筋を全ビームにわたっ重要な病態が心筋梗塞である．心筋梗塞の病変部は，てプローブから同距離に映し出すのが難しい計測で

進 行 度 の 順 に 虚 血 部， 障 害 部， 梗 塞 部 と 呼 ば れは収縮伝播距離の誤差になっていた．実際，プロー

る ．冠動脈が狭まり心筋に血液が届かなくなった

ブからの距離が 40 mm 付近であればビーム間距離部分が虚血部であり，早急に再灌流を行うことで心は約 4. 0 mm であるが，プローブからの距離が 60筋の壊死を回避できる．次の段階である障害部も，mm 付近で心室中隔壁が計測されているビームもあ

辛うじて壊死の回避が見込める．しかし，さらに冠り，ビーム間距離は約 5. 9 mm となる．次に，計測

動脈が狭まり閉塞すると，心筋は壊死した状態であに関しては，（3）虚血状態の心筋において冠動脈のる梗塞部となり，回復は期待できない．そのため，駆血時間の経過に伴って収縮伝播速度が低下するこ

心筋梗塞などの虚血性心疾患の治療・診断において，とが確認されたが，正常状態の心筋における収縮伝初期段階である心筋虚血部の非侵襲的で迅速な同定

播速度は 1 心拍分しか算出しておらず，経時変化にが非常に重要である．

ついて考察できていなかった．虚血状態と比較して，

12）

心筋虚血部の同定のためには，まずは正常状態の正常状態における収縮伝播速度の数秒間での経時変心筋特性を明らかにする必要がある．これまで，心化に違いがあることを示す必要がある．
（4）冠動脈臓内の電気的興奮の伝播に伴う心筋収縮の応答の検の駆血時間の経過に伴って収縮伝播速度が低下する

出に関して様々な研究が行われ，心臓の興奮過程や様子は，ブタ 1 頭でしか確認しておらず，計測結果

その興奮の到達に伴って心筋が収縮することが確認の信頼性が十分に示されていなかった．複数のブタ

されてきた

13‑17）．我々の研究グループでは，摘出ラッ

ト乳頭筋において，電気刺激直後の心筋収縮に伴っにおいて同様の結果が得られるのか検討する必要がある．

てパルス状の微小な振動が発生することを超音波に一方，我々は，正常状態のヒト心臓に関して，心より検出した ．また，ヒト心臓においても，心電室中隔壁および左室後壁における収縮応答伝播を描

図 QRS 波の電気的興奮の伝播時と心Ⅰ音発生時に出し，その伝播速度を推定した29）．正常状態のヒト

心室中隔壁におけるパルス状振動を壁内約 10, 000

心臓において収縮応答の伝播を描出した同様の研究

点で計測し，心筋収縮が伝播する様子を可視化しも あ る が， 伝 播 速 度 に 関 し て は 検 討 さ れ て い な

18）

い30‑32）．収縮応答伝播の描出結果の妥当性を示すた

19，20）．

た

一方で，心筋虚血部の検出やイメージングに関すめには，収縮応答をもたらす電気的興奮の伝播速度・

21‑26），開胸イヌ心臓において伝播方向と比較する必要がある．さらに，上記の手電気的興奮に伴う心筋収縮応答の伝播速度が，正常法に関する問題点に対し，収縮応答の遅延時間の基る研究も行われており

596

Jpn J Med Ultrasonics Vol. 45 No. 6（2018）

準を心電図 R 波のタイミングで統一すること，プロー

する．

ブからの距離に応じたビーム間距離をそれぞれ算出することを試みている．しかし，ヒト心臓を虚血状態にするのは困難であり，計測に関する 2 つの問題

2. 3

心筋収縮応答の伝播速度推定

心 筋 収 縮 応 答 の 伝 播 速 度 c s を 推 定 す る た め，

Fig. 1 に示すように遅延時間τi j を各ビームでビー

点に関しては検討できていない．
そこで，本論文では，心筋虚血部の非侵襲的な同ム方向に心筋の全範囲で平均し，平均遅延時間τi

定手法の確立のために，開胸ブタ心臓を用いて虚血と標準偏差 SD i を算出する．ここで，収縮応答は状態の心室中隔壁を生成し，複数のブタ心臓におい心筋に対して平行に伝播し，すなわち波面は壁に対て，心筋の収縮応答の伝播速度が正常状態から虚血して垂直であり，収縮応答の遅延時間はビーム方向

