ABML2011

OS2-1

2011年11月3日-5日 東京（芝浦工業大学）

カーーディアッックアブレーーション術
術に起因した血栓形成成解明に向 けた基礎研
研究―血液耐耐熱特性評価価実験―
Basic sstudy for thee elucidationn of the throombus form
mation due to the cardiaac ablation therapy:
t-E
Evaluation ofo the heat-rresistant chaaracteristics of the Bloood○青木洸二 1)， 高橋
橋清文 2) ， 井上正樹 1) ， 金子誠
誠 1) ， 渡渡邉宣夫 1)
1 芝浦工業大
1)
2)
大学， （株株）セント・ジュード・メディカルルKoji AO
OKI, Masaki INOUE,I
Makoto KANEKO
O, and Nobuo WATANABE
E: Shibaura Ins
nstitute of Techhnology,Kiyofum
mi TAKAHASSHI: St. Jude MedicalM
Japann Co.Ltd.

Abbstract: The catheter carddiac ablation therapy is thhe invasive trreatment to the arrhythmia
ia , however it has a riskk ofthrombosis. In thhis treatment, the generated
d resistive heaat through the radiofrequenccy current bloccks off the neeedless part off theeleectric signal paath inside the myocardium. We assumed that the ablation therapy reelated thrombuus event is ind
duced by heating.
Therefore, the ppurpose of thiss study is to evaluateethe hheat-resistant characteristics of the hemaatocrit controllled blood. In theexp
periment, 0, 220, 40, and 600% of the hem
matocrit controolled porcine blood was grradually heateed from the ro
oom temperatuure,andd the observattion was perfoormed macrosccopically and microscopicaally. Results coommonly show
wed the clottiing appearance asthee temperature raised. This suggests the th
hrombus due tto the ablationn treatment wo
ould be mainly
ly related to th
he plasma protein
coaagulation duee to the heating. Further studyswould bbe necessary to examine the hematocririt dependency
y of the clottting
forrmation tempeerature.
Keey Words: Carrdiac Ablationn Therapy, Clo
ots Formationn, Plasma Prottein
１． 研究背景とと本研究目的
カテーテル・カカ
カーディアック
ク・アブレーシションとは，不不整脈脈の治療法のひひとつである．
．具体的に説明
明すると，電極
極
カテテーテルを不 整脈の原因ととなっている心心筋組織内の異異常導導電回路にもっっていき，カテテーテル先端チチップと背中にに貼っった対電板とのの間に 500kHzz の高周波を流流す．すると，，組織織に電流が流れれ抵抗熱が発生生する．そしてて，チップが接接してている心筋組織織の温度が 600℃程度に上昇昇し，目的の心筋筋組織織が焼灼され異異常導電回路が切断される仕組みである
る．
ットとして開め
この術のメリこ
開胸手術を必要要としないため患者者の身体的負担担が軽く，5 日程度で退院でできること，不不整脈脈の要因を確確実に摘み取る
る根本的治療でであることが挙挙げらられる．これら
らの利点があるるのに対し、そその一方で， この術
術は、血管，心心筋，弁，正常な電気回路の損傷，血栓症，，気胸胸などの合併症症のリスクがあある．とりわけけ血栓についてては，抗凝固薬療法法が行なわれるるにも関わらずず，血栓が引ききこされる事が報報告されているる (1)． しかしながら，そのの起こ発生生機序は分かっっていない．そそこで我々は，，アブレーシ ョン術
術の際，どのよような条件下でで血栓が形成すするのか解明す
す
るこ
ことを最終目 的とし，本研研究ではその第第一段階としてて，
アブブレーション術術に起因した血血栓は，熱により引き起こ されるる物であると仮仮説を立て，血血液の耐熱特性性を評価する事事を目的とした．
２． 血液耐熱特特性評価実験＃＃１
２-１ 実験目的＃＃１
前述の通り，術前術中血液抗凝固固薬を使用してても血栓発生をを引きき起こす例があある(1)．アブレ
レーション術のの血栓形成は加加熱にに依るものと仮仮説を立て，本本研究の目標はは血液及び組織織の加加熱とその評価価である．
そこで，実際にそに血液を加熱す
するとどのような状態になるるのかか観察する実験
験を行なった．
．具体的には，，市販のブタ血血液をを用いて最小限限の流れの中でで血液を加熱し，実際に血液液が凝凝塊するのかををマクロ(目視視)とミクロ(顕顕微鏡 OLYMPUSS,IX771)の視野両面面から評価した
た．
２-２ 実験方法＃＃１
実験装置の概略
実略を Fig1 に示示す．
加熱実験は計加4 回行なった．
．1 回目は血漿漿のみ，2～4 回目はは各回同一血液液のヘマトクリット値(以下下 Ht と記述)をを調整整し， 血液とと血漿それぞれれ 20cc 作り，容容器に入れ均一一に加加熱する．
顕微鏡観察は，顕，5℃ずつ，ももしくは目視でで変化がわか るとききのみ実行するる．また，血液液はそのままででは顕微鏡観察
察でききないため，PPBS 溶液を用い
い 200 倍に希釈釈する．
加熱中は放置加置していると血血液が血漿と血血球成分に分離離しててしまうため，，ガラス棒で攪攪拌した．

Fig1 View of E
Experiment２-３ 実験結果＃＃１
それぞれのそHt において，或或る温度になるると濁りや粘りりが検検出された．変変化が目視又はは顕微鏡で最初初に検出されたた
血液
液温度を凝塊出出現温度(T1℃℃)とした実験結結果を Table1に示示す．また，各各 Ht と凝塊形形成温度を取りり上げた結果ををFig22 に示す．T1℃のとき，血漿℃
漿は白色固体をを形成，血液はは両数
数値とも凝塊をを形成したが， 凝塊出現温度度は Ht によりり異ななった．
Table1 Ressult of 1st Expeeriment; Ht:Hemmatocrit,
T0:Initial temperature，T1: Clottting appearancce temperatureOS2-1-1

