常温希釈体外循環における適正潅流量の検討

:と くに酸素消費量の面より

岡山大学医学部第二外科教室(主 任:寺 本滋教授)

杉 本 誠 起

(昭和52年12月27日受稿)

目 次

Ｉ 緒 言

Ⅱ 臨床的研究

1) 研究 目的

2) 研究対象および方法

3) 検査項 目および測定方法

4) 研究結果

Ⅲ 実験 的研究

1) 実験 目的

2) 実験 方法

3) 実験 結果

Ⅳ 考 案

Ｖ 結 論

20数年来 の開心術 の発展 によ り補助手段 としての

体外循環 法は確 立 した感 がある.一 方,適 正潅流量

の検討 は主 として全血 による体外循環についてな さ

れてお り,現 在用 い られている希釈体外循環 につい

ての検討 は きわめて少 ない.著 者 は希釈 によ る血 中

ヘモ グロビン値 の低下 による酸素運搬能の低下 が,

生体 にいかな る影響 をおよぼ してい るか を,常 温希

釈体外循環 を行 な った臨床例39例,雑 種犬24例 にお

いて,血 行動態 および酸素消費量の面よ り検討 して

若平 の知見 を得 た.

臨床例,実 験例 と も潅流指数 と酸素消費量 とは正

の相関関係 を示 した.臨 床例 での酸素消 費量は全例

ともClarkの い う基礎酸 素消 費量以下 であ り,麻酔

の影響 を考慮 して も,潅 流指数の増 加が必要 であっ

た.ま た潅流 中の静脈血酸素飽和度 は平均59.1%で

これ は正常値75%を か な り下 まわ り,こ の点 か らも

潅流指数の増加 が必要 と考 えられ る.

実験 例 で は潅 流量125ml/Kg/min群 に著 明な

splanchnic poolingを 認めたが, 25～125ml/Kg/min

の各群はいずれ も潅流量の増加 とともに酸素消費量

の増加があ り,こ の ことから臨床例 も体外循環中の

酸素消費量 の低下 は潅流指 数の増加 によ り対処で き

ると考 えられる.

Ｉ 緒 言

19世紀 か ら多数の研究者 によ り報告 された体外で

の臓 器潅流 の研究 は, 1937年Gibbon1)の 酸素付加装

置に よる猫 の潅流実験のの ちに,さ らに進展 の度 を

早め,臨 床 的に は, 1951年Dennisら2)が 心房 中隔

欠損症の手術 に試 み,つ いで1953年Gibbonが 本症

の手術 に成功 して以来,直 視下心臓手術 は人工心肺

装置 な らびに体外循環手技 な どの改良 によ り広 くお

こな われ るよ うになった.一 方,体 外循環の副 作用

と して,血 清肝炎3),赤血球のsludgingやaggrega

tion4), blood pooling5) 6)や同種血症候群7) 8)が問題 と

な り,ま た装 置充填に多量の新鮮血 を要 する こと も

欠点 であ った.当 時,生 理学 的研究 では臓器潅 流に

電解質液 を使 用 していた こと, Gollanら9)が 低体温

下 では赤血球 の無い液体 で も溶 存酸素のみで組織 は

酸素 を摂取 しうることを示 した ことによ り,血 液希

釈体 外循 環が考 え られ た. 1951年PanicoとNep

tune10)が生理的食塩水 で充填 したの に始 ま り, Long

ら4)の低分子量デキス トラン,

De WallとLilleheiら13)の5%糖 液,そ してNevi

lleら14)の 乳酸 加 リンゲル液の使用 によ り希釈体外

循環 が主流 となった,

479

Gooleyら,11) Zuhdiら,12)

480　 杉 本 誠 起

しか し,血 液希釈 にと もなう問題 も生 じた.す な

わ ち血液希釈 によ るヘモグロビン濃度 の低下 した血

液は,酸 素運搬能力 も低下 し,こ の低下 を代償す る

ために潅 流量 を増加 しなけれ ばな らない と考 え られ

る.従 来 は全血体外循環時 に設定 された潅流量 を希

釈体外循環 に も用い られて きたが,そ の可否 を酸素

消費量 および血 行動態 の面 よ り検討 した.

Ⅱ 臨床的研究

1) 研究 目的

単純 な心疾患 の手術 の際 には体 外循環 も短時間 で

生体へ の影響 は少 ないが,よ り複雑な心 疾患に対 す

る根治手術 に際 して は,よ り長時間の体外 循環 が必

要 とな り,そ の際,体 外循環 が生体におよぼす生 理

的変化 を最小 限に とどめる ことが,手 術成 績に好影

響 を もた らす.著 者 は血液希釈 による血 中ヘモ グロ

ビン値 の低下 に対 して体外循環中の生体 が どのよ う

に対処 し,代 償 しているかを主 と して酸素消費量 の

面よ り検討 し,生 体 の機能 を体外循環中 もよ り生 理

的に維持 す るために至適 な潅流指数 を血 行動態 面 も

あわせ て検討 した.

2) 研究対 象および方法

対 象は岡山大学第二外科 で昭和46年4月 よ り昭和

48年6月 までに施行 され た開心術220例 中,資 料 の

ととのった39例 で,完 全体外循環時間が30分 以上の

常温希釈例 で,潅 流時間 は37分20秒 ～161分30秒 で,

平均76分32秒 であり,体表 面積(以 下BSA)≧1.2M2

の症 例13例, 0.8M2≦BSA<1.2M2の6例, BSA

<0.8M2の20例 の計39例 である.麻 酔は, G-O-F麻

酔 で導 入,気 管 内挿管 をおこない, G-O-F麻 酔で 維

持 し,適 宜 に筋弛緩剤 を追加 した.左 大腿 動脈でエ

ラス ター針挿入 によ り動脈圧,右 大伏在静脈 よ り下

大静脈 にカテーテルを挿入 し,中 心静脈圧 を測 定 し

た.圧 測定 は三栄 測器のPolygraph 141-6型 の改造

型, Hewlett-Packard社transducer 1280に よ っ

た.開 胸 は胸 骨縦切開 でお こない,右 大腿 動脈 よ り

送血 し,右 心房 よ り上下大静脈へ挿入 したカニ ュー

レによ り脱血 した.送 血 カニューレ挿入前 にヘパ リ

ン3mg/Kgを 静注 し,体外循環終 了後 に硫酸 プ ロタ

ミン5mg/Kgを 緩徐 に静注 して中和 した.送血 ポ ン

プはDeBakey型double-roller pump (Pemco社

製お よび循研社製)で 人工肺 はKay-Cross型con

voluted回 転 円板型人工肺(Pemco社 製)お よびビ

ニ ール シー ト型気泡型人工肺(循 研社製)を 使用 し

た.酸 素流量 は送血量の1.5～2倍 とした.炭 酸 ガス

は術 野 に500ml/minを 吹送 した.潅 流 指 数 はBSA

≧1.2M2の 症 例 で2.01/M2/min, 0.8M2≦BSA<

1.2M2で2.2l/M2/min, BSA<0.8M2で は2.4l/M2

/minを め や す と した.平 均 血 圧 は50mmHg以 上,中

心 静 脈 圧 は10～20cmH2Oを 可 及 的 に維 持 す る様つ と

めた.回 転 円板 の 回 転数 は100 r. p.m.と した.熱 交

換 器 はdisc型 で はGebauer型,シ ー ト型 で は赤外

線 ラ ン プ を保 温 に の み使 用 した.充 填 液 は教 室 の方

法15)に したが い,ゼ ラチ ン修 飾 液,低 分 子量 デキス トラ

ン,乳 酸 加 リン ゲル, 20%マ ニ トー ル を7:7:3:3

の 割 合 と し, ACD血 を加 え,希 釈 率 を20%と した.

3) 検 査 項 目お よ び測 定 方 法

① 血 圧:血 圧 は 平均 血圧 を測定 した.術 前 平 均 血圧

は次 式 に よ った16).

平 均 血 圧=最 低 血 圧+(最 高 血 圧-最 低 血 圧)×1/3

② 静脈 圧:水 柱 圧 を用 い,後 に水 銀 柱 圧 に 換算 した.

③ 潅 流量:あ らか じめ各 送 血 カニ ュー レ径 お よ び ラ

テ ッ クス管 径 別 に,無 負 荷 状態 で の 回転 数 一潅 流 量

の表 を作 製 し,症 例 の 体 表 面積 よ り送血 量 を決 定 し

た.体 表 面積 はDuBoisの ノモ グ ラ ムよ り求 め た.

④ 潅流 指 数(perfusion index):潅 流 指 数 は潅 流 量

を 体 表 面 積1M2あ た りで 示 した もの で 次式 に よ っ

た.

