人工呼吸

特Jpn J Respir Care 2015；32：8-13

集ECMO を用いた呼吸不全の治療戦略

ECMO を用いた最新の呼吸管理 （ 1 ）適応と導入
青景聡之
キーワード：ECMO，ARDS，respiratory failure

はじめに体外式膜型人工肺（extra-corporeal membrane oxygenation：ECMO）は、ポンプと人工肺を含む体外循環回路を用いた生命維持法であり、重症呼吸不全または重症循環不全の患者に対して適応となる。重症呼吸不全に対する ECMO をとりわけ呼吸 ECMO（RespiratoryECMO）とよぶ。

ECMO の導入が遅れたために、患者を失ったり、肺に不可逆的な傷害を受けることがあってはならない。
もはや重症呼吸不全の治療は、ECMO なしに議論することはできない。
本稿では、成人の呼吸 ECMO についての適応と導入法について概説する。

Ⅰ．呼吸 ECMO の適応基準

2009 年以降、呼吸 ECMO の症例数は全世界的に増ECMO の適応基準は、ECMO のメリットと合併症加傾向であり 1）、またその有効性についても CESARのリスクのバランスによって決められる。最近の文献研究をはじめ、その他数多くの観察研究にて確立されてや Extracorporeal Life Support Organization（ELSO）

きている。世界的にみれば、ECMO はもはや特定ガイドラインによれば、Murray score＞3.0 かつ PaO2/の疾患に限定された治療法ではない。臓器不全を合併

FIO2 比（PFR）＜80mmHg 以下または、pH＜7.2 の非した急性呼吸促迫症候群（acute respiratory distress

代償性高 CO2 血症が閾値とされている（表 1）5）。

2 ～ 4）

syndrome：ARDS）、敗血症性ショックを伴う ARDS、

一方、ECMO の明らかな除外基準は、重度の頭蓋内免疫不全症例などは、数年前まで ECMO の適応外と出血と、原因が明らかに不可逆的な肺疾患かつ肺移植考えられていたが、現在では ECMO の適応となっての適応がない場合であり、理論的に回復する可能性がきている。今では、人工呼吸管理と ECMO のどちら残っているのであれば ECMO の可能性を排除すべきでがよいかといった議論はもはや時代遅れとなり、重症はない。例えば、重度の糖尿病や冠動脈疾患の既往歴呼吸不全の基礎疾患・病態に対して、どのタイミングというような集中治療の予後悪化に関連する情報が存

で ECMO を開始し、どのように人工呼吸と ECMO在していたとしても、それだけでは「ECMO を行わを組み合わせて回復まで結びつけるかという議論へとない」十分な理由にはならない。一方、膠原病に関連変化してきている。

した肺線維症や慢性呼吸器疾患の末期であれば、一般不可逆性を示すはっきりした証拠がない急性呼吸不的には不可逆的な肺疾患と考えるのが妥当であろう。

全であれば、「悪化した場合には ECMO の適応とな

しかし、ECMO は医療資源・人的資源・コストをり得るかどうか」を重症化する前に考えるべきである。

非常に消耗する治療法であり、その結果、より安易なカロリンスカ大学病院

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ECMO センター症例のみが選択され、複雑な病態の症例は適応外となる状況が生じやすい。ELSO ガイドラインや最近の文人工呼吸表1

