心臓カテーテル検査

内科学 第10版

心臓カテーテル検査(検査法)

　心臓カテーテル検査は末梢動脈あるいは末梢静脈から心腔あるいは冠動脈へカテーテルを挿入することによりなされる．近年の心臓超音波検査，心臓（冠動脈）CT検査，MRI，心臓核医学検査などの非侵襲的画像診断法の進歩は目覚ましく，心機能，構造に関する詳細な情報がこれらの検査法により得られるようになり，心臓カテーテル検査の意義は以前と比べると薄れつつある．しかしながら心臓カテーテル検査が循環器疾患の診断において中核をなす検査であることに変わりはない．
　心臓カテーテル検査においても進歩が認められる．カテーテル，ガイドワイヤーなどの素材，性能の向上，またカテーテル挿入部位として大腿動脈に代わり橈骨動脈が使用されるなどダウンサイジングも進められており，以前と比べるとより低侵襲かつ短時間に施行することが可能となってきている．また血管内超音波検査，光干渉断層法（OCT）による冠動脈の詳細な評価，プレッシャーワイヤーによる冠血流予備能（FFR）の評価も近年広く施行されるようになり，冠動脈形成術の適応決定，治療方針決定に重要な役割を果たすようになってきている．本項では診断手技としての心臓カテーテル検査に焦点を合わせ，カテーテルアブレーション，冠動脈形成術など治療に関しては他項に譲る．また冠動脈造影検査，心血管造影検査については別項【⇨5-5-8），9）】が設けてあるため概略を述べるにとどめ，本項ではその他の心臓カテーテル検査を中心に検査の目的別に解説する．
（1）圧測定
　Swan-Ganzカテーテルは右房圧，右室圧，肺動脈圧，肺動脈楔入圧を評価するのに最も一般的に使用される（図5-5-47）．また同カテーテルにて熱希釈法を用いて心拍出量の測定も行われる．一般的に造影剤使用の影響を避けるため造影検査に先立って施行される．Swan-Ganzカテーテルを挿入する際はカテーテル先端のバルーンを1.5 mLほどの空気で膨らませ血流に乗せて進める．心臓カテーテル検査室で施行する場合はX線透視下にカテーテル先端の位置を確認しながら行い通常は肺動脈楔入圧，肺動脈圧，右室圧，右房圧の順に心内圧の測定を行う（図5-5-48）．Ｘ線透視を使用しない場合は先端部の圧を観察しながら挿入するが穿刺部から右房までのおおよその距離を把握しておく必要がある（表5-5-10）．　右房圧は心房収縮に一致するa波，心室収縮による三尖弁輪の下方への牽引によるx谷，心室収縮に伴う三尖弁輪の心房側への移動と静脈灌流により生じるv波，房室弁の解放後の心房から心室への血液流出によるy谷により形成される．肺動脈楔入圧は肺毛細血管を介して肺静脈つまり左房圧が伝播されたものでやはりa波，x谷，v波，y谷から形成される．各成分の異常を観察することで三尖弁逆流や僧帽弁逆流でみられるv波の増高などの異常所見のみならず，肺高血圧や収縮性心膜炎などに特徴的な所見を得ることもできる．右心カテーテル検査で測定される圧，その他の指標の正常値を表5-5-11に示す．
（2）心拍出量測定
　心拍出量の測定はサーミスタ付きSwan-Ganzカテーテルで熱希釈法により求める方法が最も汎用される．熱希釈法により心拍出量は以下の式で与えられる．

ここでT_Bは血液温度，T_Iは注入液の温度であり，分母は血液温度変化の積分値である．よって熱希釈曲線の曲線下面積が大きいほど心拍出量が小さくなることがわかる（図5-5-49）．心拍出量は通常L/分で表され，体表面積で除して補正したものを心係数とよびL/分/m²で表される．熱希釈法ではシャント性心疾患，重症の三尖弁閉鎖不全症などでは正確な評価が困難であり，そのような場合ではFick法が用いられる．Fickの原理とは“特定の物質がある臓器で摂取または生成される際，流入動脈と流出静脈の血液内のその物質の濃度差と血流量との積が物質の摂取量または生成量になる”というものである．これを肺，酸素に適用すると“一定時間における酸素消費量すなわち肺での酸素摂取量は動脈と静脈の酸素含量の差と心拍出量の積に等しい”となる．実際の計測には肺動脈と動脈の酸素飽和度および呼気ガス分析による酸素摂取量が必要である．Fick法による心拍出量は以下の式で与えられる．

