管 関 す 研究 稀 釈補助循環 後 呼

稀釈補 助 循 環後^の呼吸管^{理 に}関する研 究

一 呼吸回 数と終末^呼気陽 圧くP E E PJ ^の影響 ^一

食沢 大 学 医 学部 麻 酔 学講 座 く主任二村上誠^一 教授1

石 黒 栄 紀

く平成1 年² 月2 1日受付I

稀 釈 補 助 循 環 後の安 全な呼 吸 管理法を見^い出す目 的で_， 雑 種 成 犬^{2 8}頭を用^い， 分時 換 気 量を ^一 定 く2 5 0

m

lノkgl

m

i

n

l ^に保ち な が ら， 呼 吸回数を 5 ． 10， 2 0， 4 0， およ び6 0l

^m

i

n

と変化さ せ て 人 工呼 吸を 行

^っ

た際の呼 吸 ^． 循 環 機 能を検 索し た^■ ま た， 終 末 呼 気 陽圧くp

^{o s}

iti

v e e n

d⁻

e X

Pi

r a

t

o r

y p

r e s s u r e

，

P E E Pナの影響に つ いて も検 討を加え た． そ の結 果， 呼吸 回数の増 加^に伴う P

a

C O² の 上昇は， 稀 釈補 助 循環 後^に強く認め ら れ た^． す な わ ち， 呼 吸 回 数が 6 01mi

n

の場 合， 稀 釈 補 助 循 環 前の P

a

C Oz が 6 2 士 1 7

m m

H_g であ

^っ

た^{の に}対し， 後^には 8 0 士1 6

m m

Hg と有 意^に高^い値を 示 し た^{． こ の}現 象は，稀 釈 補助 循 環後^には， 呼吸死 腔が増 大し て^いる^こと を 示 す ものと考え ら れ た^{． 一} 方， 呼吸 回数を減少さ せ たく1 回換 気 量を増 加さ せ た1 場 合， 稀 釈 補 助 循 環 後で は， 心 係 数 く

^{c a r}

d i

^{a c}

i

n

d

e x

，C Il ^の低 下が著明 で あ

っ

た． す な わ ち， 呼 吸 回数^が， 5l

m

i

n

と 2 0

J

lmi

n

の際^の CI の比 を み る と， 稀 釈 補 助 循 環 前で は， 平 均 値が 0^．8 3 士0 ^．1 3 であ

っ

たの に対し， 後の 平均 値は，0^．貼士0^．2 3 で あ^った^． こ の所 見^から， 気道 内 圧上昇^によ る循環 系

^へ

の 悪 影響は， 稀 釈補 助循 環 後に特に強く表わ れ る ものと考え ら れ た． 気道 内圧と循 環 系 抑制

の関 係は^， P E E P を付 加し た実 験でも観 察さ れ た ^． す な わ ち， 稀 釈 補 助 循 環 前^には 5

c m

H²0 の P E E P を付 加し て も C I に変 化は見ら れ な か

^っ

た が， 後^では， P E E P の付 加によ り C I が 2^．9 士1 ．1 1I

m

i

n

l

m

2

へと有 意^に低下 し た． 以 上の結 果^から， 稀釈 補助 循 環 後^の呼 吸 管理^に際し て は P

^a

C O2 を 正常 域

に保 持す る^こと を前 捏に， 気 遣 内 圧をでき る だ け低く保^{つ こ}と， す な わ ち 1 回換 気量 を 小 さ く し呼 吸回 数を多く し た 人 工呼 吸が望ま し^いと結 論さ れ た^． ま た，P E E P は循 環 器 系を抑 制す るおそ れ が あ り， そ の使用^には十 分な 注意が 必要で あ る と結 論さ れ た^．

K ey ^{w o r}ds 稀 釈 補 助 循 環^， 人^工呼 吸， 呼 吸回数， 終 末 呼 気 陽 圧， 呼 吸 ^． 循 環機能

心臓 手 術 後^には， 麻 酔や開 胸^の影 響^によ る呼 吸抑 制 と と もに， 体 外 循環^によ る微小 血栓^の発 生^{1 1 2I}， 肺サ ^ー フ ァク タ^ント の不 活化な どによ る呼 吸不全が発 生し や す^{い3 川 ．} こ のた め，呼 吸 運 動に多大の

