麻酔薬と体温調節機構について
松 川 隆
山梨大学医学工学総合研究部麻酔科学講座 要 旨：周術期における体温管理の重要性は近年ますます高まっている。体温は中枢温と末梢温の 2 つに分けられる。体温調節としては自律性の体温調節機構が重要である。それらにより発汗，末 梢血管収縮，シバリング（ふるえ）などが調節されており，その中枢の本幹は視床下部（特に前方） とされている。麻酔中の体温変化は低下（すなわち負）することが多く，それによって，様々な副 作用・合併症が生じることが近年明らかとなってきた。大きい副作用（心筋虚血の頻度増加，出血 増加，感染増加）などは手術患者の QOL や医療費に多大な影響を与える可能性がある。体温調節， 低体温発生のメカニズムを熟知し，適切な体温管理を行うことは臨床上極めて重要である。 キーワード 体温，体温調節機構，麻酔，低体温，副作用 はじめに 周術期における体温管理の重要性は近年ます ます重要視されてきている。周術期の体温調節 機構は種々の原因によって障害される。本項で は基本的な概念，生理学的な考え方，低体温の 合併症，保温方法等について自研究等を下に述 べる。 体温測定について 分類と方法 体温は大きく以下の 2 種類に分けられる。 1．中枢温（核心温）：脳温（視床下部温），鼓 膜温1–3），食道温，肺動脈温，鼻咽頭温，直腸 温，腋下温，舌下温など。生理学的に脳温（視 床下部温）に最も近いとされるものは，食道温， 鼓膜温，肺動脈温であるが，実際的には中枢温 としては食道温と鼓膜温が最も信頼性があると いえる。深部組織温（コアテンプ）4–7），気管 温5,6）は日本国内のみで使用可能である。また， 1990 年代から使用される様になったラリンゲ ルマスク使用時も適切に中枢温を測定できるこ とが示されている8）。 2．末梢温（外殻温）：皮膚温を代表とする“表 面温度”。皮膚温を測定し，温度較差（前腕― 指尖または下腿―足趾）を末梢血管収縮の指標 とする方法がある9–11）。 体温調節機構について １．自律性体温調節機構 体温調節機構には大きく分けて 1）行動性， 2）自律性の 2 つがある。周術期（特に麻酔中） は 2）自律性の調節機構の関与が重要である。 体温調節中枢の“本幹”である視床下部は身 体の各部からの情報を統合・分析して，身体各 部に適切な反応を行うように指令を送る（図 1）12,13） 。身体各部の反応としては，発汗（sweat-ing），末梢血管収縮（vasoconstriction）とシバ リング（shivering）がある。それらの反応に関 〒 409-3898 山梨県中央市下河東 1110 番地 受付： 2007 年 10 月 1 日 受理： 2007 年 10 月 31 日総 説
して閾値温度（threshold），ゲイン（gain）， 最大値（maximum intensity）といった概念が ある。閾値温度とは中枢温が変化していってあ る温度になった時に体温調節反応が惹起される 時の中枢温を指し示す。ゲイン，最大値とは惹 起された体温調節反応の傾き（反応の起こり易 さ），および最大の反応値を各々意味する14）。 一般的に麻酔薬（吸入麻酔薬，静脈麻酔薬）に よって，濃度依存的に，発汗の閾値温度は僅か に上昇し，末梢血管収縮とシバリングの閾値温 度はかなりの程度に低下する。発汗と末梢血管 収縮の閾値温度の間を閾値間温度（ITR: In-terthreshold range）という。麻酔薬によって ITR が拡大される典型的な例を示す（図 2）15）。 2．皮膚温と中枢温との関係 ヒトにおける自律性体温調節反応（発汗，血 管収縮，シバリング）の閾値温度（中枢温）は， 皮膚温と直線的な関係を持ち，皮膚温の寄与率 は発汗：約 10 ％，他 2 者：約 20 ％であること が判明している16）。この寄与率を利用するこ とによって様々な条件下で体温研究が行えるよ うになった15,17）。 麻酔中の体温変化について 1．熱のバランス 麻酔（全身，硬膜外，脊椎）導入時に中枢温 が著明に低下することは良く知られている。典 図 2． 麻酔薬（プロポフォール）による体温調節反 応の抑制 図 1． 視床下部における体温調節機構の模式図
型的には，麻酔導入から 30 分以内の間に急激 に低下（initial decrease phase）し，その低下 の度合いがやや鈍りながらも約 2 時間は低下が 持 続 し （ linear phase）， そ の 後 平 衡 状 態 （plateau phase）という 3 つの phase を持って
