胎児における心機能評価は超音波検査により行われる．その評価は，成人・小児領域で用いられる収縮能や拡張能の評価方法に加え，静脈管や臍帯動脈の血流評価など胎児特有の循環評価が用いられる．最近はこれらの評価項目を統合してスコア化したCardiovascular Profile Score （CVPS）が用いられることも多い9）（Fig. 2）．通常，心機能の低下は，拡張能の低下が先に起こり，収縮能の低下が明らかになるのは心機能低下の末期とされる．
胎児の心臓超音波検査
現在，主にB mode法，M mode法，カラードプラ，パルスドプラ法が用いられる．胎児超音波では，妊娠週数，母体の体格，羊水量などさまざまな影響を受ける．また胎位・胎向がさまざまであり，常に一定の位置や方向からアプローチすることが困難である．胎児が適切な胎位・胎向でない場合，母体を側臥位にしたり，胎児が動くのを待つことも必要となる．また胎児の呼吸様運動はパルスドプラ法での計測に影響を与えるため，呼吸様運動のないときに計測する．静脈では特にその影響が強い．
胎児心機能評価項目
1. Cardiovascular Profile Score（CVPS）
5つの評価項目から，心機能を総合的に評価するものである．評価項目は，胎児水腫の有無，静脈血流波形（静脈管と臍帯静脈），心胸郭断面積比（cardiothoracic area ratio: CTAR），心機能（右心室・左心室の短縮率と房室弁血流パターン），臍帯動脈の血流波形の5つである（Fig. 2）．各項目2点満点，合計10点満点で採点する．CVPSは胎児水腫，先天性心疾患，胎児発育不全など様々な病態で胎児予後との関係が示されている10–12）．CVPSは総合的な心機能の指標として使いやすいだけでなく，測定すべき項目およびその重症度が明示され，概念的であるものの評価項目間の重症度もわかるため，心機能評価の全体像を理解しやすい．以下CVPSの項目を中心に述べる．
2. 心胸郭断面積比（cardiothoracic area ratio: CTAR）
心臓の面積を胸郭の面積で割った値を％で表したものである．四腔断面を描出し，それぞれの面積をellipse法（楕円で近似）で計測する3, 13）（Fig. 3）．心臓は心膜の外側までとし，胸郭は皮膚や筋肉を除いた肋骨・脊柱を含む胸郭の外側までとする3）- 3) 日本胎児心臓病学会編：日本小児循環器学会胎児心エコー検査ガイドライン（第2版）．日小児循環器会誌2021; 37: S1.1
．なお胸郭の計測については日本胎児心臓病学会のガイドラインを含め胸郭の外側とするものが多いが，アメリカ心エコー図学会のガイドラインでは胸郭の内側（肋骨の内側）としている3, 4, 14, 15）- 3) 日本胎児心臓病学会編：日本小児循環器学会胎児心エコー検査ガイドライン（第2版）．日小児循環器会誌2021; 37: S1.1
- 4) Moon-Grady AJ, Donofrio MT, Gelehrter S, et al: Guidelines and Recommendations for Performance of the Fetal Echocardiogram: An update from the American Society of Echocardiography. J Am Soc Echocardiogr 2023; 36: 679–723
- 14) García-Otero L, Soveral I, Sepúlveda-Martínez Á, et al: Reference ranges for fetal cardiac, ventricular and atrial relative size, sphericity, ventricular dominance, wall asymmetry and relative wall thickness from 18 to 41 gestational weeks. Ultrasound Obstet Gynecol 2021; 58: 388–397
- 15) Awadh AM, Prefumo F, Bland JM, et al: Assessment of the intraobserver variability in the measurement of fetal cardiothoracic ratio using ellipse and diameter methods. Ultrasound Obstet Gynecol 2006; 28: 53–56
．正常値は20～35％である（Fig. 3a）．35％以上であれば心拡大と判定される（Fig. 3b）．心時相により心臓の面積が若干変動するため，当院では測定する時相を拡張期末期（房室弁が閉鎖したとき）としている14）．胎児発育不全ではCTARは大きくなるが，特に横径が大きくなりglobularと表現される1）（Fig. 3b）． CTAR(％)＝胸郭の断面積心臓の断面積×100
3. 房室弁逆流
三尖弁逆流は軽度のものは正常胎児でしばしば認められるが，汎収縮期に認められれば異常である．一方，僧帽弁逆流は正常では通常認めないため，認めたときは異常が疑われる．汎収縮期に認められれば高度の心機能異常が示唆される．
4. dP/dt
