人工呼吸◉解

Jpn J Respir Care 2017；34：138-48

説◉

ECMO 関連デバイスの特徴と注意点

市場晋吾 1）・鈴木健一 2）・清水敬樹 3）・高田

裕 4）・居石崇志 5）・行光昌宏 6）

キーワード：重症呼吸不全，ECMO，遠心ポンプ，膜型人工肺，カニューレ

Ⅰ．緒どである。重症呼吸不全に対する ECMO は、治療技術

言に習熟したチームにより、各科のバックアップ体制と体外式膜型人工肺（extracorporeal membrane oxy-

重症患者搬送体制が整った施設で行うことが推奨され

genation：ECMO）は、重症呼吸不全に対して、中長ている。ECMO のデバイスは常に進化し、導入も長期期の呼吸補助を、膜型人工肺を組み込んだ体外循環装管理も安全になってきた。ELSO の 2016 年のレジスト

置で行う方法である。ECMO の目的は、肺を休ませ、リーによれば、成人の重症呼吸不全に対する ECMO の急性傷害から回復させるための時間稼ぎをし、その間生存退院は 58％であり、そのデータからは、ECMO 平に基礎疾患を治療することである。Extracorporeal Life

均日数は 11.8 日であった 2）。本稿では、現時点におい

Support Organization（ELSO）のガイドライン 1）によて本邦で使用可能な呼吸 ECMO のデバイスに関して臨ると、ECMO の適応基準は、重篤な呼吸不全であり、床工学的な視点からまとめた。

従来の治療法では高い死亡率が想定される症例が適応となる。ECMO を使用した時の死亡率は概ね約 50％とⅡ．ECMO を構成する各デバイスについて考えられているため、80％以上の死亡率が予想される

呼吸 ECMO に使用するデバイスの必要条件に関して場合に適応とする。疾患の重症度や死亡リスクについは、ELSO ガイドラインに記載されている。基本的にては、年齢や臓器不全を考慮して、可及的に正確に評は患者の呼吸を完全に補助できるような規格とする。

価する。禁忌は基本的にはなく、ほとんどが相対的禁

比較的長期間（数日から数カ月）、離脱まで交換をする

忌であり、導入に際しては、チームでリスクと利益を必要がなく、総合的に生体適合性の優れたデバイスで秤にかけて決定する。相対的禁忌 としては、①治療かあることが望ましい。デバイスは、遠心ポンプ、膜型

ら回復後、正常な生活が望めない患者、②生活の質に

人工肺、血液回路、カニューレ（脱血と送血）、モニタ

大きな影響を与える合併症（中枢神経障害、末期悪性リング機器などから構成される。ECMO の様式（モー腫瘍、抗凝固による全身性の出血のリスク）がある、③ド）には、静脈脱血－動脈送血（VA）および静脈脱患者の年齢、体格、④患者の状態が重篤すぎる、従来

血－静脈送血（VV）があり、呼吸補助では基本的にの治療が長期に及んでいる、死亡が避けられない、なVV モードが用いられる。呼吸補助の血流量とガス交

1）日本医科大学付属病院 外科系集中治療科
2）同 ME 部
3）‌東京都立多摩医療センター 救命救急センター
急科4）近畿大学医学部附属病院 臨床工学部
5）東京都立小児総合医療センター 集中治療科
6）三重大学医学部附属病院 臨床工学部

138

November 30, 2017

換膜型肺には、少なくとも正常な代謝を営む患者で、救命救

酸素供給と CO2 除去を行える血流量が必要である。酸素供給は、乳児：6mL/kg/min、小児：4 ～ 5mL/kg/
min、成人：3mL/kg/min、が一般的である。これをVV での血流に換算すると、乳児 120mL/kg/min、成人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.34 No.2

人 60 ～ 80mL/kg/min となる。患者への酸素供給量は、において、ポンプを長期間安定して維持するためには、

ECMO デバイスに関しては、ポンプ血流量、re-circula-

ポンプのインレット側にかかる陰圧を可及的に少なく

tion、人工肺前の酸素飽和度、膜型人工肺の性能によりする工夫が必要であり、そのためには脱血回路内圧モ左右され、患者に関しては、生体肺残存機能、ヘモグ

ニタリングをする、サイズの大きい脱血カニューレを

ロビン濃度、心拍出量、そして酸素消費量に左右され用いることが重要であり、さらに約 1m 程度の落差脱る。CO2 除去効率は常に酸素加能より高い。通常、心血を加えることも効果的である。表 1 に本邦で呼吸拍出量の約 25％のポンプ流量で、代謝によって産生さ