^エ

ネ^ルギ ^ー が要 求さ れ る^こと^にな る が， これ は循 環 系の負 担を増 大さ せ^咽， 術後^の回復の阻 害^{に つ}な が る^． し た が^っ て， 心 臓手術 後は， 少な く と も 2⁴時 間は

レ

スピ

^レ

^ー タ^ー を 用 いて積 極 的^に呼 吸 管理 を す ること が望ま し^い． しか

し， 不 適 当な呼吸管理 は循 環 系^に悪 影響を及 ぼ し^， 予 後を 左右し か ね ない． と くに， 1 回換 気量 を大き く し て呼 気 時の気 道 内圧 を 上昇さ せ た場 合^， 血 液ガ^ス所見 は好 転しても循 環 系^に対す る抑 制 効 果が強く あ ら わ れ る と

^い

う^こと は， 日常し ば し ば経 験さ れ る と^ころ で あ

る^{9 ト 1 1I}． 現 在ま^で， 心臓 手 術 後^の呼吸管理^に関し て^{， 1}

回換 気量^の大き さ や終 末 呼 気 陽圧 くp

o s

iti

v e e n

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r e s s u r e

， P E E Pl 付 加^の呼吸 ^． 循 環機 能^{に お}

A b br e viatio n s こC I， C a rd ia c inde

x

ニC V P ，C e ntr al v e n o u s pr e s s u r ei C ^aC O2_， 02 C O nt^e

ⁿ

t Of

a rte rial b lo od _ニCcO 2， 02 C O nte nt Of _pulm o n a ry ^{c a}pilla ry blo od_i C守02_，02 C O nte nt Of mi

x

ed

V e n O u S b lo od_i H ba_，h e m og^ulobin c o nte nt of a rte rial blo od_ニH b守， he m og^ulob in c o nte nt of

mi_{x e}d v e n o u s blo od_ニM A P， m e a

n

Sy^Ste m ic a rte rial _pr e s s u r eこ M P A P， m e a n p^ulm o n a ry

3 8 2 石

よ ぼ す影 響を系 統 的^に検 索し た報 告は多く ない．

今回著 者は， 心 臓 手術 後の患 者の呼 吸 管理に資す^こ と を目 的と し， 稀 釈補 助 循 環を施 行し た イ^ヌで， 分時 換 気 量を ^一 定^にし た 人 工呼 吸を行^いな が ら呼 吸回数を 増 減さ せ る^．ことによ り 1 回換 気 量を増 減さ せ， 呼 吸^． 循環 機 能の変 化を検 索し た． ま た， P E E P 付 加の有 無 が^{， こ}れ らにど の よ う な影 響をおよ ぼ す かに つ いて も 検 討を加え た^．

対 象^およ び方法 工． 実験 動 物^の準備

体 重 1 0 ^句15 kg の雑種 成犬2 8頭を使用 し た^． あら か じ め硫 酸ア ト

^ロ

ピン 0^．0 3

m

gノkg を筋 注し た の ち． 塩 酸ケ タ ミ^ン 30

m

gJk_g と^{ペ ン}ト

^パ

^ル ビ タ ^{ー ル} 1 0

m

gl kg を筋注し て麻 酔を導入 し． サク ン^ニ ル

コ

リ^ンク

^ロ

ラ イ ド 2 0

m

glkg の筋 注^によ り筋 弛 緩を得た う え で気 管 内 挿 管を行

^い

． た だ ちに人 工呼吸 を開 始し た^．

肘 静脈^を確 保^し． 輸 液と薬 剤^の投 与^に用いた． 左 股 動 脈にカ^{ニ ュ ー}

^レ

を挿入 し^， 動 脈 圧の連 続 測 定お よ び 血 液ガ^ス分 析のた めの採 血に当て た^． ま た， 先 端に温 度^{セ ン}サ ^ー を有し^， 先 端^から 3 0