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成人呼吸不全に対する ECMO の導入基準●導入基準
人工呼吸器による治療に反応しない可逆性の急性呼吸不全。詳細は以下に示す
1．低酸素性呼吸不全
 ECMO を導入しない場合の死亡率が 50％以上で導入を考慮する。具体的には、（a）の場合に導入を考慮し、（b）の場合にはその時点で適応とする（ a ）FIO2＞0.9 にて PaO2/FIO2＜150 または Murray score 2 ～ 3 であれば、死亡率は50％以上と推定される（b）FIO2＞0.9 にて PaO2/FIO2＜80 かつ Murray score 3 ～ 4 であれば、死亡率は 80％以上と推定される
2．非代償性高二酸化炭素血症
吸気圧を 30cmH2O 以上としても PaCO2＞80mmHg が持続する
3．重度の air leak syndrome●除外基準
ECMO の絶対的除外基準はなく、個々の患者においてリスクと利点との観点から客観的に評価する。しかし、以下に示すような状況では、ECMO を行っても予後改善が乏しいと想定され、相対的な除外基準となる
1．人工呼吸器が高い設定（FIO2＞0.9、吸気圧＞30cmH2O）で 7 日間以上行われている場合
2．薬剤による重度の免疫不全（好中球数＜400/mm3）
3．最近または増悪傾向の中枢神経系の出血● Murray Score の算出方法
・レントゲン上の肺陰影なし、25％、50％、75％、全肺野：それぞれ 0、1、2、3、4 点
・PFR≧300、225 ～ 299、175 ～ 224、100 ～ 174、＜100mmHg：それぞれ 0、1、2、3、4 点
・PEEP＜5、6 ～ 8、9 ～ 11、12 ～ 14、≧15cmH2O：それぞれ 0、1、2、3、4 点
・コンプライアンス≧80、60 ～ 79、40 ～ 59、20 ～ 39、＜19mL/cmH2O：それぞれ 0、1、2、3、4 点
Murray Score＝平均点（2.5 以上は重症肺障害）（ELSO ガイドライン 5）より抜粋）

献で記載されている「relative contraindication（相対れて難しい症例は除外されるといった事態にならない的除外基準）」というのは、導入しても回復の見込みように適応判断には十分注意しなければならない。

が低い状態であり、具体的には、ECMO 前に高い吸入酸素濃度や高い最高気道内圧の人工呼吸管理を 7 日以上施行されている症例や、免疫不全などが挙げられている。

Ⅱ．地域の病院から ECMO センターへのコンサルテーション
ECMO の導入基準は前章で記述したが、実際に適応施設ごとに経験数や医療資源・コストの限界が異なを判断するうえでさらに重要なことは、患者の経過、るため、各々の管理可能な患者の重症度は異なる。よ背景疾患の診断、また患者の身体・画像所見（呼吸パり熟練したスタッフが多く配置され、十分な医療資源ターンやレントゲン、CT など）である。例えば、あるや 予 算 が あ り、成績が安定している施設であ れ ば呼吸不全患者が地域総合病院で管理されており、人工（ECMO により改善の可能性があれば）、より複雑な呼吸管理から 7 日目に PFR＜80 となった時点で ECMO症例に挑戦することも可能であろう。一方、スタッフセンターに連絡しても、短時間で ECMO 適応を判断すの数、経験、医療資源、予算が限られているのであれるのは容易ではない。ECMO 適応を判断するのに急性ば、複雑な症例まで手を広げることは奨められない。

期の経過は重要な情報である。早い時点で ECMO セン理論的に回復する可能性が残っており、病態が複雑でターへコンサルトすることで、血液検査・培養検査、あるために自施設では管理が難しい場合には、他施設レントゲン・CT 所見から、導入のタイミングなどを調に管理を依頼することも考慮すべきである。

整することが可能となる。ECMO センターは、患者集

ECMO に従事する医師は、簡単な症例だけが選択さ約の重要性を理解し、他院からのコンサルテーション

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Aokage T

患者のいる病院

最も近いECMOセンター

いいえ

毎日専門医に連絡する転院させる必要があるか？

はい

いいえ

ECMOセンターのスタッフによって搬送できるか？

いいえ

患者のいる病院のスタッフによって搬送できるか？

はい

国で定められたオンコールの搬送チーム

はい

現場での評価ECMOなしで安全に搬送できるか？

ECMOセンターに搬送

はいいいえECMOを開始する

図1

いいえ
はい

ECMOの基準を満たすかどうか毎日評価する

イタリア ECMO net への搬送アルゴリズム（Intensive Care Med. 2011；37：1447-57 8）より引用・翻訳）には常にオープンであるべきである。

能施設へ搬送する。イタリアが構築している ECMO

ECMO センターが安定した成績を得るためには、ネットワーク（ECMO net）の患者搬送までのアルゴ

年間 20 例以上の呼吸 ECMO 症例が望ましい 6）。年間

リズムは実用的であり、H1N1 パンデミックの際にも100 万人あたり平均 5 ～ 10 症例程度といわれる呼吸有効に機能した。そのアルゴリズムと適応基準を、図ECMO で、自施設からの症例だけで必要な経験数を1 と表 2 に示す 8）。

