COVID-19治療の最終手段

呼吸補助を目的としたRespiratory ECMO

“ V-V ECMO ”

長崎みなとメディカルセンター臨床工学部
塚野雅幸

Mail: m.tsukano17@gmail.com

ECMOとはECMO Extracorporeal Membrane Oxygenation
体外式膜型人工肺

脱血

血液をガス交換

体外で血液を体外に取り出すこと

送血

血液を血液を体外に戻すこと

肺や心臓を補助する

V-V ECMOの意味と基本モード
基本モード

脱血する場所
送血する場所V-A ECMO (PCPS)
呼吸・循環を補助する

V-V ECMO (RespiratoryECMO)
呼吸を補助する

V-V ECMO
V-V ECMOは、肺が何らかの原因により機能不全となった場合に呼吸機能を代行 し原疾患治療の時間稼ぎを行うためのものです。V-V ECMOを導入したからといって肺が良くなるわけではありません。またこの戦略は長期の補助が必要となる。それにより、DIC様の病態や出血合併症が生じやすく管理が特に難しい。

V-V ECMOをなぜ実施するようになったか
重症呼吸不全に対して、従来の人工呼吸管理より ECMOのほうが予後が良好であったとの報告がある。 (CEASAR)

Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adultrespiratory failure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial.

V-V ECMOの適応疾患

ウイルス性肺炎(SARS 、インフルエンザ肺炎、 COVID-19)

細菌性肺炎
ニューモシスチス肺炎
術後、外傷によるARDS
敗血症によるARDS

いずれも肺機能が可逆性であること

気管挿管からECMOに至るまでの重症化速度が速い（気管挿管からECMO実施までの平均期間は2日間）

V-V ECMOの適応病態

Murray Score

積極的な適応PEEP10cmH2OでP/F＜10０で進行性に悪化
適切な呼吸器設定でも代償できない呼吸性アシドーシス(Ph＜7.15)

COVID-19では遅い

P/F＜200でも導入検討
Murray Score≧３？
COVID-19では低酸素血症のわりにコンプライアンスは保たれる？

N Engl J Med 2011;365:1905-14

V-V ECMOの相対的禁忌
7日間以上の高圧換気（プラトー圧3０cmH2O以上）
7日以上の高濃度酸素投与（80%以上）
ECMOによる利益が見込めない状態や臓器不全の状態
抗凝固療法が行えない状態

