特集
補助循環の最近の進歩と近未来の展望 2017
短期補助システム

CARDIOHELP

欧米並みの呼吸不全治療成績を目指して
日本医科大学付属病院外科系集中治療科

市場晋吾

ICHIBA, Shingo

梅井菜央

UMEI, Nao

日本医科大学付属病院 ME 部鈴木健一

SUZUKI, Kenichi

概要
重症呼吸不全に対する ECMO 治療の経験は積み重ねられ，救命率は 50〜70％と報告されている．ECMO 管理の進歩が生存率向上に貢献したと考えられるが，最も重要な因子は，高性能 ECMO デバイスの開発である．本稿では，膜型人工肺と遠心ポンプが一体化した CARDIOHELP SYSTEM を用いた ECMO について述べる．

ECMO 重症呼吸不全 CARDIOHELP SYSTEM

1
重症呼吸不全に対するECMO の適応と方法

補助循環により傷害された脆弱な臓器である肺をサポートすることは，ある意味無謀かつ忍耐の必要な試みであった．ECMO は，重症呼吸不全に対して長期間，通常数日から週の単位で持続的な呼吸・循環補助を，膜型人工肺を組み 込 ん だ 体 外 循 環 装 置 で 行 う 方 法 で あ る．

ECMO の目的は，傷害肺を休ませ，その間に基礎疾患を治療し，急性肺傷害から回復させる

652

ための時間稼ぎをし，かつ，人工呼吸器関連肺傷害（VALI）を最小限にすることである 1）．世界的なデータによると，近年の報告では救命率は 50〜70％と報告されている 2）, 3）．
ACT：activated clotting time
APTT：activated partial thromboplastin time
ARDS：acute respiratory distress syndrome
ECMO：extracorporeal membrane oxygenation
ECPR：extracorporeal cardiopulmonary resuscitation
FFP：fresh frozen plasma
ICU：intensive care unit
IVR：interventional radiology
PCV：pressure control ventilation
PEEP：positive end‑expiratory pressure
RCT：randomized controlled trial
VALI：ventilator‑associated lung injury
VV：veno‑venous

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呼吸回数，FIO2 などの設定は，可及的に下げ

1 ‑ 1 ECMO 導入の適応ていく．我々は，いわゆる lung rest の設定

導入の適応は，死亡の危険性が実際に高く，と し て， た と え ば PCV モ ー ド， FIO2＜0. 6，病態的に可逆性と考えられる急性期の状態で，駆動圧（⊿P）＜10 cmH2O，PEEP 5〜15 cmH2O,予測致死率 80％以上と考えられる患者である．

換気回数 5〜10/分，吸気時間 1. 0 秒に設定す

具体的には，FIO2＞90 ％にて，PaO2 /FIO2＜る．回路内の凝血を防ぐために，持続的に未分80，あるいは，コントロールできない高二酸化ヘパリンを持続投与し，ベッドサイドで ACT化炭素血症（PaCO2＞80 mmHg）によるアシにより抗凝固のモニタリングを行い，概ね 160〜ドーシスであれば，予測死亡率は 80 ％と考え200 秒の狭い範囲に微調整し，APTT は，正常2）られる ．ECMO が適切に行える施設は限らの 1. 5〜2 倍（50〜80 秒）程度に微調整していれているため，重症呼吸不全の患者を ECMOる．ただし，ベッドサイドで計測できる抗凝固可能な施設へ搬送する判断は，患者が従来の至の指標はないため，出血傾向や血栓症などの臨適治療に反応せず，さらに重症化して致死的な床的な所見，D‑dimer の動き，回路や人工肺状態に移行すると判断される場合に考慮すべき内の血栓発生所見などで適切な投与量を総合的である． きわめて不安定な患者については，に判断する．脱血回路における SpreoxO2 （人ECMO を導入して安定させてから搬送するこ工肺前酸素飽和度）連続モニタリングは，全身とを考慮する．ECMO の絶対的除外基準はなの酸素需給バランスをリアルタイムで評価するく，個々の患者においてリスクとベネフィットのに有用であり，VV ECMO であれば再灌流2）の観点から客観的に評価する ．

