I．はじめに

Perfusion CT�MRI や SPECTなどの神経放射線学的画像診断法と同様に，超音波造影剤（UCA）と経頭蓋 color duplex sonography 用の超音波画像診断装置を用いることにより，脳組織灌流動態が評価可能である．この経頭蓋的脳組織灌流画像 transcranial per-fusion imaging（TPI）は，かなり限られた施設で実験的・臨床的研究が少なからず行われ，優れた総説1～4）

もある．我々も，画像描出法の比較，経頭蓋超音波Dop-pler や Dynamic CTとの関係，脳血管反応性などを検討し，探触子固定装置の開発を行い，それらの結果を踏まえた解説を行って来た5～7）．しかしながら，本法の脳循環測定法としての臨床的意義に関しては，とくに定量性に関してまだ未確立と言わざるを得ない．本稿では，現在までに導入されてきたUCAを用いて描出される脳組織灌流画像法とその定量解析法を紹介

し，今後の展望についても触れてみたい．

II．超音波造影剤（UCA）（表 1）8～12）

UCAは，神経放射線学的検査で用いられるヨード製剤と異なり，その組成は微小気泡よりなる気体とそれを包む周囲の殻 shell より成り立っている．これらのUCAの多くは，ほぼ直径 5 µm（多くは 2 µm）程度以下で，静脈注射により肺循環を通過し，動脈系を経て，脳組織灌流動態の評価が可能である．また，基本的に血管外への漏出はない．一方肺循環を通過しないEchovist は，右―左シャントの診断に用いられる．Neurosonology の領域において，とくにTPI に最

初に導入されたUCAは LevovistⓇで，可溶性の空気の周囲を包む shell は Galactose を基材にし，表面活性化剤として palmitic acid が添加されており，me-chanical index（MI）値の高い，すなわち高音圧の超音波照射で破壊されて造影されるという特徴を有する．その後開発され既にヨーロッパなどで臨床導入されている SonovueⓇや本邦でも肝臓腫瘍性疾患にのみ適応が認められた SonazoidⓇなどは，第 2世代のUCAとも呼ばれている．その内容はフッ化炭素よりなる難溶性のガスで，第 1世代のUCAとも呼ばれる Levo-

● 教育講演 脳神経超音波法の実際と展望

経頭蓋超音波Perfusion Imaging による脳組織灌流測定：現状と今後の展望

塩貝 敏之

要 旨超音波造影剤（UCA）を用いた経頭蓋超音波 Perfusion Imaging が，ベッドサイドで繰返し行える簡便性から，主に脳虚血疾患に応用されている．これは，SPECTや perfusion CT�MRI のように定量的にも評価されてきたが，超音波自体（頭蓋骨や測定深度依存性の減衰，UCA特性，描出法のダイナミックレンジの差）や測定法（UCA注入，データ解析，探触子保持）などの問題が，脳循環測定法としての確立の妨げになっている．我々は画像描出法の比較，経頭蓋超音波Doppler や Dynamic CTとの関係，脳血管反応性などを検討し，探触子固定装置の開発を行ってきた．今後，機器や画像法の更なる改善（感度と解像度，正確な局在判定，簡単で迅速な画像法など）が望まれるが，UCA特性を生かした治療応用（血栓溶解，bubble targeting や molecular imaging など）も期待される．

（脳循環代謝 19：44～55，2007）キーワード：経頭蓋超音波組織灌流画像，超音波造影剤，脳組織灌流，定性・定量解析，将来性

恵心会 京都武田病院 脳神経科学診療科〒600―8884 京都市下京区西七条南衣田町 11TEL 075―312―7001（代），TEL�FAX 075―325―2295（直通），E-mail : shiogait@pop11.odn.ne.jp

