関 す 基礎的研究 右 補助循環 骨格 筋 を利用

金沢大 学 十全 医 学会 雑 誌 第9 8巻 第1 号 1 01q1 21 く1 9 8 9I

骨 格筋を利 用 ^{し た}右^心補 助 循 環に 関す^る基 礎 的研 究

金沢大 学 医 学 部 外科 学 第 儲 座 は 任^こ岩 喬教 授I

渡 連 剛

く平 成¹ 年¹ 月^{2 5}日受 付I

1 0 1

重症心 不全な ど従 来 外 科 手 術 適 応 外と さ れ て き た疾 患^に対し て， 骨 格 筋を 用い て の循 環補 助^の可 能 性を検 討す ること を目 的と し て基 礎 的 実 験を おこなっ た． 方 法は A 群くn ^ニ 即 と し て広 背 筋^にて^{ロ ー} ル を作 成し^， そ^の内腱^に弁 付き流入流 出路を も^{つ バル ー} ンを挿入 し骨格 筋ポン プと し， 循 環 模 擬^回路と し てポンプ機 能を検 討し た^． 骨 格 筋ポンプ は刺 激 頻 度の上昇， 前 負 荷^の増加， 後 負 荷^の減 少によ り拍 出 蓋 お よ び ポ^ンプ内圧^の上昇が認め ら れ た^． Bl群 くn ^ニ25うで は， 準 備 手 術と し て右広 背 筋^に心 室デマ ンド 型 ペ^ー ス メ^ー カ ^ー を移 植し 6 剛^{1 2 ケ}月^の慢 性 電 気 刺 激を行^っ た後， 二期 手 術^{と し て}同 筋^によ り A 群と同様 な骨 格 筋ポ^ンプ を作 成し た． 流入路は 人 工血 管を 上下 大 静脈ま た は右 心 房に接続， 流 出路は肺 動脈主幹 部^に接 続し骨 格 筋ポ^ンプ を駆 動さ せ た^． 骨 格 筋ポンプによ る右 心^バイ^{パ ス}機 能を部 分 右心 ^バイパ スと，

完 全 右心^バイ^{パ ス の}各 条件 下で検 討し た^． 骨 格 筋ポ^ンプ非駆 動 時， 大 動 脈圧ta o rticpr e s s u r e，AoP l， 大 動 脈血流 量 くa o rtic b lo od flo w AoFl， 左 房圧 く^1eft atrial pr e s s u r e，L A PI， 肺 動 脈圧くp^ulm o n a ry

a rte ry pr e s s u r e，P A Pl は部 分 右 心^バイ^{パ ス}と，完 全 右心^バイパ ス の各 条 件 設 定^の下で有 意^に低下 し． 骨

格 筋ポンプ拡 張 末 期 圧 くpo u ch e nd⁻d ia stolic pr e s s u r e，PO u Ch E D PJ は有 意に上昇し た が，骨 格 筋ポンプ 駆 動^によ り そ れ ら の有 意な 上昇と po u ch E D P の有 意な低 下を認め， 骨格 筋ポンプの循 環 補 助効 果が認 め ら れ， ま た完 全 右 心^バイパ ス時^において も循 環 維 持が十 分 可能で あっ た^． ポ^ンプ駆 動 時の補 助 流 量と 中心 静 脈 圧との関 係を み る と， 有 意な相 関が認め ら れ， 骨 格 筋ポンプの流入 圧^に比例し抽 出量 が増加す る^こと が 示 さ れ た^． C 群 く^{n ニ}91 で は体 外循 環を 用^いて， 有茎 骨 格 筋^によ る右 室 自 由 壁再 建を行^い骨 格 筋 刺激に よ る右心機 能 補 助 効果 を検 討し た^． 置換 骨格 筋 非 駆 動 時に骨格 筋^によ る新生右^JL^一室 自 由壁^の奇異 性運 動を認め た が， 骨 格 筋駆 動^によ り同 期収 縮と AoP，L A P，P A P の有 意な 上昇を認め た． B群^では慢 性電 気 刺 激を行^っ た骨 格 筋の組 織 学 的検 討及 び^， 組 織血流 量 測 定を比較 検 討し た^． 6 ⁻12過の長 期の電 気刺 激を行^っ た右 広 背 筋は， 刺 激を行^っていな^い対側 筋^に比^べ組 織血流 量 測 定で は 平均6 3％の有 意な増 加を認め た^． 慢 性 刺 激 筋^の 組 織 学 的 検 討^では， 対照^に比較し m yo sin ade n o sin e tripho sphata s e