ECMO に使用可能な遠心ポンプを示す。

れた CO2（3 ～ 6mL/kg/min）を除去できる。CO2 除

2）遠心ポンプの注意点

去は、ポンプ流量と吹送ガス流量、人工肺に入る CO2

安全な患者管理において気をつけるべき点は、遠心量、人工肺の膜面積などに左右される。デバイスの各

ポンプ拍出における規定因子と圧力を理解しておくこ

パーツのハード面について述べる。

とである。遠心ポンプはその特性上、遠心ポンプの出入口の圧負荷の差によって拍出量が変化する。血液透1．遠心ポンプ

析などで使用するローラーポンプとは違い、回転数と遠心ポンプとは遠心力を利用し、流体を拍出させる

血液流量には比例関係はなく、ポンプのインレットとことを原理として応用した血液ポンプであり、例えば、アウトレットの圧力が変化すれば、同じ回転数であっ洗濯物を脱水する際に洗濯槽を高回転で回し、水滴をても流量は変化するので、そのことを念頭において管外側に飛ばす原理を応用したポンプである。上記例で理を行う必要がある。また、特性上、インレット側が「回転させ外側に飛ばす」というのが遠心力の物理的効

陰圧傾向にあり、アウトレット側が陽圧となっている。

果であり、それを応用した遠心ポンプもどんな形状で回転数によってその圧力の強弱は違うが、インレット

あれ、外側がアウトレットとなる。よって中心にある側に鉗子をかけた場合、回路内部に過度の陰圧がかか

インレットから血液が入り、遠心力で飛ばされた血液り、気泡が発生する。発生した気泡は鉗子解除操作後は外側へ移動し、ハウジング内をアウトレットへ向かに、遠心ポンプで細かく破砕される。微小気泡は膜型

いながら移動し、血液流量として拍出されることとな

人工肺のホローファイバーを経由して外気に拡散される。

る。比較的大きい気泡は人工肺そのものにトラップさ

1）長期間使用可能な遠心ポンプれてしまうが、一部が送血されて患者の血管内に流れ上記原理を応用した体外循環（補助循環）で使用さてしまうと空気塞栓を招く可能性がある。したがってれる遠心ポンプは、数社の体外循環関連販売業者から

鉗子操作は陽圧であるアウトレット側にかけることが販売されているが、使用目的によって一般型と長期型

安全管理上必須である 3, 4）。

に分けられ販売されている。一般型とはいわゆる開心
術時の体外循環時に使用され、使用時間も数時間単位

2．膜型人工肺 5）となる。一方、長期型に分類される遠心ポンプは呼吸

一般的な膜型人工肺といわれるものは、2 つの要素かECMO や 補 助 人 工 心 臓（ventricular assist device：ら構成されている。中空糸を用いた人工肺部と熱交換

VAD）などの長期間の治療が必要な患者に使用するこ器部である。それぞれ、前者は血液の酸素付加と CO2とを目的とし、使用期間も数週間と長期使用が可能との除去を行い、後者は血液の冷却・加温を行う機能をなる。一般型を長期 ECMO に使用すると、遠心ポンプ要するため、血液との接触面積としては ECMO 回路のの構造などの問題から数十時間あるいは数日単位で遠構成要素の中で、最も接触面積が大きいパーツである。

心ポンプの交換を行わなければならなくなり、遠心ポ

また、回路構成の中で最も血栓やガス交換不良により、ンプ交換ごとに、患者の状態悪化のリスクが増え、ま交換が必要なパーツでもある。

た容量負荷を招くこととなり、救命率低下につながる。

現在、ECMO で使用されている人工肺の添付文書に長期補助循環におけるデバイスはできる限り合併症がは、使用期間は 6 時間と記載されている。しかし、実なく、長期間使用できることが望ましく、使用目的を際には 1 週間から 2 週間以上といった中長期間の使用理解したうえでのデバイス選択が重要である。管理面を余儀なくされるのが現実である。ただし、個々の施