潅 流指 数(l/M2/min)=潅 流 量(l/min)/

体表 面積(M2)

⑤ 心 指 数(cardiac index):術 前 心 カ テ ーテ ル検 査

に よ り算 出 され た心 拍 出量 を体 表 面 積1M2あ た りで

示 した もの で次 式 に よ った.

心 指 数(l/M2/min)=心拍 出量(l/min)/

体表 面積(M2)

⑥ 末 梢 血 管 抵 抗:術 前 検 査 時 の 末 梢 血 管 抵 抗(peri

pheral vascular resistance during cardiac ca

theterization: PVRc)お よ び 体 外 循 環 中 の 末 梢 血

管 抵 抗(peripheral vascular resistance during

perfusion: PVRp)は 次 式 に よ っ た.な お 単 位 は

dyne. sec. cm-5を 使 用 し た.

PVRc (dyne. sec. cm-5)

動脈平均圧(mmHg)-右 房平均圧(mmHg)/

心 拍 出 量(ml/sec)×1332

PVRp (dyne. sec. cm-5)

=動脈平均圧(mmHg)-大 静脈平均圧(㎜Hg)

/潅 流 量(ml/sec)×1332

な お,動 静脈圧 とも体外循環開 始時 の最初 の5分 間

は変動が大 きいの で除 いた.

⑦ 潅流量比(perfusion ratio):潅 流量比は術前安

常温希釈体外循環にお ける適正潅流量の検討:と くに酸素消費量の面よ り　 481

静時心拍出量 に対す る体外循環 中の潅流量 の比 で示

され,次 式 によった.

潅流量比=潅流量/

心拍出量

⑧ 末梢 血 管 抵 抗 比(peripheral vascular resistance

ratio: PVRR):次 式 に よ っ た.

PVRR=PVRp/

PVRc

⑨ ヘ マ トク リッ ト値(以 下Ht):ガ ラ ス毛 細 管 を使

用 し,毎 分2万 回 転5分 間遠 沈後 の測 定 値 を用 い た.

⑩ ヘ モ グ ロ ビン値(以 下Hb):シ ア ン メ トヘ モ グ ロ

ビ ン法 に よ り測 定 した.

⑪ 血 液 ガ ス分 析:採 血 は体 外 循環 中15分 毎 に お こな

い, Astrup血 液pHガ ス分 析 装 置 を用 い, PO2, pH

を測 定 し た. Base-Excess, PCO2はSiggaard-

Andersenの ノモ グ ラム に よ り算 出 した.

⑫ 血 液 酸 素 飽 和 度:上 記PO2, pHよ りSeveringh

ausの ノ モ グ ラ ム に よ り算 出 した.

⑬ 血 中 酸 素 含 有量:次 式 に よ っ た.

血 中酸 素 含 有 量(ml/dl)

=Hb(g/dl)×1 .34× 血 中 酸素 飽 和 度(%)×1/100

⑭ 酸 素 消 費 量: Fickの 原理 に よ り算 出 した.

全 身 酸 素 消 費 量(ml/M2/min)

=動脈 血酸素 含量(Vol%)-静 脈血酸素 含量(Vol%)/

体表 面積(M2)

×潅流量(ml/min)×1/100

⑮ 酸 素 消費量比 〔O2 consumption ratio〕:術 前 呼

吸機能検査 に よ り実測 した酸素消費量 に対 す る体外

循環中の酸素消 費量 の比 を示 し,次 式によ った.

酸素消費量比=酸素消費量(体外循環中)/

酸素消費量(術前)

⑯ 酸素消費量率 〔O2 consumption rate〕: Clark17)

の表 よ り得 た基礎酸素消費量 に対す る体外循環中 の

酸素消費量 の割合 を示 し,次 式によ った.

酸素消費量率=酸素消費量(体外循環中)/

基礎酸素消費量

⑰ 酸素摂取 率(O2 extraction rate):動 脈 血酸 素

含量 に対す る動静脈酸素含量較差 の割合18)で次式 に

よった.

酸素摂取率(%)

=動脈血 酸素含 量(Vol%)-静 脈血 酸素含量(Vol%)/

動脈血酸素含量(Vol%)

×100

4) 研究結果

① 潅 流 指 数 と酸 素 消 費 量 との 関係:体 外循 環 中 に も

正常 な 組織 活動 が 維持 され るな ら,組 織 の ガ ス代 謝

に使 用 され る酸 素 量 もほ ぼ一 定 で あ る と考 え られ る.

そ こで潅 流指 数 が適 正 で あ るか を判 定 す る指 標 と し

て 酸素 消 費量 との関 係 を み た.前 述 の よ うに潅 流 指

数 はBSA≧1.2M2(Ｉ 群)で は2,0l/M2/min, 0.8M2

≦BSA<1.2M2(Ⅱ 群)で2.2l/M2/min, BSA<0.8

M2(Ⅲ 群)で は2.4l/M2/minと 設 定 した が,潅 流 中

の 血 圧,静 脈 圧 の 変 動 に応 じ送 血 量,脱 血 量(脱 血

回 路 の ク ラ ン プ を用 いた)を 操 作 す るた め,実 際 の

潅 流 指 数 に はか な りの 変 動 を生 じた.Ｉ 群 で は潅 流

指 数 は1.63～2.82l/M2/minの 範 囲 に あ り,酸 素 消

費 量 は31.4～135.7ml/M2/minの 範 囲 で あ り,潅 流

指 数 と酸 素 消 費 量 の 間 に はr=0.735, p<0.005,

n=13と 正 の相 関 関 係 が あ り,統 計 的 に有 意 で あ っ

た,Ⅱ 群 で は潅 流 指 数 は2.13～3.16l/M2/minで,

酸 素消 費 量 は49.1～138,5ml/M2/minで,潅 流指 数

と酸 素 消 費 量 の 間 に は, r=0.749, p<0.1, n=6

と正 の相 関 を示 し たが 有 意 で はな か った.以 上 の Ｉ,

Ⅱ群 を ま と めた 群 で はr=0.761, p<0.001, n=19

と正 の 相 関 を示 し有 意 であ った,Ⅲ 群 で は潅 流 指 数 は

2.09～3.471/M2/minで,酸 素 消 費 量 は70.8～165.8

ml/M2/minで あ り, r=-0.230, p<0.4 n=20と

負 の 相 関 を示 した が 有意 で は な い.全 体 で の関 係 は

r=0.487, p<0.005, n=39と 正 の相 関 を示 し有 意へ

で あ った(図1).

図1　 灌 流指数 と酸素消費量の関係

② 潅 流指数 と酸素消費量率 との関係:酸 素消費量率

は基礎酸素消費量 に対す る体外循環中 の酸素消 費量

の割 合であ り,こ の値は1に 近 い方 が望 ま しい.全

症例 の酸素消 費量率 は0.22～0.87で 平均0.47±0.05

(M±SEM)(以 下 同 じ)で,Ｉ 群 は0.51±0.05,

Ⅱ群 は0.60±0.08,Ⅲ 群 は0.63±0,03で あった.ま

482　 杉 本 誠 起

た,潅 流 指 数 と酸 素 消 費 量 率 との 関 係 は,Ｉ 群 で は,

r=0.720, p<0.01, n=13で 有 意 の正 の 相 関 が あ

り,Ⅱ 群 で はr=0,693, p<0.2, n=6と 有 意 で な

く,Ｉ,Ⅱ 群 を ま とめ た群 で はr=0.685, p<0.005,

n=19と 有 意 の 正 の相 関 が あ った.Ⅲ 群 で は, r=

-0 .301, p<0.2,n =20と 有 意 で な く,全 症 例 で は,

r=0.325, p<0.05, n=39と 有 意 の正 の相 関 を示

した(図2).

図2　 灌流指数 と酸素消 費量率の関係

③ 潅流量比 と酸素消費量比 との関係:Ｉ,Ⅱ 群 中,

術前 に酸 素消 費量 を測定 した11例 について述 べ る.

潅流量比 は0.43～1.24で 平均0.81±0,08で あ り,酸

素消費量比 は0.24～0.74で 平均0.45±0.05と 著 し く

減少 した.潅 流量 と酸素消費量は密 接な正の相関 を

示 し,そ の比 において も正の相関が予想 されたが,

特 に相 関は認 めなかった.

④ 潅流指数 と静脈血酸素飽 和度 との関係:静 脈血 酸

素飽和度 は潅 流前 は平均76.2±2.3%で あったが,潅

流中の値 は39.8～74.7%で 平均59.1±1.3%と な り,

潅 流前 と潅 流 中 の値 の平均値 の差 はp<0,001と 有

意 であ り,潅流中の低下 が著明 であった.群 別 では,

Ｉ群60.5±2,5%,Ⅱ 群64.2±2.8%で,両 群で61.7

±2.0%と な り,Ⅲ 群56.7±1.7%で あったが,各 群

間には有意 の差 は認 めなかった.ま た,潅 流指数 と

静脈血 酸素飽和度 との間 に相間 は認 めなか った(図

3).

