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特 集 進化した呼吸管理

Topics 6
Extracorporealmembrane oxygenation（ECMO）

竹田晋浩a/ 青景聡之b

要旨：Extracorporeal membrane oxygenation（ECMO）は急性重症呼吸不全患者に対して，従来の人工呼吸管理では生命が維持できなくなった時点，または従来の人工呼吸管理を続けた場合に，自己肺に不可逆的な障害をこうむるおそれがある時点で適応となる．しかし，実際にはその導入を決めることは容易なことではない．なぜなら，ECMO は多大な費用を消耗し，多くのスタッフの労力を必要とするからである．2009 年の H1N1 インフルエンザに対する ECMO の成績
では，日本は他の先進国と比べて劣っていたと報告された．その原因としては，専門スタッフの欠如，適切な機材の欠如，患者の集約化がなされていないことがあげられている．日本の ECMO 成績向上を目的として，2012 年より ECMO プロジェクトが開始された．その業務は主に，症例登録，適切な ECMO 機材に関する情報提供，症例検討会やシミュレーションコースの開催である．
キーワード：ECMO，重症呼吸不全，インフルエンザ
ECMO, Severe respiratory failure, Influenza

連絡先：竹田 晋浩〒113‑8603 東京都文京区千駄木 1‑1‑5ａ

日本医科大学付属病院外科系集中治療科ｂ

カロリンスカ大学病院 ECMO センター
（E-mail: shinhiro@nms.ac.jp）

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日呼吸誌

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適切な助言を得ることができる．

はじめに
Extracorporeal membrane oxygenation（ECMO）は，ECMO の適応

重症呼吸不全患者または重症心不全患者（時に心肺停止状態の蘇生手段として）に対して行われる生命維持法で呼吸不全に対する ECMO の適応は前述したように，可ある．前者は respiratory ECMO，後者は cardiac ECMO

逆性急性呼吸不全に対して，従来の人工呼吸管理では生［蘇生手段として用いられる場合は，extracorporeal car-

命が維持できない場合，またはそれを続けることによっ

dio-pulmonary resuscitation（ECPR）］と呼ばれている．て肺に不可逆的な傷害を与える可能性がある場合である．

ここでは「respiratory ECMO」について重点的に説明す

Extracorporeal Life Support Organization（ELSO）のガる．

イドラインでは，成人の場合，PaO2/FiO2 ratio（PFR）

呼吸不全に対する ECMO は，可逆性急性呼吸不全に対する患者において適応があり，従来の人工呼吸管理で＜80，小児の場合は oxygenation index（OI）＞40 とされている（表 1）5）．

は生命が維持できない場合，またはそれを続けることに一方，ECMO の明らかな除外基準は重度の頭蓋内出血

よって肺に不可逆的な傷害を与える可能性がある場合にと，原因が明らかに不可逆的な肺疾患かつ肺移植の適応使用を考慮する．ECMO の平均管理日数は，10〜14 日がない場合であり，それ以外は患者の状態や他の合併症であり，全身性炎症反応症候群（systemic inﬂammatoryに応じて判断する（相対的除外基準といわれている）．

response syndrome：SIRS）や他の臓器不全を合併してECMO の適応判断には曖昧な部分があり，実際には適応いる場合には，さらに長期の管理を要することが多い．とすべきかどうか悩むケースがほとんどである．

呼吸不全に対する ECMO の第 1 例目は 1971 年に Hill

たとえば，慢性肺疾患の急性増悪は ECMO の相対的によって報告された1）．しかし，その後，1990 年代後半

除外基準といわれている．しかし，50 歳の慢性肺疾患で，に至るまでその有用性を証明することはできなかった．

徒歩で職場まで通うことができ，仕事も普通にできていその主な要因は合併症の頻度と，生じた場合の高い致命る患者の肺炎による急性増悪はおそらく ECMO の適応率といわれている．しかし，2000 年に入って機材の進歩となりうるだろう．しかし，70 歳の慢性肺疾患で，在宅と管理法の確立に伴って，その成績は改善していった．

酸素，車椅子生活となると，おそらく適応とすべきでは2009 年に行われた CESAR 研究にて初めて ECMO の有ない．この例は，あまりにもはっきりしているが，実際用性が証明された ．の症例でも，多かれ少なかれこのような状況が存在す