得ることは不可能であり、地域病院とのネットワークを構築する必要がある 7）。満床や複雑な基礎疾患のため、自施設で管理できない場合には、他の ECMO 可

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Ⅲ．VA ECMO か VV ECMO かECMO の導入が決定した場合に、次に Veno-venous

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表2

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イタリアの早期患者集約と ECMO 適応判断のための推奨基準●一次施設・二次施設から ARDS 治療経験のある三次施設への搬送
H1N1 感染が疑われて、下記の基準を１つ満たす場合
1．PEEP を要する侵襲的機械的人工呼吸が必要
2．FIO2＞0.6●非 ECMO 施設から ECMO net センターへの搬送
H1N1 感染が疑われて、下記の基準を１つ満たす場合
1．HbO2＜85％
2．OI＞25
3．PEEP≧10 cmH2O の設定下で PaO2/FIO2＜100
4．高 CO2 血症と呼吸性アシドーシス（pH＜7.25）－O2 または ScvO2＜65％
5．Ht＞30 かつ血管作動薬を用いているにもかかわらず Sv● ECMO 導入基準
H1N1 インフルエンザが原因と思われる重症 ARDS の成人または小児例。適切な集中治療を行っているにもかかわらず、下記の基準を少なくとも 1 つ以上を満たす場合
1．OI＞30
2．［患者が ECMO センターにいる場合］
PEEP≧15cmH2O の設定下で PaO2/FIO2＜703．［非 ECMO センターで搬送前に ECMO を導入する場合］
PEEP≧10cmH2O の設定下で PaO2/FIO2＜100
4．少なくとも 2 時間以上 pH＜7.25
5．循環動態不安定●除外基準
・絶対的除外基準1．頭蓋内出血、または抗凝固療法が禁忌となる状態
2．重度機能障害が発症前から存在している
3．背景疾患の予後が不良（例えば、回復の可能性のない悪性疾患）
・相対的除外基準
1．機械的人工呼吸療法＞7 日
PEEP：positive end-expiratory pressure, F IO2：inspired oxygen fraction, HbO 2：oxygenated hemoglobin, PaO2/FIO2：arterial partial pressure of oxygen to FIO2 ratio,－O2：, Sv
OI：oxygenation index（computed as FIO2×mean airway pressure×100÷PaO2）
mixed venous oxygen saturation, ScvO2：central venous oxygen saturation.
（Intensive Care Med. 2011；37：1447-57 8）より引用・翻訳）

bypass（静脈 ‒ 静脈：V-V）ECMO にするか Veno-arterial

ば VV 方式から開始し、反応しなければ VA 方式に移bypass（静脈 ‒ 動脈：V-A）ECMO にするかを判断す行することが可能である。

ることが求められる。理論的には、心拍出量が低下しELSO ガイドラインでは、中等度以上の心機能低下ている状態であれば、VA ECMO が選択される訳でを認める場合には VA ECMO を考慮すると記載されあるが、実臨床ではその判断に悩むことも多い。基本ているが、何を「中等度以上の心機能低下」と判断す的な考え方として、VA ECMO は VV ECMO と比較しるかが難しい 5）。例えば、心エコー上の左室駆出率て、動脈血栓塞栓や動脈カニューレ挿入肢の阻血、コ（ejection fraction：EF）が 30％の陳旧性心筋梗塞やントロール困難なカニューレ刺入部出血などの合併症心筋症の患者が、肺炎を合併して ECMO が必要となの可能性がより高いため、不要であれば避けるべきでった場合でも、低用量の血管収縮薬で循環が維持されある。しかし、特に導入後に ECMO 搬送が予定されている場合には、多くは VV ECMO で管理可能である。ている場合には、搬送中に VV ECMO から VA ECMO

一方、敗血症に伴い vasoplegia（血管麻痺）を合併に移行するのは困難であり、搬送中にも心拍出量低下し、多量の inotrope が投与されている場合には、心拍の可能性が高いのであれば、あらかじめ VA ECMO を出量は保たれていても、我々は VA ECMO を用いてい選択することは妥当である。院内の ECMO 症例であれる（これに関しては、必ずしも VA は必要ではないと