November 30, 2017139

Ichiba S, et al

表1

長期 ECMO に使用可能な遠心ポンプ

機能区分

一般型

ポンプヘッド名称

長期使用型

HCF-MP23

ジャイロポンプ

ミクスフロー N

製造元

泉工医科工業京セラ

ジェイ・エム・エス

販売元

泉工医科工業 日本メドトロニック ジェイ・エム・エス

レボリューション

ロータフローポンプ

CX-SL45X

ポンプヘッド外観

ソーリングループ・ ゲティンゲグループ・
イタリア
ジャパン

テルモ

リヴァノヴァ

コスモテック

テルモ

形状

直線流路

インペラー

曲線インペラ―曲線インペラー

曲線インペラー

直線流路

充填量
（mL）

22

40

19

57

32

45

最大流量
（L/min）

7 以上

10

7

8

10

8

ポートサイズ（インチ or mm）

3/8

3/8

9.5 ～ 10.0

3/8

3/8

3/8

回転軸形式

モノピポット

シールレス・
ピポットベアリング

開放型

開放型

開放型

2 点ピボット

設の責任の下でというのが一般的な見解である。また、度の面でも優れており、現在使用されている膜型人

長期間使用に堪えられる人工肺は、現時点では国産 3工肺の多くは、孔径が 0.03 ～ 0.07μm の細孔を有すメーカーしか取り扱っていないため、選択肢も限られるポリプロピレン膜である。ただし、長期に使用すているのが現状である。また、生体適合性を高めるたると血漿漏出が発生するため、呼吸 ECMO 用の人

めに、回路内の全血液接触部分をヘパリンや特殊な高工肺としては適していない。

分子などでコーティングする技術も進化してきた。今③複合膜（例：ポリプロピレン＋シリコン膜）後、日本においても中長期間使用できる膜型人工肺の‌ 複合膜は、シリコン膜の均質膜の強度の問題と、開発が今後の課題であると考えられる。表 2 に本邦で多孔質膜の短所を補い、長所を活かすために工夫さ

呼吸 ECMO に使用可能な膜型人工肺を示す。

れた透過膜である。複合膜は、極めて薄い均質膜の

1）人工肺の膜素材と構造

支持体となる構造で、ガス透過性は向上し、長時間膜型人工肺には、以下の 4 タイプがあるが、本邦での補助循環でも血漿成分の漏出がない。

市販されている膜型人工肺で呼吸 ECMO に使用可能④非対称膜

なものは、複合膜および非対称膜である。

‌ ポリメチルペンテン（poly-methyl-pentene：PMP）①均質膜

膜において、血液接触表面に微細孔の生成を抑えた‌ 均質膜の代表的なものはシリコン膜である。均質

緻密なスキン層（SS 膜）を形成し、ガス交換性能を膜においては、ガスは膜に溶解し、拡散され膜の反維持しながら血漿の漏れを抑え、中長時間の臨床使対側に移動したのち血液相あるいは気相に放出され用を可能とする。

る。すなわち生体における肺のガス交換機能により

2）人工肺に起こるトラブルとその対策類似した機構である。現在、本タイプの人工肺は本①ウェットラング

邦では市販されていない。

‌ 人工肺へ吹送されるガス配管からの酸素は、湿度②多孔質膜がほぼ 0％、温度が室温（20 ～ 25℃）もしくは室温‌ 多孔質膜は膜そのものに多数の細孔が存在する膜よりも低い状態である。人工肺ホローファイバー内

で、気体分子がその細孔を通過して拡散する。多孔部のガス相では、温度は血液温に近く、また血液相

質膜はシリコン膜に比べガス透過性に優れ、また強から微細孔を通して移動した水蒸気により、湿度は140

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人工呼吸

表2
償還区分
人工肺

名称

Jpn J Respir Care Vol.34 No.2

長期 ECMO に使用可能な膜型人工肺

体外循環型

体外循環型／
補助循環・補助呼吸型

補助循環・補助呼吸型

体外循環型

メラ NHP エクセランプライム

二プロコーティング膜型人工肺
BIOCUBE TNC コーティング

キャピオックス LX

ハイライト 7000LT

外観

製造元

泉工医科工業

ニプロ

テルモ

MEDOS

販売元

泉工医科工業

ニプロ

テルモ

トライテック

膜素材

ポリプロピレン＋シリコン

特殊ポリオレフィン（非対称膜）

ポリメチルペンテン

ポリメチルペンテン

コーティングヘパリンコーティング

ヘパリンコーティング

X コーティング
（ポリマー）

コーティング無し

製品ラインナップ
およびプライミングボリ
ューム

225mL

供給形態

単品 or 回路組み込み

最大血流量7L/min

BIOCUBE 2000
BIOCUBE 4000
BIOCUBE 6000

75mL
145mL
250mL

CX-LX2MWCX-LX2LW

単品 or 回路組み込み
BIOCUBE 2000
BIOCUBE 4000
BIOCUBE 6000

2L/min4L/min7L/minHILITE 7000LT 320mL※HILITE 2400LT 95mL
135mL （ヘパリンコーティング）
260mL ※HILITE 800LT 55mL
（ヘパリンコーティング）※日本未承認

