酸素発生器

酸素化装置は、身体、重要な臓器、または大血管の血流を中断または停止する必要がある可能性のある外科手術中に、患者の血液中の酸素と二酸化炭素を交換できる医療機器です。これらの臓器は心臓、肺、肝臓であり、大血管は大動脈、肺動脈、肺静脈、または大静脈です。^[1]

使用法

酸素化装置は、通常、心臓手術において人工心肺装置と併用して灌流専門医によって使用されます。ただし、酸素化装置は、新生児集中治療室の体外式膜型酸素化装置として看護師によって使用されることもあります。冠動脈バイパス移植などのほとんどの心臓手術では、人工心肺装置 (または心肺バイパス装置) を使用して心肺バイパスが行われます。人工心肺装置は、開胸バイパス手術中に心臓の働きを代替する役割を果たします。この装置は、心臓のポンプ作用と肺のガス交換機能の両方を代替します。手術中は心臓が停止するため、外科医は血液のない静止した心臓で手術を行うことができます。

人工心肺装置の構成要素の1つに酸素化装置がある。酸素化装置は肺の役割を果たし、血液を酸素にさらし、二酸化炭素を除去するよう設計されている。使い捨てで、中空糸の形をした、ガスは通すが血液は通さない約2～4m²の膜が含まれている。 ^[2] 血液は中空糸の外側を流れ、酸素は反対方向に繊維の内側を流れる。血液が酸素化装置を通過すると、血液は装置自体の微細な表面と密接に接触する。酸素を含むガスと医療用空気が血液と装置の境界面に送られ、血球が酸素分子を直接吸収できるようになる。

ヘパリンコーティング血液酸素化装置

根拠

コーティングされていない CPB 回路を使用する手術では、高用量の全身ヘパリンが必要です。ヘパリンの効果はプロタミンを投与することで可逆的ですが、これに関連する副作用がいくつかあります。副作用には、血小板減少症を引き起こすヘパリンに対するアレルギー反応、プロタミン投与に対するさまざまな反応、抗凝固剤の不十分な可逆化による術後出血などがあります。全身ヘパリンは、凝固や、炎症反応の主なメディエーターである補体、好中球、単球の活性化を完全には防ぎません。この反応により、手術中に患者の体中を循環して恒常性を乱すさまざまな細胞毒素や細胞シグナル伝達タンパク質が生成されます。炎症反応により微小塞栓粒子が生成される可能性があります。このような微小塞栓の主な発生源は、手術片や脂質が CPB 回路に吸い込まれることです。^[3]

微粒子は、体中の小さな細胞巣に血液を供給する細動脈を塞ぎ、細胞毒素とともに臓器や組織を損傷し、一時的に臓器の機能を阻害します。外科医による大動脈の操作を含む心肺バイパスのすべての側面は、灌流後の神経症状と関連している可能性があります。医師は、このような一時的な神経障害を「ポンプヘッド症候群」と呼んでいます。ヘパリンコーティング血液酸素化装置は、外科医と灌流技師がCPB に関連する罹患率をある程度まで減らすために利用できる 1 つのオプションです。

ヘパリンコーティング酸素化装置は、^{[誰が? ]}^[要出典]次のように考えられています:

全体的な生体適合性と宿主恒常性を改善する
血管の自然な内皮層を模倣する
全身抗凝固療法の必要性を減らす
血小板数をより良く維持する
血漿タンパク質の付着を減らす
付着したタンパク質や血液細胞の変性や活性化を防ぐ
酸素化装置全体の異常な圧力勾配から生じる合併症を回避する

手術の結果

ヘパリンコーティングは、天然の内皮と同様の特性をもたらすと報告されています。内因性凝固を抑制し、体外循環に対する宿主の反応を抑制し、後灌流症候群、つまり「ポンプヘッド」症候群を軽減することが示されています。いくつかの研究で、これらの酸素供給装置の臨床的有効性が検討されています。

ミロウら2001年^{[全文引用必要]}は、冠動脈バイパス患者におけるヘパリンコーティング心肺バイパスシステムと全量および低用量全身ヘパリン化の併用の効果を調べた。研究者らは次のように結論付けた。

全身ヘパリン化が減少したヘパリンコーティング体外回路では、トロンビン生成が大幅に増加します。
低用量の全身ヘパリン化により術後出血は減少したが、有意な減少ではなかった。