慢性心不全、慢性呼吸不全
年齢７０歳以上
年齢については施設ごとで基準を設けるべきV-V ECMOで使用する材料
回路

脱血カニューレ

送血カニューレ

Size: 22Fr、24Fr

Size: 18Fr、20Fr

V-A ECMO(PCPS)で使用する材料で実施可能

回路構成
遠心ポンプ
人工肺
P

ガスブレンダ
圧モニター
CDIモニタPP
ガスブレンダCDIセンサーFiO2

P
CDI : 体外循環用血液ガス分析装置

CDIセンサー遠心ポンプ

回転による遠心力を利用し圧力差を発生させ血液を送り出すポンプ内部構造

回転体

ポンプ内には生体適合性に優れたコーティングが施されており抗血栓性に優れる

約２週間は使用可能
血液の状態次第ではもっと短い場合もある

人工肺

血液O2O2血液層O2CO2O2拡散の原理によりガス交換を行う
遠心ポンプ同様、約２週間は使用可能
血液の状態次第ではもっと短い場合もある

長期に使用すると…
膜表面の劣化
血液相

CO2膜

ガス相

O2CO2血液層
O2O2※プラズマリークの動画

COVID-19での注意点

プラズマリークからのPCR検査陽性反応
エアロゾル発生の危険性

長期に使用すると…
0.06~0.14μm

血液相

膜表面の劣化CO2CO2膜

ガス相

O20.04~0.10μm

O2
一部のウイルスが膜を通過

当院では１週間で回路交換を検討
感染源となる可能性

人工肺のもう一つの役割：体温コントロール
温水・冷水
熱を伝える媒体

血液in

温度を設定
血液out

体温コントロールも同時に行なっている

ガスブレンダ
血液中の酸素分圧、二酸化炭素分圧を調整する

Pump流量の50~100%の流量に設定する
動脈血酸素分圧を調節

二酸化炭素分圧を調節

回路内圧測定が推奨されている

人工肺出口圧
人工肺入口圧
PP
脱血圧
P

ガスブレン
CDIセンサー
FiO2

P
ガス送風圧

CDIセンサー流量・回路内圧の変化からわかること

CDIモニター

連続血液ガス測定
CDI : 体外循環用血液ガス分析装置

連続モニタできる項目

PP
P
ガスブレン
CDIセンサーFiO2P

CDIセンサーV-V ECMOでは必ずリサキュレーション（再循環）が起こる

送血菅

脱血菅

CDIモニターの重要性
リサキュレーション（再循環）率を計算

R=

cSvO2 ‒ SvO2

1 ‒ SvO2
リサーキュレーション率(R) = 0.3 ~0.5が理想
上がる要因：カニューレの位置、頻脈

Afなどには要注意

V-V ECMOのアプローチ
大腿静脈経由ー右房脱血
内頸静脈経由ー上大静脈送血
他にも組み合わせはあるが最もリサキュレーションが少ないと言われているV-V ECMOを成功させる重要なこと
V-V ECMOでは゛“ いかにPUMP流量をとるかが成功のカギ”となる。自己肺での酸素化・換気を全てECMOで代用できれば究極のLung restが可能です。

目標のPUMP流量60-80ml/Kg/min
60Kgの人なら1分間に3600~4800mlの血液流量が必要

目標流量を達成させるポイント

脱血カニューレのサイズ
脱血カニューレを留置する場所

その他に送血カニューレのサイズや回路の長さ、血液の粘性などにも影響をうける。

カニューレのサイズ選択
圧力：P1

圧力損失：P1-P2

圧力：P2
内径：r

流量：Q

管の長さ：Lハーゲンポアズイユの式

流量：Q =

r 4 × 4 π (P1-P2)
8×L×n

脱血カニューレは内径が大きければ大きいほど良い！

理想的な位置は？
送血菅

SVCとIVCなるべく離す

脱血カニューレの先端は高位IVC
脱血菅

教科書的にはこう書かれているはず脱血カニューレの特徴
カニューレにサイドホールが配置されている。種類により様々
泉工医科工業 PCKC-V

サイドホール数：70

ゲティンゲ HLS

サイドホール数：20

Edwarzes VFEM

サイドホール数：44

TERUMO キャピオックス

サイドホール数：10

使用するカニューレによって留置場所が異なる

脱血カニューレ特性
先端部にはほとんど陰圧がかかっていない※動画

陰圧のレベル

サイドホール数：70

最も陰圧がかかっている

陰圧のレベル

サイドホール数：10

サイドホールが多い脱血カニューレは先端をSVC直下リサキュレーション（再循環）を心配する必要は理論上無い
送血菅

脱血菅

その時の条件（ポンプ流量など）によってもリサキュレーションの程度は異なるので回してから考える

実臨床でのポジショニングの決め方
脱血カニューレをできるだけ深く（SVC直下）に挿入しPUMP ON

リサキュレーション率を評価しながらカニューレの位置調整

R=cSvO2 ‒ SvO2

1 ‒ SvO2
リサーキュレーション率(R) = 0.3 ~0.5

位置調整はカニューレを引いて合わる方が安全
太いカニューレを押して合わせるのは危険カニューレ挿入時の注意点
走行によってはSVC直下まで上げれない場合もある
SVC

