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Microsoft PowerPoint - \214\343\212\372\214\244\217C\215u\213
チャプター６ 人工心肺の基礎 講師：海江田 章 先生 (2014年5月22日) 人工心肺とは 人工心肺とは、心臓手術において一時的に生体の 循環機能、酸素加機能を代行する装置。 --略語-cardiopulmonary bypass（CPB） ・・・・心肺バイパス法 extracorporeal circulation（ECC) ・・・・体外循環法 Ichinomiya West Hospital 体外循環システム 送血方法 ・ローラーポンプ送血 ・遠心ポンプ送血 脱血方法 ・落差脱血 ・ポンプ脱血 ・吸引補助脱血（VAVR) 回路の種類 ・開放回路 ・半閉鎖回路 ・閉鎖回路 心筋保護回路 Ichinomiya West Hospital 人工心肺装置の構成と役割 心筋保護液 心臓の停止と保護 心筋保護液ポンプ 心筋保護液を注入 人工肺 送血フィルター ガス交換と温度調節 気泡、異物除去 上行大動脈送血 送血ポンプ 循環血流量の調節 貯血槽 ベントポンプ 静脈脱血 循環血液量の調節 心臓内部の血液を抜く 心室ベント 術野出血吸引 サクションポンプ 出血の回収 Ichinomiya West Hospital 血液ポンプ ローラーポンプ 長所 短所 遠心ポンプ ・ディスポーザブル部材が安価 ・流量計を必要としない ・圧力に影響されず設定した流量維持可能 ・故障時に容易に手動操作に切換えられる ・小型で可搬性がある ・危険な回路内圧が発生しにくい ・大量の空気を送りにくい ・血液の損傷が少ない ・オクリュージョン（圧閉度）テスト が不要 ・回路の閉塞により異常な回路内圧が発生する ・ローラーの圧閉が弱いと流量の低下がおこる ・ローラーの圧閉が強いと血液の損傷がおこる ・低回転では血液の逆流がおこるため 鉗子操作が必要 ・一定の流量を維持しにくく流量計が 必要 ・ポンプヘッドが高価である Ichinomiya West Hospital 脱血方法 落差脱血法 陰圧吸引脱血法 （VAVR) ローラーポンプ 脱血法 ・シンプル（サイフォンの原理） ・径の細いカニューレでよい ・正確な脱血流量の調節が可能 ・特別な装置を必要としない ・貯血槽を高い位置に設置 ・エアーブロックを起こさない ・貯血槽が陽圧化する危険性 ・過度の吸引に注意が必要 ・確実な陰圧源と調整器が必要 ・回路のレイアウトが長くなる 長所 ・太めの脱血カニューレと回路 が必要 短所 ・エアーブロックを起こすと脱血 不良となる ・貯血槽が低く見にくい Ichinomiya West Hospital 人工肺の構造 中空糸膜型人工肺 外部灌流方式 熱交換器内蔵 ガス透過可能な外径200～300μｍ程度の 中空糸膜を数千～数万本束ねてある Ichinomiya West Hospital 血液回路 コーティング回路 ・・・ポリ塩化ビニル（PVC）を使用し、血液接触面だけに 血液適合性に優れた皮膜を設ける ヘパリンコーティング ・共有結合方式とイオン結合方式がある ・血小板減少の抑制、血液適合性改善の報告がある ・へパリンが生物由来物質であるため、未知の病原体の存在や原材料の品質保持、 供給の安定性に問題あり ポリマーコーティング ・化学合成されたポリマー素材で基材表面を改質する方法 ・コーティングされるポリマーによって血液適合性改善の機序が異なり、効果も様々 ・工業的に化学合成できるので品質の維持・管理が容易 ex)テルモ社 PMEAコーティング Ichinomiya West Hospital 吸引回路 へパリン投与後の術野で出血した血液を吸引し、静脈貯血槽（リザーバー） のフィルタで濾過し、人工心肺を通して体内に返す回路。出血量に対して ポンプ回転が速すぎると血液とともに大量の空気を吸引することになり、 溶血と蛋白変性の原因となる。 吸引のタイミング ヘパリン投与後、ACT200秒以上で吸引開始。 硫酸プロタミンが１／３投与された時点で、吸引停止。 ベント （吸引） ベント 吸引 Ichinomiya West Hospital ベント回路 目的 ・左心系の圧上昇防止（過伸展防止[心臓が伸びる]） ・肺血管内圧上昇(肺に水がたまる等）の防止 心臓の過伸展を起こす要因 ✴人工心肺開始後、心室細動や心停止状態になってしまった場合、心臓は血液を 拍出できない状態に陥ってしまい、左心系に血液は帰ってくるが拍出できない ✴体外循環中は、気管支静脈の血液や冠動脈に注入した心筋保護液が右心房から 肺血管を介して左心房に戻ってくるが、大動脈を遮断しているため、左心室から 拍出されない状態となる ✴大動脈弁閉鎖不全がある場合、手術手技によっては、左心室に血液が逆流する Ichinomiya West Hospital ベント回路 ベントのカニュレーション部位 ・PA（肺動脈） ・PV（肺静脈；主に右上肺静脈） ・LA（左房） ・LV（左室） ・左心耳 ベント回路の安全弁 ✴ 陽圧防止 ポンプの逆回転、ポンプの入口・出口かけ間違えによる空気誤送の防止 ✴ 過度の陰圧防止 