^{c m}

末 梢側^に側 孔を有 す る小 児用^{の ス ワ ン}ガン ツカ テ ^ー テル くF

r

． 51 を左 外 頸 静 脈よ り肺 動 脈ま で挿入 ^．留 置し た． な お^， 実 験 中 は． ベ ント^{パ ル ビ}タ^{ー ル} 5 0

m

g を 1 時 間 毎^に静 注し，

麻 酔 深 度を ^一定に保^つよ うに し た． ま た， 臭 化パ ンク

ロ ニ

ウ^ム1

m

g を1 時 間毎に静 注し， 持 続 的な非 動 化 を計

っ

た^．

王王． 呼 吸 ^．循 環機 能^の指標 1 ． 血液ガス

動 脈カ^ニ ュ ^ー レお よ び肺 動 脈^に留 置し たス ワ ンガン ツカ テ^ー テルよ り そ れ ぞ れ血 液を嫌 気 的^に採 取し，

ヘ

モグ

^ロ

ビン含 量 くh

e m o

gl

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b i

n c o n

t

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n c o n

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t

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f

m

i

x e

d

v e n o u s

b l

o o

d， H b^亨l， 02 分 圧 く^P

^a

^O2， P守021， C O2 ガス分圧 くP

a

C O^，， P守C O²1， 水 素イ オ^ン濃 度 くpH

a

， pHq ^， b

a s e e x c e s s

およ び 02飽 和 度 くS

a

O2，S守021 を測 定し

た． これ ら の測 定^には， A B し 2 くラ ジ オ メ ^ー タ ^ー 社，

コ

ペ ン^{ハ ー} ゲン1 を使用 し た^． 2 ． 各 種 血圧 お よ び脈 拍 数

左 股 動 脈に挿入 ^． 留置し た カ

^ニ

^{ュ ー レ}を圧ト ラ^{ン ス} デ

^ュ

^ー サ ^ー く日本 光 電 社， 東 京1 ^に接 続し， プ

レ ツ

黒

シ ヤ ^ー モ ^ニタ ^ー く日本 光 電 社， 東 京1 で平 均 動 脈圧 く

^{m e a n s}

y

s

t

e m

i

c a r

t

e r

i

a

lp

r e s s u r e

， M A Pl を持 続測 定 し た． ま た， ス ワ ンガンツ カ テ^ー テル の先 端を肺 動脈 本 幹^に位 置さ せ て平 均 肺 動 脈圧 く

m e a n

p

u

l

m o n a r

y

a r

t

e r

i

a

l_p

r e s s u r e

， M P A PJ を求め た^． 肺 動 脈 楔 入圧 くp

u

l

m o n a r

y

c a

pi11

a r

y

w e

dg

e

p

r e s s u r e

， P C W Pl は，

ス ワ ンガンツ カ テ ^ー テルのバ ル ^ー ンを拡 張さ せ， 先端 を肺 動 脈 末 梢^に楔入 さ せ て求め た ． 中 心 静 脈 圧 く

^{c e n}

^t

^{r a}

l

v e n o u s

p

r e s s u r e

， C V PI は， ス ワ ンガンツ カ

テ ^ー テルの末 梢 側 寄り の側 孔を介し て測 定し た^． 脈 拍 数は動 脈 圧 波よ り測 定し た^．

3 ^． 心 係 数

心 拍 出量計9 5 2 0 A げ^メリ カン

エ

ド ワ ^ー ド社， カ リ フ ォ ル ^ニ ア州， イ ラ イ ^ン1 を小 児 用^{ス ワ ン}ガンツ カ テ ^ー テ^ル くF

r

．引 ^に接 続し， 熱 稀 釈 法で 心拍 出量 を測 定し た． 先端を肺 動 脈 本 幹^に位 置さ せ る と注 入用の側 孔は右 房 付近^に位 置す る よ う^にな り， これ か ら注入 し た 0 ⁰C の 5 ％プ ド^ー 糖 液5