いる（図 3）12,13）。 2．全身麻酔，硬膜外麻酔導入時の熱の再分布 （re-distribution）（図 4）12,13）。 上述の第 1 相の体温低下に関して，1980 年 代まではこの低下は麻酔（全身麻酔，硬膜外麻 酔をかけることによって 1）熱産生が抑制され る，2）麻酔薬によって末梢血管が拡張し熱が 図 3． 麻酔導入による体温（中枢温）の典型的な低下パターン 図 4． 麻酔導入による“熱の再分布”のイメージ
体内から体外に放出される，という状況によっ て熱のバランスが著しく“負に傾く”為に生じ ると考えられてきた。しかし Sessler らによる 広範な研究によって以下のことが判明した。麻 酔 導 入 後 の 急 激 な 中 枢 温 の 低 下 （ initial de-crease phase）に熱の再分布が重要な役割を果 たしているのは以下の原理による。麻酔前の患 者（前投薬無し）はある熱容量を保持している が，緊張のために末梢血管が収縮し，その熱容 量の多くは中枢（core）に存在していると考え られる。その際，中枢―末梢温度較差はかなり 大きい。麻酔導入によって急激な末梢血管拡張 が惹起されると熱容量が中枢から末梢に移動 （これを熱の再分布と呼ぶ）が起こり，末梢温 は急激に上昇し中枢―末梢温度較差は減少す る。従って，体内全体の熱容量はそれ程変化し ないのにもかかわらず，中枢温は急激に低下す ることになる。この中枢温の低下を熱の再分布 性 低 体 温 （ re-distribution hypothermia） と 呼 ぶ。 2．中枢温低下への再分布性低体温の関与の度 合い（図 5）18,19） 上記の急激な体温低下に再分布性低体温がど の程度関与しているかに関しては，全身麻酔， 硬 膜 外 麻 酔 共 に initial decrease phase で は 約 80 ％，3 つの各 phase を平均化すると約 65 ％ であることが筆者らの行ったボランティア研究 で判明している。 4．麻酔導入方法による再分布性低体温の違い これについては池田がセボフルラン，プロポ フォールによる導入方法の違いによって（維持 はともにいわゆる GOS），プロポフォールの方 が再分布性低体温の度合いが強いことを示して いる20）。しかし異論も出されており更なる検 討が必要だと考えられる。 5．麻酔中の熱の喪失方式（図 6）13） 上記の linear phase では熱の喪失が熱の産生 を上回っていることになる。一般的に熱の喪失 方式としては，1）放射（radiation），2）蒸発 （evaporation），3）対流（convection），4）伝 図 5． 全身麻酔導入時の中枢温低下への“熱の再分布”の寄与度について
導（conduction）の 4 つがある。麻酔中（特に 開腹，開胸手術時）には 1）および 2）が大き な比重を占めると考えられる。特に高齢者では 体温低下が著しい場合があるので注意が必要で ある21,22）。 保温方法について 患者への保温方法としては 1）室温を上げる， 2）輸液・輸血を加温する，3）患者を直接的に 保温する（温水ブランケット，温風式加温装置） などがある。その効果としては，温風式加温装 置が温水ブランケットよりも有意に有効である ことが示されている23,24）。また，視点を変えて， 麻酔導入後の中枢温低下を予防する方法とし て，麻酔導入前から患者を十分暖めておいた り25），末梢血管を拡張する薬剤を用いて中枢― 末梢温度較差を麻酔前から減らしておく，とい う 広 い 意 味 で の 麻 酔 導 入 前 保 温 （ p r e -warming）26,27），という考え方もある。また，薬 剤28）や新装置29）を用いて低体温を予防したり 術後の覚醒を早めたりする方法も考えられる。 更に近年ではアミノ酸を周術期に投与するこ とによって体温低下を予防する研究も広く行わ れている30）。 手術中の低体温が起こって悪い理由（表 1） 1．小さい副作用12）発生頻度は比較的高いが， それ程重篤ではないものとしては， 1）患者の不快感（冷感） 2）シバリング（→酸素消費量増大） 3）創部離開 などが挙げられる。 これらは日常の麻酔管理の中で比較的高頻度 に認められ得る合併症である。治療としては① 酸素投与31），②皮膚加温16），③薬剤投与（メ ペリジン等）13,27）などの方法がある。 表 1．低体温の副作用・合併症（大小） 1．小さい副作用（頻度は高いが，それ程重篤では ない） 1）患者の不快感（冷感） 2）シバリング（→酸素消費量増大） 3）創部離開 2．大きい副作用（頻度は低いが，重篤） 1）心筋虚血の頻度増加 2）出血量増加（→輸血量増加） 3）術後感染頻度増加（→入院期間延長） 図 6． 麻酔中の熱の 4 喪失方式
