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Technique

LVEF can be calculated using various modalities, either subjectively by using visual estimation or objectively by quantitative methods. The preference is to employ quantitative measures to assess LVEF to minimize variability and favor more precision and accuracy in the measurement.

Non-invasive assessment modalities include:

  • Echocardiography
  • Magnetic resonance imaging (MRI)
  • Computed tomography (CT)
  • Gated equilibrium radionuclide angiography (multiple-gated acquisition scan)
  • Gated myocardial perfusion imaging with either single-photon emission computed tomography (SPECT) or positron emission tomography (PET)

Invasive assessment modalities include:

  • Left ventricular contrast ventriculography during invasive catheterization

Echocardiography: 現在、心エコーを用いてLVEFを測定するために様々な方法を用いることができます。 使用される方法は、使用される心エコー画像の種類（Mモード、2次元、3次元）、および左室（LV）容積を決定するために使用される方程式に基づいて互いに異なっている。 測定方法は、線形（一次元）、面積（二次元）、体積（三次元）のいずれでも可能である。 電離放射線がないことが、心エコー検査に有利に働いている。 現在、LVEFを評価する二次元法として推奨されているのは、円盤のbiplane法（modified Simpson’s rule）である。 幾何学的な仮定に大きく依存する以下に挙げた他の方法（すなわち、修正キノン、楕円体モデル、半球円柱モデル）は、LVEFの推定のために臨床でもはや推奨されない。

Mモードおよび2次元心エコー：

  • Modified Simpson method (biplane method of disk) はLV cavityのエリアトレーシングを必要とする様式である。 米国心エコー図学会は、LVEFの測定にこの方法を推奨している。 この方法では、収縮末期と拡張末期の頂部4室観と2室観の両方で心内膜の境界をトレースしてLVEFを測定する必要がある。 これらのトレースは最終的にLV腔をあらかじめ決められた数のディスク（通常20）に分割する。 ディスクの体積は、検査で得られたトレーシングをもとに算出される。 修正Quinones法と比較すると、LVの形状の幾何学的な仮定が少なくてすむ。 この方法は、縦方向の収縮の寄与を直接測定する。 LV空洞境界の全体のトレースは行われないので、いくつかの幾何学的な仮定を行う必要があります。
  • Modified Quinonesメソッドは線形測定を利用します。 この方法は拡張末期と収縮末期の両方における中室でのLV腔の単一測定を用い、Mモードまたは2次元画像のいずれかを使用して採用することができます。 線形測定から得られる体積計算は、LVの形状が長円形など固定的であるという仮定に依存しているため不正確な場合があり、様々な心病態に適用できない。 LV線形寸法からLV体積を計算するQuinones法は、もはや臨床使用には推奨されない。

総LVEF、EDV、ESVが計算できるアルゴリズムは以下の通りである。 左心室は、円柱（心臓の底部から僧帽弁まで）、切り詰められた円錐（僧帽弁のレベルから乳頭筋のレベルまで）、および心尖に起因する別の円錐の合計であると見なされます。

  • Biplane データを使用した楕円体モデル。 2つの垂直なエコー平面（僧帽弁と頂部ビュー）が、2つの血管造影投影に置き換えられました。 頂膜面小（中隔-後外）軸は画像面積とその最長径から導き出される。 このモデルでは、僧帽弁の平面が基部と頂部の中間にあると仮定する。
  • Single Planeデータを用いた楕円体モデル。 心尖部画像からの面積と長さは、標準的な単一平面面積-長さ式に代入されました。
  • Biplane dataを用いた半球-円柱モデル。 頂部ビューからの僧帽弁レベルおよび長軸での断面積は、円柱のそれと等しい底面積および高さを持つ半球によって一端でキャップされた円柱の体積を解くために使用されました。 中隔-後壁の寸法は、長軸が測定された短軸Dから得られる可変関数である楕円体モデルに基づいてTeichholzによって記述された式に代入された。 この式は、心室が異常に大きい場合と小さい場合の両方に見られる楕円体モデルからの偏差を補正するためのものである。 LV線形寸法からLV体積を計算するTeichholz法は、もはや臨床使用には推奨されません。

    • 三次元心エコー。 三次元エコーは幾何学的な仮定を必要としないため、心エコーを用いたLVEFの測定には最適な方法と考えられている。 この方法から得られるLVEFは、ほとんどの場合、特別な3次元画像プローブを用いて数回の心拍にわたってデータを取得する必要がある。 他のMモードや2次元の心エコー法と異なり、3次元の方法はLVキャビティの形状について最小限の説明を与えるだけである。 他の心エコー法と比較すると、三次元法は、LV腔全体が検出されるため、より正確で、はるかに変動が少ないことが知られています。 LVEFは、手動、半自動、または自動の方法を使用してMRIで得ることができます。 Simpson disk sumation法では、LVの短軸シネ定常自由歳差画像を用いてLVEFを求める。 収縮末期と拡張末期に短軸画像を取得する。 各スライスの心室腔面積を得るために、各短軸画像上でLV心内膜の境界を手動でトレースする。 各画像スライスのトレース面積にスライス間隔（画像間隔＋スライス厚）を乗じることで、そのスライスの体積を求める。 LVの体積は、スライスの体積を加算することによって得られる。 この手法では、LV腔全体をトレースするため、LVの形状を決定する必要がある。 高コントラストを用いれば、心内膜の境界を明確にすることができる。 MRIによるLVEFの算出は、必ずしも電離放射線や造影剤を使用する必要はない。