ヘモグロビン（Hb）1 g/dLあたりの酸素抱合能は1.36でありこれをLあたりに直すと酸素飽和度×Hb（g/dL）×1.36×10となる．したがって

となる．　Swan-Ganzカテーテルによって右心系の圧測定に加え，左房圧の推定値である肺動脈楔入圧および心拍出量を測定できるため同カテーテルを用いて心不全患者の血行動態評価が可能となる．心不全患者の血行動態の評価にはForrester分類がよく用いられる．Forrester分類はもともと急性心筋梗塞患者の血行動態に用いられたものであるが心不全患者の血行動態を的確に評価，分類できるため心筋梗塞以外の心不全患者にも広く用いられている．Forrester分類は肺動脈楔入圧と心係数による分類であり肺動脈楔入圧＜18 mmHg，心係数≧2.2 L/分/m²が正常の血行動態であるI型，肺動脈楔入圧≧18 mmHgかつ心係数≧2.2 L/分/m²がⅡ型，肺動脈楔入圧＜18 mmHgかつ心係数＜2.2 L/分/m²がⅢ型，肺動脈楔入圧≧18 mmHgかつ心係数＜2.2 L/分/m²がⅣ型と分類される（図5-5-50）．肺動脈楔入圧は肺うっ血の指標，心係数はポンプ機能障害の指標となり，Forrester分類に基づいて至適な治療法の選択を行うことが可能である．
（3）短絡の評価
　シャントのない場合，心拍出量は肺血流量および体血流量に一致している．しかし心房中隔欠損などのシャント性心疾患では肺血流量と体血流量は一致せず，大動脈，右房，右室，肺動脈，肺動脈楔入圧，左室，大動脈などの各部位の酸素飽和度を測定することにより算出できる．短絡率は心臓カテーテル検査室の装置が自動的に計算してくれるようになったが原理を理解しておくことが必要である．短絡量の計算も前述のFickの原理に基づいて行われる．

であるから

と変形でき，さらに

となる．同様に

となる．肺静脈血酸素飽和度は心房中隔欠損症では肺静脈に直接カテーテルを進めることにより採取可能であるがそれ以外の疾患では困難である．よって右左シャントがないと考えられる場合には体動脈血の酸素飽和度で代用する．右左シャントがある場合には肺動脈楔入部位で最初の10 mL程度を捨てた後にさらに採血すると肺毛細管を経て肺静脈血が引けるのでそれを測定するか0.98を代入してもよい．混合静脈血酸素飽和度は安静時には上半身からの静脈灌流が下半身のそれよりも多くFlammの式が用いられる．

算出された肺血流量，体血流量を用いて肺血流量・体血流量比Q_p/Q_sを算出する．

　Q_p/Q_sでは酸素消費量などほかの因子が消去されているため血液の酸素飽和度のみで算出することができる．図5-5-51にQ_p/Q_s計測の1例を示す．Q_p/Q_sは多くの先天性心疾患において手術適応を決める重要な基準となる．Eisenmenger化による肺血管床障害によってQ_p/Q_sは低下するため肺高血圧を合併した先天性心疾患の手術適応の決定には肺血管抵抗の測定が必要である．肺血管抵抗および全身血管抵抗は心拍出量および各部位の圧から計算される．

血管抵抗は一般にdynes・秒・cm⁻⁵で表すため係数80をかけ，また肺動脈楔入圧を左房圧の代用として用いる．シャント性疾患がないときはQp，Qsは等しいため熱希釈法で求めた心拍出量を用いてよいがシャント性疾患の場合は各循環血流量を測定してそれぞれの抵抗の計算に用いる．心拍出量の代わりに体表面積で除した心係数を用いるとそれぞれPVRI（肺血管抵抗係数），SVRI（体血管抵抗係数）となる．
（4）弁口面積の計算
　弁口面積もコンピュータで自動的に計算されるがその原理を理解しておくことは必要である．弁口面積はGorlinの式により算出されるが，これはTorricelliの法則に基づく．Torricelliの法則では穴を通って液体が流れるときの流速Vと一定時間あたり流量F，穴の断面積Aの関係は

