肺動脈カテーテル（はいどうみゃく-、Katheter）とは、カテーテルの一つ。ショックや心不全など重篤な患者に於いて、心機能を連続的に測定するために使用する医療機器である。エドワーズライフサイエンス社による商品名（発明者の名でもある[1]）を取ってSwan-Ganz（スワン-ガンツ）カテーテルと呼ばれる事が多い。
目次
- 1 適応
- 2 概要
- 3 挿入
- 4 測定値
- 4.1 深部体温
- 4.2 右心の機能を示す値
- 4.2.1 右心房圧
- 4.2.2 肺動脈圧
- 4.2.3 右心拍出量と一回拍出量
- 4.2.4 右室駆出力と仕事率
- 4.2.5 右室終末期容積と駆出率
- 4.2.6 肺動脈楔入圧
- 4.3 左心の機能を示す値
- 4.3.1 左心拍出量
- 4.3.2 左心仕事率
- 4.3.3 体血管抵抗
- 4.4 心機能の測定値の解釈
- 4.5 血液の酸素化と人体の酸素消費を示す値
- 5 合併症
- 6 関連項目
- 7 参考文献
- 8 外部リンク
適応[編集]
心機能の低下が生命を脅かしている病態、すなわちうっ血性心不全，重度の心筋梗塞，心肺停止蘇生後、或いは敗血症などによる各種のショック状態に対して行われる。しかし侵襲度が大きく、それに耐えられる生命力があるかどうかの見極めが重要である。また、肺高血圧症では治療前と治療後に行なわれ、治療効果を確認するために検査されることもある。
適応に関する議論[編集]
発明者の一人であるウィリアム・ガンツの訃報を伝えたNBCナイトリーニュースは「彼の発明した医療処置によって何千もの生命が救われた」と報じた[2]が、その反面、費用対効果・リスク対効果の面から本法の有効性を立証しようという試みはうまく行っていない。コクラン共同計画[3]、PACコンセンサス会議[4]、国立心肺血液研究所とアメリカ食品医薬品局[5]、アメリカ麻酔科学会[6]がそれぞれにメタアナリシスを行なっているがいずれも有意な有効性を示せなかった。
しかし本法は極めて重症の患者に行われる処置であるために大規模な比較対照試験が行い難いこと、本法は治療ではなくあくまで治療の意思決定の手段であることが、有用性の立証を難しくしている。治療法の選択の上で本法が大きな助けとなることを多くの集中治療医は経験的に知ってはいる[7][8]ものの、適応はより限定する方向に向かいつつある[9][10][11]。特に、急性肺損傷や急性呼吸促迫症候群に対しては否定的な意見がある[12]。
概要[編集]
肺動脈カテーテルの模式図。青は右心房、白は上大静脈洞に開口する。黄色は肺動脈に入り、先端にバルーンが取り付けられている。通常は右肺に挿入するが、見やすくするため左肺に描いてある
主に3つのルーメンが一体化した構造をしている。
- 図における黄色はバルーンを拡張させるチューブと、先端にバルーン・圧電素子・温度センサーがついており、途中には血液を加熱する熱線がついている。
- 青は右心房内に達し、先端に圧電素子がついている。
- 白は大静脈洞に達し、先端に温度センサーと半導体レーザーによる酸素飽和度センサーがついている。また、薬剤を投与する内腔もある。
挿入[編集]
中心静脈カテーテルと同様、内頚静脈からセルジンガー法により挿入する。上大静脈洞に挿入したら圧電素子につなぎ、圧波形を見ながら慎重に進める。肺動脈特有の波形を見たらバルーンを拡張し、波形が消える（ウェッジされる）ところで止め、バルーンを収縮させて固定する[13] 。術者・管理者となる医師の練度も重要である[14][15][16]。
測定値[編集]
ここでは測定値を算出する順番に述べているが、最後に述べる左心機能の方が生命維持では重要である。
以下に述べる測定値に於いて、血流量を含む物は通常は体表面積で割った指数（Index）を用いる。血液の量とそれが流れる速度は、体格によって正常値が異なるからである。
深部体温[編集]
大静脈洞内の血液の温度を、白色（図では灰色）のカテーテルの先端に取り付けた温度センサーで測定する。
右心の機能を示す値[編集]