房室弁逆流速度の立ち上がりの傾きから収縮能を評価するものである．心収縮能が保たれていれば，心内圧は収縮早期に急峻に上昇するため，房室弁逆流速度の立ち上がりの傾きも急峻となる．一方，収縮能が低下すると圧の立ち上がりが鈍化するため房室弁逆流速度の立ち上がりも緩やかとなる．連続波ドプラもしくはパルスドプラ法にて房室弁逆流波形を記録し，逆流速度が0.5 m/sから2.5 m/sまで上昇するのにかかる時間（ΔT）を計測する．簡易ベルヌーイ式を用いるとこの間に心室圧は24 mmHg上昇したと考えられ，dP/dt＝24/ΔT mmHg/secとして求められる（Fig. 4）．房室弁逆流が2.5 m/s以下のときは，参考としてΔTを0.5 m/sから2.0 m/s（dP/dt＝15/ΔT）もしくは0.5 m/sから1.5 m/s（dP/dt＝8/ΔT）として求めることも行われる．800 mmHg/sec以下は低値とされ，400 mmHg/sec以下は重度の収縮能低下と考えられている9）． dP/dt=24/ΔT mmHg/sec
5. 心室内径短縮率（fractional shortening; FS）
収縮能の指標として用いられる．各心室のFSはMモード法を用いて計測した拡張期と収縮期の心室径から計算する．四腔断面で，カーソルを心室中隔に対してほぼ垂直になるように房室弁直下に設定し，各心室の拡張末期径と収縮末期径を計測する（Fig. 5）．拡張末期径と収縮末期径の差を拡張末期径で除することで算出される．右心室・左心室ともに正常値は週数によらず一定で0.28～0.40前後とされる16）．ただしカーソルの位置や角度などが少し変わると値が大きく変動してしまう16）．真のFS低下は心不全がかなり進行した状態である． FS＝拡張末期内径－収縮末期内径拡張末期内径
6. 房室弁流入波形（E/A比）
拡張能の指標として用いられる．心室流入血流波形であるE波（拡張早期波：心室弛緩に伴う受動血流）とA波（心房収縮波：心房収縮に伴う拡張後期の血流）の比である．成人では，E波がA波よりも高いが，胎児ではE波よりもA波のほうが高い．これは胎児では拡張能が低い（弛緩能が低く，コンプライアンスも低い）ことによるとされ，流入血流における心房収縮の役割がより大きいことを示す．妊娠週数に伴いE/A比も増加していく（Fig. 6）．胎児のE/A比は妊娠初期で約0.5，中期で約0.8と増加する16–20）- 16) DeVore GR: Assessing fetal cardiac ventricular function. Semin Fetal Neonatal Med 2005; 10: 515–541
- 17) Reed KL, Sahn DJ, Scagnelli S, et al: Doppler echocardiographic studies of diastolic function in the human fetal heart: Changes during gestation. J Am Coll Cardiol 1986; 8: 391–395
- 18) Godfrey ME, Messing B, Cohen SM, et al: Functional assessment of the fetal heart: A review. Ultrasound Obstet Gynecol 2012; 39: 131–144
- 19) Van Splunder P, Stijnen T, Wladimiroff JW: Fetal atrioventricular flow-velocity waveforms and their relation to arterial and venous flow-velocity waveforms at 8 to 20 weeks of gestation. Circulation 1996; 94: 1372–1378
- 20) Tulzer G, Khowasathit P, Gudmundsson S, et al: Diastolic function of the fetal heart during second and third trimester: A prospective longitudinal Doppler echocardiographic study. Eur J Pediatr 1994; 153: 151–154
．重度の心不全ではE波とA波は融合し単峰性となるとされる9, 21）．なお頻脈でもE波とA波を区別しにくくなる．
7. 静脈血流評価
中心静脈圧を推察する指標として，静脈の血流波形が用いられる．拡張期の後期である心房収縮期の血流波形（心房収縮波 A波）により評価する．パルスドプラによる血流計測は胎児の呼吸様運動の影響を受けるが，静脈血流では特に影響が大きい．呼吸様運動のないときに計測する．三尖弁閉鎖症や右室の閉塞性疾患などでは心不全の有無を反映せず，逆行性血流が認められるので注意する22, 23）．
・静脈管
静脈系の評価項目として最も使用されている．静脈管は肝循環をバイパスし門脈と下大静脈をつなぐ．腹部の正中矢状断もしくは横断像で描出する．血流が速いためカラードプラでエイリアシングにより容易に描出できる．心房収縮期も順行性の血流でnotchとして認められる（Fig. 7a）．中心静脈圧の上昇により，心房収縮期の血流が低下しPulsatility Index（PI）は上昇する．心房収縮期血流の途絶や逆流は中心静脈圧の高度の上昇を示唆する所見として重要である12, 24）（Fig. 7b, c）． PI＝収縮期最高血流速度－拡張末期血流速度平均血流速度