― 44 ―

適応

認可

肺循環

組成

製造会社

造影剤名

治療

診断

その他

neurosonology

shell

gas

thrombolysis

Macro/

Micro

Japan

Europe

Canada

Japan

Europe

Canada

stable（通過）

galactrose

particles/palmitic

acid

air

Schering

Levovist

Macro/

Micro

Europe

stable（通過）

Phospholipid

Sulfurhexafluoride

（SF6）

Bracco

SonoVue

Macro/

Micro

Japan

（肝腫瘍）

stable（通過）

Lipid surfactant

Perflubutane

（C 4F 10）

Amersham Health

（GE Healthcare）

Sonazoid

Macro/

Micro

stable（通過）

Phospholipid

Perfluoropro

pane（C 3F 8）

Bristol-Myers

Squibb/Dupont

Definity

Macro/

Micro

Europe

USCanada

stable（通過）

human serum

albumine

Perfluoropro

pane（C 3F 8）

Molecular

Biosystems/

Mallinckrodt

Optison

thrombolysis

Macro

Europe

US

stable（通過）

albumine

air

Molecular

Biosystems/

Mallinckrodt

Albunex

right-to-left

shunt

Europe

Canada

unstable（不通過）

galactrose

particles

air

Schering

Echovist

thrombolysis

gene delivery

stable（通過）

dextrose albumin

Perfluoropro

pane（C 3F 8）

Porter et al. 200113）

PESDA

（Perfluorocarbon-

exposed sonicated

dextrose albumin）

表1．超音波造影剤

vistⓇと比較すると，前者は低MIでも容易に共振し増強され易く，更に shell が破壊されにくいため，増強効果も長いとされる8）．一方，最近微小気泡の治療への応用11～13）が注目され

ており，血栓溶解や遺伝子導入に試みられている特殊な PESDA（Perfluorocarbon-exposed sonicated dex-trose albumin）13）などのUCAもある．

III．脳組織灌流画像の描出法（表 2）

現在までに導入された描出法（表 2）は少なからず存在するが，描出法自体がかなり超音波診断機器に依存しており，他機種では行えないものも少なくない．これらの画像法のメカニズムには，超音波の送信音圧とUCAである微小気泡の挙動との関係の理解が重要である（図 1）．すなわち組織やUCAである微小気泡に超音波を送信すると，低音圧では受信信号の波形の歪は少ないが（線形性の後方散乱信号と呼ばれる），音圧が上昇するにつれ，微小気泡は共振しはじめ受信信号に波形の歪が生じる（非線形性の後方散乱信号と呼ばれる）．この非線形性の後方散乱信号を周波数解析して得られた高調波成分を利用した画像法は，ハーモニックイメージング harmonic imaging と呼ばれ，通常の画像（fundamental imaging）より信号・雑音比が高く描出性に優れる（図 2）．高調波成分の中でも信号の大きい 2次高調波を利用した second har-monic imaging（SHI）が，SONOS 5500（Philips）を用いて最初に臨床導入され25），最も広く用いられて来た（表 2）．これでは，SONOS 5500（Philips）独自の超音波の生信号 radiofrequency signals を積分化して得られる integrated backscatter という描出法が利用されている（図 3）．この SHI などの harmonic imagingは，非線形性の後方散乱信号（高調波成分を多く含む）を捕らえて画像が描出されるが，送信周波数に比し受信周波数が上昇するため（図 2），頭蓋骨透過性が問題となり，とくに高齢女性では不利である．SHI などの整数倍の高調波成分を利用する描出法は，同時に存在する組織信号も強いため，それを避ける意味でその中間の 1.5 や 2.5 倍の高調波成分を利用する描出法が導入されている．しかし，周波数が高くなれば頭蓋骨による減衰を受けやすくなり，事実 2.5 倍の高調波成分を利用した ultraharmonic imaging（SONOS 5500）では，増強範囲は SHI に比べ狭かった（図 3上段右）5,44）．その意味から 1�2 倍の subharmonic 成分の利用68）も考えられるが臨床導入されておらず，最近では1.5 倍の高調波成分の利用（Toshiba，Philips）や，送信周波数と同じ周波数帯域を利用する fundamental

