小児および青年における大動脈および頸動脈の内膜中膜の厚さの超音波評価

この記事では、Bモード超音波検査を使用した腹部大動脈および頸動脈内膜中膜の厚さの非侵襲的評価のための方法論的考慮事項について説明します。この手法は、初期の動脈変化の代用として、健康および疾患研究の発生起源で一般的に使用されています。

高分解能Bモード超音波検査を使用して測定された頸動脈内膜中膜厚(IMT)は、ほとんどの臨床心血管疾患イベントの根底にある病態生理学的プロセスである無症候性アテローム性動脈硬化症の代理マーカーとして広く利用されています。アテローム性動脈硬化症は、人生の早い段階で発生する段階的な疾患であるため、小児期および青年期の頸動脈IMTを測定して、有害な曝露に応答した動脈血管系の構造変化を評価することへの関心が高まっています。ただし、アテローム性動脈硬化症のタイミングは血管系統樹によって異なります。原始アテローム性動脈硬化症病変は、一般的な頸動脈の青年期中期と比較して、乳児期の早い時期に腹部大動脈に存在します。どちらの部位でもIMTの測定は、特に低年齢の子供において、考慮する必要があるいくつかの技術的課題の影響を受けやすいです。この論文では、若年者の腹部大動脈と総頸動脈のIMTを高品質に評価するための詳細な段階的方法を提供します。また、幼少期の曝露とその後の心血管疾患との関連を調査する際に、いずれかのサイトの適切性についての洞察を提供します。

健康と疾患の発達的起源(DoHAD)仮説は、妊娠から2歳までの発達の重要な期間中の環境曝露と、心血管代謝疾患に対するその後の人生の感受性との関連を提案しています¹。いくつかの観察研究では、低出生体重児や早産などの周産期の曝露が長期心血管疾患(CVD)リスクと関連していることが示されています²。動脈壁の最も内側の2つの層が徐々に肥厚するアテローム性動脈硬化症は、ほとんどの臨床CVDイベントの前兆です³。この肥厚は、高分解能輝度モード(Bモード)超音波、内膜中膜厚(IMT)と呼ばれる技術を使用して、無臨床段階で非侵襲的に測定できます。

1980年代に、頸動脈IMT測定超音波検査は直接組織学に対して検証され、それ以来、初期の動脈変化を特定するための特徴的な非侵襲的方法になりました⁴。頸動脈IMTの評価は、人生の早い段階での環境曝露と血管系の適応との関連、およびこれらの適応の経時的なモニタリングの可能性を調査できるため、DoHAD研究内で人気があります。頸動脈IMTは、肥満⁷、喫煙曝露、脂質異常症⁸などの従来のCVDリスク因子に加えて、胎児の成長制限^5や生後2年間の過度の体重増加6などの早期の危険因子にさらされた子供で増加します。頸動脈分岐部、内部頸動脈、および総頸動脈の IMT は危険因子とともに研究されており、すべて後年の心血管イベントを予測するものです ^9,10、^総頸動脈の遠壁 IMT は、直接組織型³ および本稿の焦点に対して検証された唯一の部位です。

重要なことに、アテローム性動脈硬化症の自然な進行を調査する研究は、腹部大動脈が、脂肪線として知られる原始アテローム性動脈硬化症病変、特に血管の遠位遠隅壁を呈する最初の大きな弾性動脈であることを示している^11,12。それに比べて、一般的な頸動脈は青年期半ばに脂肪の縞を呈します。したがって、腹部大動脈 IMT (aIMT) の測定は、血管構造の変化の早期検出を容易にする可能性があります。米国の11歳から34歳までの635人を対象としたMuscatine Offspring Studyでは、aIMTは青年(11-17歳)の従来のCVD危険因子とより強い関連を持っていることがわかりましたが、cIMTは高齢の被験者(18-34歳)でより強い関連性を持っていました¹³。対照群と比較して高リスクの小児では、両血管のIMTが増加したが、その影響は頸動脈と比較して大動脈の方が大きかった、これは管腔径¹⁴を占めている。これらの結果と自然史研究を総合すると、cIMTと比較して若年集団におけるaIMTの測定を優先することが示唆されています。これには限界がないわけではありませんが、aIMTの測定はより変動する傾向があり¹⁵、最近までの方法論は標準化を欠いていました³、そしてより大きな中枢性肥満を持つ個人におけるその有用性について懸念があります。