回路組み込みCX-LX2MWCX-LX2LW

4L/min7L/min単品
7L/min（HILITE 7000LT）

高い状態となっている。そこにガス配管からの室温のファーバー部分で、血栓が形成される。血栓形成の酸素が供給されることで、血液温度と室温の差にによるトラブルは、血栓が患者に送られてしまうこよって結露が生じ、その結露水がガス交換を行う人とで発生する塞栓症、人工肺のガス交換の有効膜面

工肺膜の微細孔でのガス交換の妨げとなる現象であ

積減少によるガス交換能低下、そして、熱交換部分

る。一般的なウェットラング対策として、O2 フラッや膜型人工肺の内圧上昇を来すことによる人工肺交シュ法が用いられる。例えば 10 秒以内の短時間に、換のリスクがある。いずれも致命的なトラブルとな

吹送ガスを高流量で流して、人工肺ホローファイバ

るため、日々のデバイスの観察、抗凝固療法の微調

ー内の結露水を飛ばす方法である。

整が必要であり、また、十分な血液流量を安定的に②血漿漏出維持しておくことが血栓形成の予防となる。

‌ 長期間使用の際、膜の劣化に伴い疎水性が低下し、④空気塞栓

血漿漏出が生じ、ガス交換能が低下する場合がある。

‌ 気相の圧が血液相の圧を超える場合、膜型肺のフ現象としては、人工肺のガス流出口部分から黄色いァイバーを経由して空気が混入し、内部に気泡が発泡沫状の液体が漏出してくる。多くの場合、人工肺生することがある。予防策としては、酸素供給ライ交換を検討する必要がある。

ンの内圧モニタリングを行うこと、また膜型肺を患③血栓形成者より低い位置に設置することにより、常に血液相‌ 長期間使用の際、流体特性が悪く血流の淀みが生の圧が気相より高くしておけば防止できる。例えば、じ易い部分、例えばコネクタ・ルアー部分や人工肺

ECMO 搬送の際、膜型肺を患者より高い位置に設置

November 30, 2017141

Ichiba S, et al

表3

長期 ECMO に使用可能なプレコネクト回路
泉工医科工業平和物産

ゲッティンゲグループ・
ジャパン

SOLAS

EndumoHLS SETCARDIOHELP System

LX 型人工肺

HPO-23H-CP

Biocube

HLS 人工肺

遠心コーン

キャピオックス遠心ポンプ

HCF-MP23
または
ジャイロポンプ

RotaFlow

RotaFlow

コーティングX コーティング

販売元

テルモ

名称（通称） キャピオックス EBS エマセブ
人工肺

NSH コーティング（ヘパリン）
TNC コーティング
または（ヘパリン）
SEC コーティング

Bio コーティング

する場合には、上記のことが起こりうるので注意がを含め、プレコネクト化された回路が使用されている。

必要である。

現在、国内で販売されているプレコネクト回路の特徴
を表 3 に示す。CARDIOHELP System は、長期型遠3．ECMO 回路

心ポンプ、血液回路、長期型人工肺が一体型となり、回路を扱う国内メーカーは複数ある。人工肺や遠心回路内圧や脱血側酸素飽和度などの必要なセンサーもポンプのコーンが予め接続されているプレコネクト回内蔵されている、次世代型の ECMO システムである。

路、病院ごとに作られるオリジナル回路、回路表面の現時点では、一体型回路の保険償還を獲得するためのコーティングもさまざまである。これら回路の特徴と準備段階である。

回路に求められるもの、管理する上での注意点につい

3）コーティングの種類と特徴て述べる。なお、特定の回路の優劣ではなく、実臨床

コーティングの目的として抗血栓性の確保と生体適においては、そのメリットデメリットを考慮して回路合性の向上があげられる。コーティングには大きく分け

設計がなされる。

て生体由来性（ヘパリン）のものと合成高分子によるも

1）ECMO 回路に求められるもののが存在する。ヘパリンコーティングには、BIOLINEECMO 回路の生体への影響として血栓形成、血小板

コーティング（ゲッティンゲグループ・ジャパン）、や補体の活性化、血液希釈、薬物分布容積の増加、吸TNC コーティング（東洋紡）、メラ NSH ヘパリンコー

着などいくつかの項目があげられる。抗凝固薬の使用

ティング（泉工医科工業）、などがある。生体由来性のや輸血、薬剤投与設計の変更など対策はあるが、影響ものは、安全性と供給安定化の観点から近年減少しての軽減は当然回路に求められる。

きている。合成高分子コーティングは、X コーティン

また、呼吸不全に対する ECMO では長期耐久性も求

グ（テルモ）、SEC コーティング（東洋紡）などがあり、められるものの 1 つとなる。なお、長期使用という観補体活性、血小板消費、血液凝固の抑制作用が示され点において ECMO 回路の多くは、適応外での使用となている。