経頭蓋超音波 Perfusion Imaging による脳組織灌流測定：現状と今後の展望

― 45 ―

表2．脳組織灌流画像の応用

筆頭著者（出版年）

対象

（実験）

対象

（臨床）

定量解析法

造影剤

投与法

造影剤（社名）

超音波骨窓

（断面）

探触子（送信/

受信周波数，

MHz）

超音波機種

（社名）

画像描出法

a）Fundamental Imaging（Stimulated acoustic emission）

Ito（1995）14）

兎―

bolus

Levovist（Schering）

骨欠損部

（冠状断）

linear（7.5）

EUB450

（Hitachi）

1．B-mode

Greenberg（1996）15），Taylor（1998）16），

Pohl（2000）17），Sclachetzki（2001）18）

犬，豚

健常成人

脳卒中術後

bolus

bolus

AF0145（Alliance

Pharmaceutical）

AF0150（Alliance

Pharmaceutical）Levo-

vist（Schering）

骨欠損部

（冠状断）

側頭窓・骨

欠損部

（水平断）

linear（7）

vector（7）

P3-1（1～3）

3V2C（2）

128 XP

（Acuson）

HDI 5000

（Philips）

Acuson

Sequoia 512

（Siemens）

2．Color velocity

imaging，power

Doppler imaging

Postert（2000）19），Meves（2002）20），

Eyding（200321） ，200422）200423） ），

Holscher（2005）24）

健常成人

神経疾患

bolus

depletion

bolus

Levovist（Schering）

Optison

（Mallinckrodt）

側頭窓

（水平断）

PL20 sector

（2.5）

Sonoline

Elegra

（Siemens）

3．Contrast burst

imaging，Time

variance imaging，

Contrast burst

depletion imaging，

parametric imaging

b）Harmonic Imaging

1）Gray-scale imaging

Postert（199825） ，199926） ，200127） ），

Seidel（199928） ，200029） ，200030） ，

200131） ，200132） ，200233） ，200334） ，

200435） ），Federlein（2000）36），塩貝

（2001）37），Claassen（2001）38），Harrer

（200239） ，200340） ，200441） ），Shiogai

（200242） ，200343） ，200444） ，200545） ），

Wiesmann（200046） ，200447） ），Meyer

（200248） ，200349） ），Caruso（2005）50）

犬健常成人

脳卒中

神経疾患

脳腫瘍

bolus

refill

diminution

bolus

drip

Levovist（Schering）

BY963（Bracco-Byk）

Sonazoid（Nycomed-

Amersham）

Optiso （Mallinckrodt）

側頭窓

（水平断・

冠状断）

S4 sector

（1.8/3.6）

S3 sector

（1.6/3.2）

Sonos 2500，

5500（Philips）

1．Second harmonic

imaging：Inte-

grated backscat-

ter（IBS），para-

metric imaging

Shiogai（2004）35）

神経疾患

―bolus

Levovist（Schering）

側頭窓

（水平断）

S3 sector

（1.6/3.6）

Sonos 5500

（Philips）

2．Ultraharmonic

imaging，IBS

Meairs（2000）51） ，Postert（2000）19） ，

Rim（2001）52），Nakaoka（2001）53），中岡

（2002）54），Holscher（2003）55），Krogias

（2005）56），Nolte（2005）57），Eyding

（200358） ，200422） ，200459） ，200660） ）,石

藏（2004）61）

犬，家

兎健常成人

脳卒中

脳腫瘍

のう胞

bolus

bolus

Levovist（Schering）

Sonazoid（Nycomed-

Amersham）

Sonovue（Bracco）

Optison（Molecular

Biosystems）

側頭窓

（水平断）

P3-1（1.6/3.3）

PL20 sector

（1.3/2.6） L12-

5

HDI 5000

（Philips）

Sonoline

Elegra

（Siemens）

3．Pulse（phase）

inversion har-

monic imaging），

parametric imag-

ing

Bartels（2004，2005，2006）62～64）