となる．ここで定数C₁は弁口収縮の補正係数とよばれ，弁口を通過する流れの断面積が真の弁口面積よりも小さくなるという物理的現象を補正するためのものである．またTorricelliの法則では流速Vは弁前後の圧較差の平方根に比例する．

　gは重力定数で980cm/s²，C²は速度係数であり圧が運動あるいは速度エネルギーに変換される際のエネルギー損失を補正するものである．
　これら2つの式をまとめると弁口面積は以下のようになる．

Cは実測値との比較から引き出された経験的な補正係数で僧帽弁では0.85，大動脈弁では1.0が使用される．血流量Fは心拍出量COと一致しないことに注意が必要である．僧帽弁では拡張期充満時間にのみ血流が通過し，大動脈弁では収縮期駆出時間にのみ血流が通過することを考えると

となる．ここでDFPは拡張期充満時間（秒/拍），SEPは収縮期駆出時間（秒/拍）でありそれぞれ僧帽弁が開放している時間，大動脈弁が開放している時間に一致する．弁口面積算出のための最終的な公式は以下のようになる．

僧帽弁，大動脈弁いずれの場合も高度の逆流を合併する場合には逆流血と有効血流の和が弁を通過するので弁口面積が過小評価されることに留意する必要がある．圧較差は僧帽弁狭窄症では左房圧の代用として肺動脈楔入圧と左室圧を同時測定してそれらの圧波形を重ね合わせることによって計算するが肺動脈楔入圧波形は左室圧より時相的に遅れるために，重ね合わせの際には肺動脈楔入圧波形を時間軸の前方にずらせて補正する必要がある．図5-5-52に僧帽弁口面積測定の1例を示す．
　大動脈弁狭窄症では左室圧と大動脈圧の同時測定を行って圧較差を計算していたがドプラエコーによる評価が一般的となったため最近のガイドラインではカテーテル検査による大動脈弁口面積の評価は推奨されていない．三尖弁狭窄，肺動脈弁狭窄については治療方針決定において弁口面積は通常用いられず圧較差や臨床症状が重要とされる．
（5）冠動脈造影，左室造影
　冠動脈造影，左室造影に関しては別項【⇨5-5-8），9）】が設けてあり概略を述べるにとどめる．
　冠動脈CTの著しい進歩によって多くの症例においてきわめて正確な評価をより非侵襲的に行うことが可能となった．現在では冠動脈造影は冠動脈ステント留置術などのインターベンションを前提として行われることが多くなっている．アプローチ部位は大腿動脈，上腕動脈が主流であったがイントロデューサーシース，造影用カテーテルの細径化に伴い現在では橈骨動脈が用いられることが多い．冠動脈造影には左右冠動脈それぞれのJudkinsカテーテル（図5-5-53）が最もよく用いられるが，ほかにもAmplatzカテーテルや左右冠動脈用のマルチパーパスなどを用いる場合もある．冠動脈造影は亜硝酸薬を投与後にさまざまな方向から撮像を行い，冠動脈を各セグメントに分離したうえで狭窄度を評価する．左室造影は通常pigtail型カテーテル（図5-5-53）を用いて右前斜位30度あるいは左前斜位60度で撮像を行い画像解析装置により局所壁運動の評価と左室容積を求め駆出率が算定される．ほかの造影検査としては大動脈造影，下肢動脈造影，肺動脈造影などがあるがいずれもpigtail型造影カテーテルを用いて施行されることが多い．
（6）冠動脈内圧測定
　冠動脈造影上75％前後の中等度狭窄の治療適応判定のためプレッシャーワイヤーを用いた心筋血流予備比（fractional flow reserve myo：FFR_myo）の測定が行われることがある．プレッシャーワイヤーは先端から3 cmのところに高感度圧センサーがついている直径0.014 inchのガイドワイヤーであり冠動脈インターベンションの際にも使用できる．狭窄遠位部の平均冠動脈圧をP_d，平均動脈圧をP_a，平均中心静脈圧をP_vとするとFFR_myoは