⑤ 潅流指数 と酸素摂取率 との関係:酸 素摂取率 は静

脈血酸素飽和度 の増減 とは負 の関係 にあ り,ま た動

脈 血 酸 素飽 和度 が常 に100%な らば検討す る必要 は

ないが,ポ ンプか ら送血 され る動脈血が必 ず しも100

%の 酸素飽和度 を示 さないのでこの関係 も検討 した.

方法 で示 した式 か らは,静 脈血酸素飽和度 が増加す

れ ば酸素摂取率 は減少 する.し たがって潅流量 が増

加 すれ ば酸素摂取率 は減少 す ると予想 される.全 症

例 で は,酸 素摂 取 率 は22.4～59.6%の 範 囲 に あ り,

Ｉ群36.0±2.2%,Ⅱ 群32.9±2,5%,両 群35,0±1.7

%で,Ⅲ 群 は42.8±1.7%で あ り,Ｉ,Ⅱ 群 を あわせ

た群 とⅢ群 の平 均 値 の差 はp<0.01と 有 意で あった.

潅 流 指 数 と酸 素摂 取 率 との 相 関 関 係 は認 め られ な か

った(図4).

図3　灌流指数と静脈血酸素飽和度との関係

図4　 灌 流 指 数 とO2 extraction rateと の 関係

⑥ 潅 流 指 数 と血 圧 との関係:潅 流 前 の動 脈 平 均圧 は,

Ｉ群93.1±4.6mmHg,Ⅱ 群75.0±4,1mmHg,両 群

で86.7±3.7mmHg,Ⅲ 群72.9±9.0mmHgで あ り,潅

流 中 は1群75.6±4.3mmHg,Ⅱ 群53,6±7.3mmHg,

両 群 で68.6±4.4mmHg,Ⅲ 群44.1±3.2mmHgで あ

った.潅 流 前 の 動 脈 平 均 圧 は Ｉ群 とⅡ群 の 間 に は

p<0.05と 有 意 の 差 が認 め られ た が,Ｉ 群 と Ⅲ群 の

間,お よ び Ｉ,Ⅱ 群 を あ わせ た群 とⅢ の 間 に は有

意 の 差 が 認 め られ な か っ た.潅 流 中 の 動 脈 平均 圧 は,

Ｉ,Ⅱ 群 を あ わ せ た群 とⅢ群 の 間 に はp<0.001と 有

意 の 差 が認 め られ た.潅 流 指 数 と血 圧 との 関係 で は,

各 群 に お い て は相 関 関 係 は 見 られ な いが,Ｉ,Ⅱ 群

を あ わせ た群 で は, r=-0.462, p<0.05, n=19

と,ま た,全 症 例 で もr=-0.478, p<0.01, n=39

と負 の相 関 が あ り,統 計 的 に は有 意 で あ った(図5).

常温希釈体外循環にお ける適正 確流量の検討:と くに酸素消 費量 の面よ り　 483

図5　 灌 流指数 と血圧 との関係

⑦ 潅 流量 比 と血 圧比 との関係:③ で述 べたよ うに

潅 流量 比 は0.43～1.24で あ り,血 圧 は38.3～101.2

mmHg,平 均70.1±5.3mmHg,血 圧比は0.46～1.03

である.潅 流量比 と血圧比 との間 には正 の相関が予

想 されたが,相 関関係 は認 め られなかった.

⑧ 血 圧 と酸素 消費量 との関係:血 圧 と酸素消費量 と

の関係 は,各 群において有意 の相関がな く,酸 素消

費量 の多いⅢ群が潅 流指数 が多いに もかかわ らず低

血圧 を示 してい るために,全 症例 では, r=-0.443,

p<0.01, n=39と 負 の相関 を示 し有意で あった(図

6).

図6　 血圧と酸素消費量との関係

⑨ 血圧比と酸素消費量率との関係:潅 流中と術前の

血圧の比および酸素消費量率との間の相関関係を検

討 した.血 圧 比 は0.28～1.24で あ り平 均0.70±0.04

で,Ｉ 群 で0.84±0.06,Ⅱ 群 で0.72±0.11,両 群 で

0.81±0.06と な り,Ⅲ 群 で0.61±0.04で あ り,Ｉ,

Ⅱ群 を あ わせ た群 とⅢ群 の 平均 値 の差 はp<0.02と

有意 で あ った.酸 素 消 費量 率 は② に示 したが,血 圧

比 と酸 素消 費量 率 との関 係 は各 群 と もに相 関 は認 め

な か った.

⑩ 血 圧 比 と酸 素 消 費 量 比 との 関 係:Ｉ,Ⅱ 群 の う ち,

術前 に 酸素 消 費量 が測 定 された11例 に つ い て,⑨ と

同 じ く血 圧 比 と酸 素 消 費 量 比 との 間 の 相 関 関係 の有

無 を検討 した が,有 意 の 相 関 は認 め られ な か った.

血 圧 比 は0.46～1.03で 平 均0,76±0.06で,酸 素 消 費

量 比 は0.24～0.74で 平 均0.46±0.05で あ った,

⑪ 潅 流 指 数 と潅 流 中末 梢 血 管 抵 抗(PVRp)と の関

係: PVRpは467.9～2188.7dyne. sec. cm-5で 平均

1597,6±102,8dyne. sec. cm.5で あ り,Ｉ 群1740.5

±151.5dyne. sec. cm-5,Ⅱ 群1479.4±310.9dyne.

sec. cm-5,Ⅲ 群1540,2±143.9dyne. sec. cm-5で

あ り,各 群 の 間 に有 意 の差 はな か った.血 管 抵 抗 の

定 義 上,血 管 抵 抗 の 値 は 潅流 指 数 と負 の 関 係 にあ る.

そ こで 潅 流指 数 とPVRpと の 関係 を み る と,各 群 お

よ び全 症 例 で は相 関 を認 め な いが,Ｉ,Ⅱ 群 を あ わ

せ た群 で は, r=-0.548, p<0.02, n=19と 負 の

相 関 が あ り有 意 で あ っ た(図7).

図7　 灌流指数 と末梢血管抵抗 との関係

⑫ 酸素消費量の経時的変化:Ｉ,Ⅱ 群 をあわせ た群

では図8の ごとく,潅 流 中の酸素消費量 は術前値 と

比較 し著明 に低下 す るが,潅 流 中15～45分 では増加

傾 向にあ りp<0.05と 有意であ った.Ⅲ 群では30～

60分 では増 加傾向 にあ りp<0.05と 有意 であ った.

また,Ｉ,Ⅱ 群 をあわせた群の15, 30, 45, 60分 に

お ける酸 素消費量 はⅢ群 が高値 であ りそれぞれの時

点 での平均 値の差はp<0.01と 有意で あった.

484　 杉 本 誠 起

図8　 酸素消費量の経時的変化

図9　 O2 extraction rateの 経 時 的 変 化

⑬ 酸素摂取率の経時的変化:図9の ご とく体外循環

直前の酸素摂 取率は両群 ともほぼ20%前 後 だが,潅

流開始 によ り増 加 し,と くにⅢ群 において上昇が著

し く30～90分 の間は50%に 近 づいた.酸 素摂取率の

増加 傾向は Ｉ,Ⅱ 群 をあわせ た群の15～45分 にお い

てはp<0.05,Ⅲ 群 の15～60分 においてはp<0.01と

有意 であった.ま た, 15, 30, 45分 にお ける Ｉ,Ⅱ群 を

あわせた群 とⅢ群 の平均値の差 は15分(p<0.001),

30分(p<0,01), 45分(p<0,02)と Ⅲ群 が 高値 で

あ り有意 であ った,

⑭ 動脈血pHの 経時的変化:潅 流前の動脈 血pHの 平

均値 は,Ｉ,Ⅱ 群 をあわせた群で7.404±0.016,Ⅲ

群で7.377±0.018と 各群 とも正常 であ ったが,潅 流

開始後の減少傾向 は,Ｉ,Ⅱ 群 をあわせた群お よび

Ⅲ群の15～75分 において,と もにp<0.001と 有意で

あ っ た(図10).

⑮ 静 脈 血PCO2の 経 時 的 変化: PvCO2の 平 均 値 は 潅

流 前 は,Ｉ,Ⅱ 群 を あ わ せ た群 で35,4±2.1mmHg,

Ⅲ群 で32.0±1.6mmHgと 正 常 値 を下 まわ る.潅 流 中

のPvCO2は Ｉ,Ⅱ 群 を あ わせ た群 で は15～45分 で増

加 傾 向 を示 し, p<0.05と 有 意 で あ っ た.Ⅲ 群 で は

15～60分 で増 加 傾 向 に あ りp<0.01と 有 意 であ った.

(図11).