    CT：造影剤がないため、非造影CT画像では鑑別が困難である。 そのため、血液と心内膜の境界を区別するのに役立つヨウ素系造影剤が使用される。 ハウンズフィールド単位の測定に依存する自動化された方法が使用される。 これらの測定値とコントラストは、心内膜とLVキャビティを区別するのに重要な役割を果たす。 LVEFは、Simpson法を用いて算出することができる。 これは、心臓の短軸シネ画像を再構成してトレースするものである。 この手法では、Simpson法を用いてLV腔全体をトレースするため、LVの形状を決定することが重要である。 心内膜の境界は、造影剤を注入するタイミングに直接関係する。 MRIとは異なり、CT画像は1回の息止めで得られる。 しかし、患者の腎機能低下や造影剤アレルギーを考慮しながら造影剤を使用する必要があり、このモダリティの使用は制限されることがある。

    心臓核医学イメージング。 LVEFを計算するために利用できるさまざまな技術があります。 LVEFを計算するために最も一般的に使用される2つの心臓核画像法は、ゲート平衡放射性核種血管造影（マルチゲート取得スキャン）および単一光子放出コンピュータ断層撮影（SPECT）またはポジトロン放出断層撮影（PET）放射性核種によるゲート心筋灌流画像です

    放射性核種血管造影法。 患者さんの赤血球を過テクネチウム99mで標識して撮影する方法です。 左心室の平面画像を得ることができます。 ただし、SPECT画像を得ることもできる。 LVEF算出のための平面画像は、左前斜投影で左右の心室を区別する必要がある。 LVの関心領域を決定し、その領域内の放射能数を解析する。 左心室の容積を測定するのではなく、収縮末期から拡張末期までの左心室内の放射能の変化を調べる手法であるため、その領域内の放射能数を解析することが重要である。 心電図ガイダンスを用いて、複数の心周期に渡って画像取得をゲートする。 各心臓周期は、後に1心周期あたりのフレーム（画像）数に関連する所定のインターバル数（16または32）に分割される。 最高カウントのフレームは拡張末期を、最低カウントのフレームは収縮末期を表す。 拡張末期フレームの純カウント数-収縮末期フレームの純カウント数/拡張末期の純カウント数。 Net countsは、測定されたLV countsから背景の関心領域（左心室の隣）からのカウントを差し引くことによって決定される。 この手法は、特に体格的に他のモダリティの使用が制限される患者において実施することができる。 心エコー検査が有用でない場合、心毒性化学療法中および/または前胸部または左胸部への放射線照射後に使用することができる。 心エコー検査が不十分な場合（例：COPD、肥満）、あるいは著しい安静時壁運動異常や歪んだ形状がある場合にも、放射性核種による血管造影が推奨される。

    ゲート式心筋灌流CT（コンピュータ断層撮影）およびポジトロンCT（ポジトロン・エミッション・トモグラフィー）法。 テクネチウム99m-放射性同位元素セスタマイビやテトロフォスミンなどの放射性同位元素を含む心筋灌流剤を患者に注入します。 アンモニア、ルビジウム、フルオロデオキシグルコースを画像化剤として使用することができる。 LVEFは心筋灌流検査とともに計算することができる。 これにより、1回の検査で機能と灌流を分析することができる。 撮像剤は患者さんに注入されると心筋に入り込みます。 心電図でゲートされた画像が得られる。 ECGゲーティングは、心周期をあらかじめ計算された各周期ごとのフレーム数（8または16）に分割するのに役立つ。 自動エッジ検出ソフトは、再構成された3次元データを解析してLVEFを決定するのに重要な役割を果たす。 この技術では、LV腔の仮定を決定する結果として、3次元データセットが必要となる。 LVの高い心筋と低いLV腔の境界は、この技術に使用されるソフトウェアによって区別することができる。 EDVとESVは、各心周期フレームにおけるLV cavity volumeを計算することによって得られる2つの重要な変数である。

    侵襲的カテーテル治療中の左室造影剤による心室造影。 ピグテールカテーテルを用いて、心室腔に造影剤を注入する方法です。 この位置は基部から心尖部までの腔を不透明にし、僧帽弁下装置を妨げず、心室性異所性活動を起こしにくくする。 右斜め30°と左前斜め60°が最もよく使われるビューである。 右前斜視は安価で、放射線量も少ないため、より一般的に使用されている。 LVEFを決定するのに役立つ様々な幾何学的方法が開発されている。 これらの方法は、心室腔が対称的であると仮定した数学的モデルを用いて心室容積を決定することに基づいている。 最初にESVとEDVを計算し、これが後にLVEFを決定するのに役立つ。 ディスク法（シンプソンの法則）とダッジ・サンドラー法（面積-長さ法）が最もよく使われる数学的方法である。 Dodge-Sandler式面積長法は、30度右前斜視図および60度左前斜視図におけるLVが楕円に似ていることから、最も一般的に使用されている方法である。 このため、心室腔の縦軸はこの形状の縦軸と一致することになる。 心室容積は、この楕円の体積を計算することで求められる。