っている。本邦でも米国でも、回路は手術時の人工心肺による短時間使用を目的に製造され、販売を認可さ4）チューブの種類と回路内の圧力、血栓形成のリスクの高い場所れている。長期使用は多くの施設の症例集積をもとにチューブの内径は inch または mm で表示されてい行われており、当然 ECMO を扱ううえでこのことは知る。本邦では 6mm、8mm、10mm、12mm のチューブっておく必要がある。

が存在し、成人では 10mm、小児・新生児では 6mm を2）本邦で使用できるプレコネクト回路の種類と特徴

使用している施設が多い。一方、人工肺など各種デバ

プレコネクト回路の利点は準備、プライミングの簡

イスにはチューブのコネクト部が存在し、外径がチュ

便さ、清潔度を保持しやすい点にある。ECMO におい

ーブに合わせられており一般的に成人用は 10mm、新ては、緊急性やスタッフの習熟度の観点からも有用性

生児用は 6mm のコネクト部を持ったデバイスが多い。

が高いといわれており、多くの施設でオリジナル回路

では、チューブの内径や長さはどういった影響をも

142

November 30, 2017

人工呼吸

たらすのか、コネクタ部とチューブの接続部の段差やJpn J Respir Care Vol.34 No.2

遠心ポンプ揚程回路の曲がりはどういった影響をもたらすのか物理的
人工肺圧力損失な観点から述べる。回路による圧力損失は以下の式で表され、径と長さに依存する。つまり、カニューレお
よび回路は、短く太いものを用いることで圧力損失を

脱血カニューレ圧力損失軽減させ、血液に対するダメージを軽減できる。回路

P1 脱血圧の長さと径はこの圧力損失と安全面、使いやすさを考慮して作成される。

脱血カニューレ

ΔP＝λ・

I
d

・

λ：摩擦係数

Ｉ：管の長さρ：流体密度

ｕ：平均流速

遠心ポンプ

図1

ρ・u2

P2 人工肺前圧 P3 送血圧

人工肺

送血カニューレ

回路内圧

2ｄ：管の直系

ため、流量を考慮した評価が必要である。
d：酸素供給回路圧‌ 人工肺へ流入する酸素にかかる圧力。流し忘れ防回路の段差部分はどうか？各デバイスの接続部やコ

止や移動時にボンベが空になった場合などに有用とネクタの接続部には少なからず段差が生じ、そこにはされる。また、プラズマリークやウェットラングで渦と呼ばれる淀みが生じることとなる。また、Y 字やも変化するとされており、トラブルを早く発見するT 字部分のような分岐部や回路の曲がり部分にもこのモニタとして有用である。

渦は発生する。当然、この淀みは血栓形成につながる

5）ECMO プロジェクト標準回路

要因の 1 つとなり得る。単純に血栓リスクを低減する

ECMO プロジェクト標準回路を図 2 に示す。特徴は目的では、分岐部・曲がり・段差が少ない直線的でシリザーバーがついており、脱血回路が 12mm、脱血圧

ンプルなデザインの回路が望ましい。

の測定が可能、人工肺の前後圧の測定が可能となって次に、回路内の圧力分布を図 1 に示す。回路内は遠いる点である。また、回路長に関してもリハビリや院

心ポンプを中心に陰圧系と陽圧系に分かれる。また、内搬送を考慮して長く作られている。各部位での圧力

各デバイスを通過することで圧力損失が生じ、圧較差測定により、どこで何が起こっているのかを客観的指が生まれることになる。この各デバイス間の圧力を測標としてとらえることが可能となっており、長期管理

定することは長期補助を行ううえで大変重要であり、に伴うトラブルへの対応が可能な回路として作成され管理者はそれぞれの圧力の意味を理解しておく必要が

ている。

ある。
a：脱血圧

6）回路に由来するトラブル

回路に由来するトラブルでは、回路内の血栓形成が‌ 脱血の状態を知るために測定する。測定には陰圧多く経験される。Kolla らの報告 6）では、ECMO に関に対応したモニタが必要であり、陰圧系であるためわるトラブルの内、回路に起因するものとして、回路に空気の引き込みなど安全面が懸念される。

内血栓（9％）、回路破損（15％）があげられている。

b：人工肺前圧

回路内血栓に関しては日々の観察が重要であり、回路‌ 人工肺および送血の状態を反映する。後述する送の分岐や盲端を極力少なくすることで、リスクは低減

血圧との差が重要であり、差が開くことで人工肺の可能である。

目詰まりを特定できる。ただし、圧較差は流量に依では、できてしまった血栓に対し、どのように対応存するため流量の変化を考慮した評価が重要となる。

するのか、1 つの方法として回路をすべて交換する方c：送血圧法がある。他の方法としてはトリミングという方法も‌ 送血状態を反映する。送血カニューレや送血先血ある。血栓の性状や大きさ、発生部位、患者の状態に管の状態を確認できる。VA の場合血圧の変化に応応じて経過観察もあり得る。施設の経験に応じ、そのじても変化する。人工肺前圧同様に流量に依存する