生後1,000日間の曝露に特に焦点を当てると、最近の2つの系統的レビューとメタアナリシスにより、各技術の感度について有意義な洞察が得られる。0歳から18歳までの明らかに健康な被験者を対象とした研究では、Epureら⁹ は、生後1,000日以内の臨床状態とcIMTとの関連を評価しました。その結果、胎児の成長制限の有無にかかわらず、在胎週数に対して小さく生まれた(SGA)ことが、在胎週数に適して生まれた人と比較して、小児および青年のcIMTの増加と有意に関連していることがわかった(16件の研究、2,570人の参加者、統合標準化平均差0.40 [95%CI:0.15-0.64]、p = 0.001、I² = 83%)。aIMTをアウトカム指標としたほぼ同一のメタアナリシスでは、Varleyら¹⁰ は、SGAで生まれた人のaIMTが対照群と比較して有意に増加したことを報告し、その影響の大きさはcIMTよりも大きかった(14件の研究、592人の参加者、統合標準化平均差1.52 [95%CI:0.98-2.06]、 p < 0.001、I² = 97%)。さらに、彼らは、子癇前症への曝露や在胎週数に対して大きく生まれたことなど、Epureら^{がしなかった他の} 危険因子との関連を発見しました。これは、おそらくcIMTよりもaIMTの感度が高いためです。

重要なことに、両方のレビューで、方法論の標準化の欠如と、詳細な研究間の比較の制限として、子供と青年を測定するためのカスタマイズされたアドバイスの欠如と、他の曝露について決定的な結果が得られないことが特定されました。したがって、本稿は、若年者における各測定の詳細なプロトコルを提供することを目的としています。これらのプロトコルの理論的根拠と正当性は、以前により詳細に提示されました³。一般的な方法論的課題について議論し、それらを克服するための実践的な推奨事項を提供します。

以下のプロトコルは、超音波装置とそのコンポーネント、および超音波トランスデューサ16,17,18で実行できる操作の基本的な理解を前提としています。また、検査官、参加者、およびマシンを適切に配置して、検査の効率を高め、ひずみを最小限に抑えることを強くお勧めします。これは、超音波検査の最新のベストプラクティスと一致しています。提案を以下に示します。すべての評価は、参加者の快適さとイメージングの確認のために、照明が暗くなった静かで温度管理された部屋で実行する必要があります。腸内のガスを減らすためにテストする前に、参加者に少なくとも8時間絶食するように依頼してください¹⁵、透明な液体は許可されていますが、若い年齢ではこれが不可能な場合があります。ただし、食後すぐに評価することは避けてください。朝、覚醒後2時間以内に測定を行うことは、腹部大動脈^3,15の視覚化に最適な時間枠として以前に報告されており、これにより、空腹時に伴う不便さも軽減される可能性があります。このプロトコルは、米国心エコー学会の頸動脈内膜-メディア厚さタスクフォース¹⁹、マンハイム頸動脈内膜-メディアの厚さとプラークコンセンサス¹⁸、および欧州小児心臓病学会AECP²⁰によってcIMTの測定に関するガイドラインと、最近発表されたaIMT^の測定に関する推奨事項から採用されています 3.我々はまた、腹部大動脈および周囲の構造の解剖学的構造を理解するのを助けるために、最近のポイントオブケア超音波プロトコルを見直すことを強く推奨する²¹。

すべての研究は、シドニー地方保健地区の人間研究倫理委員会(プロトコル番号X16-0065およびX15-0041)に準拠して実施されました。すべての超音波画像には、個人を特定できる情報はありません。トランスデューサーの配置を示すために使用された画像は、本人の同意を得て、または同意を提供できない人のために親または保護者の同意を得て、個人に対して実施されました。

