圧容積関係（PV loops）は、心機能を直接的かつリアルタイムで評価する手法のゴールドスタンダードです。心室容積に対して心室内圧をリアルタイムにプロットすることで、前負荷および後負荷に依存しない心臓の収縮力を定量的に評価できます。
圧-容積カテーテルを左心室または右心室に直接挿入します。圧力は圧力センサーによって直接測定されます。Millar PVカテーテルはソリッドステートMEMSセンサー（圧力パルスごとに屈曲するシリコンチップ）を搭載しております。ゼロ補正をしたのち、MEMSセンサーが検知する心室内の圧力変化からリアルタイムに圧力を測定します。
心エコー図や心臓MRIのような非連続的測定法とは異なり、圧-容積カテーテルは電極を介して心室容積を連続的に測定します。圧-容積カテーテルは数組の電極を有しており、測定時に一番外側の電極間から小さな高周波電流が発生します。電流から生じる電界の電導度をカテーテル内最内の電極で測定され、その測定値から容積を計算します。
圧容積関係は心室内の容積に対する圧力をグラフ化し、負荷に依存しない心機能の指標を作成します。
カテーテルは、心筋の伝導性や電場の不整合が容積測定に及ぼす影響を考慮し、校正する必要があります。校正にはアドミッタンス法とコンダクタンス法の２種類があります。
アドミッタンス法
Millar MPVS Duoアドミッタンス法によるセットアップ
アドミッタンス法による校正は、実験前より実施します。正しく実行された場合、アドミッタンス校正は、Weiの式を用いて心周期にわたる心筋の電気伝導性の変動を補正します。電気信号の大きさと位相角（あるいは複数の周波数での測定）を測定することで、アドミッタンスシステムは、血液を通過する電気信号と、容量性をもつ心筋を通過する信号とを、リアルタイムでより効果的に区別することができます。
アドミタンスキャリブレーションは、LabChart PVループモジュールを通じてMPVS Duoで利用できるようになりました。
MPVS Duo内でのキャリブレーション
アドミッタンスキャリブレーションを正確に行うために、K, SV, RO－－これら３つの値を事前に測定する必要があります。
筋肉（K値）
K値はシグマ/イプシロン（S/E）比としても知られ、心筋組織の電気伝導度を意味します。心筋の導電率/誘電率は全体の体積測定に影響するため、並列コンダクタンスの制御の一部として考慮する必要があります。
心臓の典型的な規定値は以下のとおりです：
- 健康な心臓（800K）
- 心筋梗塞 (900K)
- 心肥大 (700K)
より適切なK値を決定するために関連文献を調べることを推奨します。
心拍出量（SV）
心エコー、大動脈フロープローブ、またはサーモダイリューションによって測定されます。これらで測定された基準値は、１心周期にわたって検出された相対的な容積変化を尺度化したものです。カテーテルが算出した拍出量をこの基準値に合わせることで、カテーテルの信号を絶対容積単位（mL）へ変換するための補正係数が決定されます。
血液抵抗率（Rho）
血液抵抗率のデフォルト値は、装着したカテーテルから直接読み込まれます。水分投与などの実験的介入により、動物モデルの血液抵抗率が変化することがあります。
コンダクタンス法
Millar MPVS Duo小動物向けコンダクタンス法のセットアップ
コンダクタンス法による校正は実験後に実施します。コンダクタンス校正は、Baanの式を用いて心室内の血液の電気コンダクタンスを測定することにより、心室容積を推定します。
コンダクタンス校正は実験が終了した後、キュベット校正から心室内の血液の電気伝導度を正しく決定し、生理食塩水ボーラスを行い、収集したデータにα校正係数を適用する流れになります。
MPVS Duoによる後処理
キュベットキャリブレーション
カテーテルを一定容量の血液へ挿入し、コンダクタンス値を実容量単位へ変換します。
パラレルコンダクタンスの減算
パラレルコンダクタンスは、周囲の心臓組織が容積信号に寄与する程度を示します。これは、実験の介入段階が終了した後に生理食塩水ボーラス（少量の生理食塩水を心室に注入すること）を行い、測定されたコンダクタンス信号の変化を観察することによって制御されます。生理食塩水は心室血液プールのみを変化させるので、心筋の平行コンダクタンスを計算して差し引くことができます。
α校正
Baanの式は、圧-容積カテーテルによって生成される電場が均一であることを前提としていますが、実際は必ずしもそうとは限りません。α較正係数は、以下のように導入されます。
パラレルコンダクタンスは、体積測定における心筋組織の干渉であり、校正が必要である。
この最初の仮定による心室容積の過大評価または過小評価を調整するために、この仮定を補正する式のα値が導入されます。
α値は、心エコー、MRI、熱希釈、大動脈フロープローブなどの独立した容積測定値を用い、それをコンダクタンス信号の変化と関連付けることで決定されます。
キャリブレーション比較表
| アドミッタンス法 | コンダクタンス法 |
MPVS Duo対応 | あり | あり |
LabChart PV Loop 2.6モジュールへの対応 | あり | あり |
Millar MikroTip PVカテーテルへの対応 | あり | あり |
対象動物 | 小・中・大動物 | 小・中動物 |
記録チャンネル数 | ・圧力 (Pressure) ・容積 (Volume) ・位相 (Phase) ・電導度 (Magnitude) | ・圧力 (Pressure) ・電導度/容積 (Magnitude/Volume) ・位相 (Phase) |
PVループのリアルタイム記録 | 可能 | 可能 |
校正のタイミング | 実験前 | 実験後 |
パラレルコンダクタンスの修正 | あり | あり |
パラレルコンダクタンス修正の公式 | Weiの公式 | Baanの公式 |
精度 | 既定の設定値を用いない場合、特に異なる並行経路（心臓サイズ、壁厚）において、リアルタイムの筋シグナル補正により理論的に高い精度が得られる。生理食塩水によるアーチファクトの考慮は不要。 | 精度は並列伝導度の正確さに大きく依存する。生理食塩水のボーラス投与は一過性の血行動態を変化させ、その期間中の正確性に影響を及ぼす可能性がある |
一拍ごとの容積精度 | 連続的な筋シグナル補正により、介入時/状態変化における正確な拍動ごとの容積測定に適している | 並列コンダクタンスは実験全体を通じて一定であると仮定されるため、動的変化時の精度が低下する可能性がある |
複雑さ | 比較的シンプル。３つの定数（K, SV, Rho）が必要で、キャリブレーションに慎重さが求められる | より技術的に複雑。生理食塩水およびキュベットによる慎重なキャリブレーションが必要。 |
歴史 | 比較的最近だが広まりつつある。 | 長い |
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