くm yo sin A T Pa s el 染 色^にて I 型筋 線 維^の著 明な増 加が認め ら れ，I I 型筋 線 稚 くfa st twitch m u s clel ^か ら 疲 労 抵 抗性^のI 型筋 線 推 く^slo w ⁻tWitch m u s clel ^への転 換が証明 さ れ た． 以 上， 長 期の電 気 刺激を行^った 骨 格 筋^によ る右 心 系の循 環 補 助の可能 性を実 験 的^に証明 し た^．

K ey ^{w o r}ds sk eletal m u s cle

， ele ctric al c ondi_tio ning， b io m e cha nic al

C a rdia c a s sist， C a rdio m y^opla st y， righ ^{t v e ntric ula r b}y p ^{a s s}

心 室筋^が広 範 囲^に傷 害さ れ た高度な 心不 全を伴う虚 た^． しかし 心臓 移 植も脳死， 拒 絶反 応， ド ナ^ー の獲 得 血性 心疾 患． 心不全を来し た重 症心筋症 及 び先天性心 等の様々な問 題^閥が あ り， その対 象は限ら れ^てしユる^の 睾低 形成 症 例は， 従 来 手 術 適 応 外と さ れ， 心臓 移植^お が 現状であ る^． ま た 人 工 心臓， 補助心臓も現 状^では 血 よ び 人 工心 臓 移 植以外 救 命す る方 法が ないと さ れ て き 栓， 溶血， 非 生理的 循環動 態^のた め^剖長 期 間^の使 動^こ

A b b_{r e v}iatio n s ニ A o

， a O rtai A oF ， a O rtic b lo od flo w 三 A oP ． a o rtic pr e s s u r eニ A T P a s e，

ade n o sin e tri_pho sphata s e三 E C G ， ele ctr o c a rd iog^{r a m} ニ E D P， e nd ⁻dia stolic p^re s s u r eニ H R ，

he a rt r ateiI V C，infe rio r v e n a c a v e 芸L A P_，1eft atrial _pr e s s u r e三L V

， 1eft v e ntricleニ M G

，

my^og^{r a}ft ニP A ， p^ulm o n a ry ^{a r}te ry ニP A P _{， p}ulm o n a ry ^{a r}te ry pr e s s u r e三R A ， righ ^{t atriu m} i

Fi g^．1^． Sche m a of m o ck cir c ulatio n of ^skeletal

m u s cle v e ntricle^．

I nf l ow t r aCt Out f low t ra Ct

ミ幸^．三ご 章^{．．．三套}

Ru b b e r

は問 題が残さ れて い る^． そこ で今 回 著 者は， 生 体 自己 組 織^であ る骨 格 筋^に着 目し， 電 気 刺 激を加l え た骨 格 筋

の収 縮 力を利用 し た循 環 補 助 効 果^{につい て}基 礎 的研 究 を行^っ た^．

対 象^およ び 方 法 工． 使用動 物

稚 種 成犬 4 0頭 く体 重9 ⁻2 0 kgI を 用^いた．

H ． 実験 方法 及 び実験 群

1 ^． A 群^二循 環模 擬回路 く以下M o ck cir c ulat io nと 噺 を 用^い た骨 格 筋ポンプ機 能の測 定

6 頭を 用^いて， 骨 格 筋^の電 気 刺 激^によって得ら れ る 収縮 力を利 用し た骨 格 筋^のポ^ンプ機 能を評価す る目 的 で行^った^． 塩酸ケ タミ ンく5m gノ 柑 を筋 注 後， 右 腋下 切開を行^い左 側 臥 位と し腋 背^から背 部^{へ の}切 開^にて胸

背神 経^{およ び}動 静脈を露 出し− 右 広 背 筋を椎 体^， 肋 骨 付 着 部よ り遊 離し筋 弁と し た^． 肋 間 動 脈よ りの中枢 側

Fi

盗還憲 ^憲 憲憲蓋

^賢 憲 ^{冨 琵意} 賢

the po u ch ^to ke epitinflated．

skeletal ^{m u s c}le v e ntricle三S M V A ， Skeletal m u s cle v e nt^ricula r a s sista n c e三S V C， S up^{e r}ior v e n a c a v eニ T ho r a c odo r s al A ． V ． N ．， T ho r a c od o r s al a rte ry^， v ein_， n e r V e3 V V I， V e ntric ula r p^{a c}ing， V e ntric ula r s e n sing^{， a n}d inhib itio n く^{m ode of}