図10　 動脈血pHの 経時的変化

図11　 静 脈血PCO2の 経時的変化

図12　 Base-Excessの 経 時 的 変 化

常温 希釈体外循環 における適正潅 流量 の検討:と くに酸素消費量の面よ り　 485

図13　 潅 流 指数 とBase-Excessと の 関 係

図14　 潅 流時 間 と潅 流 終 了 時Base-Excessと

の関 係

⑯ Base-Excessの 経 時 的 変 化:Ｉ,Ⅱ 群 を あわ せ

た群 では潅 流 前 の 平均 値 は-1.2±1.1mEq/lで あ っ

た.潅 流 の 経 過 と と もにBase-Excessは 低 下 し,

と くに15～45分 は 減少 傾 向 を示 す が統 計 的 に は有意

で な か った, 45分 以 後 の平 均 値 は-5.2～6.3mEq

/lを 示 した.Ⅲ 群 で は 潅 流 前 の平 均 値 は-6.6±0.8

mEq/lと 低 値 を示 して お り,こ れは 潅 流 の 経 過 と と

もに さ らに低 下 した(図12).

⑰ 潅 流指 数 とBase-Excess値 との 関 係:潅 流指 数

が 多 い と嫌 気 的 代 謝 は少 ないた め, Base-Excess値

は正 常 に近 い と考 え られ る が,全 症 例 で は潅 流 指数

とBase-Excess値 との 関係 は負 の相 関 を示 しp<

0.01と 有 意 で あ っ た.し か し各 群 に お い て は 相 関 が

み られ な か っ た(図13).

⑱ 潅 流 時 間 と潅 流 終 了 時 のBase-Excess値 との 関

係:潅 流 時 間 の 延 長 と と もに,一 般 に は 嫌気 的代 謝

の傾 向,代 謝 性 ア シ ドー シ ス等 を生 じBase-Excess

値 の 抵 下 が 予 想 され るが,全 症 例 で は潅 流 時 間 と潅

流 終 了 時 のBase-Excess値 との間 に相 関 関 係 は認

め られ な か った(図14).

⑲ 希釈 率:著 者 は前 述 の よ うに計 算 上20%の 血 液 希

釈 を設 定 した が,術 前Hb値11.7±0.5g/dlが 潅 流

終 了 時 に は7.8±0.3g/dlに, Ht値 は術 前38.3±1.6

%が 終 了 時 に は23.5±0.8%と な っ た.実 際 の 希釈

率 はHt値 に よ る と, 17.9～59.2%の 範 囲 を示 し,平

均37,3±1.4%と 高 い希 釈 率 で あ っ た.

Ⅲ 実 験 目 的

臨床 例 では 前記 の設 定 され た潅 流 指 数 に した が い,

と くに研 究 の た め に潅 流 指 数 を変更 す る こ とを意 図

しな か ったの で,潅 流 指 数 と他 の諸 量 との間 に明 瞭

な 関係 を得 な か っ た と考 え た.そ こで犬 の完 全体 外

循 環実 験 に お い て各 段 階 の 潅 流量 を設 定 し,主 と して

て 酸素 消 費量 を測 定 し,各 潅 流量 に お け る血 行 動 態

面 とあ わせ 検 討 した.

2) 実 験 方 法

体 重6.8～15.0Kg,平 均10.7Kgの 雑 種 犬24頭 を

用 い た.麻 酔 はsodium penthobarbital (nembutal)

25～30mg/Kgを 静 注 して導 入,気 管 内挿 管 後,室 内

空気 に よ る間 歌 的 陽 圧 呼 吸 を用 い, nembutal,筋 弛

緩 剤 で維 持 した.右 第4肋 間 に て 開胸 し,左 大 腿 動

静 脈 よ り下 行 大 動 脈,下 大 静 脈 に カテ ー テ ル を挿 入

し圧 測 定 に用 いた,以 下,臨 床 と同 じ く送 脱 血 し体 外

循 環 を実 施 した.送 血 ポン プはDeBakey型double

roller pump(泉 工 社製),人 工 肺 はTemptrol hard

shell oxygenator Q-110 (Bentley社 製)を 使 用 し,

酸素 流 量 は21/min,内 臓 熱 交 換 器 で血 液 温 を37℃ に

維 持 した,希 釈 液 は低 分 子 量 デ キ ス トラ ン,乳 酸 加

リン ゲ ル, 20%マ ン ニ トー ル を2:1:1の 割 合 と

し,充 填量 は1300mlに な る よ うにヘ パ リン加 同種 新

鮮 血 を加 え,希 釈 率 を20%と した. Base-Deficitの

補 正 も臨 床 例15)に した が っ た,潅 流 量 はA群: 25ml

/Kg/min (4頭), B群: 50ml/Kg/min (6頭), C群

: 75ml/Kg/min (4頭), D群: 100ml/Kg/min (5

頭), E群: 125ml/Kg/min (5頭)の5群 に分 け完

全体 外 循 環 を お こな っ た.検 査 項 目 お よ び測 定 方 法

は 臨床 的研 究 に準 じた,

3) 実 験 結 果

① 潅 流 量 と酸 素 消 費 量 との 関 係:酸 素 消 費 量 はA群

　1.7±0.3ml/Kg/min, B群　 2.9±0.7ml/Kg/min,

C群　 4.1±1.0ml/Kg/min, D群　 3.6±0.9ml/Kg

486　 杉 本 誠 起

/min, E群　 5.9±1.7ml/Kg/minで あ り,潅 流量 と

酸 素 消 費量 との 間 に はr=0.734, p<0.001, n=24

と正 の相 関 が あ り有 意 で あ っ た(図15).

図15　 潅流量 と酸素消費量 との関係

図16　 潅 流 量 と静 脈 血 酸 素 飽 和 度 と の 関 係

図17　 潅 流 量 とO2 extraction rateと の 関 係

② 潅流量 と静脈血酸素飽和度 との関係:潅 流 中の静

脈血酸素飽和度 は, A群　 40.9±2.5%, B群　 46.9

±6.1%, C群　 38.4±7.9%, D群　 67.2±3.0%,

E群　 52.5±5.8%で あ り,潅 流 量 と静 脈 血 酸 素飽 和

度 と の関 係 はr=0.506, p<0.05, n=24と 正 の相

関 を示 し有 意 で あ っ た(図16).

③ 潅 流 量 と酸 素 摂 取 率 との 関 係:酸 素摂 取 率 はA群

　59.1±4,9%, B群　 53.2±15.3%, C群　 61.6±15.8

%, D群　 38.7±6.7%, E群　 47,2±12.9%で あ り,

潅 流 量 と酸 素 摂 取 率 との関 係 はr=-0.422, p<0.05 ,

n=24と 負 の 相 関 を示 し有 意 で あ っ た(図17).

④ 潅 流 量 と血圧 との関 係:潅 流 中 の血 圧 はA群　 20.6

±2.4mmHg, B群　 38.3±4.9mmHg, C群　 58.7

±7.3mmHg, D群　 67.7±8.1mmHg, E群　 58.4

±5.3mmHgで あ り,潅 流 量 と血 圧 とはr=0.682,

p<0.001, n=24と 正 の 相 関 を示 し有 意 で あった(図

18).

図18　 潅 流 量 と血 圧 と の 関 係

⑤ 血 圧 と酸 素消 費 量 との 関係:血 圧 と酸素 消 費 量 と

はr=0,488, p<0,02, n=24と 正 の 相関 を示 し有

意 で あ った(図19).

⑥ 潅 流 量 と潅 流 中 末梢 血 管 抵抗 との 関係: PVRpは

2217.8～8571.1dyne. sec. cm-5で,平 均4491.4±

320.7dyne. sec. cm-5で, A群　 4235.4±481.9dyne.

sec. cm-5, B群　 4022.4±500.5dyne. sec. cm-5,

C群　 6733.9±531.0dyne. sec. cm-5, D群　 4066.6

±534.3dyne. sec. cm-5, E群　 3841.2±461.8dyne.

sec. cm-5で あ った,潅 流 量 とPVRpと の 間 に は 相

関 を認 め な か った(図20).

⑦ 血 圧 の 経 時 的 変 化: A～E群 と も潅 流 中 の平 均 血

圧 は潅 流 前 よ りも全体 に 低 下 し,と くにA群 で は血

圧 は 時 間 経 過 と と もに低 下 傾 向 を示 し, 15～120分

で の減 少 傾 向 はp<0.001と 有意 で あ った, B群 で は

45～120分 で の 減 少 傾 向 はp<0.001と 有 意 で あった.

C群 お よ びE群 の経 時 的 変 化 は僅 か で あ る. D群 は

常温希釈体外循環 にお ける適正潅流量 の検討:と くに酸素消費量の面よ り　 487

15～45分 は上昇 傾 向 に あるが有意 でな く, 75～120

分での上昇傾 向はp<0.01と 有意 であった(図21).

