81 フロートラックシステムの有用性の検討 81 著者連絡先 福田 功 〒 204-8585 東京都清瀬市竹丘 3-1-1 独立行政法人国立病院機構東京病院麻酔科 ＊独立行政法人国立病院機構東京病院麻酔科 緒 言 ここ数年肺動脈カテーテル（pulmonary artery catheter：PAC）は，挿入時の合併症や，予後の研 究から心拍出量測定のためのカテーテル挿入の必要 性について議論されている1）∼ 4）．それに伴い，最近 では数社から低侵襲な心拍出量（cardiac output： CO）測定機器が開発されその正確性，有用性が議論 されている． 今回本シンポジウムにおいて有用性が討論された フロートラックシステム（以下，フロートラック）は， 橈骨動脈にカテーテルを挿入するため厳密には非侵 襲的モニターではないが，大血管は使用しないので 低侵襲モニターと考え議論していく．このフロート ラックは Edwards Lifesciences（Irvine，米国）が開 発 し た FloTracTM sensor と VigileoTM monitor か ら
なる連続的動脈圧心拍出量モニター（arterial pres-sure-based cardiac output：APCO）で，動脈圧波 形解析から心拍出量を求めることが可能である （図 1）．フロートラックの最大の特徴は，橈骨動脈 にカテーテルを挿入するだけで，個々の患者の年 齢，性別のほか身長，体重を代入することにより大 血管コンプライアンスを圧波形解析から得られた CO に加味し，得られた APCO には校正（calibration） を必要としないことである．また，フロートラック の循環動態パラメーターには APCO のほかに 1 回拍 日本臨床麻酔学会第 29 回大会シンポジウム 日臨麻会誌 Vol.31 No.1, 81 〜 90, 2011 循環モニター：非侵襲的モニターは侵襲的モニターを超えられるか？
フロートラックシステムの有用性の検討
福田 功
＊［要旨］フロートラックシステムは FloTractm sensor と Vigileotm monitor からなるキャリブレーシ
ョンを必要としない連続的動脈圧心拍出量モニター（arterial pressure-based cardiac output： APCO）である．この精度は Version 3.02 では間欠的熱希釈式心拍出量（intermittent cardiac output：ICO）測定値と高い相関を示した．またこのモニターは付加価値として 1 回拍出量変動 （stroke volume variation：SVV）が測定できるが，この SVV は輸液反応性の指標としては有用で あると考えられた．しかし APCO と SVV では輸液過剰の指標とはならないため，APCO と SVV で循 環 血 液 量 を 適 正 化 し， そ の 後 中 心 静 脈 圧（central venous pressure：CVP）や 肺 動 脈 閉 塞 圧 （pulmonary artery occlusion pressure：PAOP）をモニタリングしながら輸液量をコントロールす る方法が望ましいと考えられた．またフロートラックシステムは中心静脈血酸素飽和度（ScvO2）もし
くは混合静脈血酸素飽和度（SvO2）が測定できる．これらを前述した APCO，SVV や CVP，PAOP な
どと併せて用いることにより最適な酸素需給バランスを保つことが可能であると考えられた．
キーワード： フロートラックシステム，連続的動脈圧心拍出量モニター，相関関係，1 回拍出量変 動，輸液反応性
82 日臨麻会誌 Vol.31 No.1/Jan. 2011 出量（stroke volume：SV），1 回拍出量変動（stroke volume variation：SVV）を表示させられ，さらに 中心静脈圧（central venous pressure：CVP）を外部 入力することにより末梢血管抵抗（SVR）を求める ことができる（図 2）．またオキシメトリを測定でき る中心静脈カテーテルを用いれば連続的に中心静脈 血酸素飽和度（ScvO2）を APCO と同時に表示させる ことができる（図 1）． 近年，輸液の指標は，individualized goal-direct-ed fluid management という概念に基づいて管理す ることが推奨され出した5）．これは血圧や尿量，各 症 例 ご と の CO や SV， 脈 圧 変 動（pulse pressure variation：PPV）や 収 縮 期 変 動（systolic pressure variation：SPV），SVV の動的指標が，CVP や肺動 脈 閉 塞 圧（pulmonary artery occlusion pressure： PAOP）といった静的指標よりも前負荷の代用とし て有用であると報告されており5）, 6），フロートラッ クは前述したように 20 秒間の SV の変化率である SVV を連続的に表示できるため，リアルタイムに 輸液負荷に対する予測指標となる可能性がある． 図 1 フロートラックシステム 図 2 連続的動脈圧心拍出量測定システム：フロートラック センサー／ビ ジレオ モニターとモニター画面