で表されるが，P_vは高値でなければP_a，P_dに比べ無視できるので

で近似される．ここで

であるのでATPの持続静注あるいは塩酸パパベリンの冠動脈内投与により冠動脈末梢血管を最大拡張し血管抵抗を一定にした状態（最大充血時）では平均血圧の低下は平均血流の低下に比例する．最大充血時のFFR_myoが0.75あるいは0.80以下であれば通常冠動脈インターベンションの適応とされる（図5-5-54）．
（7）冠動脈内イメージング
　冠動脈造影で得られる情報は血管内腔に限られ血管壁の状態についての情報は得られない．そのような冠動脈造影で得られない情報を補うため血管内超音波（intravascular ultrasound：IVUS），光干渉断層法（optical coherence tomography：OCT），血管内視鏡などの検査が施行されることがある．IVUSは20〜45 MHzの高周波数の超音波を発振する端子のついた先端約3Fr（1 mm）のカテーテルを冠動脈内に挿入し血管内で超音波を出し血管の360度の断面像を描出する診断装置である．血管断面積，血管内腔断面積，プラーク断面積など冠動脈造影では得られない情報を得ることができる．OCTは約1300 nm波長の近赤外線を用いて光の干渉性を利用し生体組織から多重散乱した光波を高感度に検出することにより生体の断面画像を描出する．IVUSの空間分解能が150〜200 μmであるのに対しOCTでは10〜20 μmと解像度が高く，IVUSでは観察困難なステント内の薄い新生内膜や不安定プラークの線維性被膜の観察が可能となった（図5-5-55）．その反面で深達度はIVUSよりも浅く，プラークが厚い場合には血管外膜の観察が困難であるなどの欠点ももつ．
（8）心筋生検
　現在心内膜心筋生検は欧米では移植心の拒絶反応のモニタリングを目的とし頻繁に施行されているがわが国では移植そのものが少ないため心筋生検の頻度は少ない．心筋生検の絶対適応となるのは心臓移植の拒絶反応とアントラサイクリン系薬剤による心毒性のモニタリングである．ほかの疾患に対しては相対適応でありそれぞれの疾患について心筋生検の意義は異なる．心筋生検で採取が行われる部位は左室，右室があり，左室へは大腿動脈からのアプローチが，右室へは内頸静脈や大腿静脈からのアプローチが一般的である．通常病変は両心室に及んでいることが多いため左右どちらの心室からの検体でもよい．図5-5-56に心筋生検に用いられる生検鉗子と心サルコイドーシス患者より得られた標本を示す．［齋藤成達・木村　剛］
■文献
Baim DS, Grossman W: Grossman’s cardiac catheterization, angiography, and intervention, 7th ed, Lippincott Williams & Wilkins, 2006.
Bonow RO, Mann DL: Braunwald’s Heart Disease: A Textbook of Cardiovascular Medicine, 9th ed, Saunders, 2011.

表5-5-10

表5-5-11

図5-5-47

図5-5-48

図5-5-49

図5-5-50

図5-5-51

図5-5-52

図5-5-53

出典　内科学 第10版

四訂版 病院で受ける検査がわかる本

心臓カテーテル検査

■心臓病の診断手順

問診（主訴、現病歴、家族歴など）

↓

身体所見（バイタルサイン、四肢血圧、脈、聴診など）

↓

心電図、胸部X線、心臓超音波、血液生化学検査

↓

冠動脈CT・心臓カテーテル・冠動脈造影・心筋シンチグラフィ

心臓に特殊な管（カテーテル）を挿入し、心臓の血行状態や心室・心房などの動きを調べる検査です。病変が見つかれば、その場で生検も行います。

先天性心疾患、心臓弁膜症などで行う検査

　心臓カテーテルは、心臓に特殊な細いプラスチックの管（カテーテル）を挿入し、心臓内の圧や血液の酸素濃度を測定・分析したり、造影剤を注入してX線撮影し、心臓の血行状態や形、心室・心房と弁の動きを調べたり、さらには心臓の筋肉（心筋）を採取して病理学的に検索する心筋生検などを行う検査です。