選択は変化する。回路破損による空気の引き込みや失November 30, 2017143

Ichiba S, et al

ECMO circuit

Priming circuit

Infusion

Drainage

3/8 inch

1/2 inch

Gas blenderreserver

P4
Waste ﬁuid

P1
P3

P2
Flow meter

Oxygenator

SvO2 cell

Pump

Heat exchanger

図2

ECMO プロジェクト標準回路

血でも同様に、トリミングや全回路交換が必要となる。

載されている。脱血不良が起きた場合、チャタリング

一方で希釈などの影響を受けやすい新生児では、部分が起き、目視的には分かるが、その原因が体内容量低交換も視野に入れた交換を実施している。

下なのか、カニューレ位置なのか、または違う理由か

単に回路といってもさまざまな考慮すべき違いがあらなのかは判断が難しい。しかし、脱血圧を測定するる。これらのメリットデメリットを考慮し、症例や施ことで、圧力を数値化することができ、また変動を見設の特徴に合わせた回路選択を行っていくことが重要ることも可能になるので、治療戦略を議論するうえでである。また、トラブルの種類とその原因、施設の現状の重要なパラメータとなる。

に合った対処法を日ごろから考えておくことは ECMO

2）人工肺前圧／人工肺後圧を管理するうえで非常に重要である 。

遠心ポンプと人工肺の間および人工肺の後の 2 点の4）

圧力を連続測定することであり、2 点間の圧力差を常時4．モニタリング（回路内圧）

7, 8）モニタリングすることで、人工肺の状態を観察するこ

ECMO 回路の構成は脱血カニューレ、遠心ポンプ、とができる。当然、人工肺では圧力損失から人工肺前人工肺（熱交換器）、送血カニューレを血液回路で接続圧の方が人工肺後圧よりも高い（使用している人工肺

し血液が流れているが、その位置により、陰圧であっの特性を知ることが重要）が、2 点間を測定しているこたり、陽圧であったり、またさまざまな圧力の強弱がとの重要な意味は、2 点間の圧力差を常時評価することあり流れている。呼吸 ECMO では長期にわたる治療期にある。管理中、「人工肺前の圧力が急に上がった」や間になることが多々あり、回路内圧を連続的に測定し、「昨日から徐々に圧力差が大きくなっている」など、評

常時、評価することで、適切な回路内圧であるか、ま価の重要なパラメータとなり、人工肺に何らかの原因

た、変化は起きていないかなど、ECMO 治療戦略上、があると予想できる。また、「人工肺前圧と人工肺後圧

重要になってくる。よって ECMO 治療中は以下の 4 つの圧格差は変わらないが、2 点とも一緒に上昇（また位置で測定することが望ましい。

は下行）してきている」となれば、送血回路、送血カ1）脱血圧

ニューレや患者側に何らかの問題が発生しているとい

脱血圧測定とは、遠心ポンプの手前、脱血回路の圧

うことがわかり、対処方法を検討するうえでの重要な力を連続測定することであり、ELSO ガイドラインでは－300mmHg 以下の脱血圧力では溶血が起こると記

144

November 30, 2017

パラメータとなる。

人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.34 No.2

3）酸素供給ライン（酸素チューブ）圧

ECMO 治療時は、人工肺に酸素を送吹し、酸素化お
よび CO2 の除去を行うが、それは ICU 内でパイピングに繋いでいる場合もあるが、何らかの検査で酸素ボン
ベにて移動している場面もありうる。どちらにしても酸素供給ラインの圧を常時監視する理由は、酸素チューブ外れや酸素流し忘れ、院内パイピング故障による酸素停止、酸素ボンベが空になった等々、酸素送吹に関わるトラブルの早期発見を目的に圧力を監視することが重要であり、何らかの原因で酸素が止まった場合には圧力低下によるアラームが鳴ることで患者の SaO2が下がるよりも早期に気づくことができ、素早い対応