Ovrum ら 2001 ^{[全文引用が必要] は、} Carmeda Bioactive Surface コーティングと Duraflo II コーティングを施した 1336 人の患者の臨床結果を比較しました。研究者らは次のように結論付けました。

Duraflo II患者は、目標活性化凝固時間を維持するために必要なヘパリンの量が少なくなった。
腎機能と血小板への影響は同様であった
周術期心筋梗塞、脳卒中、院内死亡率の発生率は同様であった。
コーティングされていない対照群と比較して術後心房細動の発生率が減少
全体的な臨床結果は両グループとも良好であった。

より多くの研究からの統計と結論は、こちらでご覧いただけます。明らかに、ヘパリンコーティングされた血液酸素化装置は、コーティングされていない酸素化装置よりもいくつかの利点があります。一部の病院では、心肺バイパスを必要とする症例の大部分にヘパリンコーティングされた酸素化装置を使用しています。ヘパリンコーティングされた酸素化装置で患者を灌流しているときに、ほとんどの外科医が実際に全身ヘパリンの使用量を減らしているかどうかは不明です。最終的には、各外科医が個々の患者のニーズに基づいてこの決定を下します。

これらの酸素化装置は利点があるものの、人工心肺の革命的な進歩とは外科医の間で広く認識されていません。これは、人工心肺に関連する病状のほとんどが、血液と酸素化装置の接触によって引き起こされるものではないという事実に起因します。溶血と微小塞栓の主な原因は、手術野から吸引された血液が人工心肺回路に戻ることです。この血液は、システムの炎症反応を大幅に増加させる可能性のある空気、脂質、および破片と接触しています。代わりに外科医は、開胸手術の次の「大きなもの」^{[誰が？ ]}^[要出典]として、拍動している心臓に対して手術を行うオフポンプ心臓手術に注目しています。

コーティングされた回路が統計的に有意な方法で手術結果を変えることは証明されていません。さらに、コーティングされた回路は従来の回路よりも大幅に高価です。

参照

脚注

^ カークリン、ジョン W.; ドナルド、デビッド E.; ハーシュバーガー、ハリー G.; ヘッツェル、ピーター S.; パトリック、ロバート T.; スワン、HJC; ウッド、アール H. (1956)。「体外循環の研究。I. ギボン型ポンプ酸素化装置のヒト心臓内手術への適用性: 40 例」。外科年報。144 ( 1 ) : 2–8。doi : 10.1097 /00000658-195607000-00002。PMC 1465298。PMID 13327835。
^ 岩橋秀彦; 由利幸一; 能勢幸彦 (2004). 「酸素化装置の開発：過去、現在、そして未来」.人工臓器ジャーナル. 7 (3): 111–120. doi :10.1007/s10047-004-0268-6. ISSN 1434-7229. PMID 15558331. S2CID 44451339.
^ Brooker, RF; Brown, WR; Moody, DM; Hammon, JW; Reboussin, DM; Deal, DD; Ghazi-Birry, HS; Stump, DA (1998). 「心切開吸引：心肺バイパス中の脳脂質塞栓の主な原因」。胸部外科年報。65 (6): 1651–1655。doi : 10.1016 /s0003-4975(98)00289-6。ISSN 0003-4975。PMID 9647075 。

[1] カークリン、ジョン W.; ドナルド、デビッド E.; ハーシュバーガー、ハリー G.; ヘッツェル、ピーター S.; パトリック、ロバート T.; スワン、HJC; ウッド、アール H. (1956)。「体外循環の研究。I. ギボン型ポンプ酸素化装置のヒト心臓内手術への適用性: 40 例」。外科年報。144 ( 1 ) : 2–8。doi : 10.1097 /00000658-195607000-00002。PMC 1465298。PMID 13327835。

[2] 岩橋秀彦; 由利幸一; 能勢幸彦 (2004). 「酸素化装置の開発：過去、現在、そして未来」.人工臓器ジャーナル. 7 (3): 111–120. doi :10.1007/s10047-004-0268-6. ISSN 1434-7229. PMID 15558331. S2CID 44451339.

[3] Brooker, RF; Brown, WR; Moody, DM; Hammon, JW; Reboussin, DM; Deal, DD; Ghazi-Birry, HS; Stump, DA (1998). 「心切開吸引：心肺バイパス中の脳脂質塞栓の主な原因」。胸部外科年報。65 (6): 1651–1655。doi : 10.1016 /s0003-4975(98)00289-6。ISSN 0003-4975。PMID 9647075 。