2）

この稿のみで ECMO 管理をすべて説明することは不る．

可能なので，多くの医療スタッフが ECMO に関して疑たしかに，ECMO を導入してみなければわからない側問としている点，間違って認識している点に重点をおい面はある．しかし，ECMO は人的資源の消費や，コストて説明する．そして，ECMO 管理は従来の人工呼吸管理面，また患者や患者家族の負担の面からも，ECMO の効とは大きく異なっており，中途半端な知識で ECMO を果が得られない症例には，導入すべきでないと著者は考管理すべきではないことを理解してほしい．ECMO に関えている（ただ，何をもって「効果が得られない」とすする基本的な知識を勉強したければ，ECMO Extracor-るかは，議論すべきであり，また経験によるところも大poreal Cardiopulmonary Support in Critical Care を読きい）．

3）

むことを勧める．また ECMO プロジェクトが行ってい集中治療に関わる医師は，医療資源にも，人的資源にる研修会やシミュレーションコースに参加することは，も，コストにも限りがあることを知らなければならな

さらに理解を深めるうえで有用である．

い．そして ECMO は明らかに短期間にその資源を激しECMO プログラムを保有していない施設の医療スタッく消耗する治療法である．そのような意味で，効果のな

フも，重症呼吸不全において，人工呼吸管理の後にさらい患者に ECMO を導入することは，日本の医療制度（まに ECMO という選択肢があることを理解していただけたは集中治療）を破壊する行為に近い．

れば幸いである．実際に ECMO の適応があるか不明で著者が伝えたいことは，時に適応判断は ECMO に熟あれば，ECMO プロジェクト に連絡していただければ，練した医師にとっても，難しい課題となるということで4）

特集ある．複雑な症例では，多くの医師と議論が必要になることもある．「ECMO の適応ではない」と判断することも，ECMO 医師の重要な責任である．実際は「ECMO の適応」と決定することよりも，「ECMO の適応ではない」と判断することの方が難しい．そして，ECMO を導入すると決定した場合には，最大限の治療を行わなければならない．

管理法とトラブルシューティング
ECMO は治療ではなく，単に生命を維持する機器にすぎない．最も重要なことは呼吸不全の根本的な原因を知り，それを治療することである．ECMO 導入前の高い（高酸素濃度，高吸気圧）呼吸器設定の状態では，CT や気管支肺胞洗浄等を行うことは容易ではない．ECMO によって呼吸を完全にサポートすることによって，より積極的に精査が可能となる．そのうえで，ECMO 管理の成功のためには，「ECMO の原理についてよく知ること」，「ECMO 中の特殊な患者管理を理解すること」，「合併症を減らすこと」がポイントである．
1．ECMO の原理
ECMO は生理学を応用した究極の治療である．血流量・スウィープガス流量，動脈血または脱血管内静脈血
酸素飽和度の目標値，カニューレのサイズ・血管アクセス部位を決定するにあたっては，一つ一つの理論を正しく理解している必要がある．たとえば，自己肺の機能が廃絶している場合には，veno-venous（VV）ECMO 中に高い酸素飽和度を維持することはできない．動脈血酸素

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表 1 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＞90％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＞90％にて PaO2/FiO2＜80 かつ Murray score 3〜4 であれば，死亡率は 80％以上と想定される
2．非代償性高二酸化炭素血症
吸気圧を 30 cmH2O 以上としても PaCO2＞80 mmHg 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＞30 cmH2O）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
・X 線上の肺陰影 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，＜100 mmHg：それぞれ 0，1，2，3，4 点
・PEEP＜5，6〜8，9〜11，12〜14，≧15 cmH2O：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，＜19 ml/
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）より改変）

飽和度（SaO2）は時に 80％台となることがあるが，正常の心拍出量と血中ヘモグロビン濃度（Hb）であれば，通いと不安に感じている．しかし我々が低 SaO2 を許容し常問題ない．
酸素供給量＝動脈血酸素飽和度×血中ヘモグロビン濃度（g/dl）×10×心拍出量（L/min）×1.36ている理由は，高い SaO2 を求めようとして，逆に新たな有害事象のリスクが上昇してしまうからである．たとえば，高い人工呼吸器設定は肺傷害を進行させる可能性で表されるため，ヘモグロビン濃度と心拍出量が維持さがあり，胸腔ドレーンは出血のリスクがある．ECMO 中れていれば，酸素飽和度 80％でも最低限必要な酸素供給に低 SaO2 を許容するのは，そのようなバランスを考え量が維持できる．心拍出量が等しければ，SaO2 80％，Hbた結果である点を理解してほしい．そして，循環とヘモ12 g/dl の方が，SaO2 100％，Hb 9 g/dl よりも酸素供給