1.一般的な頸動脈内膜-中膜の厚さ

1. 参加者に枕なしでベッドに横になるように頼みます。これにより、首をできるだけまっすぐに保つことができます。
2. 検査官に、参加者の先頭に座り、ベッドを持ち上げて、検査官の肘がベッドに載せてスキャンアームを安定させるように依頼します。
3. マシンを検査官の正面、スキャン側の反対側に置き、検査官の非スキャンハンドでマシンを過度に伸ばさずに操作します。首の反対側を検査するときに超音波を反対側に移動できるように、十分なスペースを確保してください。
4. 同時に心電図(ECG)を取得します。3誘導心電図で十分です。製造元の指示と参加者の年齢に従って、適切なリードを適用します。トランスデューサーにゲルを置きます。新生児および乳児では、感染管理の目的で使い捨ての滅菌ゲルパケットの使用が推奨されます。.事前にジェルを温めておくと、不快感を防ぐのにも役立ちます。
5. 最小周波数が7MHzのリニアトランスデューサーを使用して、デバイスを奥行き3〜4 cm、フレームレート25 Hz、ダイナミックレンジ55〜65 dBに設定します。レトロスペクティブキャプチャは、子供が突然動く可能性があるため、お勧めします。
   注:参加者と検査官間での測定の標準化を支援し、テストの効率を高めるために、プリセットの使用をお勧めします。ほとんどの超音波装置にはこの機能があります。上記の設定は推奨されており、使用するマシンによって異なる場合があります。超音波設定の影響については、以下で説明します。
6. 再現性を高めるには、片側ごとに最低3つの共鳴角度を取得します。Meijer's Carotid Arcのような機器を使用して、角度を標準化します。ここで収集された角度は、左210°、240°、および270°、および右150°、120°、および90°であり、これらは各船^舶19の前方、側面、および後方のビューに対応する。
   注:肥厚は通常偏心するため、複数の角度を収集することをお勧めします。しかし、それにより検査・分析の負担が増大します。
7. 参加者に首を伸ばし、頭を約45°の角度で左に傾けるように依頼します。転がしたタオルまたは枕を参加者の頭の下に挟み込むことで、快適性を確保し、横方向の回転¹⁹を維持するのに役立つ。
8. トランスデューサーを首の付け根の横走査面に配置し、インジケーターを9時位置にして、頭に向かって上向きにスキャンします。インジケーターの位置が画面に表示される位置と一致していることを確認します。総頸動脈 (画面の中央にある拍動性無響円) を特定します。頸静脈は、総頸動脈の真上にも見られます。壁が薄く、適度な圧力で折りたたむことができますが、頸動脈は円形を保ちます(図1)。
9. 首を上に移動しながら、総頸動脈が拡大し、次に内頸動脈と外部頸動脈に分岐するのを観察します。トランスデューサーを拡大点(電球とも呼ばれる)に配置し、時計回りに回して縦図にします。インジケーターの位置が頭を向いていることを確認します。
10. ゲイン設定を調整して、近壁と遠壁(それぞれ超音波ビームに最も近い壁と最も遠い壁、 図2 と 図3を参照)の対称的な明るさを取得し、管腔内アーチファクトを最小限に抑えます。
    注:境界の色あせなど、不適切なゲイン設定によるイメージングアーティファクトは、IMTの解釈に影響を与える可能性があります。IMTには明確な二重線パターンがあります:内膜と外膜は高エコー(明るい)ですが、メディアは低エコー(暗い)です。
11. 総頸動脈の最低 3 回の心周期を持つデジタル ループを取得します (球根の近位 10 mm ) (図 2)。最適なイメージングを行うには、血管がプローブビームに対して垂直であることを確認してください。これは、トランスデューサをその短軸上で微妙に傾け、トランスデューサの長軸に沿って差圧を傾けることによって達成することができ、ロッキングまたはヒールトゥムーブメント^16,17としても知られている。
12. 残りの2つの角度についてもこのプロセスを繰り返し、各デジタルループに適切なラベルを付けて、角度を簡単に再識別できるようにします。
13. 首の右側で手順1.7〜1.11を繰り返します。試験を終了します。残っているジェルをすべて洗い流し、ECGステッカーをはがします。新生児および乳児の心電図ステッカーを剥がすための考慮事項は、 補足表1で説明されています。