図3

ゲッティンゲ社 HLS カニューレ

先端から均等に脱血用サイドホールがある。基本的には最も遠位から脱血され、そこが先当たりなどで脱血不良の場合は 1 つ
近位から脱血される。その繰り返しとなる。

が可能となる。

Ⅲ．成人呼吸 ECMO 用カニューレ

NextGen カニューレ ® が挙げられる。コンセプトは、
ゲッティンゲ社のカニューレと同じであり、先端からELSO ガイドラインでは「カニューレ」は ECMO を均等にサイドホールがある。また、カニューレ先端の目的として直接血管に挿入されるカテーテルを意味し、コイル部分に、挿入時にトルクがかかるようになって他の全てのカテーテルと区別するために定義された用おり挿入をより容易に行えるように工夫され、ダイレ語である 。Poiseuille’s の法則に従い、血管アクセスにーターの尖りも改善されている。このカニューレは本用いたカニューレの抵抗は直接その長さに比例し、内邦の小児用カニューレが品薄なためにメドトロニック

径の 4 乗に反比例する。また、その血液温度における社が本邦に導入したもので、成人用も同時に導入され粘度にも比例する。つまりカニューレの内径が血流抵た。種々の事情によりノンコーティングのみが発売さ抗を決める最重要因子となる。その他、側孔や先細り

れている。

1）

構造なども抵抗に影響を与える。抵抗は高流量で増加

エドワーズ・ライフサイエンス社の大腿静脈脱血カするため、カニュレーション前にそれぞれのカニュー

ニューレとして QuickDraw Venous Cannula® がある。

レの特性を調べておくべきである。カニューレ選択で安定した脱血量を得る目的でサイドホールの間にもワ

海外の清書では M-number が用いられるが 。ECMO

イヤー強化が施され、内筒の先端部に先細りがかかっの管理の際に、酸素付加能の最も重要な因子は、脱血ていて挿入しやすい、などの工夫がなされている。

9）

カニューレからの流量であり、内径と有効長で最大流泉工医科工業からは経皮的送入用カニューレ PCKC

量が規定されるため、カニューレ選定は非常に重要でが発売されている。ヘパリンコーティング表面処理がある。端的に言えば、脱血カニューレとしては太く、なされている。スパイラルワイヤーによりカニューレ

短いカニューレが望ましい。

がキンクしにくく硬く蛇行した血管への追従性も高い。
またコネクターキャップに血液漏れ防止リングを内蔵

1．本邦で使用できる呼吸 ECMO 用カニューレ
呼吸 ECMO 用のカニューレに関しては、脱血用カしており挿入手技の際の出血量を軽減させる工夫もなされている。

ニューレの長さ・太さなどが ECMO 回路全体として最も意味を持つ。推奨されるカニューレの 1 つがゲッ

2．本邦で未認可のカニューレ

ティンゲ社の HLS カニューレ® である。これは先端か2017 年 9 月 時 点 で ELSO Registry Form Cannulaら均等に脱血孔があり、ダイレーターの硬度や先端のList で 23Fr 以上のサイズのカニューレは 61 種類記載

尖りも最適であり本邦で世界標準での呼吸 ECMO にされている 1）。その中で本邦への導入を切望されてい取り組んでいる施設では最も普及している（図 3）。次

るカニューレは、アバロン社のダブルルーメンカニュ

世代のものとして、メドトロニック社の BioMedicusー レ（Avalon Elite Bi-Caval DLC） で あ る（ 図 4）。

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Ichiba S, et al

上大静脈
脱血

カニューレ先端

患者から

右房
送血

IVC

患者へ

SVC

右室
右房

脱血
下大静脈

脱血
脱血
送血

図4

Avalon Elite Bi-Caval DL

図5経食道心エコーでのカニューレ先端の確認

最新の ELSO レジストリー報告 2）によると 1989 年
から 2017 年までに呼吸 ECMO は新生児 28,577 例、小IVC および SVC の複数のサイドホールから脱血して児 7,037 例あり、VA を除けば VVDL の使用率は新生

もう 1 つのルーメンから三尖弁に向けて送血する構造

児で 81％、小児で 59％と成人と比較しより大勢を占めとなっている。成人に使用可能なものとして主に 20Fr、る。

23Fr、27Fr、31Fr などのサイズのカニューレがある。
右内頸静脈の 1 カ所のみの血管アプローチで ECMO を

1．本邦で使用できる呼吸 ECMO 用カニューレ確立し得ること、リサーキュレーションが少なくて済しかしながら国内で唯一使用可能であった VVDL カ

むこと、早期リハビリテーションにも有利であること

ニューレである Jostra 体外循環肺補助用カニューレ N®

などの恩恵があり世界的にも普及している。しかし、ダブルルーメン（Jostra VVDL、Getinge group、Ger-

患者の体動に伴い送血孔が三尖弁方向でなく右房自由many）は 12Fr と 15Fr で、新生児、乳児など低年齢の壁に向いてしまうことによる右房損傷や肝静脈損傷、小児にのみ使用可能であり、体格の大きい小児や成人