脳卒中

bolus

bolus

Sonovue（Bracco）

側頭窓

（水平断）

3V2c（1.5）

Acuson

Sequoia 512

（Siemens）

4．Contrast Pulse

Sequencing

2）Power harmonic imaging

Seidel（2000）30），Meyer（2002）65），Shio-

gai（200444） ，200666） ），石藏（2004）61）

犬，家

兎神経疾患

bolus

bolus

Levovist（Schering）

Sonazoid（Nycomed-

Amersham）

側頭窓・

骨欠損部

（水平断）

S3 sector

（1.6/3.2）

S4 sector

（1.8/3.6） L12-

5 lenear

Sonos 5500

（Philips）

HDI 5000

（Philips）

1．Second harmonic

imaging

Kern（2004）67）

脳卒中

diminution

bolus

Sonovue（Bracco）

側頭窓

（水平断）

P4-2（2～4）

HDI 5000

（Philips）

2．Power pulse

inversion

脳循環代謝 第 19 巻 第 3号

― 46 ―

図1. 送信音圧と微小気泡の挙動と組織灌流画像との関係6）

照射音圧上昇に伴い，微小気泡からの後方散乱信号は，共振・振動により歪みを生じ非線形性成分が増え，気泡崩壊と共に一過性の強い散乱信号が生じる．受信信号を周波数解析すると，送信した基本波の1/2～数倍の高調波（harmonic）成分を含み，これらの画像化をharmonic imagingと呼ぶ．気泡破壊と共に生じる強い信号は，Stimulated Acoustic Emission（SAE）またはLoss of correlation（LOC）と呼ばれ，送信・受信周波数が同じ基本画像（fundamental imaging）でも，組織灌流画像が描出可能である．

図2. 送信・受信信号の周波数分布と画像描出法7）

良好な組織灌流画像を得るには，組織からの信号と造影剤からの信号の差が大きいことが必要である．送信周波数（fundamental frequency，f0）と同じ周波数帯域には組織信号強度が大きく，stimulated acoustic emission（SAE）と呼ばれる造影剤（微小気泡）破壊時に後方散乱する強い信号でないと組織灌流画像は得がたい．一方，送信周波数の整数倍の高調波成分にも，組織信号が含まれるが，造影剤信号よりも比較的小さいため組織灌流画像が描出されやすくharmonic imagingとして利用される．中でも造影剤信号強度が高い2次高調波を利用したsecond harmonic imagingが繁用されてきたが，さらに組織信号が少ない1.5倍や2.5倍（ultraharmonic）44）を利用する描出法が臨床導入されている．受信周波数が上昇すれば，空間分解能は良くなるが，深達性・骨透過性は悪くなり，組織灌流画像を描出できなくなる．その意味から1/2倍のsubharmonic 成分の利用68）も考えられるが，臨床導入されていない．

imaging も利用されている．一方，送信音圧をさらに上昇させると微小気泡は破

壊され，その時に生じる一過性の強い散乱信号は，Stimulated Acoustic Emission（SAE）と呼ばれる現象を生じ，Loss of Correlation（LOC）imaging とも呼ばれる画像法を描出可能である（図 1，表 2）．これを利用すれば，従来のB-mode のみならず，臨床で広く用いられる平均周波数を画像化した color Doppler法や受信パワーを画像化した power Doppler 法でも組織灌流画像が描出可能で，主に実験や手術などで骨欠損がある例で用いられてきた18）．この power Dop-pler を用いた Sonoline Elegra（Siemens）特有の画像法に，Contrast burst imaging や Time variance imag-ing と呼ばれる描出法がある19）（表 2）．これらの画像法は，LevovistⓇのような破壊し易いUCAで，間歇送信法が適する．一方，破壊されにくい第 2世代のUCAでは，連続送信によりリアルタイムの画像が評価し得る．また，HDI 5000（Philips），Sonoline Elegra（Siemens）などでは，送信パルスの位相を反転させる pulse inver-sion 法，SONOS 5500（Philips）では音圧を変化させる power modulation 法69）（図 4），さらには位相も音圧も変化させるAcuson Sequoia 512（Siemens）のcontrast pulse sequence 法62～64）iU 22 や iE 33（Philips）の power modulated pulse-inversion 法などの画像描出法により更なる画質向上が期待できる．

一方，グレースケールの SHI に比べ，増強境界の視認性に関しては，B-mode 上にカラー表示の powerDoppler 画像が描出される power harmonic imagingが優れるが，増強範囲自体は狭い傾向があった（図3）44）．さらにHDI 5000 では，power pulse inversion法が臨床導入されている67）．これらの脳組織灌流画像は，開頭術中54）・後18,44,62）以