　また、冠動脈に造影剤を注入すれば、次項で解説する冠動脈造影検査（→参照）になります。

　この検査は、先天性心疾患や心臓弁膜症などの診断や重症度判定では欠かせません。

静脈あるいは動脈からカテーテルを挿入

　心臓カテーテルは、肘静脈または大腿だいたい静脈から挿入する〈右心カテーテル法〉と、上腕動脈あるいは大腿動脈から挿入する〈左心カテーテル〉とがあり、カテーテルを静脈あるいは動脈に直接挿入する検査です。

　左の図は、大腿動脈から挿入しているものです。

　患者には、苦痛や精神的なストレスが伴うために、心電図（→参照）や胸部単純X線撮影（→参照）、あるいは心臓超音波（→参照）などの比較的苦痛を伴わない検査のあとに行います。

検査時間は30分～1時間

　検査は、前日に入院して行います。検査前に、血液凝固時間や出血傾向などの血液検査（→参照）を行って、鼠径部からの検査では、カテーテル挿入部の体毛を切ります（除毛）。

　検査室に入り、局所麻酔をしたのち、カテーテルを挿入して検査を行います。検査時間は30分から1時間です。

　検査の流れ、止血のしかた、検査後の注意点などについては頭部血管造影（→参照）とほぼ同じですので、そちらを参照してください。

　ただ、この検査では、検査中に疑わしい病変があったら、その場でカテーテルの中に細い針を通して、その病変を採取する生検が加わります。生検自体には何の苦痛もありません。

　検査データは、専門医により綿密に分析されます。心臓病と診断された場合は、その重症度あるいは予後までが、この検査で推測できることもしばしばあります。4～5日後には担当医から説明があり、今後の治療指針が話されます。

医師が使う一般用語
「しんカテ」＝心臓カテーテル検査の略

出典　法研「四訂版 病院で受ける検査がわかる本」

六訂版 家庭医学大全科

心臓カテーテル検査
(循環器の病気)

　心臓カテーテル検査は、X線透視下で手足の血管から心臓内へカテーテル（細く柔らかい管）を挿入し、心臓内各部位の圧記録や心拍出量の測定を行い、また必要に応じて血液を採取して酸素含有量を調べるなどの血行動態検査と、さらにはカテーテルから造影剤を注入することにより心臓内、大動脈、冠動脈などを描出する造影検査を組み合わせたものです。

　心臓カテーテル検査には、静脈から右心系に達する右心(うしん)カテーテルと、末梢動脈から逆行性に左心系を検査する左心(さしん)カテーテルがあります。右心カテーテルは、主に心不全や弁膜症の患者さんの重症度、心機能評価に利用されます。透視下でなくてもベッドサイドで挿入が可能なバルーン付きカテーテルは数日間留置できるので、急性心筋梗塞(しんきんこうそく)や重症心不全の患者さんでは、血行動態をモニタリングしながら適切な薬剤を選択して治療が行えます。

　左心カテーテルは右心カテーテルと組み合わせて心機能の評価にも使用されますが、最近では冠動脈造影、左心室造影と組み合わされて虚血性(きょけつせい)心疾患、心筋症(しんきんしょう)の診断、重症度の評価、治療方針の決定に利用されています。このほか先天性心疾患、大動脈瘤(だいどうみゃくりゅう)などの診断にも利用されます。

　最近では、カテーテルもより細く軟らかいものになって検査の安全性が向上しており、一部の施設では外来で行っているところもありますが、基本的には入院が必要です。低血圧、不整脈、穿刺(せんし)部位の血腫(けっしゅ)などの合併症が生じることがありますが、死亡、脳梗塞(のうこうそく)、動脈解離(かいり)といった大きな合併症はまれになっています。ただし、造影剤を使用する検査は、造影剤アレルギーのある人には禁忌で、また、腎機能が低下した患者さんには注意が必要です。

　また、カテーテルは不整脈の検査（電気生理学的検査）や治療（アブレーション）、経皮的冠動脈形成術（PCI）などの治療にも応用されています。

出典　法研「六訂版 家庭医学大全科」