状態にかけて数秒間で低下することを超音波計測にでばらつきがないと仮定している．
次に，beam 0 の心筋中央点を原点とし，各ビーより検出した．

ムの心筋中央を通るように仮想的に設けた座標軸を2．心筋の収縮応答伝播の描出手法

定義し，原点からの距離を d i とする．算出される

本論文では，心筋の収縮特性として収縮応答伝播

d i −τi 分布に重み付き最小二乗法を適用して近似直を描出し，評価している．正常ヒト心臓に対して行っ線を引き，その傾きの逆数から収縮伝播速度 c［
s m/s］た描出手法 と同様であるため，以下では簡単な説を推定する．このとき，1 ⁄ SD 2i を重みとして用い，明に留める．ただし，変数を一部変更した．

心筋内で伝播速度は変化しない（等速である）と仮29）

定する．なお，d i −τi 分布算出の際，仮想的に設け
2. 1

心筋の微小振動速度波形計測

た座標軸に沿った beam 0 からの距離 d i は，余弦定

まず，超音波計測により取得した RF 信号に位相
33，34）

差トラッキング法を適用することで，心筋の微理によりビーム k − 1 とビーム k 間の距離Δbeam k［m］を求め，次式より算出する．

小振動速度波形を得る．中心角周波数 ω0 での位相差Δθ（t;l）を求めることで，各時刻 t での心筋の微（2）v t;l）を計測することができる．
小振動速度 （（1）（2）式により，我々の従来の研究28）において，心筋ここで，c 0 は生体内音速，ΔT は超音波パルス送信間隔，l は心筋の超音波プローブ中心からの距離
を表す．
2. 2

心筋収縮応答の遅延時間算出

お基準位置 l o における微小振動速度波形 v（o t;l o）
よびビーム i，プローブからの距離 jΔz（Δz：ビー
ム方向算出間隔）の位置 l i j における微小振動速度を用いて，収縮応答の到達時間差を計
波形 v（
i j t;l i j）
算する．このとき，基準位置 l o は計測された全ての微小振動速度波形（相関窓内波形）の中で振幅最大の波形が得られた計測位置とする．心筋の各計測
位置 l i j における収縮応答 v（
i j t;l i j）の，基準位置 l o
における収縮応答 v（
o t;l o）からの遅延時間τp を，相互相関関数を適用することにより算出する．算出された基準波形からの遅延時間τp を，心室の収縮に変換開始を表す心電図 R 波からの遅延時間τ［i j s］
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Fig. 1 心筋収縮応答の伝播速度推定の概要図（IVS：心室
中隔壁）
597

は全超音波ビームにわたってプローブから同距離に偏差が大きく，標準偏差を考慮した傾きの逆数よりある（隣接ビーム間距離は一定）と仮定していた問

範囲 c e を算出すると誤差が大きく算出される場合

題点が解決され，心筋が全超音波ビームでプローブがある．そのため，ヒト心臓に対する解析29）と同様から同距離に映らなくても精度が改善される．

に（4）式の誤差算出手法を用いた．

2. 4

3．in vivo 計測

収縮伝播速度の誤差算出推定された収縮伝播速度 c s のとり得る範囲 c e を

3. 1

計測環境

3. 1. 1

以下のように算出する．

対象

d i −τi 分布において，τi と近似直線との差を e i ，

本論文では，正中開胸された家畜ブタ 5 頭（ブタτi の標準偏差を SD i とすると，近似直線の標準偏差

A，B，C，D，E）を使用して実験を行った．なお，は重みを考慮して次式で表される．
ΔT［
d s］

実験は「研究機関等における動物実験等の実施に関する基本指針（平成 18 年文部科学省告示第 71 号）」に則って行った．また，東北大学の環境・安全委員（3）会動物実験専門委員会の承認を得た．
3. 1. 2装置

実験には，超音波診断装置として ALOKA 社製
ΔT d を用いて，収縮伝播速度 c s のとり得る範囲 c e を，

SSD-6500 を用い，セクタ型超音波プローブ（中心次のように表す．

周波数：3. 75 MHz，パルス幅：1 μs）を接続した．
送信パルス繰り返し周波数 5, 580 Hz，ビーム本数（4）13 本 と し た た め， フ レ ー ム レ ー ト は 429（ ＝5, 580 / 13）Hz であり，RF 信号取得時の標本化周
波数を 15 MHz，ビーム間隔を 5. 6°とした．また，