c c

が右 房と右 室 内で 血液 と混 和さ れ て温 度が 上昇し， 先 端^のサ ^ー ミスタ で温度 変 化を感 知す る^． 心 係 数 く

^{c a r}

^{d i}

^{a c}

ⁱ

ⁿ

^d

^{e x}

， CI，lJ

m

i

n

J

m

²1 は， 心拍 出量 を体表 面積で除し て求め た^． な お，

体 表 面 横 く

^m

²1 は，く体 重，k_g1

²

^ノ

³

^xo^．1 1 2 の式

^瑚

か ら算 出し た^．

4 ^． 静 的肺

^コ

^ンプ ラ イ ア^{ン ス}

筋 弛 緩 薬で非 動 化し た イヌ に _， 終 末 呼 気 位か ら 1．Ol の1 0 0％0²を肺 内に送入 し， こ の時の気 道 内圧曲 線を記 録し た^． 02送入開 始の5 秒 後に_， プ ラ ト^ー に達 し た気 道 内 圧か ら下 記の式^に基き静 的 肺

コ

ンプ ラ イ ア ン スく

^s

^t

^a

^ti

c c o m

pli

a n c e

， S Cl を算 出し た^．

S Cく1

J I

c m

H 201^{こ 1．}OIプ ラ ト ^ー時 気 道 内圧 5 ^． 動 脈 血 ^．混 合 静 脈 血 0² 含量

動 脈 血お よ び混 合 静 脈^{血 02} 含 量 く⁰²

^{C O n}

^t

^{e n}

^t

^O

^f

a r

t

e r

i

a

l bl

o o

d， C

a

O²ニ0²

C O n

t

e n

t

O

f

m

i

x e

d

v e n o u s

b l

o o

d， G

^戸

0 21 は， ヘモ グ

^ロ

ビン1 g あ た りの02結 合 量を ^{1 ．}3 9

^m

l， 血 祭1 d l 中^に溶 解す る 0² の量を 1

m m

王i_g あた り 0^．0 0 3 1

m

l と して下記の式よ り計 算し た．

C

a

O2

0 r

C 守0²く

^m

lノdll

ニくS

a

O2

0 r

S守0 2X H b ^xl^．3 91

＋く^P

^a

O²

0 r

P守0^2XO．0 0 3い 6 ^． 肺シ ャト^ン率

a rte rial _pr e s s u r ei P C W P_{， p}ulm o n a ry ^{c a}pilla ry ^{w e}d_ge pr e s s u r e三 P E E P_{， p}O Sitiv e e nd⁻e X pir ato ry pr e s s u r e三P V R I，p^ulm o n a

r

y ^{v a s c u}la r r e sista n c e inde x 三Q

^s

J Q T ， p^ulm o n a ry Shu nt r atio三S C， Static c o m plia n c e i S V R， Sy^Ste mic v a s c ula

r

r e sista n c eニS V R I， Sy^Ste mic V a S C ula r r e sista n c e inde x ニZ E E P _， Z e r O e nd⁻e Xpir ato ry pr e s s u r e

まず． 換 気さ れ ている肺 胞を流れ た肺 毛 細 管血液の 0² 分圧は肺 胞^の 02分圧 と等しいと仮 定して_， 先^に血 液⁰²含 量を求め る時に用^いた式に従