CVカテIVC
これ以上押し込むと穿孔のリスクが高い

右心房内を進めるときは透視下が安全

重要：酸素供給バランスについて

VV ECMOで酸素化してもSO2は100％とならない

静脈脱血ー静脈送血ではすべての静脈血を酸素化できるわけではない、ECMOでガス交換された血液と体循環を終えた静脈血が混合される。

送血菅

混合された血液ECMOでガス交換された血液体外循環を終えた静脈血

脱血菅

V-V ECMO導入後、右手のSp02の値が80~85%
送血カテー

遠心ポン

人工O
人工

SPO2＝80~85%

脱血カテー

SPO2 : 80% !?
人工呼吸器の酸素濃度(FiO2)を上げる？

SPO2:80%

FiO２を上げる必要ありますか？

酸素の需要と供給のバランスが成立していれば上げる必要はない

人工呼吸器はLung rest設定を厳守

FiO2＜40%
PIP＜20cmH2O
PEEP ＜10cmH2O
呼吸回数＜10

この設定を我慢できないとECMOは成功しにくい

SPO2:80%

FiO２を上げる必要ありますか？

酸素の需要と供給のバランス
体重：６０ｋｇ、Hb：12、CO(Pump) : ４l/min、SO2:100%

成人の酸素消費量＝3~5ml/kg/min

酸素消費量 : 60×3=180ml/min 約200ml/min
鎮静すればもっと消費量は低く保てる。ECMO中の鎮静は重要

酸素供給量=1.34×SO2×Hb×CO×10

酸素供給量 :1.34×1.0×12×４×10=643ml/min

酸素の需要と供給のバランス

酸素消費量 : 3×60=180ml/min 約200ml/min
消費量に対して3倍の供給量

酸素供給量 :1.34×1.0×12×４×10=643ml/min

この時のSPO2:80%

大丈夫なのか？

酸素消費量に対して酸素供給量が2倍以下になると嫌気性代謝が始まる

ECMO中、酸素供給量は消費量の３倍以上で管理酸素の需要と供給のバランス

酸素消費量 : 3×60=180ml/min 約200ml/min

3倍の供給量

消費量に対して酸素供給量 :1.34×1.0×12×4×10=643ml/min

この時のSPO2:80%

問題なし！

SPO2 : 80% !?

人工呼吸器の酸素濃度(FiO2)を上げる？
酸素の需給バランスがとれていればSPO2：80
でも酸素濃度は上げない。

V-V ECMO中はSpO2:80~85% で管理し変化量をモニタすることが重要、SpO2: 80％を下回るようであれば原因を検索

酸素供給量をあげたいときは人工呼吸器設定ではなく‥酸素供給量=1.34×SO2×Hb×CO×10(Pump flow)

十分な酸素供給量を得るにはHb、COが非常に重要(Pump flow)

輸血を行いHb 11g/dl 以上を目指す管理が必要

COが下がっている場合はPump流量を上げる
常に嫌気性代謝になっていないかLacを監視する

鎮静薬について鎮静薬は、人工肺や回路への吸着を考慮し使用する必要がある
プロポフォールは人工肺に吸着し血症リークの原因となるため推奨されない
Lemaitre F, Hasni N, Leprince P, et al: Propofol, midazolam, vancomycin and cyclosporine therapeutic dr ug monitoring in extracorporeal membrane oxygenation circuits primed with wholehuman blood. Critical Care 19: 40, 2015

デクスメデトメジンは回路に吸着するため通常よりも多い量を要することもある
Wagner D, Pasko D, Phillips K, et al: In vitro clearance of dexmedetomidine in extracorporeal membrane oxygenation. Perfusion 28: 40-6, 2013

フェンタニルも回路に吸着されるため、モルヒネの方が安定して使用可能
Shekar K, Roberts JA, Mcdonald CI, et al: Sequestration of drugs in the circuit may lead to therapeutic failure during extracorporeal membrane oxygenation. Crit Care 16:
R194, 2012

V-V ECMOは心機能に問題ないことが前提

エコーを用いて心機能も確認すべき
必要であればカテコラミンで管理

V-V ECMO中に心機能が下がる理由
サイトカインストームによる心機能低下
プラスバランスによる心嚢水貯留Af（マイナスバランスを目標に管理する利尿など）

肺高血圧症からの右心不全(低酸素血漿による肺動脈攣縮と鑑別が必要)

肺高血圧症に対してNO療法で対処

心機能が保てない場合は、V-VA ECMOを考慮
遠心ポンプ

送血菅

脱血菅

人工肺

O2
人工肺脱血カテーテル（静脈側）

送血カテーテル（静脈側）

局所的な酸素代謝モニタリングも推奨

SvO2 を用いた管理では局所的な desaturation を検知できないため、局所的な酸素代謝量をモニタすることを推奨
McDaniel LB, Zwischenberger JB, Kramer GC, et al.:Mixed venous oxygen saturation during cardiopulmonary bypass poorly
predicts regional venous saturation. Anesth Analg, 80(3);466-472, 1995.