すなわち，近似直線の傾きの最大値と最小値を求

生体内音速を 1, 540 m/s と仮定したため，ビーム方めることで，収縮伝播速度 c s のとり得る範囲 c e を向の計測間隔Δz は 51. 3 μm であった．Fig. 2 に取算出する．

得した B モード像と RF データの取得領域を示す．

開胸ブタ心臓に対する超音波計測では傾きの標準

心尖部側のビームを beam 0，心基部側のビームをFig. 2 超音波計測領域（IVS：心室中隔壁，LV：左心室，RV：右心室，LA：左心房，RA：右心房，MV：僧帽弁，TV：三尖弁）．（a）取得した B モード像．
（b）RF データ取得領域
598

Jpn J Med Ultrasonics Vol. 45 No. 6（2018）

beam 12 とした．Fig. 2 の B モード像は，フレーム

虚血状態にした．最後に，LAD 駆血開始 5 秒後か

レート 63 Hz，ビーム本数は 89 本で取得したが，ら再度 3 秒間の計測を行った．なお，カラーフロー

RF データ取得の際は 400 Hz 以上の高フレームレー

イメージングにより LAD 下流の血流が停止するこト計測を実現するためにビームを 13 本に間引いた．

とを確認し，LAD を指で圧迫駆血する手法は心室

3. 1. 3

中隔壁における虚血状態の生成に有効であると判断手順

開胸ブタ心臓における正常状態と虚血状態の心室した．開胸することで LAD の圧迫駆血を可能とし中隔壁を対象に，Fig. 3 に示すような手順で超音波ており，さらに呼吸コントロールが難しい本計測に計測を行った．心筋虚血は段階的に進行し，冠動脈おいて S/N の向上が達成された．以上のように正を駆血すると心電図の変化が現れるよりも早い時相常状態と虚血状態の心筋の収縮特性を比較するためである駆血開始 5 秒後に，収縮不全が起こるといわに，2 段階の計測を行った．

れている ．そこで，まず正常状態の心室中隔壁を35）

対 象 に 3 秒 間 計 測 を 行 っ た． 次 に， 左 前 下 行 枝（LAD）を指で圧迫駆血することで，心室中隔壁を

3. 2

計測結果

まず，ブタ A の結果を示す．1 心拍目の取得 RF

Fig. 3 超音波計測の手順

Fig. 4 微小振動速度の経時変化（ブタ A）．（a）正常状態．（b）虚血状態
Jpn J Med Ultrasonics Vol. 45 No. 6（2018）599

信号に対して位相差トラッキング法を適用し，心室を算出した．各計測点で算出した収縮応答の遅延時

中隔壁内に設定した約 3, 000 点で各々微小振動速度間τi j を B モード像上に重畳して描出した結果を（
v t;l）を求めた．Fig. 4 は，各ビームの心室中隔壁Fig. 5 に示す．正常状態（Fig. 5 a）については，の中央点における微小振動速度の経時変化である．

beam 3 の超音波プローブから約 53. 0 mm の位置に

正が心室中隔壁の左心室側への動き（収縮），負が基準位置 l o を設定し，そこで得られた微小振動速心室中隔壁の右心室側への動き（拡張）を表していを基準波として遅延時間分布を算出
度波形 v（o t;l o）

る．よって，心電図 P 波付近で右心室側に，R 波後した．虚血状態（Fig. 5 b）については，beam 3 のに左心室側に動いたことが確認できる．これは，左超音波プローブから約 56. 0 mm の位置に基準位置

心室が拡張から収縮に遷移する収縮応答が計測されl o を 設 定 し， そ こ で 得 ら れ た 微 小 振 動 速 度 波 形ていると考えられる．また，正常状態（Fig. 4 a），v（
を基準波として遅延時間分布を算出した．
o t;l o）

破線に示すタイミングで，虚血状態（Fig. 4 b）とも，両状態ともに，beam 12 の心基部側から beam 0 の微小振動速度が負から正へ変化しており，収縮応答

