基 礎的実験的研究 左 よ 右 補助人 臓 新 な臨 床応 関す 用

左心 および右心補 助 人^{工 心}臓 ^の新^たな 臨床応^{用 に}関 す^る 基 礎 的 実 験 的 研 究

金沢大学 医学 部 第 ^一外科 学 講 座 く主任^こ岩 喬 教 授I

榊 原 直 ^樹

く昭和^{6 3}年¹月5 日受 付1

左 心お よ び右 心 補 助 人工 心臓の新し^い臨 床 応用 を目 的と し た基 礎 実 験を雑 種 成犬 3 0頭を 用^い て 行った^． L V A D 実験 系は Fo nta n 型シ ャ ント と単心室 形 成によ る新し^い循 環 推 持^モデ^ルを考 案し， その血 行 動 態の検 討を目 的と し た^． そ の結 果， 旧Fo nta n 型シ ャ ント を作 製し肺 動 脈 起 始 部を段 階 的^に閉塞し た が， L V A D 駆 動の み で急 性 期^の循 環を維 持し 僕 験 群し 1l，く2佑心系を Fo nta n 型シ ャ ント， 左心 系を L V A D 駆 動で自 然心 を 心室 細 動^にさ せ た が 血行 動 態の変 動は な く く実 験群L⁻2l，く3几V A D で駆 動し な が ら左 室 自 由壁と 心室 中 隔と を縫縮し心室 中隔 運 動機 能を抑 制し た が， 右 室の自 由 壁運 動 機 能^{のみ で あ る}程 度の容 量 負 荷が圧負 荷^に耐え る^こと ができ た く実 験群し 3l． R V A D 実 験 系は， R V A D ^の離 脱^に問題と な る肺うっ血の新し^い治 療 法の開 発を目 的と し て， R V A D と H FJV を組み合わ せ た⁻ その結 果 川H FJV は 駆 動回数が少な く駆 動 圧が高^いほ ど循環 抑 制 効 果が強く く実験 群R⁻1 い21 R V A D は左心機 能と^{の バ ラ ン} スを くずし て， 過 剰な流 量 補 助^を行 うと肺う^っ血によ り呼 吸機 能が酎 ヒし く実験 群^R．2h く3凝 種 成犬 で は R V A D を 5 0^句7 5 mll min で駆 動し た時^にH FJV を D G P 2 kgl^{c m2}， D G F 3 H z の条 件で併用 す る と呼吸 循 環 動 態は ほ ぼ対 掛^こ近^い状態が得ら れ た く実 験群R⁻3う．末 期 重 症 心 不 全の最 終 治療は心 臓 移 植し か な^い が， L V A D 実 験 系か ら右 心 機 能が完 全^に温 存さ れ ている症 例で は 心内血 行 変 更術と ^d 時 的に L V A D を 用 いる^ことによ り， 自 然 心の右 室を左室の代 用に で き る可 能 性が 示唆さ れ た． さ らに呼 吸 管理法を循 環 補助

の手 段と し た報 告は わずか である が，R V A D 実 験 系よ り H FJV の循 環 抑 制 効 果が R V A D ^によ る肺う^っ血 を抑 制し ガ^ス交 感 能を 上げる た めに呼 吸機 能を改 善す る^こと ができ た^．

K ey ^{w o r}ds 補 助 人^工心 臓^， 心 臓移植^{， Fo nta n} 型^{シ ャント，} 単 心 室^， 高頻度^{ジェ ッ ト}換 気 法

最 近の体外 循 環 装 置の発 達は 重症心疾 患^の外 科 治療 を可 能^にし た が， 依 然と し て体 外 循 環^の離 脱が出 来な い症 例^にも遭 遇す る． 補 助循 環^の概 念は体 外 循 環と時 を同じ く し て発 展し， こ の よ う な 人 工心肺か ら離 脱で き な^い症例を救 命す る た めに両 心^バイ^{パ ス}や大 動 脈 内