現象のため，通常 70〜80 ％程度を目安としている．

1 ‑ 2 ECMO のデバイス構成
ECMO におけるデバイスの構成は，①ポン

1 ‑ 4 合併症

プ，②膜型人工肺，③回路と患者自身の循環をECMO の合併症は共通しており，死亡率上結ぶバスキュラーアクセスである．重症呼吸不昇と関連性がある．最も頻度の高い合併症は出全に対するおもなアクセスは，veno‑venous血である．カニュレーションは，超音波ガイド（VV）方式である．VV は，内頸静脈経由右房下で行うことが望ましいが，致死的な血管壁穿脱血−大腿静脈送血か，大腿静脈経由下大静脈孔という合併症は常に想定しておき，心臓血管脱血−内頸静脈送血の 2 通りである．VV ECMO外科のバックアップが必要である．外科的介入

中は，患者は自らの生理的な血行動態に依存しの適応でない出血は，ヘパリンの投与を一時的ているため，適切な血管作動薬や昇圧薬で心拍に止めたり，血小板や FFP の投与で対処する．

出量，血圧，血管抵抗を調整する．

腸腰筋血腫に対しては，早期に IVR で対応する．侵襲的な処置の際には，電気メスや結紮に

1 ‑ 3 ECMO 中の管理方法よる丁寧な止血操作を行う．気胸や大量胸水に対する胸腔ドレーン挿入は，挿入に伴う大量血適切な抗菌薬や抗ウイルス薬の投与を含めた胸の合併症が生じるため細心の注意を払って行原疾患の治療を継続し，栄養と輸液管理はできう．脳出血は，ECMO を中止する最も頻度のるだけドライウエイトを維持するように設定し高い原因の 1 つである．ておく．機械的人工呼吸器の圧，一回換気量，VOL.28 NO.8 2017653

標準化されていなかったことや，患者が ECMO

1 ‑ 5 治療時の連携センターに搬送されても ECMO の治療を受けECMO は，ハイレベルな集中治療技術であなかった症例を解析から除くと，ECMO の有り，適切な機器や設備，そして ECMO 治療に効性が消えてしまうなどの点から批判はある．

習熟した専門医療チーム，緊急時の各科のバッ

しかし，重症 ARDS の治療において，ECMOクアップ体制を有する施設で行うべきであ

治療の専門チームがある施設に患者を転院搬送る 1）, 3）．施設には，人工心肺装置により，24 時するほうが，従来型治療法をそのまま継続する

間，2〜3 週間以上，安全に重症患者の呼吸・ことに比べて，高い生存率を得ることを初めて循環を維持管理できる能力が必要であり，長期証明した．

体外循環に伴う機械的あるいは患者に発生する

Noah らは，当時の英国の 4 カ所の ECMO合併症に迅速かつ的確に対応できるように，常センターを含めた基幹病院にて集中治療を受けに訓練が必要である．

た 80 症例の H1N1 インフルエンザ関連 ARDSの症例を，ECMO センターに紹介して搬送された群と，ECMO 治療を受けずに基幹病院に2て従来の方法で治療を受けた群について，3 種

重症呼吸不全に対するECMO の治療成績

類のマッチング法による後ろ向きコホートの詳
細 な 解 析 を 行 っ た． ど の 方 法 に お い て も，

世界中で ECMO 治療の経験は着実に積み重ECMO センターに紹介・搬送した患者の死亡ねられており，前述のように近年の報告では救率は，ECMO 治療を受けていない患者の死亡命率は 50〜70％と報告されている2）, 3）．集中治

率 の ほ ぼ 2 分 の 1 で あ り（ propensity score

療技術の進歩， 機械的人工呼吸療法の進歩，マッチング：24. 0％ vs 46. 7％），H1N1 インフ

ECMO デバイスおよび管理技術の進歩，さらルエンザによる重症呼吸不全症例を，ECMOに，治療にあたるスタッフの教育や絶え間ないセンターに搬送することの有効性を裏付けトレーニングなどが全体の生存率の向上に貢献