^っ

^て肺 毛 細 血 管 血液^の 02 含 量 く02

C O n

t

e n

t

_O

f _p

u

l

m o n a r

y

c a

pill

a r

y bl

o o

d ^， C

c

O2J を求め た． こ の場 合， 1 0 0％0² を 吸 入 さ せ て^いるので， 大気圧^から P

a

C O2 と3 8⁰C ^にお け る 水蒸気 分圧 く5 0

m m

EgI を さ し引^いた も^の を肺 胞^の酸 素分圧と し た^． ま た， 肺 毛 細血管血液^の 02 飽 和 度 くS

c

O21 は 1 0 0％で あ る と み な し た^． 肺シ

ャ

ント率 くp

u

l

m o n a r

y

s

h

u n

t

r a

ti

o

， QsIQ Tl は， C

c

O² と C

a

O²

およ び C^守02 から下 記^の式^によ

っ

て算 出し た^． QsI Q^，く％1^ニくC

c

O2q ^C

^a

^OカバC

c

O2−^C守Oa^xl O O

7 ^． 体血管 抵 抗 係 数

体 血 管 抵 抗 係 数 く

s

y

s

t

e

mi

c v a s c u

l

a r r e s

i

s

t

a n c e

i

n

d

e x

， S V R Il は， 下 記^の 式， す な わ ち M A P と C V P ^の差を， C I で除し て求め た^． な お， 係 数の 8 0 は^， 水 銀柱 圧を dy

n e

に変 換す る た めの定 数で あ る^．

S V R Iくdy

n e s

^．

s e c

^．

c m

．^5．

m

り^こくM A P ⁻ C V Pナ^X8 01C I 8 ^． 肺血 管 抵抗 係 数

肺 血 管 抵 抗 係 数 くp

^u

l

m o n a r

y

v a s c u

l

a r r e s

i

s

t

a n c e

i

n

d

e x

， P V R Il は， 下 記^の式， す な わ ち M P A P と P C W P の差を CI ^で除し て求め た^．

P V R Iくdy

n e s

^．

s e c

^．

c m

−^5．

m

り^こくM P A P ⁻ P C W PI

X8 0ノCI

H ^． 稀 釈 補 助循 環 前 後で^の換 気 条件 変 更に伴う呼 吸

．循環 機 能^の測 定

人 工呼 吸^には，

V O

l

u m e

⁻p

r e S e

t_，ti

m e

⁻

C

y

^C

l

e

d 方 式の レ スピ^{レ ー} タ^ー サ ^ー ボ 9 0 0 Bく^{シ ー}メン ス

エ

レ

マ

社， ス トック ホル ムンを 用^いた． 実験^の全 過 程^を通じ， 吸気 ガス には1 0 0％ 0² を 用^い． 分 時 換 気量 を 2 5 0

m

lノkgノ m

i

n

， 吸気と呼 気の時 間比く王ノE

r a

ti

o

l を 112 に固 定 した^．

1 ^． 稀 釈 補 助 循 環 前^{に お}け る呼 吸^．循 環 機 能の測 定 まず， P E E P を付 加し ない状 態 く

z e r o e n

d⁻

e X

pi

r a

ト

O r

y p

r e S S u r e

．Z E E Pl で呼 吸回数を 2 0l

^m

i

n

く1 回換 気 量1 2^．5

^m

lノk_gl ^に設 定し， 前 述の呼吸 ^． 循 環機 能^{を 測} 定し た^． 次^いで， 呼 吸回数を 4 0ノ

m

i

rl

く1 回換 気量 6^．3

m

llk_gl， 1 0

J

I

m

i

n

く¹ 回換 気 量 2 5

m

lノk_gl， およ び 5ノ

m

i

n

く1 回換 気量 5 0

^m

lノkgl， に順次 変 更し， そ^の都 度， 呼 吸 ^．循 環 機 能を測 定し た^． なお ． そ れ ぞ れ^の測 定は， 換 気 条 件 変 更の2 0分後^に被 検 動 物の状態^か安 定 し た ところ で実 施し^{， こ}れ が終る と た だ ち^に