83 フロートラックシステムの有用性の検討 83 今回はフロートラックで得られた APCO と SVV が，輸液反応性を予測できるかどうかを一般的な循 環動態測定パラメーターと比較検討した．比較には APCO と PAC に よ る 間 欠 的 熱 希 釈 式 心 拍 出 量 （intermittent cardiac output：ICO），また SVV は CVP や PAOP と比較した． Ⅰ 対象，方法と結果 対象は ASA PS 1 ∼ 3 の患者とし，防衛医科大学 校倫理委員会の承認を得た後，十分に患者に説明し， 文書にて同意を得た． 1. APCO 対象は手術予定患者 80 名で，大動脈弁閉鎖不全， 不整脈など，正確で規則的な動脈圧波形の得られな い患者は除外した． 全例，全身麻酔導入後，橈骨動脈に BD インサイ ト-ATM末梢動脈圧測定用カテーテル22G × 30mm も しくはアンギオキャス 22G × 30mm（日本ベクトン・ ディッキンソン）を挿入しフロートラックと接続し た．また，右内頚静脈にPAC（Edwards Lifesciences， 774HF75）を留置，VigilanceTMと接続し，ICO を測定 した．CO の熱希釈法には氷水の 5%ブドウ糖液 10mlを用いて呼吸サイクルに関係なく連続 5 回の 平均を算出した． PAC からの ICO データは，データ収集ソフトウ ェアでフロートラックから動脈圧データで収集し た．また APCO は APCO アルゴリズムにより Ver. 1.03（第 1 世代），Ver. 1.10（第 2 世代），Ver. 3.02（第 3 世代）のそれぞれのバージョンで再演算した．ま た，80 名の患者を腎移植症例，心臓外科など hy-perdynamic state になる群とそれ以外の通常の腹部 手術の群に分け，上記のバージョンで再演算した． 結果は，Linear regression と Bland-Altman 分析 を使用して比較した．すべての患者での結果は， 図 3 全症例での ICO と APCO との相関係数と Bland-Altman plot（n=80）
Ver. 1.03：y=0.31x+2.8 r=0.51，Bias：-0.30，Precision： 1.51 Ver. 1.10：y=0.40x+2.5 r=0.56，Bias：-0.17，Precision： 1.36 Ver. 3.02：y=0.56x+1.8 r=0.75，Bias：-0.21，Precision： 1.06
ICO：intermittent cardiac output（間 欠 的 熱 希 釈 式 心 拍 出 量 ），APCO：arterial pressure-based cardiac output（連続的動脈圧心拍出量）
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Ver. 1.03 で は r=0.51，Bias は -0.30，Precision は ± 1.51，Ver. 1.10 では r=0.56，Bias は -0.17，Precision は± 1.36，Ver. 3.02 では r=0.75，Bias は -0.21，Pre-cision は± 1.06 であった（図 3 ∼図 5）．そのなかで Hyperdynamic状態を見るとVer. 1.03はr=0.42，Bias は0.30，Precisionは±2.06，Ver. 1.10はr=0.39，Bias は0.11，Precisionは±2.15，Ver. 3.02はr=0.73，Bias は0.14，Precision は± 1.57 であった（図 4）．また Hyperdynamic状態になっていない場合，Ver. 1.03は r=0.63，Biasは0.22，Precisionは±1.09，Ver. 1.10は r=0.71，Bias は0.16，Precision は± 1.00，Ver. 3.02 は r=0.78，Bias は0.22，Precision は± 0.87 であっ た（図 5）． 2. SVV 対象は腹部手術予定患者 16 名で，右もしくは左 開胸手術，大動脈弁閉鎖不全，不整脈など，胸腔内 圧または規則的な動脈圧波形の得られない患者は除 外した． 全身麻酔導入後，右内頚静脈より PAC 774HF75 を挿入した．また左橈骨動脈より BD インサイト - ATM 22G × 30mm のカテーテルを挿入．圧トランス
デューサーは FloTracTM/VigileoTM monitor を装着，
8 ∼ 10ml/kg の volume control mode，呼吸回数 10 ∼ 12 回 / 分での人工換気を行った．CO の熱希釈法 には氷水の 5%ブドウ糖液 10mlを用いて呼吸サイク ルに関係なく連続 5 回の平均を算出した．零点調整 は中腋窩線レベルに合わせてから測定した．輸液負 荷（volume expansion：VE）には Hes 500mlを 30 分 か け て 行 っ た． ま た 循 環 血 液 量（blood volume： BV）の 測 定 に は DDG analyzer（Dye Densitogram Analyzer）（DDG-2001，日本光電）を使用した．測 定ポイントはVEの前後にAPCO，SVV，DDG-CO， 図 4 Hyperdynamic 時の ICO と APCO との相関係数と Bland-Altman plot（n=19：10 On-Pump
CABG and 9 hyperdynamic patients）
Ver. 1.03：y=0.15x+3.7 r=0.42，Bias：-0.30，Precision： 2.06 Ver. 1.10：y=0.20x+3.6 r=0.39，Bias：-0.11，Precision： 2.15 Ver. 3.02：y=0.43x+2.3 r=0.73，Bias：-0.14，Precision： 1.57