た 4）．しかし，CESAR trial は，ローラポンプしたと考えられる．

を使用しておりすでに現代の ECMO を反映し2009 年に CESAR trial の結果が出版された．ているとはいい難いため，パリを中心に，最新ECMO 適応基準を満たした 180 例の成人 ARDSの C A R D I O H E L P S Y S T E M（M a q u e t

患者を無作為に振り分け，ECMO 群 90 例のCardiopulmonary GmbH）などを用いて早期患者は， その当時唯一の成人の ECMO センに導入するプロトコールで新たな臨床治験であターであった，グレンフィールド総合病院（英る ECMO to Rescue Lung Injury in Severe国）に搬送され， 従来治療群 90 例の患者は，ARDS（EOLIA）が行われた 5）．レジストリー

68 カ所の地域の 3 次センターに搬送あるいはは終了し，現在発表待ちの段階である．

そのまま継続して至適人工呼吸管理治療が行われた．エンドポイントは退院 6 カ月後の生存率であり，その生存確率は，従来治療群 47％，ECMO 群 63 ％（P＝0. 03）で， 有意に ECMO

3CARDIOHELP SYSTEM の紹介群が良好であった 3）．
この実用的な RCT のデザインは，機械的人

ECMO による救命率を上げるために最も重工呼吸療法を含めた ARDS 治療内容が均一に要な因子の 1 つがデバイスである．2009 年以654

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降，遠心ポンプと膜型人工肺の画期的な進化
は， ECMO の 世 界 的 な 普 及 を も た ら し た．

3 ‑ 2 ソフト面

CARDIOHELP SYSTEM は全世界で使用されHLS Set は，長期型遠心ポンプ，血液回路，ている補助循環装置であり，2000 台以上の購長期型人工肺が一体化（pre‑connect）してお入実績（2017 年 5 月現在）がある．わが国で使り，必要な流量に合わせ，HLS Set5. 0 と HLS用されている一般的な補助循環装置と比較する

Set7. 0 と 2 種類でラインアップされている．と購入価格は高価ではあるが，ECPR から長上記構成以外に，前述した回路内圧力センサお期補助循環，院外搬送などのさまざまな状況によび静脈血酸素飽和度などの測定セルが組み込対応できる機器である．本稿では，機器本体のまれている（図 2）．また人工肺には熱交換器もハード面と体外循環回路，人工肺などのソフト備わっているので，低体温を必要とする治療戦

面から CARDIOHELP SYSTEM を紹介する．

略にも対応可能である．圧力センサは脱血箇所，人工肺前，人工肺後に設置されており，血3 ‑ 1 ハード面
機器本体としての重量は 9. 4 kg，内蔵バッ

液非接触型センサで連続的に計測可能であるため血栓形成のリスクが軽減され，人工肺前後圧格差（⊿P）も計算から表示される．

テリー駆動時間は 90 分であり，最近発売されデバイスはすべてアルブミンとヘパリンによているほかの補助循環装置と比較しても決してる BIOLINE コーティングされており，長期軽い機器ではないが，回路組み立て後もコンパ補助循環の合併症である血栓形成に対する対応

クトな形状でデザインされている（図 1，図 2）．

がなされている．

機器本体に操作画面と人工肺ドライブ部が一体

特に画期的なのは，遠心ポンプと人工肺が一化していることにより，重要な構成品である人体化したデザインとなっていることである．遠工肺と遠心ポンプを外部の衝撃から守ることが心ポンプの出口を 4 カ所に分配し，人工肺に対可能である．外部からの衝撃については患者搬して血液が効率よく流れるような流体デザイン

送時の狭い車内では特に注意が必要であるたになっており，限りある膜面積を十分活かせる．

め，重要な要素の 1 つである．

これにより，ハイパフォーマンスなガス交換おまた，多種センサ〔4 ch の圧力センサ，2 chよび，気泡除去を可能にしている．また一体化の気泡センサ（1 ch は流量センサを兼ねる），2のデザインから得られるコンパクトさも，患者ch の温度センサ〕を備えている．測定値とし搬送時における有意な点として評価できると考て，回路内圧以外に，回転数，流量はもちろえる．

