人工心肺装置

人工心肺装置とは

人工心肺装置は、心臓外科手術などにおいて、一時的に心臓と肺の機能を代行する医療機器です。手術中に心臓を停止させたり、肺への血液循環が十分でない場合に、患者の生命維持を助けます。1953年、アメリカの外科医ジョン・ヘイシャム・ギボンが初の成功例を報告し、その後、改良が進められてきました。日本での最初の成功例は1956年に大阪大学の医師によって行われました。

適用

人工心肺装置は、虚血性心疾患、弁膜症、大血管疾患、先天性心疾患など、心臓に関わる様々な疾患の手術で使用されます。具体的には、心臓を停止させる必要がある場合や、肺への血流が保てない場合に、短時間だけ使用されることが一般的です。ただし、血液凝固や血栓のリスクを伴うため、使用には注意が必要です。

構造と機能

人工心肺装置は、主に以下の3つの機能を有しています。

血液循環: 人工心臓として血液ポンプを使用し、全身への血液循環を代行します。
血液ガス交換: 人工肺を使用して、血液中の二酸化炭素を除去し、酸素を添加します。
体温調節: 熱交換器を用いて、体温を調節します。

手術中、血液は右心房から脱血され、人工心肺装置を経由して上行大動脈や大腿動脈へと送られます。

人工心肺装置のリスクと課題

人工心肺装置の使用は、患者の体に様々な負担をかけます。低体温、非拍動流、抗凝固剤の大量使用、一定の血液流量など、非生理的な状態が引き起こされるためです。短時間であれば問題ないものの、長時間使用すると影響が大きくなります。また、抗凝固剤を使用しても血栓ができやすく、心原性脳梗塞などのリスクも高まります。

人工心肺（体外循環）の歴史は、こうした非生理的な環境がもたらすダメージを克服する歴史でもあります。拍動流体外循環や常温体外循環など、生体の循環条件に近づけるための研究が進められています。一方で、無輸血手術のための高度希釈を伴う体外循環や、心臓や脳への逆行灌流など、新たな非生理学的環境も導入されています。体外循環が長時間に及んだり、重症例では、非生理学的環境が術後合併症と直結するため、より安全かつ有効な体外循環を目指し、病態生理の研究が進められています。

経皮的心肺補助装置（PCPS）

経皮的心肺補助装置（PCPS）は、主に急性期の心肺補助に使用される人工心肺装置です。皮膚を貫通して血管にカニューレを挿入するのが特徴で、短時間で準備・装着が可能です。心原性ショックの蘇生手段としても用いられます。

PCPSでは、大腿動静脈から送脱血を行い、血液は遠心ポンプと人工肺を介して大腿動脈から腹部大動脈、胸部大動脈へと逆流します。自己心臓の機能が残っている場合、自己心臓からの血液とPCPSからの血液が腎動脈分岐付近で衝突し、非生理的な血行動態となります。

PCPSは、重症冠動脈疾患の治療時や呼吸不全、重症心不全に適用されますが、左心室の負荷を軽減できないという弱点があります。また、PCPS装着の遅延は多臓器不全に繋がる可能性があるため、適用基準が設けられています。

海外ではPCPSはECMO（体外式膜型人工[[肺]]）と呼ばれており、日本ではPCPSとV-A ECMOがほぼ同義で使われ、ECMOという場合はV-V ECMOを指すことがほとんどです。

適用病態

人工心肺装置（特にPCPS/ECMO）が適用される主な病態は以下の通りです。

体外循環離脱困難症
術後低心拍出量症候群（LOS）
急性心筋梗塞後心原性ショック
心筋炎による低心拍出量症候群
重症冠動脈疾患症例のPTCA施行時
* 呼吸不全

これらの適用判断基準として、心係数、収縮期動脈圧、心房圧などの数値が用いられます。また、尿量、混合静脈血酸素飽和度、動脈血酸素含量較差などの副徴候も参考にされます。

まとめ

人工心肺装置は、心臓手術における重要な医療機器ですが、その使用にはリスクも伴います。より安全で有効な体外循環を目指し、研究が進められています。経皮的心肺補助装置（PCPS）は、緊急時における重要な手段となりますが、適用基準を遵守し、適切な使用が求められます。

もう一度検索