⑧ 酸素消費量 の経時的変化:潅 流前値 と比較 し,潅

流中の酸素消費量はA群 およびB群 で減 少 し,と く

にA群 は潅流中持続 した減少傾向 を示 し, p<0.001

と有意であ った. B群 は潅 流開始 とと もに低下す る

が, 15～45分 で増加傾向 を示 しp<0.01と 有 意であ

ったが, 45分 以後 はほぼ一定で あった. C, D群 は

潅流中若 干の変動 を示 すが ほぼ潅流前値 と変化なか

った. E群 は潅 流前値 と比較 し,潅 流開始 によ り増

加 した後ほぼ一定 であった(図21).

図19　 血 圧 と酸 素 消 費 量 の 関 係

図20　 潅 流 量 と末 梢 血 管 抵 抗 と の 関 係

⑨ 酸素摂 取率 の経時的変化:潅 流中の酸素摂 取率は,

A. B. C. E群 で潅 流前 よ り増加 し, A群 で は15分 で

65%に な り,以 後減少傾向 を示 し, p<0.001と 有意

であ った. B群 では75分 までの減少 傾向はp<0.001

と有意 であった. E群 では30～90分 での減少傾向 は

p<0.05と 有意であった. C群 は60%で 一定 で あ り, D

群 は潅流前 とほぼ同値 を示 すが変動が強 い(図21).

図21　 各 測 定 値 の 経 時 的 変 化

⑩ 末梢 血 管 抵 抗 の経 時 的 変 化: PVRpは 平均 値 で は

潅 流 前 よ り低 下 が 認 め られ た. A群 で は時 間 と と も

にPVRpは 減 少 傾 向 を示 し,こ の減 少傾 向 は15～120

分 にお い て はp<0.001と 有 意 で あ っ た.他 の 群 で は

統 計 的 に は,一 定 の 傾 向 を認 め な か っ た(図21).

⑪ 動 脈 血pHの 経 時 的 変化: A群 は潅 流 開 始 後,時 間

経 過 とと もに減 少 傾 向 を示 し, 15～120分 に お い てp

<0.001と 有 意 で あ っ た. B群 は15～75分 で の 減 少 傾

向 はp<0.02と 有 意 で あ った. C群 は15～75分 で の

減 少 傾 向 はp<0,05と 有 意 で あ っ た. D群 はpH 7.4

～7 .5と やや 高 い値 が安 定 した. E群 で は 潅 流 開 始

と と もに低 値 を示 す が,そ れ 以 後 はpH 7.2程 度 を示

した(図21).

Ⅳ 考 案

1) 適 正 潅 流 量 に つ い て

開心 術 の 開始 以 来,実 際 に使用 された潅 流量 はGa

llettiら19)に よ るとazygos flow20) (0.5l/M2/min),

low flow (1.1l/M2/min), medium flow (1.8l/M2

/min)お よ びhigh flow (2.4l/M2/min)で あ る.

当 初,潅 流 量 はKirklinら21)の 高 流 量 と, Lillehei

488　 杉 本 誠 起

ら20)の 低 流 量潅 流 の考 え方 が あ っ た. Kirklinら21)

は 基 礎 心 拍 出 量 の75%に あ た る2.2l/M2/minを え

らび, Lilleheiら はAndreasenとWatsonら22)の

実 験 に も とづ き, azygos flow principle20)と して

流 量(8～14ml/Kg/min)を 採 用 し臨 床 に導 入 した

が,そ の 後 は潅 流 量 を 増 加 して い っ た23). 1958年

Andersen24)は 生 体 に お よぼ す 影 響 が最 少 で あ るの

は どの流 量 か判 明 す るまで は高 流 量 が 安 全 で あ る と

述 べ た.多 数 の研 究 に お い て適 正 潅 流 量 の 決 定 の 根

拠 と され た 指 標 は次 の ご と くで あ る, Kirklinら21)

は麻 酔下 の心 拍 出量 を基 礎心 拍 出 量 の75%と 算 定 し

潅 流 指 数 に 応 用 した. Clark17)は 基 礎 酸素 消 要 量 を

維 持 す る に必 要 な潅 流 量 を,静 脈 血 酸素 飽和 度 を50

%と 設 定 し, Fickの 原 理 よ り算 出 した. Senning25)

はKirklinら21)と 同様 に基 礎 心 拍 出量 の80%と 設 定

した.川 島26)は 基 礎 心 拍 出量 の60%以 上 の潅 流指 数

で動 脈 圧 が50mmHg以 上 に維 持 され る こ とと,潅 流

量 比 が0,6の 時 にPVRRが1.0を 示 す こ と等 に よ り,

2.21/M2/minを 適 正 潅 流 量 と した.水 野 ら27)は 静 脈

血 酸 素 飽 和 度60%を 適 正 潅 流 の 目標 と した.上 田26)

は開 心 術 中 の 心 腔 内還 流量 を 除 い た大 静 脈 還 流 量 よ

り,適 正 大 静 脈還 流量 を示 した.以 上 の ご と く適 正

潅 流 量 の 算 出根 拠 は種 々 あ るが,い ず れ も1.8～2.5

l/M2/minを 適 正 とす る点 で一 致 す る.著 者 の 臨 床

例 のHb値 は 潅 流 終 了 時 平 均7.8g/dlと 低 下 す るの

で, C1ark17)の 潅 流 量 算 出方 法 に した が え ば潅 流 指

数 を さ らに増 加 す る必 要 が あ る.ま た Ｉ,Ⅱ 群19例

の う ち局 所 麻 酔 で お こな わ れ た心 カ テ ー テ ル検 査 例

11例 で は,心 指 数 は2,99±0.40l/M/min,潅 流指 数

は2.09±0.081/M/minで,潅 流 量 比 は0.81±0.08

と な りSenning25)の い う80%と ほ ぼ一 致 した,

図22　 Clarkの 表 にHb値(6.0, 8.0)を 追 加

2) 酸素 消 費量 につ い て

著 者 は使 用 した人 工 心 肺 の肺 と して の 機 能 の 検 討

は意 図 せ ず,充 分 に動 脈 血 化 され た血 液 が 生 体 に送

入 され た際 に潅 流 量 の 変 化 に よ って,生 体 の 酸素 消

費 量 がいか に変化 す るか を検 討 す る こ とを意 図 した,

文 献 上,潅 流 量 と酸 素 消 費 量 に関 す る報 告 は 多数 あ

り, Panethら23), Andersenら29), Clowesら30) St

arr31), Vettoら32), Ikedaら33), Birkeland34)野 口35)お

よ び黒岩36)は,い ず れ も潅 流 量 の 増加 と と もに酸 素

消 費 量 の 増 加 す る こ とを述 べ て い る. Panethら23)

は犬 で1.2l/M2/minの 潅 流 指 数 で 基 礎 酸 素 消 費 量

が 供 給 され る と した が,こ の値 は著者 の 臨床 例,実

験 例 か らみ て や や 低値 で あ る と考 え られ る. Moffitt

ら37)は 心 カテ ーテル 検 査 時 の 心 拍 出 量 の50%の 潅 流

指 数 で体 外 循環 をお こな い,静 脈血 酸 素飽 和 度 は術

前 と同程 度 で あ っ たの で,体 外 循環 中 の酸 素 消 費 量

が 著 明 に 減 少 して い る こ と を示 した. Theye38)は

halothane麻 酔 に よ り酸 素 消 費 量 は8%低 下 す る と

述 べ た. Hirschら39)は 人 体 に お け る希 釈 体 外 循 環

で,平 均52ml/Kg/minの 潅 流 量 で 平均2.1ml/Kg/

minの 酸 素 消 費 量 値 を得 た が,著 者 の 臨床 例 の Ｉ群

(13例)の 平 均59.2ml/Kg/minの 潅 流 量 で平 均2.1

ml/Kg/minの 酸 素 消 費 量 値 と同様 に低値 で あ る.疋

島40)は20～30m1/Kg/minの 潅 流 量 で は2.5ml/Kg

/min, 50～60ml/Kg/minで は4.0ml/Kg/min, 70

～80ml/Kg/minで は3 .8ml/Kg/minの 酸 素 消 費 量

を 得 た が,こ の 全血 で の値 は著 者 の 希 釈血 で の実 験

値 とよ く一 致 してい る.黒 岩36)は 体 表 面積1.0M2以 下

で は 潅流 指 数 が2.461/M2/minの 時,酸 素 消 費量 は

122.1ml/M2/min, 1.00～1.39M2で2.23l/M2/min

の と き114.0ml/M2/min, 1.40M2以 上 で2.28l/M2

/minの と き103.0ml/M2/minを 得 た が,著 者 の臨 床

例 を黒 岩 の 分 類 に した が う と,体 表 面 積1,00M2以

下 で は潅 流 指 数 が2.69l/M2/minの と き,酸 素消 費

量 は110.7ml/M2/min, 1.00～1.39M2で2.14l/M2

/minの と き76.6ml/M2/min, 1.40M2以 上 で2.08

l/M2/minの と き75.5ml/M2/minを 得 た が,い ず れ

も黒 岩 の値 よ り低 値 で あ り,希 釈 に よ る影 響 が強 く

あ らわ れ て い る.