ICO：intermittent cardiac output（間 欠 的 熱 希 釈 式 心 拍 出 量 ），APCO：arterial pressure-based cardiac output（連続的動脈圧心拍出量）
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BV，ICO，CVP，PAOP を測定した． ＜統計処理＞
PAC か ら 求 め ら れ る 諸 デ ー タ は Wilcoxon で， ICO と DDG-CO，APCO との関係は Bland-Altman 法で検証した．CVP，PAOP，SVV は受信者動作 特性（receiver operating characteristic curve：ROC） 曲線下の面積を測定した．
＜結果＞
DDG-CO と ICO の相関に関しては r=0.85，Bias は -0.30，Precisionは ±1.17で あ っ た（図6）．BVと SVVとの変化を見ると輸液後は BV は有意に増加 し，また SVV は低下した（図 6）．BV と SVV との 相関係数と ROC は r=0.64，Area=0.93，BV と ICO との相関係数と ROC は r=0.41，Area=0.65 であっ た（図 7）．また，BV と CVP との相関係数と ROC は r=0.25，Area=0.55（図 8），BV と PAOP との相関 係数と ROC は r=0.37，Area=0.79，であった（図 8）． Ⅱ 考 察 フロートラックは図 1 に示すように，FloTracTM
sensor と 本 体 の VigileoTM monitor か ら 構 成 さ れ，
得られる循環動態パラメーターの項目には CO， SV，SVR，SVV があり（図 2），トレンド表示も可 能である（図 3）． フロートラックが示す APCO に関しては，Ver. 1.07 では r=0.53，Bias -0.46 で信頼性は低いという 報告があった7）．また開発されたアルゴリズムには 問題ないものの得られた APCO は信頼性が低いと いう報告が相次いだ8）．本研究においてもアルゴリ ズムの世代の違いによって相関が異なったが，Ver-sion up ごとに安定した精度に改善した（図 3）．特 に，ソフトウェア Ver. 3.02 では，PAC 値と比較し てもその精度は高かった（図 3）．詳細は省くが， 図 9 に示すように通常駆出される圧波形は dicrotic 図 5 Hyperdynamic にならなかった症例（n=61） Ver. 1.03：y=0.51x+1.9 r=0.63，Bias：-0.22，Precision： 1.09 Ver. 1.10：y=0.57x+1.8 r=0.71，Bias：-0.16，Precision： 1.00 Ver. 3.02：y=0.65x+1.3 r=0.78，Bias：-0.22，Precision： 0.87 ICO：intermittent cardiac output（間 欠 的 熱 希 釈 式 心 拍 出 量 ），APCO：arterial pressure-based cardiac output（連続的動脈圧心拍出量）
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notch によって 2 分される．Ver. 1.03，Ver. 1.10 で
は駆出時間（X 軸）tsと tdを識別できないので波形
Asa，Asb，Asc，Asd では同じ図形として認識した．
そのため血行動態的に不安定な症例や輸液過剰状態 でのデータの補正ができなかったが，Ver. 3.02 で は dicrotic notch を認識させることにより駆出時間
tsと tdに分けることで波形 Asa，Asb，Asc，Asd を
それぞれ違う波形と識別して演算するため不安定な 症例や輸液過剰状態でも APCO の精度が増したと 考えられた（収縮期／拡張期の領域の違いと dicrotic notch 場所分析に基づく時間比率を評価する際に対 する修正）9）．したがって患者のより広いバラエティ 全体で心拍出量を評価するための信頼性が上がった と考えられた． 循環動態パラメーター，特に前負荷の指標として は，臨床上中心静脈カテーテルによる CVP や PAC に よ る PAOP（ま た は pulmonary capillary wedge pressure：PCWP）か心臓超音波が用いられて輸液 管理の基準とすることが多い．一般的に輸液管理で は Frank-Starling 曲線のどこの部分にいるかを把 握することが輸液の適正化に必要であるといわれて いる10）．CVP や PAOP などの静的指標（static vari-ables）は循環血液量だけでなく血管平滑筋の緊張や， 心室のコンプライアンス，心室機能などの影響を受 けるため，単に BV の指標，ひいては輸液管理の基 準としてなりにくいと報告され始めている5）, 11）, 12）． 静的な指標とは対照的に，SVV のような動的な指 標（dynamic variables）は輸液負荷に対する個別的 図 6 ICO と DDG-CO の相関関係と Bland-Altman plot