右心房圧[編集]
大静脈洞と右心房の間には弁が無く、右心房は受動的に血液の流入を受けるため、中心静脈圧と同義であるが、本法で測定した物は右心房圧（Right atrial pressure; RAP）と呼ぶ。
肺動脈圧[編集]
肺動脈圧（Pulmonary arterial pressure; PAP）は黄色カテーテルの先端に取り付けられた圧電素子により測定する。
右心拍出量と一回拍出量[編集]
右房内で熱線（図で黄土色の点線部分）により血液を加熱し、肺動脈の温度センサーで血液温を測定する。これを上述の深部体温と比較し、
- 熱線から加えた熱エネルギー量÷血液温の上昇量
で右心の心拍出量（Corrected Cardiac output; CCO）が測定できる。通常はそれを体表面積で割った指数（CCI）が用いられる。
他に、色素を用いる方法や生理食塩水を用いる方法もあるが、右房～右室で希釈し肺動脈で測定するという点は同じである。
心拍出量は連続的に測定した1分あたりの値であるので、
- 心拍出量÷心拍数
が右室1回拍出量（Stroke volume; SV）となる。
右室駆出力と仕事率[編集]
右心の駆出力は
- 肺動脈圧（平均圧）－右心房圧
により計算できる。ここで、「右心房圧＝右心房から右心室に入ろうとする圧」と考え、これを一般に右心の前負荷と呼び、肺動脈圧を右心の後負荷と呼ぶ。
仕事率は、エネルギー×物質の移動量で表せるので、
- 駆出力×一回拍出量
が右心の仕事率となる。
右室終末期容積と駆出率[編集]
熱線を右心室内に置き、数拍おきに一瞬だけ熱量を加えるとする。この時、希釈された熱量が双曲線を描いて漸減する。この漸減の比を心拍と同期して計算すれば、1回あたりの駆出率（Ejection fraction; EF）が分かる。駆出率は心不全に於いて著明に低下するため特に重要である。
右室1回拍出量を駆出率で割ると、右心室が最も拡張した時の容積すなわち拡張期終末容積（End-diastric volume）が計算できる。正常値は45～50%程度とされている。EFが低下し、かつEDVIが上昇していれば重度の心不全を意味する。
肺動脈楔入圧[編集]
黄色カテーテルの先端にあるバルーンを膨らませて右心室からの圧を遮断すると、肺の毛細血管の静水圧を示すようになる。これが肺動脈楔入圧（Pulmonary capillary wedge pressure; PCWP）である。この圧は左心房の圧に近いと考えられている。
但し、肺動脈カテーテルは毛細血管まで挿入できる訳ではない。例えば肺炎で換気の悪い肺野の毛細血管は収縮する事が知られている。逆に換気の良い部位、或いは体位によって下側になった肺野の血管は拡張してシャントと呼ばれる状態になる。
PCWPを正確に測定するためには、このシャントが出来やすい部位、すなわち上肺よりも下肺、前側より背側に挿入すべきである。それでも、PCWPが正確に左心房の圧を反映するとは限らない。
左心の機能を示す値[編集]
左心拍出量[編集]
右心室と左心室は同時に同じ回数だけ収縮するので、右心拍出量が左心拍出量でもあると考えて差し支えない。これは一回拍出量も同様である。
左心仕事率[編集]
肺動脈楔入圧が左心房圧と同じと仮定すれば、これが左心室の前負荷と言う事になる。ここで 本法とは別の方法（末梢動脈ラインなど）で動脈圧を測定すれば、
- 動脈圧（平均圧）－肺動脈楔入圧
が左心室の駆出力であり、
- 駆出力×一回拍出量
が左心仕事率となる。
体血管抵抗[編集]
ここでも末梢動脈ラインを用いて、
- 動脈圧－右房圧
で体血管抵抗（Somatic vascular resistance; SVR）が計算できる。通常はそれを体表面積で割った指数（SVRI）が用いられる。 動脈圧は数十～百数十mmHgの間で変動するが、中心静脈圧は十数mmHgであまり変化しない。すなわち、血圧の変化はそのまま体血管抵抗の変化であることにもなるが、「血圧が上がったから体血管抵抗が上がった」のかその逆なのかは、この値だけでは分からない。特に血圧の変動しやすい例では、短時間の値でなく続けて観察する事が重要である。