^つ

ぎの呼 吸 回数^に変 更し た^．

最後に_， 再 度呼 吸回数を 2 0ノ

m

i

n

に戻す と と もに5

C m

H²0 の P E E P を付 加し， そ の2 0分 後に同様^の測 定 を行

っ

た^． こ の測 定が終

っ

た後， 呼 吸回数を 2 0ノ

^m

i

n

に固定し た ま ま Z E E P 状 態に戻し， 稀 釈 補助 循 環を開 始し た^．

2 ⁻ 稀 釈 補助 循環 後^{に お}け る呼吸 ^．循 環機 能の測 定 補 助 循 環 装 置には

^バ

イ オ ポンプ B P⁻8 0 およ び5 2 0型

バイ オ

^コ

ン ソ^ー ル レ^でイ オメデ イ クス社，

ノ^{ミネ ア ポ リ}

スI を．人 工肺^には気泡型 人 工肺 B i

o

⁻5 げメ リカ ン

ベ

ント

^レ

^ー社， ア ^ー

^バ

イ^ンI を使用 し た^． 充填 液は， 3 ％ デ キ^ス ト ラ^ンを含む乳 酸 加リンゲル液 約 7 0 0

m

l に 7 ％重炭 酸ナ ト リ ウム 5 0

m

l を加え た も^のと し， 実 験 中^にはいっ さい輸血 を行わ な かっ た． なお_， 人 工心肺 回路 内には，

ヘパリン1

m

gノk_g を添 加し た^． ま た， 補

助 循環 開始 後は1 時 間 動^{こヘ パ}リ^ン1

^m

glk_g を 人 工 心肺 内

^へ

追 加 投 与し た．

被検 動物に

ヘ

パリ^ン3

m

glkg を投 与し たのち， 1 本^の送血用 カ^{ニ ュ ー レ}く^F

r

．31 を右股動 脈^に， 2本^の 脱血 用 カ^ニ ュ ^ー

レ

を右股 静 脈お よ び右 外頸 静 脈にそ れ ぞ れ挿入 し た^． 各カ^{ニ ュ ー} レは銀子 で遮 断し て お き，

人 工 心肺回路 側と接 続後， 遮 断を解 除し て補 助循 環を 開 始し た^{． バ}イ オ ポ^ンプによ る濯 流 量は． 被 検 動 物^の 心 拍 出 量^の約5 0％と し た^． ま た， 人 工肺

^へ

の 02 投 与 量 は 1 0 0 0

m

lノ

m

i

n

と し た． 血液 稀釈 率は下記の式か ら 算 出し た^．

血 液 稀 釈 率く％1^ニ 循 環^血液量ノ

く循 環 血 液量^＋体 外 循環^の充填 液量ン^Xl O O その結 果， 今回 の実 験で の 血液 稀 釈率は 5 0^．7士9．3％

であった， ま た， 補 助 循 環 中は， 被検 動物の心拍を停 止 さ せ な か^っ た^． 人 工 心肺 中^の血液は3 7⁰C^に保^った^．

補 助 循 環の終了にあ たって は， まず， 脱血側 回路を 完 全^に遮 断し， つぎ^に送血側回路か ら充 填液を被 検 動 物^に送入 し^て， 人 工肺の貯留^レ

^ベ

^ルを補 助循 環 開 始 前

の

レ ベ

ル にまで戻し た． 血 圧 が安 定し た時 点^で， 補 助 循 環 前と同じ方 式によ り呼吸 ^．循環機 能を再 度 測 定し

た^．

I V． 肺血管外 水分 量^の測定

補 助 循 環を行^っ た2 8頭^のう ち¹5頭^では， 実 験 終了 後， 開 胸し て肺の ^一部を右左^の別な く無 作 為^に切除し た^． 切除 肺の重量 く

^{W e}

^tl

u n

g

w e

igh ^tI を測 定し たの ち ， 10 0^OC で7 2時 間 乾 燥し， 再び 重 量 くd

r

y l

u n

W e

igh ^tJ を測 定し た ^{． こ の} 2 者よ り

^w e

t l

u n

g

W e

igh ^tld

r

y l

u n

g

w e

igh ^t 比 く

^{w e}

^tld

r

y 比1 を算 出し た^{1 弟． 一} 方， 補 助 循環 を行^{っ て い}な

^い

7 頭 く

^{C O n}

^t

^{r O}

^lい

^こ

つ い

ても^， 同様^に

W e

t

_J

^ld

r

y 比 を測 定し た^．

V ． 統 計 処理

各 測 定値は

m e a n

士S ． D． で表わ し た． 同^一 換 気 条 件下に お け る補 助 循 環 前と後の比 較， およ び Z E E P 時 と P E E P 付 加 時の比較は， p

a

i

r e

d t t

e s

t で検 定^．し た．