外，通常側頭骨窓から経頭蓋的に大脳基底核レベルのおもに水平断面にて評価が行われている．

IV．脳組織灌流画像の定量解析（表 3）

造影剤静注後の時間と脳組織における輝度上昇との関係，すなわち時間―強度曲線を解析すれば，脳組織灌流の定量的評価が可能である．神経放射線学的なperfusion imaging で繁用される古典的な central vol-ume principle70）に基づく解析が，超音波でも試みられてきたが，必ずしも適していないことが明らかとなった．その最大の原因としては，頭蓋骨や深度依存性の

経頭蓋超音波 Perfusion Imaging による脳組織灌流測定：現状と今後の展望

― 47 ―

図5. Acetazolamide（ACZ）負荷試験SHI（a）とPHI（b）による ACZ負荷試験を示す．上段の負荷前に比べ，下段の負荷後では，増強部位の輝度上昇，PHIでは増強範囲の拡大が明らかである．これらから同一深度での定量解析も可能である．

図 3. Gary-scale second harmonic imaging（SHI）と Power Harmonic Imaging（PHI）5）上 段 左 よ りsecond harmonic imaging（SHI）, ultrahar-monic imaging（UHI）と下段はpower harmonic imaging（PHI）．夫々送信/受信周波数が異なっている．Gray-scale SHIは，integrated backscatterという描出法が利用されている．Gray-scale SHIとPHIを比較すると，増強範囲はGray-scale SHIが大きいが，増強境界はPHIの方が鮮明である．

図6. Parametric imaging（QLAB，Philips）7）Second harmonic imaging（SHI）とultraharmonic imaging（UHI）のグレースケール画像（a）を，時間―強度曲線にて解析し，得られた各種パラメータのうちpeak intensity（PI）をカラー画像化したparametric imaging（b）である．PIの高い部位は黄緑，低い部位は黄色に描出されている．

脳循環代謝 第 19 巻 第 3号

― 48 ―

図4. Second harmonic imaging（SHI）とPower modulation（PM）7）PM（Philips）法は，fundamental 成分を含む新しいimagingで，送信音圧を変化させて，灌流画像を得やすくしている．低音圧送信で微小気泡を破壊せず画像描出する次世代造影剤（本邦適応外のSonazoidRや本邦未認可のSonoVueTMなど）のため開発された．図は，高音圧送信（MI 1.6）による画像であるが，SHIと比べ，対側半球までの造影が明らかである．なおSHIは，integrated backscatter（IBS），PMはＢ-modeを用いている．

超音波強度減衰の問題があり，それを確実に補正する方法がまだ導入されていない．現在，bolus 静注法のみならず，心筋コントラストエコー法で導入された re-fill kinetics 法52,73）などの持続静注法があるが，そのパラメータ（とくにA値）も深度による影響を受ける45）．持続静注法より bolus 法の方が，検査時間は短縮され雑音が入る可能性は減少する．一方，同一深度で定量性を比較する目的で，acetazolamide 投与による脳血管反応性解析が応用されている（図 5）43,45,66）．一方，時間―強度曲線（TIC）を解析し，得られる

パラメータの画像化が可能で，半定量的にはなるが，既に臨床導入されている（表 2）．通常の gray-scale im-aging と比較して，パラメータの変化がカラー化され，視覚的にはわかり易い（図 6）が，データ保存による解析が必要で，リアルタイム性が失われる欠点がある．最近の報告では，perfusion MRI による脳虚血急性

期の tissue at risk（いわゆる penumbra 領域）の検出に，TIC解析による闘値（cut-off value）の設定が試みられており77），parametric imaging による解析より信頼性が高いとされている78）．