2. 大動脈内膜厚

1. 参加者に、腹部を露出させて仰臥位でベッドに横になるように依頼します。参加者に、足をベッドに平らにして膝を曲げるように依頼します。これにより、腹筋がリラックスし、イメージングを向上させることができます。
2. 手順1.4に従って、ECGを同時に取得します。マシンを参加者に隣接し、検査官のスキャンハンドの手の届きやすい場所に置きます。トランスデューサーにゲルを置きます。
   注:新生児と乳児は呼吸数が高く、心周期中の血管径の解釈に強く影響する可能性があります。したがって、拡張期末のIMTを測定するには、ECGが不可欠です。
3. 最小周波数が7 MHz、大動脈が見えるように深さを調整する、フレームレートが25 Hz、ダイナミックレンジが55〜65 dBのリニアトランスデューサを使用します。適切なズームを使用して、大動脈を画面の中央に保ちます。体重が多い人には、低い周波数を使用してください。レトロスペクティブキャプチャは、ステップ1.5に従って推奨されます。
4. 大動脈を特定するには、トランスデューサーをxiphisternumの真下の横断面に配置し、インジケーターを9時の位置(超音波検査技師に面している)に置きます。大動脈は、画面の右側に拍動性無響円として表示されます。周囲の構造には、大動脈の左側にある下大静脈(IVC)、真上の肝臓、および真下の無響椎体が含まれます。
5. 大動脈が縦図に表示されるまで、プローブを時計回りに回します。インジケーターの位置が頭の方を向いており、画面に表示されているものと一致していることを確認します。縦方向のビューでは、周囲の構造には、画面の真上にある肝臓と膵臓、および画面の下部にある椎骨が含まれます。
6. セリアック動脈(CA)と上腸間膜動脈(SMA)の枝が特定されるまで、プローブをゆっくりと下方に動かします。この分岐の尾側は近位腹部大動脈であり、この分岐の遠位は中位から遠位の腹部大動脈です。
7. 分岐のない直線セグメントが識別されるまでスキャンを続けます。大動脈は遠位に移動すると前方に大きくなるため、ズーム設定を調整して、大動脈が画面の中央に配置されるようにします。血管が超音波ビームに対して垂直であることを確認し、必要に応じてゲイン設定を調整します(図5)。
8. 最低3回の心周期を持つデジタルループを取得します。近位から遠位腹部大動脈(左右の腸骨動脈の直前)までスキャンする異なる直線の非分岐セグメントのデジタルループと、各セグメントの倍数を取得します。これらは、近位、中位、および遠位のaIMTとしてラベル付けできます。
   注:異なるセグメントのデジタルループは、常に可能であるとは限りません。腸内のガスは、一般的に画像取得を妨げ、超音波ウィンドウをCAおよびSMA分岐のすぐ近くに制限する可能性があります。
9. 試験を終了します。残っているジェルをすべて洗い流し、ECGステッカーをはがします。

3. 半自動エッジ検出ソフトウェアを用いたオフラインインティマメディア解析

1. 半自動エッジ検出ソフトウェアを使用すると、オペレーター間のばらつきを減らし、再現性を高めることができます。この分析はオフラインです。したがって、デジタル圧縮なしでネイティブの Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) 形式で画像をエクスポートします。
2. 分析を盲検化して、潜在的なオペレーターのバイアスを減らします。実際には、研究スタッフが2人以上いる場合、オフラインで画像解析を行う研究者は、画像を収集した研究者とは異なるはずです。研究者が1人しかいない場合、匿名化された画像の遅延分析によって盲検化を達成できます。
3. 頸動脈IMT
   1. 電球の近位にある最小10mmの関心領域(ROI)を選択します。球根は、一般的な頸動脈の2つの平行な壁が発散し始める点として定義できます。これは、常に対称的で、個人間で異質であるとは限りません。
      注: ROI と分岐点の間の推奨距離は、子供と大人の間で異なり、子供と大人の主な違いです。子供の場合、ROIは理想的には球根のすぐ近位にある10mmの領域である必要があります。これは、電球^19,20の少なくとも5mm下の10mmの直線セグメントからIMTを測定することを提案する成人集団の推奨事項とは異なります。
   2. 使用されるソフトウェアは、近くの壁と遠い壁の両方の内膜内腔とメディア内腔の境界を自動的に検出します。これを行うには、IMTが明確に定義されたオペレーターが選択したフレームでソフトウェアをトレーニングし、必要に応じてソフトウェアの境界検出を調整するようにオペレーターに依頼します。
   3. デジタルループを解析し、各フレームの血管径、平均、最大、最小の近壁および遠壁IMTを報告します。また、このソフトウェアは、経時的な血管径のトレースを生成し、ECGがない場合の拡張末期フレームの識別に使用できます(図6)。
      注:ほとんどの半自動ソフトウェアは、IMT値の同様の計算に依存しています。ROI内では、複数のペアのデータポイントがインティマとメディアの境界の間に描画されます。平均IMTは、ROI内のすべてのポイントの平均値です。最大IMTと最小IMTは、それぞれROIの単一の最大データポイントと最小データポイントです。プラーク形成の焦点性により、平均最大IMTは、平均^IMT3と比較して無症候性アテローム性動脈硬化症をよりよく示す可能性があります。理想的には、セグメントの厚さの両方の方法を報告する必要があります。
   4. 拡張末期(ECGのR波上またはその近く)での3つの連続した心周期から直径と遠壁IMT測定値を選択し、平均を計算します。拡張末期フレームの選択はオペレーターに依存するため、ループやフレーム番号などの詳細を記録して、作業のクロスチェックを容易にします。オペレーターの介入は最小限に抑えることをお勧めします。左の総頸動脈のIMTは右¹⁸よりも高くなる可能性があるため、各血管の平均を個別に報告します。
      注:手動の境界線調整は、困難なスキャンに対して可能ですが、分析の負担を増やさないように、選択した拡張末期フレームに対してのみ行う必要があります。推奨される各辺の3つの角度を収集すると、片面ごとに3つの測定値が記録され、さらに平均化して左右のIMT全体を生成することができます。
4. 腹部大動脈IMT
   1. 容器の直線で枝分かれしていないセグメントで最小5mmの領域を選択します。手順 3.2.2 から 3.2.3 を適用します。拡張末期および平均での3つの連続した心周期から直径および遠壁IMT測定値を選択します。複数のデジタルループが収集され、すべてのROIの結果を平均化している場合は、この手順を繰り返します。
5. すべてのイメージング研究について、画像取得とオフライン解析の両方の信頼性と再現性を評価する専門家を含めます。これらの結果を出版物で報告します。スキャンの10%を繰り返すことをお勧めします。推奨される許容可能なオブザーバー内およびオブザーバー間の変動係数は 6% 未満であるか、生の IMT 測定値の平均差は 0.055 mm²⁰ 未満である必要があります。