心尖部側へ向かうにつれて遅延時間が増加しており，が各ビームへ伝播している様子が確認された．

心筋収縮応答が心基部側から心尖部側へ向かって伝

心筋収縮応答がみられることが確認できたため，
微小振動速度波形より心筋収縮応答の遅延時間τi j

播することが確認された．
加えて，心尖部側の遅延時間が，正常状態では約Fig. 5 心筋収縮応答の遅延時間分布（ブタ A）．（a）正常状態．（b）虚血状態
Fig. 6 beam 12 からの距離と平均遅延時間の関係（実線・●：正常状態，破線・▲：虚血状態，
エラーバー：標準偏差 SD i ）
（ブ
タ A）

600

Jpn J Med Ultrasonics Vol. 45 No. 6（2018）

45 ms であるのに対し，虚血状態では約 55 ms と増

拍目：2. 7 m/s，2 拍目：2. 1 m/s，3 拍目：1. 9 m/s，

大しており，正常状態よりも虚血状態の方が収縮伝

4 拍目：1. 7 m/s となった．正常状態の収縮伝播速

播速度が遅くなった．そこで，収縮伝播速度を定量

度の平均値を基準とすると，増減率は 1 拍目：−

的に評価するため，正常状態と虚血状態の d i −τi23％，2 拍 目：−40％，3 拍 目：−46％，4 拍 目：

分布を Fig. 6 に示した．近似直線から収縮伝播速−52％であり，駆血時間の経過に伴って収縮伝播速度 c s を推定したところ，正常状態で約 3. 4 m/s，虚度が低下することが確認された．

血 状 態 で 約 2. 7 m/s と な っ た． よ っ て， 冠 動 脈

さらに，ブタ B，C，D，E の結果も同様であり，LAD の駆血により，心筋の収縮伝播速度が低下す

心筋収縮応答が心基部側から心尖部側へ向かって伝ることが定量的に示された．

播したことが確認された．また，各個体・各心拍にまた，正常状態と虚血状態の 2 〜 4 心拍目に対しおける収縮伝播速度 c s は Table 1 に示すように推定ても同様に収縮伝播速度 c s を推定した結果，それできた．正常状態において全個体・全心拍で平均をぞれの収縮伝播速度は Fig. 7 に示すようになった．

とると，2. 7 ± 0. 5 m/s であった．一方，駆血から

エラーバーは，（4）式より算出される収縮伝播速度

約 5 秒後の虚血状態 1 拍目において全個体で平均をc s のとり得る範囲 c e を表している．LAD 駆血前のとると，1. 9 ± 0. 5 m/s であり，正常状態と比較し正常状態においては，1 拍目：3. 4 m/s，2 拍目：3. 6て約 31％低下した．さらに，駆血から約 7 秒後のm/s，3 拍目：3. 6 m/s，4 拍目：3. 5 m/s（平均：3. 53

虚血状態 4 拍目において全個体で平均をとると，1. 4± 0. 08 m/s）とほとんど一定であった．一方で，± 0. 3 m/s であり，正常状態と比較して約 50％低下