ん，HLS Set に組み込まれた血液学的パラメー

当院で呼吸不全に対する ECMO として試用

タ測定用セルによるヘモグロビン，ヘマトクした経験では，プライミングも容易であり，短リット，混合静脈血酸素飽和度がリアルタイム時間でセットアップが可能，アラームや安全機に表示される．表示画面はユーザ側で変更が可

構も充実しており，医療スタッフのみでセッ能であり，「ホーム画面」「圧力表示画面」「静脈ティングが可能である．しかし，画面操作およ血表示画面」「搬送時画面」など，その時々の状び設定が高度であり，使用方法を習得するまで況によって必要なパラメータを重視できるようは，一定のトレーニングを要する．しかし，循にデザインされている．

環補助にも同様に導入できる印象であり，治療成績の向上のためにはデバイス選択も重要な要素であるが，CARDIOHELP SYSTEM はそれ

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a）

b）

図 1 CARDIOHELP SYSTEM（提供：ゲティンゲグループ・ジャパン株式会社）a）補助循環用駆動装置「CARDIOHELP」に遠心ポンプ一体型人工肺「HLS Set」
（図 2）をセットした状態．

b）HLS Set 回路．

a）断面b）背面送血圧センサ
送血温センサ脱気ポート

脱血圧センサ
人工肺前圧センサ

血液学的パラメータ測定用セル

図 2 HLS Set656

VOL.28 NO.8 2017図 3 ECMO を施行しながら経口摂取とリハビリテーションを開始に対応できる補助循環装置と思われる 6）, 7）．循にて，pH 7. 277, PaCO2 64. 5 mmHg, PaO2 50. 2

環補助での使用については，現在，一体型回路mmHg であった．の保険償還を獲得するための準備段階である．

ICU 入 室 後 直 ち に 23 Fr 脱 血 カ ニ ュ ー レ（ HLS Cannulae， Maquet Cardiopulmonary

4
自験症例GmbH）を右内頸静脈経由右房に，19 Fr 送血カニューレを右大腿静脈経由下大静脈に留置
し， VV ECMO を 開 始 し た． デ バ イ ス はCARDIOHELP SYSTEM で，ECMO の ポ ン
我々は，CARDIOHELP SYSTEM を用いて，プ 流 量 は 4. 2 L/min， 人 工 肺 へ の 吹 送 酸 素

脳死肺移植へのブリッジに国内で初めて成功し（100 ％）流量は 5. 0 L/min の設定で開始した．

た． 症 例 は 40 代 男 性， Hermansky‑Pudlak

抗凝固療法は，未分化ヘパリンの持続投与で症候群に伴う間質性肺炎で，約 3 年前に肺移APTT が 50〜80 秒になるように調整した．

植待機リストに登録されて，近隣の基幹病院でECMO 導入後は，人工呼吸器の設定を前述フォローされていた．呼吸状態が急激に悪化しの lung rest 設定にして，FIO2 40％で気道内たため入院となったが，低酸素血症が進行した

圧は可及的に減らした．PaCO2 が 38. 2 mmHg

ため，気管挿管・人工呼吸管理となった．しかに下がり，SpO2 は 85％以上となるように流量し，高圧での人工呼吸器設定のため，ECMO調節をした．導入 2. 5 時間後，覚醒したため抜管理にして気管チューブが抜管できれば肺移植管した．その後，会話ができるようになり，経は可能だろうとの考えで，当院に紹介となっ口摂取とリハビリテーションを開始した（図た．

3）．その間も，ECMO は安定して続けられた．

来院時，血圧 86/48 mmHg, 心拍数 180．動ECMO 導入 18 日後，マッチした脳死ドナー

脈 血 ガ ス 分 析 で は， 100 ％ 酸 素， PEEP 15が出現し，その左肺が移植可能と最終的に判定

cmH2O，吸気圧 30 cmH2O，呼吸回数 30/min

されたため，約 100 km 離れた肺移植センター

VOL.28 NO.8 2017657施行できた．

Philipp らは，6 例の患者に CARDIOHELPSYSTEM を導入して広域搬送した．救急車 1
例，ヘリコプター 5 例で，80〜5850 km の距離を搬送した．病院に到着してからは，5〜13 日間サポートし，生存率は 100％であった．各種センサが内蔵されているので，搬送中の管理が容易かつ安全性の向上につながった，と結論している 9）．