・下大静脈・臍帯静脈
下大静脈（右心房への流入部）では，心房収縮期の血流（A波）は逆流波となる．心房収縮期の逆流速度と心室収縮期の流入速度の比であるPreload Index（PLI）が用いられる（Fig. 8）．0.5以上は異常と考える25, 26）．一方，臍帯静脈は正常では定常流であるが（Fig. 9a），静脈圧の上昇に伴いpulsation（波動）を認めるようになる（Fig. 9b）．Pulsationの周期は心周期と一致しており心房収縮期に谷となる9）．胎児の呼吸様運動でもpulsation様に描出されるが，心周期と一致せずに周期が長いことから区別される（Fig. 9c）． PLI＝心房収縮期の逆流速度 （A波）心室収縮期の流入速度 （S波）
8. 動脈血流評価
各臓器の血管抵抗や循環状態を推察する指標として動脈の血流波形が用いられる．臍帯動脈は胎盤，中大脳動脈は脳の評価として用いられる．収縮期最高血流速度と拡張末期血流速度の差を，収縮期最高血流速度で除したResistance Index（RI），平均血流速度で除したPulsatility Index（PI）で評価する． RI＝収縮期最高血流速度－拡張末期血流速度収縮期最高血流速度PI＝収縮期最高血流速度－拡張末期血流速度平均血流速度
・臍帯動脈
free loop（胎盤の臍帯付着部，胎児の臍部の双方から離れた部位）で計測する．正常では胎盤の血管抵抗は非常に低いため，拡張期も血流速度は速い（Fig. 10a）．胎児が低酸素状態やアシドーシスになると拡張期血流は低下し，RIやPIは上昇する．臍帯動脈の途絶や逆流は胎児機能不全を示唆する所見である16）（Fig. 10b, c）．胎児心エコー用のプリセットはパルスドプラ法のフィルタが高いため，途絶は過剰診断となりやすく，逆流は見逃されやすい．途絶や逆流の判定は通常の胎児超音波の設定で行うかフィルタを下げる．
・中大脳動脈
中大脳動脈の基部で測定する．正常では脳の血管抵抗は胎盤より高いため，拡張期血流速度は遅くRIやPIは高い（Fig. 11a）．胎児が低酸素状態やアシドーシスになると脳への優先的な血流再分配（brain sparing effect）が起こり，中大脳動脈の拡張期血流は増加しRIやPIは低下する27, 28）（Fig. 11b）．一方，HLHSなど左心系の流出路障害がある心疾患において，MCA-RIが低値を示し，神経学的予後との関連などが示唆されている29）．
9. Tei index（myocardial performance index; MPI）
Tei indexは，収縮能の指標である等容性収縮時間（ICT）と拡張能の指標である等容性弛緩時間（IRT）の和を駆出時間（ET）で除したものである．収縮能，拡張能いずれの低下でもTei indexは増加するため，統合的な心機能を表す指標とされる30）- 30) Tei C, Ling LH, Hodge DO, et al: New index of combined systolic and diastolic myocardial performance: A simple and reproducible measure of cardiac function—a study in normals and dilated cardiomyopathy. J Cardiol 1995; 26: 357–366
．パルスドプラ法で心室流入および流出血流波形を記録し，心室流入の終了から再開始までの時間（a）と駆出時間（b）を計測し（a−b）/bとして算出することが可能である（Fig. 12a）．左心室ではサンプルゲートを大きめにすることで流入および流出血流を同時に記録することが可能である（Fig. 12b）．右心室では流入路と流出路が離れているため双方の血流を同時に記録することは困難であるため，別々に描出し計測する．二つのサンプルゲートを持つDual gate Dopplerを使うと右心室も同時に記録することが可能である（Fig. 12c）．Tei indexの正常値は報告により異なるが右心室：0.466±0.09，左心室：0.464±0.08との報告があり，また妊娠週数により変化しないという報告と軽度増加するという報告がある31）． Tei index=ICT+IRTb=a−bb
10. 総心拍出量（combined cardiac output: CCO）
CCOは左右心室の心拍出量の合計である．体重当りで評価され，正常では週数によらず425～465 mL/min/kg程とされる7, 8）．各心室の拍出量（CO）は，半月弁の弁輪部（大動脈弁と肺動脈弁）の断面積，同部位のドプラ波形をトレースしたvelocity time integral（VTI），心拍数の積をもって算出する．CO（mL/min）＝半月弁輪径（cm）2/4×3.14×VTI（cm）×HR（/min）（ドプラ入射角度＜20°）で求める（Fig. 13）．正常では右室拍出量は左室の約1.4倍とされ，右室優位である7, 8）．半月弁の弁輪径，ドプラの入射角度，サンプルゲートの位置などの少しの違いによりCOの値は大きく変わるため胎児では使いにくい面がある． CO(mL/min)＝半月弁輪径(cm)24×3.14×VTI(cm)×HR(/min)CCO(mL/min/kg)＝右心室CO＋左心室CO推定体重(kg)