LAD 駆血開始 5 秒後以降の虚血状態においては，1した．複数個体において，冠動脈の駆血時間の経過

Fig. 7 収縮伝播速度の経時変化（●：収縮伝播速度，×：心拍数，
エラーバー：収縮伝播速度のとり得る範囲 c e）
（ブタ A）

Table 1 各心拍における収縮伝播速度 c［（ブタ A 〜 E）
s m/s］
正常状態

ブタ A
ブタ B
ブタ C
ブタ D
ブタ E

LAD 駆血

1 st

2 nd

3 rd

4 th

3.4

3 .6

3.6

3.5

3.0

2 .7

2.6

2 .4

3.53±0.08
3.0

3.2

2.98±0.182.1

2.6

2.43±0.20
2.8

2 .8

2.5

2.7

2.70±0.12
2.1

2 .1

2.0

2.05±0.05

Jpn J Med Ultrasonics Vol. 45 No. 6（2018）

2.0

5 秒間
―
―
―
―
―

虚血状態

1 st

2 nd

3 rd

4 th

2.7

2.1

1.9

1.7

−23％

−40％

−46％

−52％

2.3

2.1

1.8

1.7

−23％

−29％

−39％

−43％

1.5

1.6

1.1

1.1

−38％

−34％

−55％

−55％

1.5

1.9

1.7

1.3

−44％

−30％

−37％

−52％

1.4

1.2

1.2

1.1

−32％

−41％

−41％

−46％

601

に伴って収縮伝播速度が低下することが示されたこ

ヒト心臓の正常状態の心室中隔壁と左室後壁の両方とから，本結果に信頼性があると考える．

に対して本手法を用いることで，心筋収縮伝播の様子が確認されている29）．したがって，両心臓壁にお察

4．考ける伝播速度を比較することで心筋虚血領域の検出

Fig. 7 より，正常状態の 3 拍目や虚血状態の 4 拍が期待できる．また，本論文では収縮伝播速度を計目において収縮伝播速度の誤差が大きいことが確認

測範囲内で等速と仮定しており，計測範囲内が虚血できる．本報告では，開胸された心臓を計測してお状態であるか否かの検出のみに留まっている．心筋り，超音波プローブが十分に固定できなかったため

虚血部の位置や範囲を特定するためには，収縮伝播と考えている．収縮伝播速度推定の誤差を低減する

速度を局所的に推定する必要がある．本論文では，ためには，動きの大きい開胸心臓に対して超音波プ

心筋虚血部同定手法の確立に向けて，正常状態からローブを固定して計測することが不可欠であるが，虚血状態にかけての数秒間で心筋収縮の伝播速度がそれは今後の課題である．

低下することを超音波計測により検出した．

次に，今回得られた計測結果の妥当性を考える．
ヒト心臓内では，洞房結節で電気的興奮が生じ，そ5．結論の興奮が房室結節，ヒス束，脚，プルキンエ線維と開胸ブタ心臓の心室中隔壁に対して超音波 in vivo

伝播していく．このときの電気的興奮の伝播速度は，計測を行うことで，正常状態から虚血状態の心筋の心室中隔壁において，心基部側から心尖部側へ約 1. 0生成を実現し，心筋収縮応答の伝播を描出した．5〜 4. 0 m/s であるといわれている ．今回はブタ心頭のブタの心室中隔壁において，心筋収縮応答は心臓を対象に実験を行ったが，ブタ心臓はヒト心臓に基部側から心尖部側へ伝播することが確認された．

構造やサイズが類似しているため，電気的興奮の伝伝播速度は，正常状態で 2. 7 ± 0. 5 m/s に対し，冠播速度も近い値であると考えられる．したがって，

動脈駆血から約 5 秒後では 1. 9 ± 0. 5 m/s と約 31％

心筋収縮応答の伝播方向と伝播速度が電気的興奮の低下し，さらに約 7 秒後においては 1. 4 ± 0. 3 m/s

伝播とおおよそ一致しており，本手法の結果は妥当と約 50％低下することが超音波計測により検出さであると考えられる．

れた．正常状態と虚血状態の心筋の収縮伝播速度，36）

また，心筋が虚血状態になることで正常状態より

およびそれらの経時変化の様子に明確な差が確認さも収縮伝播速度が低下し，さらに虚血状態の時間がれ，超音波計測を用いて心筋虚血部を非侵襲的に同長くなるにつれて収縮伝播速度が徐々に低下してい定できる可能性を示すことができた．

くという結果が得られた．これは，前述した心臓内の電気的興奮の伝播が遅くなるためではなく，心筋

倫理規定

細胞の収縮の伝播が遅くなるためであると考えられ本研究における動物実験は，東北大学の環境・安る．冠動脈閉塞時，虚血状態になった心筋では細胞全委員会動物実験専門委員会の承認を得て行われた内の K が減少する ．これに伴い，静止膜電位のものである．

+

37）

減少（分極不全）が生じる．さらに，静止膜電位のNa+ チャ
減少は Na+ チャネルの不活性化を招くため，
ネル電流が低下する．その結果，心筋細胞の活動電位の立ち上がりが遅くなる．したがって，冠動脈の利益相反
著者全員は，本研究内容に関する利益相反を有しない．

駆血によって生成された虚血状態の心筋において，収縮応答の伝播速度が低下したと考えられる．一方
で，心拍数は両状態で一定であった．このことから，心電図変化前に起こるといわれている収縮不全35）を検出することができたと考えられる．
非侵襲的に心筋虚血部を同定する手法を確立する
ためには，虚血性心疾患患者に対して超音波計測を行い，本手法を評価する必要がある．現段階では，
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