Haneya らは，22 例の連続した重症 ARDS
患 者 に CARDIOHELP SYSTEM を 用 い た．

15 例は ECMO 補助下に搬送され，全体の補助期間中央値は 13 日（8〜19）で，9 例の患者で回路交換を行ったが，デバイスに関連した合併症はみられず，15 例（68. 2 ％）が生存したと報告した．革命的な技術の進歩により，現地でECMO 導入して安定させて搬送することが容図 4 ECMO 施行下での搬送に救急車で ECMO 施行下に搬送した（図 4）．
搬送中の約 2 時間，血行動態および呼吸状態易になったと結論している 10）．

5
おわりには安定していた．コンパクトさに加えて，モニタリングとして，脱血回路の酸素飽和度および通常の人工呼吸療法で限界となった重症呼吸脱血・人工肺前後圧が搬送モードで大きく表示不全に対して，ECMO の有効性が証明され始されるため，安全・安心な搬送が可能であった．
肺移植センター到着後，17 Fr 送血カニュー

めてきた．ECMO 技術の進歩は，人工臓器であるデバイスに依存するところが大きい．

レを左大腿動脈に挿入して VV‑Arterial モー

近 年 開 発 さ れ た CARDIOHELP SYSTEM

ドとして，循環サポートを加えて移植手術が行は，コンパクトでありつつ必要なモニタリングわれた．術後は再度 VV モードとし，ICU で管機能が内蔵されており，ECMO 補助下での患理，翌日，ECMO から離脱した．術後 4 日後者搬送を含め，長期呼吸管理を安全に行うことに抜管，7 日後に一般病棟に転棟，77 日後にが可能となった．わが国では現在，保険償還獲

8）

自宅退院となった ．

得のための準備段階である．

以 上 の 我 々 の 経 験 で も， CARDIOHELPSYSTEM は 18 日間回路交換なく，安定したガ ス 交 換 パ フ ォ ー マ ン ス を 示 し， そ の 後 の■著者連絡先メールアドレス
市場晋吾：ecmoshingo@gmail.com

ECMO サポート下の長距離患者搬送も安全に

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■文献
1）Brogan TV , Lequier L , Lorusso R , et al ： Extracorporeal Life Suppor t: The ELSO Red Book , 5th Edition ,Extracorporeal Life Support Organization, 20162）Extracorporeal Life Support Organization
https：//www.elso.org/Home.aspx（2017 年 6 月 22 日現在）
3）Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R, et al：Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support
versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respirator y failure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial, Lancet 374（9698）：1351‑1363, 20094）Noah MA, Peek GJ, Finney SJ, et al：Referral to an extracorporeal membrane oxygenation center and mortality
among patients with severe 2009 influenza A(H1N1) , JAMA 306（15）：1659‑1668, 20115）Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome (EOLIA), ClinicalTrials.
gov Identifier：NCT01470703
6）鈴木健一，市場晋吾：体外循環 成人 extracorporeal membrane oxygenation（ECMO）；デバイスからみた現状と展望，人工臓器 45（3）：208‑213，2016
7）市場晋吾：人工肺，人工臓器 45（3）：172‑174，20168）Umei N, Ichiba, S, Chida M：Successful use of veno‑venous extracorporeal membrane oxygenation as a bridge tolung transplantation in a patient with pulmonary fibrosis, Gen Thorac Cardiovasc Surg, Published online 2016

Nov 99）Philipp A, Arlt M, Amann M, et al：First experience with the ultra compact mobile extracorporeal membrane oxygenation system Cardiohelp in interhospital transport, Interact Cardiovasc Thorac Surg 12（6）：978‑981, 201110）Haneya A, Phillip A, Foltan M, et al：First experience with the new portable extracorporeal membrane oxygenation system Cardiohelp for severe respiratory failure in adults, Perfusion 27（2）：150‑155, 2012

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