p^{a c e m a}k e rl

R V ， righ ^{t v e ntricleニS M V ，}

骨 格 筋を利用 し た右心補助 循環に関す る 基礎 的研究

の側 副血行路以外は 血焚 切 離し た． 遊 離して おい た右 広 背筋を^， 弁付^き流入 お よ び流 出 路を持^っ た L^ate x

製p^{o u c}h に 1 −^1．5 周^に巻き 固定し た後， ペ ^ー ス メ ^ー

カ ^ー用電 極を胸 背 神 経， 神 経 筋 接合 部， 広 背筋 末 端^に 装着し た^． po u ch の流 出流入路^には M o ck cir c ulati^．

o n 回路を装 着し たく図 り^．

11 弁 付き L^{ate x} 製 po u ch の作 成

p^{o u c}h 本体は流入流 出路を備え る頭 部， 1ate x 製の

可動 部^およ び底 部よ り な り， p^{O u C}h 中心部^{に ス}プ リ^ン グ を装 着し た^． 容量 は約^{1 2 0m}l で， 流入路径 18m m ，

流出路 径 ^{1 5 m m} ， 弁には そ れ ぞ れ径^{2 0}m m のプ ラス

チック製の 1 葉 弁を 用^いた^． po u ch 中心部に配し たス

プ リ^ング は， 骨格 筋ポ^ンプ 形状を常^に拡 張 形 態にす る 目 的^で装 着し たく図²a，bl^．

2 1 M ^{o c}k cir c ulatio n の作 成

流出 路 側には高さの調 節^でき る adj^{u sta}b le o utflo w C Olu m n を接 続し， 流 出 路 側は同 様 ^に adju stab le

inflo w c olu mn とr e s e r v e r を接 続し， 回路は3 7⁰C ^ヘス バ ンダ^ー 液を満た し たく図¹I^．

3 ヨ 電 気刺 激 装 置

電 気生 理学 検 査用 ^{m u}ltiT^{Pr Ogr a m ab le stim ulate r}

B C⁻0 2 A く^{フ ク}ダ電子 ， 東 京1 を 用^いた^．

以 上の実験^モ デ^ル に つ い て， 骨 格 筋ポンプの前 負 荷， 後 負荷， 電 気 刺 激 頻 度， 刺激 様 式を変 化さ せ， 骨 格筋ポ^ンプ機 能を 評価し た． ま た断 層^{エ コ ー} 検 査^{に て} そ^の収縮 様 式を検 討し た^．

2 ^． B群^二慢 性 刺 激を行^った骨 格 筋を 用 ^いた骨 格 筋 ポンプによ る右心^バイ^{パ ス}

F i_g．3^． M ethod of lo ng⁻te r m ele ctric al stim u−

1atio n of latis sim u s do r si m u s cle．

10³

1うBl群^二上 下大静 脈一肺 動脈 間^バイパ ス群

1 1頭を対 象と し， 慢 性の電 気刺 激に て抗 疲労性を獲 得し た骨 格 筋を 用いた骨 格 筋ポンプの右心系に対す る 補助 循 環 効 果を検 討す る目 的で行っ た．

i ^． 初回手 術 く図³I

塩酸ケタミ ン は^m gノkgナを筋注後， 右 腋下 切開を行

い広 背 筋を遊 離し筋 遠 位の側 副血行路を 切離し た後．

心室デマ ンド 型^{ペ ー} ス メ ^ー カ ^ー Mode1 6 6 8 くS I E M ⁻ E N S 社， 西衡， M ode1 221，2 25くPa c e s et te r 軋 米 剛 及 び M ode159 6 6，5 9 8 5くM edtr o nic 社， 米 郡 を 埋 め 込み右胸 背神 経に電 極を縫 著し， ジ^ェネ^{レ ー} タ ^ー 本 体を広 背筋 外 側^に装着し た． 刺 激様 式は初 期 刺激 頻 度70回Imin ， 刺 激 持 続 時 間0^．5 m s e c で電 気 刺 激を 行^った^． 十分 な筋の収 縮を確認 し閉則し た． 術 後は感 染予防^{に セ フ}ァゾ リ^ン0．5g を 4 日間 筋 注し た^． 刺 激 頻 度は広 背筋^の収縮 状 態を観 察し^{つ つ} ， 6 −^{12 ケ}月^の 間に 10 0 回ノmi11 まで増加さ せ た．

ii ^． 二期 手 術

塩酸^ケタミシく5mgノkgl を筋注， ペ ント^パ ル ビタ ^ー ルく3く1m gノkgl 静 注に て導入後， 気 管 内 挿 管下 人工呼

吸 器くHa r v a rd社，米 割 ^によ り調 節 呼吸 を行^っ た．麻

酔の維 持^には^ベ ント^{パル ビ}タ ^ー ルく5m gノk_gノ 叫 静注 に て行^い筋 弛 緩 剤^ほ投 与し なかった^．

T ho r acodo rsal A ．V ．N^．

Pouch F ig^．4．

．Skeletal m u s cle v e ntricle in pulm o n a ry Cir c ulatio n． T he inflo w a nd o utflo w c o ndui t Of the skel_etal m u s cle v e ntricle is c o n n e cted to m ain p^し11r n o n a ry a rte ry a nd both v e n a C a V e． T he s e skeletal m u s cle v e ntricle s a r e Stim ulated at _a fr equ e n cy of 20 Hz fo r 2 0 0 m s e c at fix ed r ate of 9 0ノmin． A， a rte ry ニV，