バ ル ^ー ン バ ンビング く1 A B Pうな ど を 用^いて き た^． し か し最 重 症例を手 術す る^{に つ}れ て， これ らの補助 循 環装 置で は も は や循 環維 持や装置か ら の離 脱が困 難な症例 を経 験す る よ う^にな り， 補助人 工 心臓 くV A Dフが必 要

にな^っ て き た．

欧 米で は V A D は通 常の治 療法と し て確立 さ れ て お り， 更^{に ルー} チ^ン化し^{つ つ}あ る 心臓 移 植^のた めの継ぎ と し て， 完 全 置換 型人 工心 臓くT A 拙 を 用^いる^にま^で にな ^った． 本 邦で もこ の治 療 法の必要 性か ら国 産^の V A D が開発さ れ て^いる^り． し か し， 左 心補 助人 工 心臓 くL V A Dl や右心補 助人 工心 臓くR V A Dl ^の実 験 的あ る いは臨 床 的 研 究^2Iが行わ れ ているにもか かわ らずそ^の 駆 動 様 式³や離 脱 困 難症 例^{へ の}対 応^車， 多 臓器 不全^の併 発^引， 適 応^の決 定^8Iな ど間 寛が多^い． 臓 器 提 供 者を得 難

い心臓 移 植⁷¹との関 連を考慮す る と， 重 症 心 不 全^に対

A b br e viatio n s こ A N O V A ， An al_ysis of v a ria n c e三A P

， A o rtic pr e s s u r ei C P B ， C a rd io⁻ p^ulm o n a ry b_{y p}a s s三D G F _， Driving g^{a s} f_{r eq}u e n cy i D G P ， Driving g^{a s} pr e s s u r e三D O P A ，

D op^{a m}i^{n e c}hlo rideニF D A ，Fo od a nd dr ug ^administ^{r a}tio n3 Fs_，Fr a ctio n sho rte ning i H FJ^{V ，} H igh ^{fr e}q^{u e n c}yj^{et v e ntilatio n} ニH F O ，H igh ^{fr e}q^{u e n c}y ^{o s c}illatio n三H F P P V

， H igh ^{fr e}q^{u e n c}y

補 助人工心臓の新た な臨 床応用に関す る実験 的 研 究

し^て心臓 移植^に頼ら な^い本邦 独 自の治療 手 段を作り 上 げ ること が 必要で， その一^一端を担う V A D の研 究は急 務^であ る^．

本 研 究はく1H⁻V A D の心臓 移植 医 療に対す る新しい

臨 床 応用， そ し てほ ほV A D の駆 動 時^にお け る高 頻 度 ジ^ェ ッ ト換 気 法の併用について そ れ ぞ れの基礎 的 実 験 的 検 討を行^った．

対 象およ び方法

対 象は雑種 成 犬 合 計3 0頭 く体 重^{2 2．4 士4．8 k}gう を 用^いて， 塩 酸^ケタミ ン く1 0m gノkgう及び硫酸ア ト^ロ ピ ン く0^．0 2 m gノkgつを筋 肉内 投 与し て麻 酔し た． 気 管 内 挿 管後， パ ン クロ ニ ウムブロ マイ ド 4 ^m g 静 注にて非 動 化し て^から Ha r v a rd v e ntilato r く換 気回数2 0^へ25I 分， 1 回換 気 量1 5 mlノk_g，FlO2 ^ニ0．2い も し く は商頻

6 l

度ジ^ェ ッ ト換 気 法 くH FJVうを各種^{モ ー} ドに設 定し て 呼吸管理 を行^った^．

工． 実験 系の作成 1 ^． L V A D 実験 系

広範 囲^の左垂 心筋 傷 害が起る と， V A D を適 応して も依 存し て し まい心 臓 移植 以 外^に救 命 法が な く な る．

本邦^では心臓 移植^ができ な^いた め， 本 研 究で は特 殊^な 心 内血 行 変 更術と ^一 時 的な L V A D 駆 動^によ る新し^い モデ^ル く図 り を考 案し た． ま ず全 身か ら右 房^へ戻^っ て き た静脈 血を Fo nta n 型 手術^によって右 室を介さず