文 献 上,体 外 循 環 中 の 酸 素 消 費 量 は潅 流 量 の 増加

と と もに増 加 し,正 の相 関 を 示 す.こ れ はAndersen

ら29)の 述 べ るよ うな生 体 のvasoregulatory mech

anismに よ っ て,低 流 量 の 際 に は肝,腎,筋 肉な ど

の血 流減 少 に よ って,生 命 に た だ ち に関 係 す る臓 器

で,し か も低 酸 素 に抵 抗 の 弱 い脳,心 筋 へ の血 流 を

常 温希釈体 外循環 における適正潅流量の検討:と くに酸素消費量の 面よ り　 489

保持 す るとい う調整がみ られ るためであろ う.し た

がって潅 流量 を増加すれ ば酸素消費量の増加 を きた

すのは当然 とされる.著 者の臨床例 において Ｉ,Ⅱ

群 の中の11例 では酸 素消 費量 は術前142.7±6.9ml

/M2/minが 体外循環中65.6±7.7ml/M2/minと 低下

し,酸 素消費量比 は0.46±0,05で あ り,酸 素消費量

率は0.47±0.05で 著明 な低値 を示 している.ま た各

群 にお ける酸素消費量率が Ｉ群0.51,Ⅱ 群0,60,Ⅲ

群0.63,全 症例 で0.47と 低 値 を示 してお り,図23の

ごと く基礎酸素消費量 にいずれ も達 しない ことは潅

流量 の不足 を示 して いると考 えられ る.　Kirklin21)の

のべ るごとく軽度麻酔下で は基礎酸素消費量 は25%

の低下 がある ことを考慮す ると著者 の例 の Ｉ群 とⅡ

群 をあわせた群の潅流指数 と酸素消 費量 の相 関関係

の回帰直線 で,酸 素消費量 率0,75の 時の潅流指数 は

約2.7l/M2/minと なる.同 様 に,Ｉ群の回帰 直線か

らは2.51/M2/min,全 症例の回帰直線からは3.5l/M2

/minと な り,いずれの群にお いて も現在 の潅 流指数

の増加 が必要 と考 え られた.従 来,体 外循環 の発達

とと もに潅流指数 は増加 して きた.か っては,人 工

肺の 酸素加能力,送 血ポ ンプの性能,送 脱血 カニ ュ

ーレ,送 血部位の点 か ら高流量は困難であ ったが,

現在 では相当の高流量の体 外循環 も可能 とな った.

しか し実際の送血に際 し正常 安静 時心拍 出量に相 当

す る潅流指数 に達すれ ばそれ以上は必 要ない と考 え

られ たの で,希 釈 による低ヘモ グロビン値 の際に計

算上必要 と される高流量 は一般 に使用 されていない

のが現状 である.

図23　 Clarkの 基礎酸素消費量表 における著者

臨床例(39例)

3) 静脈血酸素飽和度 につ いて

Starr31)は 潅流指数2.41/M2/minの と き,静脈血

酸素飽和度 は70%で あった とし,潅 流指数 と静脈血

酸 素飽和度 の間に正の相関 を認 めた. C1ark17)は 静

脈 血 酸素飽和度 を50%と 設定 したが, Moffittら37)

は静脈血酸素飽和度 は組 織の酸素分圧 のめや すであ

り,正常値 に維持 すべ きであるという.越川41)による

と,静 脈血酸素飽和度の正常値 は60～85%に あ り平

均75%で あるが,著 者の臨床例 の潅流 中の値 は全例

では39.8～74.7%,平 均59.1%で かな り低値 であ る.

Mitche11ら42)に よる と激 しい運 動 時 に おける静脈

血酸素飽和度 は20%程 度に低下 す るが,そ れ に酸素

負債 もともなってお り,それ以後 の時期 に回復す ると

され る. Vettoら32)は 体外 循環 中の酸素負債 の存在

を推定 したが,明確 な酸素負債 を証 明で きなかった.

著者例 では,潅 流量 と静脈血酸素飽和度 との関係 は,

臨床例 では相関 は認 め られなか ったが,実 験例 では

有意 の正 の相関 を示 した.臨 床例 の静脈血酸素飽和

度は,正 常範 囲の60%以 上 を示 したのは39例 中18例

と少 な く,Ⅲ群 は20例 中6例 にす ぎなかった.こ れは

Starr31)や 著者の実 験 結果 か ら考 えるとⅢ群 の潅流

量不足 を示 してい ると考 え られ る.こ こで, Clark17)

の式の静脈血 酸素飽和度 の50%を 越 川41)の示 す75%

と設定 す ると,潅 流量 は一挙 に2倍 とな り,前 項 で

述べた以上 の非常 な大潅流量 が必要 となる.か か る

大流量は送血 方法,送 血部位の変更 を行 なって も実

施 はかな りの困難 が予想 され るし,人ではsplanch

nic poolingが 生 じに くい として も無視 で きない問

題 と考 えられ る.

4) 酸素摂取率(O2 extraction rate)に ついて

生体に おいて潅流量の減少の際には,静 脈血酸素

飽和度 は低下 し,そ の結果,酸 素摂取率 は増加す る.

著者の臨床 例 で潅 流 前の酸素摂取 率は20.1±1.7%

で潅 流 中 は39.0±1.4%と 著明 に増加 したが,潅 流

指数 との間 に相関関係 を認 めなかった.実 験例で は

潅流前の酸素摂取率 は34.5±4.5%で あ り,潅流中 の

値 は潅流量 と負 の相関 を示 した.潅 流量 と酸素消費

量 の関係 を示 した図15に おいて低流量群 では低 い酸

素消費量 を示 し,酸 素摂取 率の増加 だ けでは少 ない

潅流量 を補 うことが出来 ない ことを示 してい る.

5) 希釈 率について

体循環 においては酸 素運搬能か らみた適 正ヘ マ ト

ク リッ ト値43) 44)は約40%と され,同 じ観点 か らは,

490　 杉 本 誠 起

体外循環 中 もヘマ トクリッ ト値(Ht)は40%が 望 ま

しい.希 釈に よる利点 はCooleyら11)に よ り列記 さ

れたが,川 島 ら45)によるとその欠点 は,血 液の希釈

が高度になれ ば,酸 素運搬能 の面 から大 潅流量 を用

いる必要が あるとい う点 である.山 本46)は酸素運搬

能力の面よ り血液 希 釈の安 全 限 界をHt値20%と 述

べて いる.さ て,無 血充填体外循環 はCooleyら11

)によって宗教上の理由か ら実施 され たが,完 全無輸

血 開心 術 をお こなったBuckleyら47)の 報告では,

潅流中のHt値 が平均10%で あった とい う.鰐渕 ら48)

は潅流中のHt値 を25%以 上 とするなどの4条 件 を設

けて無輸血開心術 をお こなったが,潅流 中のHt値 が

20%以 下にな った例 が1/3あ った.高 木 ら49)はHt

値20%以 上 を目標 としたが,潅 流 中20%以 下 とな っ

た例 が1/2も あ り, Ht値 は予想 外 に低下 したが,

いずれの報告 もと くに障害 を認 めていない.し か し,

Takaoriら50)はHt値 が10%ま で希釈 実験 をお こな

った が, 2時 間以内に全例死亡 している.著 者 は希

釈率20%を め ざしたが,臨 床例 で術前のヘ モグロビ

ン値11.7±0.5g/dlが,潅 流終了時には7.8±0.3g

/dlに,ま た術前 のHt値38.3±1.6%が23.5±0.8%

と予想外に低 下 し,実 際 の希 釈 率は37.3±1.4%を

示 した.実 験例 では術前 のHt値34,7±1.4%が 潅流

終 了時23.5±1.8%で あった.臨 床 例の23.5%は 山

本46)のい う安全限界 に近 く,潅 流終了後 は可及的 に

早 くHt値 を是正すべ きである.著者 の臨床例 では潅

流終 了後3～6時 間 でほぼ潅流前値 に是正 されて い

た.