（上図），BV と SVV の時間的経過（下図） 上図：y=1.00x+0.28 r=0.85 p ＜ 0.0001，Bias：-0.30， Precision： 1.17 下図：＊＊：p ＜ 0.01 vs ctr，＊：p ＜ 0.05 vs ctr ICO：intermittent cardiac output（間欠的熱希釈式 心拍出量），DDG-CO：DDG analyzer（Dye Densito-gram Analyzer）cardiac output（DDG による心拍出 量），BV：blood volume（循環血液量），SVV：stroke volume variation（1回拍出量変動），Ctr：前値，VE： volume expansion（輸液負荷） 図 7 循環血液量 BV と SVV との相関関係と ROC 曲線 下面積（上図），BV と ICO との相関関係（下図） 上図：y=-0.07x+5.29 r=0.64 p＜0.0001 Area：0.93 p＜0.0001 下図：y=-0.54x+2.67 r=0.41 p＜0.0001，Area：0.65 p＜0.05 BV：blood volume（循環血液量），ICO：intermittent cardiac output（間欠的熱希釈式心拍出量）
87 フロートラックシステムの有用性の検討 87 な反応に有用であるという報告が多くなってい る10）, 11）, 13）．フロートラックによる SVV の評価に関 しては，Ver. 1.01（本研究における Ver. 1.03 に相当） のフロートラックでは，CABG 患者ではフロートラ ックによる SVV は輸液反応性の指標にならなかっ たという報告もある14）一方で，Ver. 1.07（Ver. 1.10 に相当）のフロートラックでの SVV は PiCCOplusTM と比較しフロートラックの SVV の適切な基準値を 9.6%とした報告や 10%で有用であるとした報告があ る15）．APCO の説明でも述べたように Ver. 3.02 で は dicrotic notch 前後の時間分析を行うことにより 旧 Version よりもより正確に APCO を算出するた め，SVV は輸液反応性の指標としてはさらに有用 になると考えられる．本研究では HES 500mlの輸 液負荷に対する反応性を見るかわりに DDG にて直 接循環血液量を測定して SVV の制度を検討した （図 6，図 7）が，輸液反応性の指標としては CVP や PAOP と比較して SVV の方が有用であると考えら れた（図 8）．さらに APCO と SVV のほかに SvO2を 加味することで酸素需給バランスを適正化できると 考えられる16）, 17）．また，SvO 2を Presep からの ScvO2 で代用できるとする報告もある18）が，議論の分かれ るところである． フロートラックの限界としては，APCO の視点か ら見る不整脈症例と IABP 症例とされている19）．し かし心房細動や期外収縮症例では 1 心拍ごとの SV では正確な計測はできないが，1 分間でのサイクル においては平均の動脈圧波形が解析できるため Ver. 3.02 では CO の計測はできると考えられる． SVV の視点から見ると，まず SVV は血管内容量 の変化に加えて気道内圧と 1 回換気量の影響を受け るため20）, 21），1 回換気量の大きい場合や胸壁コンプ ライアンスの低下症例，エアトラッピング症例では SVV の過大評価の原因となる10）．次に自発呼吸に おいても同様に過大評価になる可能性があると考え られ10），胸腔内圧が変化する開胸手術症例では逆に SVV の過小評価の原因となると考えられる．また SVV では心不全患者での SV 検証がなされていな い10）．さらに SVV は過剰輸液に関しては指標の対 象にならないと思われる．以上により SVV は BV の不足を把握するのには適しているが，逆に輸液過 剰はわからない．一方，対照的に CVP や PAOP の 静的指標は心機能の低下や輸液量の過剰は診断でき るが輸液不足の診断は不正確である．このため SVV を目安に CO や SV を適正化し，適正化した後 には CVP や PAOP の圧情報にて最適化を維持する 管理方法が臨床的に有用であると考える22）． 簡潔的に言えば，SVV が一桁値を示した場合に は， い っ た ん 輸 液 速 度 を 落 と し CVP も し く は PAOP を測定するか，血圧や尿量を加味して循環動 態を再考することが望ましいと考えられる． 結 語 麻酔管理において循環動態を把握することは組織 図 8 BV と CVP との関係（上図），BV と PAOP との関 係（下図） 上 図：y=-0.08x+3.86 r=0.25 p＜0.0001，Area：0.55 p＜0.05 下 図：y=-0.17x+2.92 r=0.37 p＜0.0001，Area：0.79 p＜0.0001
88 日臨麻会誌 Vol.31 No.1/Jan. 2011 での酸素需給バランスを保つことにほかならない． Individualized goal-directed fluid management に 基づいて酸素需給バランスを適正化することが循環 管理の最終目標となる．そのため適切な酸素を需要 するためにはそれに見合った CO を得る必要があ り，SVV を用いた輸液管理が必要とされる．フロ ートラックは橈骨動脈を穿刺するだけで APCO と SV，SVV の測定が可能なため循環管理を行ううえ で低侵襲で有用なモニターである． また不全症例などの重症疾患においては酸素需給 バランスを最適化する必要がありさらなる厳密な輸 液管理が求められる．動的指標では輸液の不足に関 しては判断ができるもののその過剰に対しては判断 できないため，CVP や PAOP など静的指標も加味 する必要がある．また ScvO2や SvO2を計測するこ とでより正確な酸素供給の判断が可能となる．