に肺 動脈へ還 流さ せ る． つ いで左 房^へ帰って き た動脈 血を機 能 廃 絶し た左塞か ら 人 工的^に作 製し た心室 中隔 欠損 孔 くV S Dうを経 由さ せ て右 室^へ入 れ， 右宴^の駆 出

によ り左 室に押し返さ れ た血 液^を大 動 脈か ら全 身へ送 る仕 組み で あ る． この術 後 臨床 経 過を全 身 総血流 量 くS B Fl を 示棟と し て， 図2 に 示 す． 術 中^{は 人 工}心 肺に

て体 循 環は維 持さ れ る が手 術 完了 と と もに体 外 循 環^か ら離 脱す る た めにS B F は低下 す る． これ と同 時に V A D を駆 動し て S B F が あ る程 度の流 塵で安 定す る ま で維 持す る く図 中 区域^Al． 容 量 負 荷と右 房^の対 応

によ り石 室 機 能^を失っ た肺 循 環が安 定す ること に よ り，S B F は術 直 後よ り多く な る く図 中 区域 臥 最 終 段 階と し て， V A D の流 量を落と し 心室に容 量 負 荷を 徐々にか け て，心 室筋を強 化す る． V A D に血 栓が で き ぬ程 度に流塵を落と し て も，自 然心 の心 室^によ り S B F

Fi_g．1． Pr opo s ed s u rgic al_pr o c edu r efo r the tr e at⁻ m e nt _of ir r e v e r sib le p^{r o}fo u nd left he a rt failu r e．

T he t_{r e a}t_{m e n}t c o n sists of the R A⁻P A a n a sto m。⁻ SisくFo nt_{a n}^，_{s s}hu ntl，Clo s u r e of the tric u spid a nd p^ulm o n a ry v alv e s，a nd the c o n str u ctio n of a V S D to u nite the righ ^{t a n}d left v e ntricle s． T he

in ef ficie nt righ ^{t v e ntr}icle， Wh ich is e xpe cted to

driv ethe syste mic cir c ulatio n，is a s sisted by the te m po r a ry L V A D．

P^{O S}itiv e pr e s s u r e v e ntilatio nニI A B P， Intr a a o rtic b al lo o n p ^um p^{l n}g i 工P P V ， Inte r mi_{t t}e nt p^{o s}itiv e pr e s s u r e v e ntilatio n 三L A P， Left atrial _pr e s s ureニL V A D， Left v e nt^ric ula r a s sist de vic eニM A P _， M e a n a o rtic pr e s s u r eニM L A P ， M e a n left atrial _pr e s s u r e三M P A P， M e a n p^ulm o n a ry ^{a r}te ry pr e s s u r e三P A ， Pulm o n a ry ^{a r}te ry i P A F， Pulm o n a ry ^{a r}te ry flo w ニP A P ，

が充 分に得ら れ て か ら， V A D を離 脱す る く図 中 区域 Cう． この^モデ^{ル で}問題と な るのは， 1う 区 域A で右 室

によ る肺循 環が な く て も V A D の みで S B F が維 持^で き ること， 21 区 域C で自 然心の心室が容 量 負 荷に て S B F を維持す る ま^で強 化さ れ る^ことであ る^． 本 実 験 系