6) 潅流量 と血圧 との関係

一 般 的 にはPanethら23), Birke1and34), Readら51)

の述 べ るよ うに,潅 流量 を増加すれ ば血 圧 は上昇す

る.こ れに対 し, Starr31), Clowesら52)は 潅 流 量 と

血圧 の間に密 接な関係 は見 られな いとい う.著 者の

臨床例 では正 の相関 が認 め られな いばか りか,図5

の ごとくⅢ群 が潅流指数が多 いに もかかわ らず,低

血圧 を示 したために負の相関 を認めたが,こ の原因

としてⅢ群 の設定 した潅流指数が相対的 に低いた め

とも考 え られ る,ま たKirklinら53)は 体 外循環中 は

血 圧 が低 下 す るので,血 圧 よ りも潅 流量 の方が重

要 であると示 唆 してい る. Readら51)の 報 告 によ り

Gallettiら19)は 潅流中の血 管の緊張状態 を3種 に分

類 したが,こ の ことは同 じ循環血 液量 で も血管 の緊

張 状態 に よ り,潅 流中の血圧 は非常 に大 きい範囲の

変動 を示す ことが考 えられ る.ま た,彼 は,非 常 な

高 流量では大動脈 や頚 動脈 の圧 受容機構 が血管拡張

を誘 発 させ,低 流量 で はhypoxiaや カ テ コー ル ア ミ

ン の放 出 が血 管 抵 抗 を増 加 させ る こ と を示 唆 した.

著 者 の実 験 例 で25m1/Kg/minの 低 流 量 群 で は時 間

経 過 に よ る血 圧 の上 昇 傾 向 は な く,ま た血 管 抵 抗 値

の 増 加 傾 向 もな くGalletti19)の 意 見 に は一 致 しなか

っ た.

以 上 の こ とよ り,体 外 循 環 中 の 潅 流量 と血 圧 は強

い相 関 が見 られ な い ことが 多 い の で,予 定 の潅 流 量

が確 実 に送 血 され て い る場 合 は 血 圧 の み に 固執 しな

くて よ い と考 え られ る.

7) 中心 静 脈 圧 につ いて

潅 流指 数,血 圧 は適 正 潅 流 の 指標 と して重 要 で あ

るが,送 血 量 と脱 血 量 の バ ラ ン ス状態 を示 す指 標 と

して 中心 静 脈 圧(CVP)も ま た重 要 で あ る,体 循 環

に お い て, Borrowら54)はCVPが15cmH2O以 上 の

時 は,循 環 血液 量 が 多す ぎるか,ま た は心 不 全 の徴

候 で あ る と した.し か し,体 外 循環 中 のCVPは 一 般

に体 循環 に お け る値 よ り高 く維 持 され ることが 多 く,

Kirklinら55)は10～20mmHg (13.6～272cmH2O)の

値 を示 し, Gallettiら56)は5～15㎜Hg (8.8～26.4

cmH2O)を 適 正 で あ る と して い る.著 者 は,脱 血 側

のvenous clampに よ ってCVPを10～20cmH2Oに

維 持 し,落 差脱 血 で 十 分 な脱 血 が可 能 で あ った.ま

た,体 循 環 で は, Guytonら57)の い うmean filling

pressureが6.3mmHg (8.6cmH2O)で あ る こ とか

ら, normovo1emicに 体 外 循 環 をお こな えばCVPは

これ と同 程 度 の 値 を示 す と考 え られ る.そ の ため,

動 脈 圧 を十 分 に維 持 す る た めに は,体 内 に やや 送血

し循 環 血 液 量 やCVPを 増 加 した状 態 で 体 外 循 環 を

お こ な う必 要 が あ る と され る58)

8) 酸 塩 基 平 衡 につ いて

体 外 循 環 中 は,潅 流 量 の不 足 や 動 脈血 の酸 素 加 不

足 な どに よる組 織 のhypoxiaか ら嫌 気 性 解糖 を きた

し,血 中 乳酸 の増 加, pHの 低 下PCO2の 上 昇, Base-

Excessの 減 少 を きた し,代 謝 性 ア シ ドー シ ス を示

す ことが 知 られ て い る59) 60)著 者 の 臨床 例 で,潅 流 前

は動 脈 血 酸 素 飽 和 度, pHは ほ とん ど正 常 値 を示 した

が,静 脈 血PCO2(PvCO2)は 正 常 値 よ りやや 低 値 を

示 した. Base-Excessは,Ｉ,Ⅱ 群 は ほ ぼ 正 常 で あ

っ た が,Ⅲ で は 平 均-6.6mEq/lと す で に低 下 し

て い た.潅 流 開 始 と と もに,酸 素 消 費量,静 脈 血 酸

素 飽 和 度 の 低 下,酸 素 摂 取 率 の 増 加, pHの 低 下,

PvCO2の 上 昇, Base-Excessの 減 少 が認 め られ,

代 謝 性 ア シ ドー シ ス の状 態 を示 した.

実 験 例 で はA群(25ml/Kg/min)の 場 合 は持 続 的

常温希釈体外循環 にお ける適正潅流量 の検討:と くに酸素消費量の 面よ り　 491

なpHの 低 下 が み られ, E群(125ml/Kg/min)は 高 流

量 に もか か わ らず,潅 流 の初 期 にpHの 低 下 とBase-

Excessの 減 少 が み られ, splanchnic poolingを 生

じた こと と関 係 が あ る と考 え られ た. Dennisら2)は

pHの 低 下 をみ て炭 酸 水 素 ナ トリ ウム を使 用 し補 正

し,吉 竹 ら59)は 潅 流 中 のpHが7.20以 下 に な る と治

療 が必 要 と して い る.著 者 は充 填 液 の補 正 を実 施 し

て お り,ま た潅 流 中 の 希釈 液 の追 加 の際 に は,同 様

に補 正 して い るが,潅 流 中 の補 正 は と くにお こ な っ

て お らず,そ の た め,臨 床 例,実 験例 と もpHの 低 下

とBase-Excessの 減 少 は著 明 で あ り,潅 流 中の 頻

回 の 採 血,ガ ス分析,補 正 が今 後 は必 要 で あ る.

潅 流 中 のPO2は100～250mmHgが 適正55)と され,

過 度 の 酸 素加 は有 害 とされ て い る.そ の た め,人 工肺

へ の 吹 送 酸素 に炭 酸 ガ ス が混 合 して 使 用 され るが,

黒 岩36)は3,5% CO2+O2ガ ス で血 中CO2の 蓄 積 が お

こ り, 2% CO2混 合 ガ ス が望 ま しい と して い る.吉

竹 ら99)は1時 間 以 内 の常 温 潅 流 で は100% O2使 用 が

良 い が,長 時 間 潅 流 で は2～3% CO2混 合 ガ ス使 用

が 良 い と して い る.著 者 は空 気 栓 塞 の 防止 をか ね て

術 野 の み に500ml/minのCO2ガ ス を吹送 し,人 工 肺

に は100% O2を 吹 送 した,

9) 実 験 例 で のsplanchnic poolingに つ い て

著 者 の実 験 例 のE群(125ml/Kg)は 潅 流 中oxy

genatorの 充 填 液 レベ ル の低 下 と と もに,実 験 犬 の

腹 部 の 著 明 な膨 隆 が あ り,度 々 の 充 填 液 の追 加 を要

した.開 腹 肉 眼所 見 で は,腸 管 壁 の 著 明 な 浮腫 の た

め,壁 の厚 さが約2倍 とな り,粘 膜 の ゼ ラチ ン様 の

膨 化 と粘 膜 面 よ り水 性 分 泌 物 の 増加 傾 向 が あ り,腸

内容 の水 様 化 が著 明 で あ った.ま た症 例 に よ り,腸

粘 膜 の 爾満 性 点 状 出 血 斑 が み られ た.腹 部 膨 満傾 向

はA, Bお よ びC群 で は皆 無 で あ り, D群 で 軽度,

E群 に 著 明 で あ った.こ れ は榊 原 ら61)の高 流 量 の方

がsplanchnic sequstrationが 強 い とい う報 告 に

一 致 した.井 街 ら62)は 人 工 心 臓 の 研 究 にお いて,過

大 な拍 出 量 増 加 はヘ マ トク リ ッ ト値 の低 下 や血 漿 蛋

白 量 の 低 下 を きたす た め に, 80～100ml/Kg/minの

潅 流 量 が適 正 で あ る と して い る. Gallettiら63)に よ

る と,犬 で は肝 静 脈 のsphincteric mechanismが

存 在 し,潅 流 時 に ア シ ドー シス や有 害 な刺 激 に よ り

作 用 し,門 脈 圧 亢 進 を きた す が,こ のsphincterは

人 で は存 在 しな い こ とか ら,実 験 成 績 を た だ ちに臨

床 成 績 と比 較 す るの は困 難 で あ る と して い る.ま た

Theyeら64)は 人 では全血 体 外 循 環 で もsequestration

やdesequestrationは 全 く認 め られ ない と述 べ て い

る.上 記 の こ とか ら,実 験 でみ られ たsplanchnic

poolingは 臨 床 例 で は あ ま り問 題 と な らな い と考 え

られ,著 者 の 臨 床例 で は あ る程 度 の 潅 流 指 数 の 増 加

は 可能 と考 え られ る.