Blood #

Ht[%]

T0[℃]

T1[℃]

Blood 10(Plasma)
022.0

48.5

Blood 20(Plasma)022.051.0

Blood 24724.050.0

Blood 30(Plasma)
024.0

51.0Blood 34226.055.0

Blood 40(Plasma)026.050.3

Blood 42024.055.0

Blood 44026.058.0

Clotting appearance
temperature[degrees]

Clotting appearance
temperature[degrees]

6055504540010203040

Fig2 Result of 1st Experiment:
Clotting appearance temperature versus Hematocrit

Ht[%]

T0[℃]

T1[℃]

Blood 50 (Plasma)

2550.5

Blood 50 (Plasma)

2551.5

Blood 50 (Plasma)

2452

Blood 5202454

Blood 5202452

Blood 5202552

Blood 5402358

Blood 5402456

Blood 5402353

Blood 5602353

Blood 5602653

Blood 5602655

Averaged
T1[℃]

51.3

52.655.6

53.6545250204060

Average clotting apperance
temperature [degrees]60

２-４ 実験考察＃１
Ht0%の血漿においても凝塊が形成されたことから，白色固体は血漿タンパクが関係しているといえる．
血液よりも血漿の方が，低温で凝塊する．
また，Ht が高いほど凝塊温度が高くなった．つまり，血液中の赤血球の数が多いほど凝塊を形成しにくくなる．過去の研究より，Ht が増加すると電気抵抗も増加する (2)ことがわかっている.従って，Ht が異なると温度に対して反応に違いが出ると考えられる．

Blood #56

Hematocrit[%]Fig3 2nd Experiment:
Clotting appearance temperature versus Hematocrit

Hematocrit[%]

Table2 Result of 2nd Experiment:
Ht: Hematocrit，T0: Initial temperature，
T1: Clotting appearance temperature

58050

３．血液耐熱特性評価実験＃２
３-１ 実験目的＃２
実験＃１の結果を踏まえて，Ht に依り凝塊出現温度に規則性が見られるか検証するため，評価する Ht を 0，20，40，60 に広げて同様の実験を行なった．また，血液に依る固体差を無くすため同一の血液を使用した．さらに，同じ Htで凝塊変性温度にどの程度のばらつきが生じるのか観察するため，各 Ht において３回ずつ評価実験を行なった．
３-２ 実験方法＃２
装置と実験の流れは実験＃１と同一である．
血液は原液が Ht=40 のものを使用したため，Ht=20 とHt=60 については血漿を調整して使用した．
３-３ 実験結果＃２
実験＃１同様，実験結果を Table2 に示す．また，Ave は各 Ht の平均凝塊形成温度であり，平均温度は高い方からHt が 40，60，20，0 の順となった．
さらに，各 Ht と凝塊形成温度を取り上げた結果を Fig3，凝塊形成温度の平均及びばらつきを Fig4 に示す．ばらつ
きは，Ht=0 が 1.5℃，Ht=20 が 2.0℃，Ht=40 が 5.0℃，Ht=60が 2.0℃となり，Ht=40 が最も大きかった．

60

Mean±SD58

n=356

n=3n=354

n=352
50
020

4060

Hematocrit [%]Fig4 2nd Experiment
Averaged clotting appearance temperature as a function of
Hematocrit
３-４ 実験考察
Fig3，Fig4 より，Ht が高い方が凝塊変性温度は上がる傾向があるが，Ht=40 が例外となった．このことについて，Ht=40 はばらつきが大きかったため平均温度が上がってしまったと考えられる．また，Ht=60 は調整して作った段階からすでに粘り気があり，加熱とともに血液表面上に薄い膜のようなものができた．加熱中ガラス棒を用いて攪拌したが，Ht=40 よりも低温度で凝塊形成したのはこの薄い膜が影響を及ぼした可能性もある．さらに，本実験では計測していないが，加熱時間と凝塊形成温度の関係についても可能性が無いとは言い切れない．単純にヒーターの操作は全ての実験を通して同様に行なっているが，Ht が異なることで温度上昇のしやすさなどは観察していない．
４．結論
アブレーション時の血栓発生機序を解明するため，アブレーションに起因した血栓は熱に起因すると仮定し，本研究では血液を加熱し，各温度における凝塊形成を評価した．
その結果，ヘマトクリット値（Ht）によらず共通して温度上昇に伴い凝塊形成が見られた．実験結果より，アブレーションに起因した血液凝固は，熱による血漿タンパク凝固が大きく関係している可能性が示唆された．加えて，Ht が血中の凝塊形成に関係する可能性が示唆されたが，検証には更なる反復実験が必要である．
本研究では，加熱時間を考慮せず，温度と凝塊形成との関連性を流れが最小限かつ血液をゆっくりと加熱し評価した．将来的には，心筋アブレーション術を模擬した物理環境を再現可能にする事をめざす．
参考文献(1)FRED H.M. WITTKAMPF, Ph.D.,* and HIROSHINAKAGAWA, M.D., Ph.D.†, RF Catheter Ablation:
Lessons on Lesions, p.1285-p.1297, 2006．
(2)V.V.Zvyagintsev,
MEASUREMENTOFBLOODRESISTIVITY,
Biomedical
Engineering,Research,Design,and Technology, Vol.16
Number 5, p.163-165, 1983.

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