また定量性の妨げになる他の要因の一つとして，探触子の固定は重要で37），その固定装置は現在も市販されておらず，私どもは新しい固定装置を開発中である（図 7）．

V．脳組織灌流画像の今後

現在，超音波造影剤を用いた脳組織灌流解析は，画像描出性のみならずとくに定量性に関してはまだまだ満足の得られる状態ではない．従って，最近種々のmodality で望まれている標準化を目指して，更なる診断機器や造影剤の開発・改良，また新しい解析法の導入が期待されている．何れにしても，神経放射線学的脳循環測定法に比べ，リアルタイム性，ベッドサイドでも繰り返し評価可能という超音波機器自体の有用性を生かした，今後の臨床研究の手段として，今後の発展が望まれるところである．また最近注目を浴びている微小気泡による超音波血栓溶解の促進効果やdrug delivery や遺伝子導入，bubble targeting imag-ing など治療への応用とその画像法11,12）は，今後の発展が期待される分野であろう．

経頭蓋超音波 Perfusion Imaging による脳組織灌流測定：現状と今後の展望

― 49 ―

表3．脳組織灌流画像の定量解析法

筆頭報告者（年）

造影剤（社名）

超音波機種（社名）

式解析法

a）Bolus法（Bolus kinetics）

Heidenreich（1993） ＊71） ，Postert（199825） ，199926） ，

200127） ），Seidel（199928） ，200029） ，2000 ＊30），2001 ＊31），

200334） ），Federlein（2000）36），Ugolini（2000） ＊72） ，

塩貝（2001）37），Claassen（2001）＊，＊ ＊38），Harrer

（200239） ，200340） ，200441） ），Meyer（2002）＊ ＊48），

Meves（2002）20），Shiogai（200242） ，200343） ，200666） ），

Eyding（2003）58），Cangur（2004） ＊74） ，Holscher

（2005）24），Krogias（2005）56），Caruso（2005）50）

Albunex（Molecular

Biosystem）

Levovist（Schering）

BY963（Bracco-Byk）

Optison（Mallinckrodt）

BR14（Bracco）

SonoVue（Bracco）

Sonazoid（Nycomed-

Amersham）

ATL MK600

ATL 3000

Sonos 2500，5500（Philips）

Sonoline Elegra（Siemens）

Cerebral blood flow（CBF，ml/min/g）

= Cerebral blood volume（CBV，

ml/g）/ Mean transit time（MTT）　

CBV = AUC（brain tissue）/ AUC

（artery）

AUC = area under curve

1）Central Volume

Principle（Meier and

Zieler，1954）70）

Eyding（200321） ，200422） ）

Levovist（Schering）

Optison（Mallinckrodt）

Sonoline Elegra（Siemens）

perfusion coefficient（p），destruction

coefficient（d）,

C（n）＝ C0（Xn－1 ＋Y＊Xn－1－1/X－

1），X ＝ e－d＊e－

pΔt ，Y ＝（1－e－

pΔt ）

2）Contrast Burst

Depletion Imaging

Eyding（2004） 22）

Optison（Mallinckrodt）

Sonoline Elegra（Siemens）

perfusion coefficient（p），destruction

coefficient（d）,

C（n）＝ C0（Xn－1 ＋Y＊Xn－1－1/X－

1），X ＝ e－d＊e－

pΔt ，Y ＝（1－e－

pΔt ）

3）Phase Inversion

harmonic Depletion

Imaging

Kern（2004） 67）

SonoVue（Bracco）

HDI 5000（Philips）

ΔI ＝I（t 0）－I（t baseline）

4）Microbubble

Destruction Imaging

（Power pulse inversion

harmonic imaging）

b）持続静注法

Wei （1998）＊，＊ ＊73）

Rim （2001）＊ ＊52）

Seidel （2001＊32） ，200233） ）

Shiogai （200545） ）

MRX-115（ImaRx

Pharmaceutical）

Sonazoid（Nycomed-

Amersham）

Optison（Mallinckrodt）

Levovist（Schering）

Sonos 2500（Philips）

Sonos 5500（Philips）

HDI5000（Philips）

Intensity（I）and pulsing interval（t）　

I（t）＝ A（1－e －βt）

A：plateau intensity（microvascular

cross-sectional area：blood volume），

β：rise rate of intensity（microbubble

velocity）

1）Refill kinetics

Meyer （2002）65），Meyer-Wiethe （2005）＊75）

Optison（Mallinckrodt）

Sonovue（Altana

Pharma）

Sonos 5500（Philips）

I（t）＝ I0e－βt＋B（baseline intensity）

2）Diminution kinetics

Lucidarme（2003） ＊76）

Alliance Pharmaceutical

0150

Sonoline Elegra（Siemens）

flow parameter（1/τ），destruction

factor（λ）

C（n）= C 0（Xn－1 +Y＊Xn－1－1/X－

1），X = e－λδt ・

e－Δt/τ，y＝（1－e－Δt/τ）

3）Contrast Destruction

Imaging

＊in-vitro study，

＊＊in-vivo study

脳循環代謝 第 19 巻 第 3号

― 50 ―