10) 著者 例 で の適 正 潅 流量 に つ い て

適 正 潅 流量 を前 記 に述べ た各 方 面 か ら検 討 す る と,

Kirklinら21)の ご と く基 礎 心 拍 出 量 を 根 拠 とす れ ば,

著 者 の 臨 床 例 の うち Ｉ,Ⅱ 群 の11例 の み で あ る が,

平 均 心 指 数 は2.99l/M2/minで あ り,そ の75%は2.24

l/M2/minと な る, Grahamら65)に よ ると2歳 以 上 の

幼 小児 の心 拍 出量 は4.53±0.94l/M2/min(M±SD)

で あ り,こ れ は麻 酔 下 で あ るの で この まま 潅 流 中 に

も適 用 し うる と考 え られ る.し た が って幼 小 児例 で

の潅 流指 数 を大 幅 に増 加 させ る必 要 が あ る,

酸 素消 費 量 の 面 か らは,2)項 で述 べ た よ うに酸 素

消 費量 率 を か りに0.75と 設 定 す る と臨 床 例 の 体 表 面

積 が0.8M2以 上 の例 では潅 流 指数 は2.7l/M2/minと

な り,さ らに1.2M2以 上 の群 で は2.5l/M2/minと な

る.ま た,希 釈 に よ るHb値 の低 下 状 態 で は, Galletti

ら663の 潅 流 量 表 に さ らにHb値 を追 加 した 図24に よ

る とHb値8g/dlで は,体 表 面 積0.45～0.8M2で は

3.3l/M2/min, 0.8～1.2M2で は3.0l/M2/min, 1 .2

M2以 上 で は2.7l/M2/min程 度 が必 要 と され る.

図24　 体表 面積 と潅流指数(Gallettiの 表 に追加)

静脈 血 酸素飽和度 の面か らは, Clark17)の 表で静

脈血酸素飽和度 を正常値 の75%と 設定 する と一挙 に

2倍 の潅 流指数 となる.こ れに前記の希釈の影響 を

考 慮す ると, Hb値 を8g/dlと す ると1.5倍 の潅流指

数 とな り,し たがって単純 計算 では2×1.5=3倍

の潅流指数 が必 要 とな り,体 表 面積0.5M2で は7.2

1/M2/min, 1M2で は6.0l/M2/min ,成 人で は平均

492　 杉 本 誠 起

5.4l/M2/minの 潅 流 指 数 とな る.こ れ に 対 し,あ ま

り大 量 の 潅 流 量 は犬 と人 との 生理 的 条 件 が異 な る こ

とを前 提 として もpoolingの 影響 を無視 す る こ とは

で きな い し,さ らに,現 在 の送血 カニ ュー レ径 か ら

は,か よ うな大 流 量 は到 底,不 可能 と され る.著 者

の 実 験 例 の犬 で は75～100ml/Kg/minが 適 正 であ っ

た が,犬 と人 の生 理 的 条 件 が異 な る こ と を考 慮 す る

な らば,人 で の潅 流 量 は上 記 の 各 方 面 か らあ る程 度

は増 加 させ るの が望 ま しい.そ こで 臨床 例 で の現 在

の希 釈 程 度 にお いては, Gallettiら66)の 表 のHb値8

g/dlの 数 値 か ら,体 表 面 積0.8M2以 下 で は3.3l/M2

/min, 0.8か ら1.2M2で は3.0l/M2/min, 1.2M2以

上 で は2.7l/M2/minと 設 定 す るの が妥 当 と考 える.

Ｖ 結 論

常 温 下 に20%希 釈 体 外 循 環 を お こな い,臨 床 例39

例 と実 験例24例 に お いて,潅 流 中 の 血 行動 態 お よ び

酸 素 消 費量 を検 索 し,適 正 潅 流 量 を検 討 した.

1) 臨床 例,実 験 例 と もに潅 流 量 と酸 素 消 費 量 は正

の 相 関 関係 を示 した.

2) 臨 床例 では 体表 面積0.8M2以 下 で は酸 素 消 費 量

112.6±6,3ml/M2/min,0.8か ら12M2で は94.7±

13.4ml/M2/min, 1.2M2以 上 で は72.5±8.0ml/M2

/minと,体 表 面 積 あた りの酸 素 消 費量 は 低下 し,全 例

と もClarkの い う基 礎 酸 素 消 費 量 以 下 で あ り,1)

の結 果 とあ わ せ る と,潅 流 指 数 を増 加 す る必 要 が あ

る.

3) 臨床例 では静脈血酸素飽和度 は平均59.1%と 低

いが,潅 流量 との相関関係 は認 めなかった.実 験例

では潅流 量の増加 とともに,静 脈血酸素飽和度 は増

加 し,正 の相 関関係 を示 した.

4) 臨床例 では潅 流指数 と血圧 の関係 は負 の相関 を

示 したが,こ の原 因は幼小児例の潅流指数 が相対酢

に少 ないためか と推定 され る.実 験例で は正の相関

を示 した.

5) 希釈 によ り潅流 中のヘモグロビン値は7.8g/dl,

ヘマ トクリッ ト値 は24.4%と 低下 したが,こ れが醒

素運搬能力 よ りみて酸素消 費量 の少 ない原因 と考 え

られ る.

6) 以上 の結果 よ り,酸 素消 費量 の点 か らは体表直

積0.8M2以 下 では3.3l/M2/min,0,8か ら1.2M2で

は3.0l/M2/min, 1,2M2以 上 で は2.7l/M2/minの

潅 流指 数がのぞま しい。また,希 釈率 に応 じて上記

の潅流 指数 を変化 させ るのがのぞま しい.

稿を終 るにのぞみ,御 懇篤なる御指導ならびに御校閲

をたまわった恩師寺本滋教授に深甚なる感謝の意を捧げ

るとともに,直 接御指導頂いた妹尾嘉昌講師,終 始御援

助を頂いた人工心肺班の諸兄ならびに斎藤達雄技官,杉

山睦子技官に深謝する.

(本論文の要旨は第12回日本人工臓器学会総会におい

て発表 した.)

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496　 杉 本 誠 起

Optimal flow rate and studies in oxygen consumption

during hemodilutional extracorporeal circulation

Seiki SUGIMOTO

From the Second Department of Surgery

Okayama University Medical School, Okayama, Japan

(Director: Prof. S. Teramoto)

Serial oxygen uptake determination were done in 39 patients and 24 mongrel dogs during

20% hemodilutional cardiopulmonary bypass at normothermia. In patients, the time of the

bypass ranged from 37 to 161 minutes. In dogs, the bypass time was standardized at 120

minutes.

In patients, average of the mean perfusion index was 2.03 l/M2/min in the group I (BSA

•† 1.2M2, n=13), 2.47 l/M2/min in the group II (0.8•†BSA<1.2M2, n=6) and 2.72 l/M2/min

in the group III (BSA<0.8M2, n=20). During total perfusion, the average of the mean arterial

blood pressure was 75.7mmHg in group I, 53.6mmHg in group II, and 44.1mmHg in group III.

The average of the mean oxygen saturation during perfusion were 60.5%, 64.2%, 56.7% and the

average of the O2 consumption were 72.5ml/M2/min, 94.7ml/M2/min and 112.6ml/M2/min

respectively. O2 consumption (during perfusion)/O2 consumption (predicted) ranged 0.22

to 0.96 in all patients and 0.52, 0.62, 0.63 respectively. The average of the O2 extraction rate

during perfusion were 32.9%, 42.8% and 36.0% respectively. The average of hematocrit during

perfusion was 24.4% in patients and 23.5% in dogs. In dogs, classified into 5 groups, group A

perfused at rate 25ml/Kg/min had an average mean arterial blood pressure of 20.6mmHg,

group B perfused at rate 50ml/Kg/min had 38.3mmHg, group C perfused at rate 75ml/Kg/min

had 58.7mmHg, group D at rate 100ml/Kg/min had 67.7mmHg, group E at rate 125ml/Kg/min

had 58.4mmHg. The average of the O2 consumption were 1.66ml/Kg/min (group A), 2.87

ml/Kg/min (group B), 4.10ml/Kg/min (group C), 3.62ml/Kg/min (group D), 5.91ml/Kg/min

(group. E).

1) Mean arterial blood pressure varied directly with flow rate in dogs, but not in patients.

During perfusion mean arterial blood pressure was maintained at a lower level and mean central

venous pressure at a higher level than at pre-perfusion value.

2) There is a linear relationship between flow rate and oxygen consumption both in patients

and dogs. Oxygen consumption during perfusion were considerably lower than normal oxygen

consumption.

3) Venous oxygen saturation during perfusion was lower than pre-perfusion value. There is a

linear relationship between flow rate and venous oxygen saturation in dogs, but not in patients.

4) In patients, relationship between perfusion index and O2 consumption indicates that the

perfusion index over than 2.7 l/M2/min will be desirable, and in dogs splanchnic pooling during

perfusion suggested the flow rate 75-100ml/Kg/min will be desirable.