心機能の測定値の解釈[編集]
ここで駆出力、駆出率は「後負荷－前負荷」「駆出力×心1回拍出量」であった事を思い出されたい。
「心がそれだけの力を出している」＝「心にそれだけの負荷がかかっている」という事を意味する。このモデルは、M.C.エッシャーの「滝」のような物である。滝の上部の手前まで水が流れてくる、これが前負荷である。心臓という「滝」で水の流れが促され、紆余曲折を経て再び滝の上部へと戻ってくる。
- もし、滝へと流れてくる水の勢いが強ければ、滝はさらに強く水を流す事が出来る。
- 逆に、滝へ戻ってくるまでの水路が細ければ、滝は勢いよく水を流せない。
- また、滝が水を落とす力が弱ければ、水は滝の上部の水路からあふれ出す（鬱血性心不全）。
これがフランク＝スターリングの法則en:Frank-Starling law of the heartである。
血液の酸素化と人体の酸素消費を示す値[編集]
血液および循環器が何のためにあるのかと言えば、まず組織に酸素を送る事が一義的な目標である。循環器が正常でも、呼吸器系に異常があれば酸素化は図られない。逆に適切に呼吸していても、心不全の状態では肺で有効にガス交換をする事が出来ず、また酸素化された血液を組織に送る事も出来ない。
また、感染症などで組織の酸素需要が亢進している場合には、さらに有効な呼吸と循環が肝要となる。肺動脈カテーテル以外から得られる情報として、動脈血ガス分析による乳酸の濃度がある。これが亢進していれば、酸素供給が足りていない事を意味する。
混合静脈血酸素飽和度[編集]
合併症[編集]
上述の通り侵襲度の大きな手技であるため、
- 深過ぎる事により、医原性に肺塞栓を起こす
- カテーテルが動いて弁運動を阻害するため、心不全の悪化の原因となる
- カテーテル感染
など合併症の危険も大きい。心機能が安定次第速やかに抜去する。
管理[編集]
挿入深度が変化すると上記のような合併症の原因となる。中心静脈カテーテルと違い、縫着固定をする事は少ない（挿入中も深度を微調整する必要があるため）。その代わりにネジ固定を行うので、その緩みが無いよう適宜確認する事が必要である。
多くの体内バルーンは蒸留水や生理食塩水を用いるが、本法に用いるバルーンは迅速に拡張・収縮させなければならないため空気を用いる。
また、多くは内頚静脈から挿入するため、頚部の急激かつ大きな運動、特に回旋はカテーテル深度の変動をもたらすので禁忌である。本法を適用中の患者は絶対安静であり、深鎮静下で管理される事が多いが、体位交換などの際は注意が必要である[17][18][19][20]。
関連項目[編集]
- 循環器学
- 心不全
- ショック
- 心筋梗塞
- カテーテル
- 心臓カテーテル検査
参考文献[編集]
- ^ Swan HJ, Ganz W, Forrester J, Marcus H, Diamond G, Chonette D. Catheterization of the heart in man with use of a flow-directed balloon-tipped catheter. NEJM. 1970;283:447-51. PMID 5434111.
- ^ NBCナイトリーニュース、ポッドキャストにて2009年11月12日視聴
- ^
Harvey S, Young D, Brampton W, Cooper AB, Doig G, Sibbald W, Rowan K.
Pulmonary artery catheters for adult patients in intensive care.
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PMID 16856008
- ^ [No authors listed] Pulmonary Artery Catheter Consensus conference: consensus statement.