図7. 探触子固定装置改良型（Sonopod）我々の開発中のcolor duplex sonography様の探触子固定装置の改良型．側頭窓だけでなく，従来出来なかった大後頭窓からのモニタリングも可能である．

文 献1）Seidel G, Meyer K : Harmonic imaging―a newmethod for the sonographic assessment of cerebralperfusion. Eur J Ultrasound 14 : 103―113, 2001

2）Eyding J, Wilkening W, Postert T : Brain perfusionand ultrasonic imaging techniques. Eur J Ultrasound16 : 91―104, 2002

3）Martina AD, Meyer-Wiethe K, Allemann E, Seidel G :Ultrasound contrast agents for brain perfusion imag-ing and ischemic stroke therapy. J Neuroimaging 15 :217―232, 2005

4）Seidel G, Meyer-Wiethe K : Acute stroke : perfusionimaging. Front Neurol Neurosci 21 : 127―139, 2006

5）塩貝敏之，上坊千春，越村満理子，野村英憲，土井淳史，牧野雅弘，水野敏樹，中島健二，古幡 博：経頭蓋超音波Harmonic Perfusion Imaging（HPI）による脳組織灌流動態の評価．脳卒中 24 : 526―534, 2002

6）塩貝敏之：経頭蓋超音波Harmonic Perfusion Imag-ing. Clin Neurosci 22 : 559―561, 2004

7）塩貝敏之：超音波造影剤による脳の perfusion imag-ing. Vasc Lab 3 : 88―95, 2006

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Key words :

AbstractEvaluation of Brain Tissue Perfusion by Transcranial Ultrasonic Perfusion Imaging :

Current Accomplishments and Future Directions

Toshiyuki ShiogaiDepartment of Clinical Neurosciences, Kyoto Takeda Hospital

Based on clarification of the relationship between ultrasound contrast agents（UCA）microbubble behaviorand irradiated acoustic power, transcranial ultrasonic perfusion imaging（TPI）has been utilized for repeatablenon-invasive bedside measurements of brain tissue perfusion. Possibilities of quantitative measurements havebeen evaluated in an identical way to neuroradiological perfusion imaging, based on bolus dye-dilution principle.However, quantitative reliability has not yet been established, due to problems of skull- and depth-dependent ul-trasound attenuation, shadowing effects, bubble saturation, and low data reproducibility（due to UCA admini-stration methods, transducer fixation, data analysis, etc）．

To overcome these problems and establish the clinical significance of TPI, we have evaluated it in terms ofcomparison with various harmonic imaging methods, relationships with transcranial Doppler and dynamic CT,and acetazolamide vasoreactivity. Recently, there have been many developments in imaging（pulse inversion,contrast pulse sequencing, power modulation, parametric imaging, etc.），transducer fixation apparatus, and ana-lytic methods（refill, diminution, depletion kinetics, etc.）．

Several factors for optimal transcranial TPI must be considered : sufficient resolution and sensitivity, pre-cise anatomical orientation, simple and quicker visualization, and quantitative rather than qualitative evaluation.Further studies would be indispensable in establishing not only optimal TPI, but therapeutic applications suchas thrombolysis, bubble targeting, and molecular imaging.

transcranial ultrasonic perfusion imaging, ultrasound contrast agents, brain tissue perfusion, quali-tative and quantitative measurements, future direction

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