はモデルを作製す る過 程^で生じ るこ の循環 維 持^の問 題 点を検 討す る た め^に3 つ の実 験 群を作 製し た．

屋 E ユ

ー

事 長山 勺 0 0

．

由 0

−

E■ 一■ ト 功

Cllnlc tl Co u r t ■ OI Th ■H■W Ct 劃n C ■ pt ．．⁻．．．．．．^{− D■y}

F ig^．2． Sequ e ntial e xpe cted cha nge s in the Sy^Ste micb lo od flo w くS B Fl g^{e n e r a}ted by the u s e Ofc a rd iopulm o n a ryby pa s sくC P BJ，the v e ntric ula r a s sistdevi c eくV A Dl a ndthe n atu r al he a rt． A fte r W e a ningfr o m C P B，the V A D ^willc o m pe n s atefo r the r edu c ed S B F くa r e a Aンby in c r e a sing pul⁻

m o n a ryb lo od flo w a nd e v e ntu all_y stab ilizing the

S B F くa r e a Bl^． As the V A D _pu m p flo w is g^{r a}du a11_y r edu c ed， the n atu r al he a rt o ut p^ut in c r e a s e s s ufficie ntly to m aintain the S B F

witho ut the fu rthe r n e ed fo r the V A D く^{a r e a} Cl^．

F i_g^．4^．a． A s che m aticdr a wing ^ofthe e xp^{e r}im e ntal p^{r o c e}du r e in g^{r o u}p L⁻1^． A fte r the Fo nta n^，s Shu nt a nd the L V A D w e r e ap plied， p^ulm o n a ry a rte ry w a s o c cluded step by stepin in c r e m e nt of O％， 2 5％， 5 0％， 7 5％ ^{a n}d l O O％ ^{o c c}lu sio n．

Du ring this pr o c edu r e，A P，P A P，R A P，L A P，T F

a nd P A F w e r e m o nito r ed c o ntin u o u sly^．

い 実 験 群し1

モデ^ル作 製 直 後は両心機 能が極 端^に低 下し て^いる た めにL V A D が必 要で あ る^． 右心機 能を遮 断し^て肺 循 環を Fo nta n 型^シャントに移行さ せ て， L V A D を駆 動 し た時^の循 環 動 態^{につ い}て雑 種 成^{犬 11}頭を 用い て検 討し た^．

右 房と肺 動 脈と を 1 5 ^{m m の} W o v e n⁻Da c r o n 人 工 血 管^によ る^バイパ スま た は右心耳と肺 動 脈との直接 吻 合

によ る Fo nta n 型シ ャ ント を作 製し， 左房脱 血NL一下行 大 動 脈 送 血^のL V A D を装 着し たく図 3 l^． 更に肺 動 脈 起 始 部^に支 持^{テ ー} プ を ま わ し て右 室から駆 出さ れ る肺 動 脈 血 流を 0 ％，，2 5％， 50％， 7 5％，1 0 0％と段 階 的^に

Fig^．3^． A photogr aph showi ng the L V A D c o nduits

in s e rted in the L A く^{i nl et s}ideI ^{a n}d a o rtaく^{o ut}let SideI ^of a m o ngr el dog^．

F ig^．4⁻b^． A s che m aticdr a wing ofthe e xpe rim e ntal pr o c edu r e in gr o up L−^{3． A fte r the L V A D w a s}

ap plied，the fr e e w a1l of the left v e ntricle w a s

ligated with v e ntric ula r s ep tu m ． T he n v olu m e

lo ading of the right v e ntricle w a s pe rfo r m ed^． Du ring this p^{r o c e}du r e，P A P，R A P，R V P ，a nd P A F

W e r e m O nito r ed c o ntin u o u sl_y．

Pulm o n a ry ^{a r}te ry pr e s s u r eニR A P

， Righ ^{t atrial} pr e s s u r eニP V R，P u lm o n a ry ^{v a s c u}lar re sist⁻ a n c e三R V， R igh ^{t v e ntricleニR V A D ， R i}gh ^{t v e ntricla r a s sist de vic e}三R V E D P， R igh ^{t v e ntri．}

C ula r e nd d ia stolic pr e s s u r e三R V P_，R igh ^{t v e ntric ula r} p^{r e s s ure}ニS A H _，Siⁿ_gle a rtificial he a rt 三