このセクションでは、cIMTおよびaIMT測定の主要な側面を強調するために、先行研究の結果を示します。図1と図2はcIMTに焦点を当てており、若くて健康な被験者の横方向と縦方向の両方のビューとIMT複合体の詳細な視覚化を示しています。図3と図6は、電球の位置、画像設定、および半自動分析に基づくベストプラクティスをさらに強調しています。図4と図5に示すaIMTの次のセクションでは、プローブの位置決め方法と、超音波設定が測定精度に与える影響について説明します。

頸動脈内膜-中膜の厚さ
図1 は、頸静脈が隣接する横方向のビューで、健康な若年成人の被験者の右総頸動脈を示しています。 図2A は、健康な7歳男性の右総頸動脈を縦図で、 図2Bで内膜-メディア複合体のクローズアップを示し、明確な二重線パターンを示しています。取得時に画像を注意深く目視検査することで、データの欠落率を大幅に減らすことができます。 図3 は、cIMT測定の理想的な画像、許容可能な画像、許容できない画像の例を示しており、ガイドとして使用できます。 図6 は、健康な若年成人女性被験者の総頸動脈を分析する半自動ソフトウェアのスクリーンショットです。これは、電球が画面の左側に見え、関心領域が若年者の評価のガイドラインに従って電球から 10 mm 以内に配置されている理想的な画像です。この参加者の平均右遠壁cIMTは0.54mmで、内腔径は6.24mmでした。

大動脈内膜-中膜の厚さ
図4 は、3歳の例の被験者でaIMTを測定したときの横方向および縦方向での超音波プローブの位置を示しています。内部的には、腹部大動脈の開始は、胸部大動脈が横隔膜を横切ったときと定義され、これはxiphisternumの終わりとして外部から近似することができます。ここにプローブを配置すると、CA分岐とSMA分岐の前の腹部近位大動脈を視覚化できます。この図では、腹部大動脈を撮像する際にガスを変位させるための左横臥位も示しています。参加者が仰臥位の場合と比較して、この位置は血管の深さを増し、IMTの分解能を低下させます。したがって、感度分析のために、この位置で実行される測定にフラグを立てることをお勧めします。 図5 は、aIMT測定に許容される画像と許容されない画像の例を示しています。不適切なゲインは、歪んだ内膜-メディア境界の管腔内アーチファクトをもたらす可能性があり、例えば、過度のゲインは、高エコーの内膜を洗い流すことにより人工的な肥厚を引き起こします。したがって、集録時にゲイン設定を最適化することが重要です。

頸動脈と大動脈の内膜中膜の厚さと年齢の比較
最後に、 図 7 は、2 歳から 20 歳までの男性と女性の健康な被験者 (平均年齢 11.2 歳 [SD 5.1]) の平均および最大 aIMT と cIMT の代表的なパーセンタイルを示しています。それらのベースライン特性を 表1に示します。 高齢の被験者^{に関する文献 15} で報告されているように、aIMT はどの年齢でも cIMT よりも大きく、cIMT よりも年齢とともに増加します。このコホートの全体平均aIMTは0.54mm(SD 0.08)、cIMTは0.48mm(SD 0.04)でした。