過度の吸引によりカニューレ先端が心臓の内壁に吸着して、吸引不可能に なるとともに内壁損傷の防止 Ichinomiya West Hospital 送血フィルター 目的 人工肺から送られてきた動脈血の異物や血液凝集物、 気泡など除去する 動脈フィルター バブルトラップ （20〜40μｍ） （90〜170μｍ） Ichinomiya West Hospital ヘモコンセントレーター（血液濃縮器） 目的 限外濾過 充填血液洗浄濾過 充填に用いる血液（MAP）の血管作動性物質（ブラジキニン、セロトニンなど） の除去や高カリウムの補正のため、補液にて洗浄濾過を行う Conventional ultrafiltration；CUF 体外循環中に心筋保護液などの余分な水分を除水する目的で行う。 従来の限外濾過法。 Dilutional ultrafiltration；DUF 体外循環中に補液を追加し、灌流血液を希釈しながら、水分や血管作動性物質を 除去する限外濾過法 Modified ultrafiltration；MUF 体外循環離脱直後、回路内残血や補液を追加しながら、短時間で急速に循環血液 を洗浄濾過する限外濾過の変法。 Ichinomiya West Hospital 当院の体外循環用回路 Ichinomiya West Hospital プレコネクト回路 血液回路、リザーバー、血液ポンプ、 人工肺、送血フィルターがすべてが コネクトされている回路 メリット ・回路のセットアップの迅速化 ・清潔性の向上 ・回路後接続の防止 Ichinomiya West Hospital 動脈フィルター内蔵人工肺 流量センサー 一方弁 TERUMO社製 CAPIOX FX MAQUET社製 QUADROX-i SORIN社製 SYNTHESIS 動脈フィルターのエア抜き作業からの解放 回路セットアップ時間の短縮 回路がよりシンプル 回路の視認性や操作性の向上 回路全体のプライミングボリュームを低減化 Ichinomiya West Hospital 周辺機器 冷温水槽 熱交換器に対して必要な温度の熱交換水を供給し、 血液および心筋保護液の冷却、加温を行う装置。 熱交換水は直接血液と接触しないため回路、水は 清潔でなくてよい。 酸素ブレンダー 100％酸素と圧縮（合成）空気を混合し、FiO2 （酸素濃度）を21～100％の範囲で制御し、 人工肺にガスを吹送する。 Ichinomiya West Hospital 連続的血液ガス測定装置 測定項目 動脈側 ・pH ・PCO2 ・PO2 ・ベースエクセス（BE) ・重炭酸イオン(HCO3 ) ・K＋ ・温度 CDI500 テルモ社製 静脈用 動脈用 静脈側 ・SVO2 ・ヘマトクリット（Ht） ・ヘモグロビン（Hgb） Ichinomiya West Hospital 人工心肺の実際 体外循環の病態生理 非拍動循環 全身灌流量が人為的にコントロールされている 肺循環の喪失 血液の人工的異物面への接触 血液希釈 低体温 ポンプによる血液の物理的損傷 人工肺によるガス交換 コントロールされたショック状態 Ichinomiya West Hospital 人工心肺操作の基本 Flow ； 循環血液流量（送血流量） ---- 生命維持 Volume ; 循環血液量（貯血量） ---- 心臓の前負荷、無血視野、気泡抜き Pressure ; 血圧・回路内圧 ---- 適正循環 Ichinomiya West Hospital 体外循環中の灌流目標 至適灌流量（PI） 成人 小児 乳児 2.2〜2.5 L / min / m2 2.5〜2.8 L / min / m2 2.8〜3.2 L / min / m2 灌流目標 灌流圧 CVP 動脈血血液ガス（α-stat) 混合静脈血酸素飽和度 60〜80mmHg (平均大動脈圧 ) 0cmH2O 付近 pH 7.35〜7.45 200〜250 mmHg PO2 PCO2 35〜45 mmHg SvO2 70 ％以上 ヘマトクリット ACT 尿量 20〜25％ (Hgb 7.0〜9.0g/dL ) 400秒以上 1mL/hr/kg Ichinomiya West Hospital 体外循環中のモニター Ichinomiya West Hospital 人工心肺による合併症 ✴空気塞栓（外科的・灌流） ・・・・人為的ミス ✴微小塞栓 ・・・・異物、動脈硬化性病変の細片 ✴肺合併症 ・・・・post perfusion lung syndrome ✴腎合併症 ・・・・腎血流不全、遊離ヘモグロビン ✴大動脈解離 ・・・・送血カニューレによる血管壁内膜損傷 ✴回路内凝固、血栓形成・・・・ヘパリンの不十分な投与 寒冷凝集素、クリオグロブリン エキノサイト現象 ✴人工心肺装置の故障・・・点検不備、バックアップ機器の不備 Ichinomiya West Hospital 人工心肺装置の安全対策 ✴無停電電源装置（予備バッテリー） ・・・ 停電時でも循環を維持 ✴レベルセンサー ・・・ リザーバーの液面低下による空気誤送防止 ✴気泡検出器 ✴圧モニター ・・・ 回路内への空気混入を検出し空気誤送防止 ・・・ 回路内圧上昇時のポンプ流量制御 Ichinomiya West Hospital