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PMID 9201042
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外部リンク[編集]
- 西神戸麻酔科レクチャー - 高度な集中治療器機の原理を、研修医やコメディカル向けにわかりやすく解説
- SEMITEC株式会社 - 医療機器用サーミスタセンサメーカー
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疾患 |
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心疾患
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不整脈
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徐脈性
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洞不全症候群 | 房室ブロック | 脚ブロック（右脚ブロック · 完全右脚ブロック · 左脚ブロック）
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心室細動 | 心室頻拍
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狭心症 | 急性冠症候群 | 心筋梗塞 | 冠動脈血栓症
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僧帽弁狭窄症 | 僧帽弁閉鎖不全症 | 三尖弁狭窄症 | 三尖弁閉鎖不全症 | 大動脈弁狭窄症 | 大動脈弁閉鎖不全症
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心内膜・心筋
・心膜疾患
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心内膜疾患
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感染性心内膜炎
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心膜疾患
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心膜炎（急性心膜炎 · 慢性収縮性心膜炎） | 心タンポナーデ
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心筋疾患
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心筋症（特発性拡張型心筋症 · 肥大型心筋症 · 拘束型心筋症 · 特発性心筋症） | 心筋炎
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心臓腫瘍 | 心臓神経症 | 心臓性喘息 | 肺性心
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血管疾患
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動脈
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動脈硬化 | 大動脈瘤 | 大動脈解離 | 大動脈炎症候群 | 動静脈瘻 | 閉塞性動脈硬化症 | 閉塞性血栓性血管炎 | レイノー病
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静脈
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静脈瘤 | 血栓性静脈炎 | 静脈血栓塞栓症 | 脂肪塞栓症
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病態・症候 |
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心不全
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左心不全 | 右心不全
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血圧異常
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高血圧
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本態性高血圧症 | 二次性高血圧 | 悪性高血圧症
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低血圧
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心臓発作 | 心臓肥大 | 心停止 | 心肺停止
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所見・検査 |
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血圧計 | 聴診 | 心雑音 | 心電図 | 心電図モニタ | 心臓超音波検査 | 胸部X線写真 | 胸部X線CT | 心臓カテーテル検査（肺動脈カテーテル） | 心臓核医学検査
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治療 |
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外科的治療
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冠動脈大動脈バイパス移植術 | 経皮的冠動脈形成術 | 植え込み型除細動器 | バチスタ手術 | 人工心臓 | 心臓ペースメーカー
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内科的治療
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心臓作動薬
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抗不整脈薬
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Ia群: プロカインアミド, キニジン
Ib群: リドカイン, フェニトイン
Ic群: フレカイニド, プロパフェノン
II群: 交感神経β受容体遮断薬（プロプラノロールなど）
III群: アミオダロン, ソタロール
IV群: カルシウム拮抗剤（ベラパミル, ジルチアゼムなど） |
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心不全治療薬
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利尿薬 | 血管拡張薬 | 強心配糖体 | 強心剤
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狭心症治療薬
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交感神経β受容体遮断薬 | 硝酸薬
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血管作動薬
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高血圧治療薬
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利尿薬 | 交感神経β受容体遮断薬 | レニン-アンジオテンシン系 (ACE阻害薬、アンジオテンシンII受容体拮抗薬、レニン阻害薬) | カルシウム拮抗剤 | アドレナリン作動薬 | 脂質降下薬
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| 循環器系の正常構造・生理 |
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組織での酸素摂取量 VO2(ml/分) ＝ 全身への酸素供給量 DO2(ml/分) × ( 動脈血酸素飽和度 SaO2 - 混合静脈血酸素飽和度 SvO2 ) (11-3)
CaO2 動脈血酸素含有量：体積1Lの血液に含まれている酸素の体積(ml/L)。正確には、ヘモグロビンに結合している酸素と(ヘンリーの法則に従って)酸素分圧依存的に血液に直接溶解している酸素があるが、後述
動脈血酸素含有量 CaO2 は式(2-3)の通りであるが、直接溶解している酸素は無視できるので式(2-5)の通りとなる。
1.34の意味はICU.19の式(2-1)の解説にあるとおり、ヘモグロビン1gあたり結合できる酸素の体積(ml)であり、定数である。
心拍出量 Q は CO で表現する人もいる
「動脈血酸素飽和度」は現場で測定すべきであるが、麻酔管理下では厳密、多分0.95-0.97くらいに管理されていると考えられるので、