右室穿孔などの合併症の報告が多い 10）。

には適合しない。加えて 2015 年初頭から、欧州医薬品庁の再認定手続きを理由に輸入停止となった。このた3．カニューレ挿入手技

め国内の Jostra カニューレは在庫を残すのみとなって本邦で使用されている脱血カニューレは原則として

おり、バスキュラーアクセスが制限される小児領域で23Fr ～ 27Fr が第一選択になるが、太くなればなるほは危機的状況である。このため小児の呼吸 ECMO では、

ど手技としては難易度が増す。ダイレーションまたは

VVDL モードでなくシングルルーメンを 2 本使用した

カニュレーション時には透視下あるいはエコーでの確VV ECMO、血栓症や阻血リスクのある VA ECMO が認が無難である。筆者の施設では原則として非透視下

やむなく選択されているのが現状である。海外で一般でカニュレーションを施行しており、カニューレの位的に使用されている VVDL カニューレを輸入して使用

置確認は心窩部のエコーあるいは経食道心エコーガイする施設も散見されるが Avalon Elite cannula に関し

ドで行うことが可能である（図 5）。VV ECMO の形態ては、新生児、成人ともに右房穿孔 10, 11, 12）、タンポナ

として、ELSO は大腿静脈経由 IVC・右房脱血、右内ーデ 10, 11, 13）、右室内迷入 10, 11）、右室穿孔 13）、IVC 損傷 14）

頸静脈経由 SVC 送血を第一選択に推奨している。

などの合併症の報告があり注意を要する。

Ⅳ．小児呼吸 ECMO 用カニューレ

2．本邦で使用できないカニューレ（海外の VVDL）

呼吸 ECMO で使用されるモードは VA、VV、VVDL

現在海外で使用されている VVDL カニューレは（venovenous dual lumen）などがあげられる。VVDL

Avalon Elite® カニューレ（Getinge group、Germany）、

は 1 本のカニューレに送脱血ポートが組み込まれていOrigen ® dual lumen cannula（Origen VVDL、Origen

る特殊なカニューレを用いたモードである。

Biomedical、USA）、NovaPort ® twin double lumen

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November 30, 2017

人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.34 No.2

cannula（Novalung GmbH、Germany）などがあげらるが、構造や管理の基本は同じである。デバイスの血れる。

液接触面の生体適合性、抗血栓性、抗菌性、耐久性、そして管理技術の自動化などが向上すれば、より安全

3．カニューレ挿入手技に合併症が少ない ECMO を行うことができ、ECMO

各年齢で使用できるデバイスは複数あり、体格と血導入の適応基準や対象疾患にも変化がでてくると考え

管径および必要とされる流量により選択可能なデバイられる。しかし、そういった時代になっても、ECMO

スは限られる。選択するカニューレは新生児で 120mL/

は重症度の最も高い患者が対象となることに変わりは

kg/min、小児で 100mL/kg/min の ECMO 流量が達成なく、デバイスの特性を熟知し、トレーニングを受けできるサイズを目安としている 15）。さらに VV ECMO

た専門チームによる、きめ細かい管理は必要不可欠でにおいては recirculation があるため有効な ECMO 流量ある。

を意識した管理を行う。上記の流量で管理するために

本稿の全ての著者には規定された COI はない。

は、各年齢で内頸・大腿動静脈から最大静脈血管径に適合するカニューレを選択せざるを得ない。このため低年齢の小児においては、外科医による open あるいは
semi-open のカットダウンでの安全なカニューレ挿入を選択する場合が多い 15）。なお大腿静脈を使用するのは、10kg 以上の体格を目安としている。敗血症性ショックにおける ECMO のように、酸素消費量が増加して高流量を要するため、開胸カニュレーションする場合

や、

16）

開胸術直後の症例では、人工心肺用カニューレを用いて開胸あるいは閉胸下で管理される場合もある。

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点で ECMO 管理上のメリットがある。VVDL 管理では

port for 100 adult patients with severe respiratory failure.

ECMO 送血口を三尖弁に向けて留置することで recirculation を減らすことが可能である 17）。また、体格の小さい小児ではカニューレ挿入長が mm 単位での調整となることもある。内頸静脈留置の先端が右房内に留置される VVDL カニューレ（Jostra ®、Origen ® など）
使用時には、右房壁との距離次第では右心房内容量低下、咳嗽、頸部屈曲・伸展、体向などにより脱血不良・流量低下が経験されることから、胸部レントゲン写真
のみならず、経胸壁心エコーによる先端位置とフローの確認が肝要である 18）。

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