グロビン濃度が安定しているうえでの SaO2 80％は生理量は多い．しかし多くの医師は，後者（Hb 9 g/dl）は許学的知見によると，臓器障害や認知力低下のリスクはそ容できても，前者（SaO2 80％）は許容することはできなれほど高くはない．さらに詳細を学びたい方は，清書でいのである．そして一部のスタッフは SaO2 80％によっある ECMO Extracorporeal Cardiopulmonary Supportて将来的な臓器障害や認知能力低下を生じるかもしれな

in Critical Care3）を読むことをお勧めする．

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表2

覚醒した患者の精神的サポート

身体的快適さの提供
覚醒した患者の感覚は，「不安」，「寂しさ」，「辛さ」などの身体表現が誤って感覚に表れるために非常に敏感になっている．患者の感覚的な苦痛を取り除き「身体的快適さ」を提供す
る「身体的快適さ」を提供する具体例
・苦痛のない体勢にする・痛いところをさする（触覚）・好きな番組のビデオを見る（視覚）・好きな音楽を聞く（聴覚）・好きな果汁を舐めさせる（味覚）・好きな香りを嗅がせる（嗅覚）
共感的態度
覚醒している患者は，いろいろな「不安」（生命に対する不安，状況が理解できない不安，自分の言いたいことが理解してもらえない不安など）に直面している．患者に対して，共感的，楽観的，安心と希望を与えるような態度で接する
情報提供
時に患者は，「どうして入院しているのか」，「自分がどのような状況なのか」，「これからどうなっていくのか」など，わからない状態で混乱している．患者に対して，状況を説明し，（共感的・楽観的な形で）今後のことについて話す
持
患者自身で，医療スタッフを選択することができず，担当のスタッフが自分の味方なのかどうか不安を抱いている．患者に「自分は常に味方」であることを保証し，傾聴的な態度で接する．患者の言っていることを理解し，それを他の医療スタッ
フや家族に伝える．患者に最善の治療を行っていくことを保証する

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表 3 ECMO の合併症と頻度項目

機械的合併症
人工肺不全
回路内血栓
人工肺内
人工肺以外の回路内
カニューレ関連合併症
その他の機械的合併症
患者関連合併症
出血
外科創部出血カニューレ刺入部出血
気管内・肺胞出血
消化管出血
頭蓋内出血
溶血
Disseminated intravascular coagulation
感染症（培養で確認されているもの）

発生率（％）
17.5
12.2
17.8
8.4
7.9

19.0
17.1
8.1
5.1
3.8
6.9
3.7
21.3

（Brodie ら9）より改変）

支管切開を行い，覚醒を試みる．覚醒させることで，換気量の増加や循環動態の安定が期待できるが，最大のメリットは患者自身と医療者・家族との間でコミュニケーションが行えることである．ただ，覚醒時の患者の精神的な負担は大きく，心地よい状態で覚醒させることは容易ではない．覚醒した患者の精神的サポートのための，2．管理アプローチ方法を表 2 に示す．

ECMO 導入前の致命的な状態では，呼吸と循環が不安

3．身体的合併症

定なために，高い人工呼吸器設定と，体液水分量過多，ECMO 中の主な身体的合併症と機械的合併症を，表 3

深い鎮静状態となっていることが多い．ECMO を導入しに記載する．身体的合併症で特に重要なのは，感染症でた後は，生命を維持するための高い人工呼吸器設定は不ある．ECMO 自体に菌が付着するリスクがあることに加要となり，低い人工呼吸器設定（いわゆる「lung rest 設

えて，体温は熱交換器でコントロールされているため，定」）としても，安定した組織呼吸の維持が可能となる．

感染が顕在化しにくい．また，中心静脈カテーテルとは長期にわたる高い気道内圧や FiO2 による管理は，肺の不異なり，カニューレ感染を起こしても，カニューレの交可逆的な傷害を進行させるといわれている．ECMO 前に換は容易ではない．ECMO 患者では，敗血症を見逃すと7 日間以上人工呼吸管理がなされた症例では，生存率が早ければ数時間で全身に播種し，感染のコントロールが低くなることが報告されている ．