中心 静脈穿刺を行う必要があるため低侵襲とはいえない が，フロートラックはこのような静脈血酸素飽和度 を表示できる機能があるため有用であると考えら れる． さらに付加価値として保険適応となっているため 患者だけでなく各施設的にも低侵襲なモニターシス テムであるかもしれない． 参考文献 1） Sandham JD, Hull RD, Brant RF, et al.：A random-ized, controlled trial of the use of pulmonary-artery catheters in high-risk surgical patients. N Engl J Med 348：5-14, 2003 2） Domino KB, Bowdle TA, Posner KL, et al.：Injuries and liability related to central vascular catheters：a closed claims analysis. Anesthesiology 100：1411-1418, 2004 3） Boyd KD, Thomas SJ, Gold J, et al.：A prospective study of complications of pulmonary artery catheter-
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Clinical Usefulness of the FloTrac System
—Efficacy of Arterial Pressure-Based Cardiac Output and Stroke Volume Variations— Isao FUKUDA
Department of Anesthesiology, National Hospital Organization Tokyo National Hospital
The FloTrac system is composed of the FloTracTM sensor and Vigileo monitorTM（Edwards
Lifesciences, Irvine, CA）. The FloTrac system uses arterial pressure-based cardiac output：APCO, which is based on the relationship between pulse pressure and stroke volume. This principle, as well as recent advances in signal processing, has led to the development of a novel system that can con- tinuously measure cardiac output from an arterial pressure waveform that does not require an exter-nal calibration reference method. The latest FloTrac system software（Ver. 3.02）shows the highest degree of precision compared to PAC values. Modification of the software, such as assessing differ-ences in systolic/diastolic area and time ratios based on the dicrotic location analysis, has resulted in improved accuracy in measuring cardiac output. SVV calculated by the FloTrac system is a useful predictor of increased CO in response to volume expansion（VE）, and the FloTrac system is able to track changes in CO induced by VE. The FloTrac system is considered to be useful as a monitoring device in clinical practice. In conclusion, our findings suggest that dynamic indices, such as stroke volume variation（SVV）, are able to adequately predict the individual response to fluid loading, and can reliably predict fluid responsiveness compared to routinely used static variables of cardiac preload, such as filling pres- sures（central venous pressure, CVP, and pulmonary artery occlusion pressure, PAOP）in fluid optimi-zation. Key Words : FloTrac system, APCO, Precision, SVV, Fluid responsiveness