図1:横方向の図における無響総頸動脈の画像。 略語:CCA =総頸動脈;JV = 頸静脈。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図2:拡張末期の健康な7歳男性の総頸動脈の縦図と、同じ被験者の内膜メディア複合体のクローズアップ。 (A)IMTの評価のための総頸動脈の理想的な捕捉。黄色のボックスは、頸動脈球から 10 mm 以内の子供で内膜中膜の厚さの測定が推奨される関心領域を示しています。(B)IMTのクローズアップは、超音波で観察された明確な二重線パターンとエコー源性の特徴を示しています。略語:IMT =内膜厚、NW =ニアウォール、FW =ファーウォール。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図3:拡張期末期の6.5〜12.5歳の健康な被験者の総頸動脈の縦図(左または右)。 (A) 拡張末期の総頸動脈の理想的な捕捉 内膜中膜の厚さ (IMT) の評価。血管は超音波ビームに対して垂直であり、電球は画面の左側に見え、IMTは見えて連続しています。(B)ゲイン設定が高すぎるため、管腔内アーチファクトが発生し、壁の近くが色あせます。球根の始まりもはっきりしていません。それにもかかわらず、IMTは目に見えて連続的であり、測定する必要があります。(C)ゲイン設定が低すぎるため、非連続的なIMT、低エコー媒体の人為的な拡大、および電球の視認性の低下が発生します。この電球は、個人内および個人間でのIMTの一貫した測定を容易にするためのランドマークとして機能し、すべてのスキャンで見える必要があります。(D)容器が水平ではなく、ゲイン設定が低すぎるため、バルブ近くのIMTが人工的に薄くなります。画像(C)と(D)は除外してください。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図4:3歳児の男性の腹部大動脈内膜中膜厚(IMT)のイメージングのための超音波トランスデューサーの位置決め。 赤い点は、トランスデューサーインジケーターの位置を示しています。緑色の線は腹部大動脈のおおよその位置を表しています。赤い線はxiphisternumの限界を示しています。青い線は、参考のために下部リブの限界を示しています。(A、B)参加者は仰臥位です。(A)では、トランスデューサーはxiphisternumの真下の横方向図に配置され、インジケーターは9時の位置にあり、(B)では、トランスデューサーは縦図まで時計回りに回転し、インジケーターは12時の位置にあります。(C)参加者は、トランスデューサーを縦図にして左横臥位にいます。プローブのこの配置では、近位腹部大動脈が見えるはずです。略語:C =尾側;D =遠位;R =正しい;L =左。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図5:同じ新生児被験者の腹部大動脈内膜-中膜厚(IMT). (A)ゲイン設定が高すぎるため、内腔のノイズ、メディア-外膜境界の洗い流し、誤った境界が発生します。(B)ゲイン設定は、上記のアーチファクトを減らし、ファーウォールのIMT複合体を視覚化するために最適化されています。略語:NW =壁の近く。FW = 遠壁。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図6:健康な若年成人女性の半自動エッジ検出ソフトウェアによって測定された一般的な頸動脈内膜中膜厚(IMT)の例。 関心領域(ROI)は、頸動脈分岐部から10 mm以内に配置され、血管の2つの平行な壁が発散し始める最初の点として推定されます。画像の右側には結果ウィンドウがあり、時間の経過に伴う血管の直径のトレース、血管の直径、フレームあたりの平均近壁および遠壁の IMT が入力されています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図 7: 健康な被験者の年齢の中央値に応じた腹部大動脈内膜中膜厚 (IMT) と総頸動脈 IMT の平均および最大パーセンタイル。 どちらも、この論文で説明されている方法に従って測定されました。被験者は、ほぼ等しい性別分布で5つの均等にバランスの取れた年齢グループに分けられました。グループごとの年齢とIMTパーセンタイルの中央値を計算してグラフ化しました。大動脈 IMT は、2 歳から 20 歳までの被験者全体で評価されました (n = 80)。頸動脈IMTは、6.5〜20歳のサブグループで評価されました(n = 75)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

表 1: この研究のコホートのベースライン特性。

補足表1: 小児および青年における腹部大動脈および総頸動脈内膜中膜厚 (IMT) の測定中のデータのコンプライアンス、協力、および欠損を減らすための考慮事項と提案された介入の要約。 このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。

本稿は、特に若年層(0〜18歳)におけるaIMTおよびcIMTを測定するための超音波画像の取得と分析に関するガイダンスを提供します。どちらの手法も、幼少期の曝露がアテローム性動脈硬化症に及ぼす影響を調査する上で有用性が実証されていますが、以下で説明する技術的な課題の影響を受けやすいです。

プロトコル実装の重要なステップ
超音波システムと設定: 高品質のBモード画像の取得は不可欠です。したがって、オペレーターは測定に関する重要な専門知識と超音波検査の知識を持っている必要があります。設定によっては、特定のトレーニングと認定パスウェイ、または経験豊富な研究チームによる専用のトレーニングが必要になる場合があります。施設で技術を確立するには多額の投資が必要であり(超音波や専用の分析ソフトウェアなど)、継続的なコスト(ソフトウェアの更新やオペレーターのトレーニングなど)が発生する場合があります。