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Aokage T

表3

VA ECMO を考慮すべき状態● VA ECMO を選択すべき状態
・敗血症に伴い左室・右室の壁運動が高度に低下している
・右室の収縮機能低下を伴う高度の肺高血圧を認める
・致死性不整脈が頻発している、または非致死性不整脈に伴いショック状態となる
・心肺停止蘇生中または蘇生直後・急性心不全に伴う呼吸不全（flush pulmonary edema）●程度に応じて VA ECMO を考慮する
・（発症前から）肺動脈性肺高血圧を併存している・大動脈弁狭窄症や僧帽弁狭窄症など、狭窄を主とした弁膜症を併存している
・心拍出量は正常であっても、敗血症に伴う vasoplegia（血管麻痺）にて高用量の inotrope を使用しているいう意見もある）。表 3 に VA ECMO を第一選択とする状態と、程度に応じて VA ECMO も考慮すべき状態を示している。

Ⅳ．カニュレーション
ECMO を行う場合には、カニューレ径の選択や先端位置が重要な要素である。ECMO 流量の多くはカニューレ径（特に脱血カニューレ径）によって制限される。必要な血流量を得られるよう十分な径のカニュ（A）（B）ーレを選択することが、安定した ECMO を行ううえVV-ECMOで重要である。成人症例であれば、脱血カニューレ

図223 〜 27Fr、送血カニューレは 17 ～ 21Fr が適切である。また、脱血カニューレ先端位置は脱血不良やリサ（C）
VA-ECMO

ECMO のカニュレーション（Ａ）VV ECMO：右内頸静脈脱血・大腿静脈送血（Ｂ）VV ECMO ：大腿静脈脱血・右内頸静脈送血（Ｃ）VA ECMO：右内頸静脈脱血・大腿動脈送血ーキュレーション（再循環）率と関わってくるため、適切な位置に調整しなければならない。

するため、下大静脈が虚脱している場合には脱血不良を生じやすいが、リサーキュレーション率は前者より1．VV ECMOも低いといわれている。

VV ECMO のカニュレーションは、シングルルーメンカニューレ 2 本を用いる方法とダブルルーメンカ

2．VA ECMOニューレを用いる方法がある。本邦ではダブルルーメ

VA ECMO の場合には、一般的に脱血カニューレ

ンカニューレがまだ承認されていないため、本稿ではは右内頸静脈または大腿静脈より挿入し、先端を右房

シングルルーメンカニューレを 2 本用いた方法についに留置し、送血カニューレは大腿動脈より挿入する（図て説明する。

2-C）。自己肺の機能が完全に失われている場合には、特に血管アクセスに制限がないのであれば、右内頸静脈血が自己肺で酸素化されることなく左室より大動脈静脈より脱血カニューレを挿入し大腿静脈より送血カに拍出される。この際、冠動脈や頸動脈には静脈血とニューレを挿入する方法（図 2-A）
、または大腿静脈同じ酸素飽和度の血液が送られるが、十分な ECMOより脱血カニューレを挿入し右内頸静脈より送血カニ流量が得られ血中ヘモグロビン濃度が適切であればューレを挿入する方法（図 2-B）の 2 通りがある。前（貧血がなければ）、静脈血の酸素飽和度は 70％前後

者では、脱血カニューレの先端を右心房内に留置するに維持することは可能であり、つまり冠動脈や頸動脈ことにより、より安定した脱血が得られることが特徴への酸素飽和度も 70％前後に維持できる。十分な VAである。後者では、下大静脈にカニューレ先端を留置

ECMO の流量が得られ、血中ヘモグロビン濃度が適12May 30, 2015人工呼吸切であれば、動脈血酸素飽和度が 70％前後であっても低酸素症とはならない 9, 10）。よりよい動脈血酸素飽和度を得ようとして、不要で複雑な手技を行うことは逆に合併症のリスクを増やすだけかもしれない。

Ⅴ．お わ り に本邦でも、ECMO プロジェクト 11）を通して、ECMOの基礎的な知識修得やトレーニングが施設ごとに行われるようになっており、いくつかの施設では安定した管理が行われるようになってきた。ただ、患者集約化がいまだに進んでおらず、ECMO が必要な全ての患者に導入できるような状況にはなっていない。ECMOはもはや特定の疾患に限定した特殊な治療法ではない。重症呼吸不全の背景疾患や病態に対して ECMOという選択肢がある中で、いかにうまく人工呼吸器を扱っていくかが今後重要となっていくだろう。
つまり、ECMO という選択肢を考えたうえでの人工呼吸管理

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