2．大きい副作用：発生頻度は低いが，いった ん発生すると重篤となる可能性がある副作用と しては以下のものが挙げられる。これらの成果 は多くの症例を検討する outcome studies によ って近年明らかとされてきた。 1）心筋虚血の頻度増加（表 2）32,33） 全身麻酔（手術）中に中枢温を正常に保った 群と低体温になった群とでは（両群合計 300 例），正常体温群の方が術後 24 時間の虚血性心 疾患，異常 ECG の出現頻度が有意に少ないと いう臨床研究。その原因としては，カテコラミ ン分泌量の有意差などが指摘されている。 2）出血量の増加（表 3）34）
全身麻酔下の股関節手術（total hip arthro-plasty: THA）において，中枢温を正常に保っ た群と低体温になった群とでは（両群合計 60 例），正常体温群の方が術中・術後の出血量お よび輸血量が有意に少ないという臨床研究。そ の原因としては，低体温による凝固能の低下が 指摘されている。 3）術後感染頻度増加（表 4）35） 全身麻酔下の colon surgery において，積極 的保温を行って中枢温を正常に保った群と低体 温になった群とでは（両群合計 200 例），正常 体温群の方が術後の創部感染および患者の入院 期間が有意に少ないという臨床研究。その原因 としては，低体温による免疫力低下が指摘され ている。この論文が N Engl J Med に掲載され た当時はまさにクリントン前大統領の“health care 政策”が議論の的になっていた時であり， 雑誌“TIME”でも扱われるなど“センセーシ ョナル”な話題を提供した歴史的な論文であ 表 2．低体温による心筋虚血 Myocardial Outcomes: n ＝ 300 Normothermic Hypothermic P Temperature 36.7 ± 0.1 35.3 ± 0.1 ＜ 0.001 MorbidCardiac 2 7 ＝ 0.04 Events（％） Ventricular 3 8 ＝ 0.03 Tachycardia（％）
Three-fold increase in norepinephrine during hypothermia No correlation between ischemia and shivering
表 3．低体温による周術期出血量の増加 Coagulopathy: n ＝ 60, Hip Arthroplasty
Normothermic Hypothermic P Temperature 36.6 ± 0.4 35.0 ± 0.5 ＜ 0.001 Blood Loss（L） 1.7 ± 0.4 2.2 ± 0.6 ＜ 0.001 Allo geneic 10 ± 55 80 ± 154 ＝ 0.02 Blood（ml/pt） 表 4．低体温による術後感染頻度増加，入院期間延長，医療コスト増大 Surgical Wound Infections: n ＝ 200
Normothermic Hypothermic P Tempe rature 36.6 ± 0.5 34.7 ± 0.6 ＜ 0.001 Infe ctio ns （％） 6 19 ＜ 0.01 Hospitalization 12.1 ± 4.4 14.7 ± 6.5 ＝ 0.001 （days）
る。 ま と め 周術期に体温は最も容易に測定できるパラメ ータの一つである。患者管理の更なる“質の向 上”を目指していく上でも，体温に関して正し い認識・知識を持つことが必要である36）。 文 献
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理由，『体温のバイオロジー』，山蔭道明：編集． メディカル・サイエンス・インターナショナ ル，東京，p. 146–149，2005 年 4 月．