画像の品質もマシンに依存します。大型のメインフレーム超音波は、小型のポータブルマシンと比較して高品質の画像を生成するため、優先する必要があります。特に超音波技術の大幅な進歩により、個々の機器の設定も考慮する必要がありますが、IMT測定への影響を徹底的に検証した研究はほとんどありません。Bhagirath et ^al.22 は、標準の8 MHzまたは高周波14 MHzトランスデューサで収集されたcIMT測定値を比較し、最小の差(被験者の95%で互いに0.05 mm以内)を発見しました。一方、幻動脈を用いた研究では、ダイナミックレンジの小さな変化が壁の厚さに有意に影響を与えることが示された²³。さらに、Mitchell et ^al.24 は、1990 年代半ばから 2010 年代半ばまでに製造された 4 つの別々の超音波システムをテストし、取得速度とプログラミングの改善により cIMT が平均変動することを発見しました。規範的なデータが現代の技術で開発され、独創的な検証研究が繰り返されるまで⁸、可能な限り上記の推奨設定を利用することをお勧めします。これらは専門家の意見に基づいており、以前の研究との比較を容易にします。重要なことは、機械と超音波の設定は、研究内で一貫している必要があります。

参加者の特徴: 参加者の忍容性とコンプライアンスは、IMT評価の実現可能性に影響を与える可能性があります。私たちの経験では、最も困難なコホートは7歳未満の子供です。このコホートでは、画像取得を試みられない、時期尚早に中止される可能性がある、または解析に不十分である(例:過度の動き)。.したがって、オペレーターの専門知識に加えて、年齢固有の行動を管理するための理解と計画の両方を持つことが不可欠です。乳幼児のための実践的な推奨事項を提供するための実現可能性調査は少ない。Zhaoら²⁵ は、健康な2歳児で、読書や漫画鑑賞などの気晴らしを利用してcIMT(72%)とaIMT(67%)を測定するのに同様の成功率があることを発見しました。Mivelaz et ^al.26 は、1 歳児の cIMT の測定について、良好な実現可能性 (79%) と再現性を示しました。これらの率は、Skilton et ^al.3 によって提案された欠損データの 10% のしきい値を下回っています。任意ではありますが、この閾値は、aIMTの既存の文献の欠損データの割合によって通知されており、cIMT²⁷についても同様の値が報告されています。したがって、このコホートと高齢者のコンプライアンスと協力を強化するための推奨事項は、非侵襲的な医療処置を行う医療従事者へのアドバイスから適応されています。これらを 補足表1 にまとめる。結果に影響を与える可能性のある別の参加者の特性は、体重が多いことです。11〜34歳の健康なボランティアを対象とした横断研究では、BMIは欠落しているaIMTデータの有意な予測因子でした。同様に、BMIが高いほど、成人のcIMTのデータ不完全性と関連しています²⁸。このコホートでは、低周波トランスデューサまたは湾曲したリニアアレイトランスデューサーにより、欠損データを減らすことができますが、その有効性はまだ検証されていません。

測定サイト: 測定対象の船舶に固有の課題がいくつかあります。第一に、死後研究では、腹部大動脈の遠位遠隅壁がアテロームの形成の最大の素因を持っていることが示されていますが、その部位を測定することが常に可能であるとは限りません。Skilton et ^al.3 は、間質性ガスの存在は、腹部近位大動脈のみが視覚化されることを意味する可能性があると述べています。ガスを置き換えるための潜在的な解決策については、 補足表1で説明します。この一般的な問題のため、測定部位を事前に指定し、プロトコルの逸脱がある場合は出版物で報告して、試験間の比較をより適切に行うことをお勧めします。cIMTを測定する場合、一般的な問題は角度の数です。現在のコンセンサス^{18、19、20、29} では、複数のソニネーション角度から IMT を平均化することが推奨されていますが、これは参加者と審査官の両方にとって負担となる可能性があります。しかし、複数の角度を持つことで、縦断的研究、特に平均最大IMT³⁰の再現性が向上します。cIMTは耐え難いと感じる可能性が最も高い非常に幼い子供にはお勧めしませんので、片側3回以上の測定を試みることをお勧めします。