V eini N ，n e r V e．

a ． 骨格 筋 弁の作 成

左 側 臥位と し右 腋 裔^から背 部^への斜 切 開^にて胸 背 神 経お よ び胸背 動静 脈^を露 出し， 右 広 背 筋^の椎 体， 肋 骨 付 着 部よ り遊 離し筋 弁と し た^． 肋 間 動脈よ りの中枢 側

の側 副 血 行路は可及的^に温 存し た^． b ． 右心^バイ^{パ ス の}作 成 く図 り

第5 肋 間^にて両側 開胸し， 奇静 脈を血 歎し． 全 身^ヘ

パリン化 く3m glkgl し た後． 肺 動 脈 本 幹^にサ イ ド ク ラ

ンプ をかけ， 直径 14m m の ^{W O V e n} da c r o n 人工 血管

を端 側 吻 合し， ま た 上下 大 静脈^にも そ れ ぞ れ． Y 字 型 人 工血 管 く1 8x9m mI ^の両 脚を端 側吻 合し た． そ の両 端を， A 群で 用^いた弁 付き流入 お よ び流 出路を持っ た

自作の Late x 製po u ch に接続^{し た．} 部 分お よ び完 全

右 心^バイパ スは 上下そ れ ぞ れ大 静 脈 基 部^に回 し た テ ^ー プの緊縛^{によ り}行う^こと と し た^．

C ． 骨 格 筋ポ^ンプ の作 成， 駆 動

あ らか じ め遊 離し て おい た右 広 背 筋を Late x 製

C o nditio nI

Contr ol

C o nditio n 川

I V C b y pcI S S

po u cb に 1−^1．5周^に巻き固 定し た後， ペ ^ー ス メ ^ー

カ^ー 周 電 極を胸 背 神 経 神 経 筋 移 行 部， 広 背 筋 遠 位 側^に 装 着^{し 双}極 刺 激を行^った． 電 気 刺 激^には A 群と同様マ ルチ プ^ロ グ ラ^マ ブ^ル， ステイミ ^{ュ レ 一} 夕 ^ー くB C^．0 2 Al を 用^い， 電 圧5 V ， 刺 激 持 続 時 間0^．5m s e c の4 連 発刺 激を刺 激 間 隔5 0m s e c， 基 本 刺 激 周 期6 5 0^m s e c で与え 骨 格 筋ポンプ を駆 動さ せ た^．

d ． 骨 格 筋ポンプ駆 動 条 件

骨 格 筋ポ^ンプによ る右心^バイパ ス機 能を検 討す る目 的で， 対 照 く工L 上大 静 脈^バイ^{パ ス} くIIン， 下 大 静脈

バイ^{パ ス} 皿り ^およ び完 全 右 心^バイパ ス く工Vフ^の各4 条 件 下での， 骨 格 筋ポンプ駆 動 開 始， 中止試 験 く^{以 下}

O n⁻Off study と略1 を行^い血 行 動 態の変 化を観 察し た く図51

2 ． B2群^こ右 心 房^一 肺 動 脈^バイパ ス群

1 4頭を対 象と し た^． 脱 血 側を 1 本と し， よ り簡 潔な 回路を作 成し骨 格 筋ポ^ンプの補 助 循 環 効 果を評 価^{す る}

C o nd i^tio n ll

S V C b y pcI S S

C o nd itio n l V

Totc11 R V b y p^{cI S S}

F ig^．5． T he ope r ativ e p^{r o c e}du r e s to pr odu c e righ^{t v e ntr}ic ula r by pa s sくR V Bl ^{a n}d to pr o vide cir c ulato ry s up po rt． T he he m odyn ami c cha nge s with o r wi tho ut Skeletal m u s c ele v e ntricle a s sista n c e a r e e v alu ated iⁿ fo u r c o nditio n s． W itho ut C a V al o c c ulu sio nくc o nditio n り， S up^{e r}io r v e n a c a v al pa rtial R V B く^{c o n}d itio n IIJ，

i

n fe rio r v e n a c a v al pa rtial R V B くc o nd itio n IID，a nd total R V B く^{c o n}d itio n I Vl^．

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