手法の制限
どちらの方法にも制限があります。まず、どちらの測定値も、取得および分析の時点でオペレーターに依存します。バイアスを最小限に抑えるために、まず試験官のトレーニング中に、次にデータ収集と分析を通じて定期的に、オブザーバー間およびオブザーバー内の信頼性テストをお勧めします。これらの指標は、出版物で報告する必要があります。可能であれば、分析は盲検化されるべきであり、これを達成するための実践的な提案を提供しました。また、バイアスを減らし、分析効率を向上させることが示されており、機械に依存する可能性のある手動キャリパー測定に匹敵するため、連続半自動ソフトウェアの使用を強くお勧めします³¹。第二に、年齢とともに両方の血管の生理学的成長により、ある程度の内膜肥厚が予想されます。したがって、絶対測定値の体の大きさの補正は統計分析に含めるべきであり、他の場所で説明されています^3,32。統計計画には、測定または分析時にバイアスのリスクがあるとフラグが立てられたスキャン(広範な手動調整など)を除外する感度テストも含める必要があります。

重要なのは、aIMTとcIMTの両方について、年齢、性別、人種固有の規範的価値観と病理学的なカットオフが不足していることです。これを試みた研究は、少なすぎる人々、狭い年齢層、または方法論を適切に報告していない²⁰。AEPC は、利用可能な文献²⁰ を使用して、年齢と性別で調整された 75^パーセンタイルを超える cIMT 値を異常として分類することを推奨しています。しかし、この分類を治療を処方するための選択基準として使用した研究は確認されていない。規範的なデータがないにもかかわらず、これらの測定は、推定的介入の有効性をテストする可能性があります。実際、cIMTは、薬理学的³³およびライフスタイル介入³⁴の小児を対象とした試験の主要評価項目として有用性が実証されており、aIMTはライフスタイル介入試験^35,36のサブスタディで探索的結果として検証されています。若者に関する規範的なデータを確立することは、将来の研究の焦点であるべきです。当面は、コホート研究には適切に適合した対照を含めるべきである。

他の方法と比較した有意性
血管の健康状態を評価するための代替の非侵襲的モダリティは、脈波伝播速度 (PWV) です。このテストでは、血管の弾性的および機能的特性、つまり、CVD^37,38の中間バイオマーカーである動脈硬化を評価します。思春期前の小児における動脈硬化の病理学的変化を検出するためのPWVの有用性は、依然として不明である。彼らのメタアナリシスで、Varleyら³⁹は、0〜18歳の健康な被験者の動脈硬化に対する早期の曝露の影響を支持する限られた証拠を発見しました。彼らは、母親の糖尿病に曝露された人々のPWVが対照群と比較して有意に高かった小児および青年を対象とした単一の研究のみを同定した(参加者42人、平均差0.17 m/s [95%CI:0.14-0.20]、p < 0.001)³⁹。これは、動脈コンプライアンスが小児期に最も大きく、加齢に伴う動脈硬化の変化は思春期まで現れないことを示す文献と一致しているようです40,41,42。2歳から20歳までの健康な参加者のコホートでも同様の結果が得られ、⁴³歳から約10年後にはcfPWVが加齢に伴って増加しました。そのため、10歳未満の子供のリスクグループ以外でのPWVの使用には注意を払います。

Developmental Origins of Disease研究における本手法の重要性と応用可能性
生後1,000日間の血管系の適応変化は、個人が後年の^CVD1のリスクを高める素因となる可能性があります。CVDエンドポイントは子供や青年に発生する可能性は低いため、この重要な時期以降の早期の動脈変化を測定するための年齢に適したモダリティを適用することで、次のことを達成できます:(1)潜在的な予防戦略に情報を提供できるリスク要因を遡及的に特定し、特徴付けます。(2)特に生後1,000日間の予防戦略の有効性を評価する。(3)標的を絞った介入の恩恵を受ける可能性のある、後年のCVDのリスクが高い人を特定します。

他のモダリティと比較して、IMTは、若年者集団の動脈血管系の早期構造変化を特定するための費用対効果が高く、アクセスしやすく、許容できる選択肢であることに変わりはありません。小児における一般的な頸動脈および腹部大動脈 IMT の直接比較はほとんどなく、この集団における cIMT 測定のいくつかの技術的課題があります。対照的に、aIMTはこの年齢層で忍容性が高く、無症候性アテローム性動脈硬化症の評価においてcIMTと同等の性能を発揮します。したがって、乳幼児にはaIMTを推奨し、思春期半ばまでの初期の動脈変化を評価するためにcIMTを使用しないように注意する必要があります。特に小児および青年におけるIMT評価における標準化と均質性の欠如は、どちらの施設でもこの技術の重要な制限として特定されており、このプロトコルがこの制限に対処し、データ収集と再現性を改善し、研究間の有意義な比較を促進し、IMT測定の臨床的妥当性を向上させることを願っています。

著者は何も開示していません。

著者は、私たちの研究に参加したすべての参加者に感謝したいと思います。