不可能となる場合もある．カンジダ類やアスペルギルス

6）ECMO で呼吸と循環の安定が得られた場合には，体液などの真菌による敗血症は致命的である．著者は感染を量の調整と鎮静剤の減量を進めていく．十分な利尿が得示唆する所見があれば，一連の培養検査提出したうえでられている場合には利尿剤を使用するが，ECMO 中の患抗菌薬を投与すべきだと考えている．

者に腎機能障害を認めることは少なくないので，利尿剤次に出血の予防と対処法が重要である．ECMO 中の易の反応が不十分であれば，ECMO 回路中に持続的腎代替出血性は，単にヘパリン化のみでなく，回路による凝固療法の回路を接続し除水を行う．

因子の消耗も理由となっており，重度の出血が生じてしある程度浮腫がコントロールできている場合には，気まった場合には，経過観察で止血されることは困難であ特集

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る．特に胸腔ドレーンからの胸腔内出血のリスクは非常績に関連するといえるだろう．また，重症呼吸不全患者に高く，その適応は慎重に判断すべきである．止血処置は不安定であり人工呼吸管理のみで広域搬送するのはリを行っても，出血が持続する場合には，ヘパリンの中断

スクが高いが，ECMO を使用することで，呼吸と循環はも考慮しなければならないが，その場合には回路内・人より安定し，広域搬送も可能となる．

工肺内血栓や ﬁbrinolysis のリスクは高まる．
4．機械的合併症

しかし，我が国の状況は欧米諸国とは大きく異なる．
小規模の集中治療室が多く，さらに集中治療室間で患者生命が完全に ECMO に依存している患者にとって，機を搬送することが一般的ではない．患者が悪化した場合

械的合併症の出現は致命的である．もし，回路が完全にに ECMO の適応があるのであれば，あらかじめ相談で止まってしまった場合には，30 秒以内に修復しなければ，

きるよう，ECMO ネットワークを構築することが重要で心停止を引き起こしかねない．ECMO に従事するスタッある．また搬送方法や搬送可能な ECMO チームが確立

フは，すべてのトラブルに対応できる能力を，定期的なしなければ，安全に患者を搬送することはできない．

トレーニングで身につけておき，チームとして実践できるように備えておかなければならない．
そのうえで，機械的合併症を早期に発見するため，回路内圧測定は重要である．通常，脱血圧，人工肺前圧，我々は ECMO プロジェクトの活動として，救急車や航空機による搬送シミュレーションを行ってきている．
近い将来 ECMO 患者の集約化が行えるよう，各地の集中治療室と協力していかなければならない．

人工肺後圧を経時的にモニターし，その変化をみること
で，ECMO 流量低下時の原因を特定することができる．
たとえば，ECMO 流量の低下と同時に，人工肺前圧が上おわりに昇し，人工肺後圧が低下した場合には，人工肺が血栓閉塞を起こしていると予想できる．この場合には，人工肺交換が適切な処置である．

2009 年の新型インフルエンザのパンデミック後より，全世界的に ECMO 患者数は増加している．我が国における 2009 年の新型インフルエンザの ECMO 成績は 36％

ECMO 患者集約化の意義と，欧米諸国と比べて劣っていた．その原因は，熟練したスタッフ・施設が皆無であり，適切な管理がなされていなかったこと，ECMO に使用された機材が劣っていた先進国での 1 年間の成人呼吸不全に対する ECMO 症

こと，選択されたカニューレが細すぎて十分な血流量を例数は人口 100 万人あたりの 3〜4 例程度と考えられてい得ることができなかったことであり，結果的に多くの合る．我が国の成人 ECMO 症例数は年間 400 例程度と見併症を生じて患者を失っていた8）．

積もることができる．全国の救命救急センター約 250 施

2012 年より ECMO プロジェクトが開始された．これ

設すべてが ECMO プログラムを所有していると仮定す

は主に① ECMO 症例の登録，② ECMO 機材に関する情

ると，1 施設あたりの年間の症例数は 1〜2 例となる．こ報提供，③研修会・シミュレーションコース・症例検討

れは，ECMO の技術を維持するためには不十分である．

会，を通して日本の ECMO 成績の向上を目的としてい

なぜなら，ECMO の技術は特殊であり，自施設で ECMOる4）．

スペシャリストを養成する必要がある．またトラブル

最近の ECMO 症例検討会や症例登録から考察するに，シューティングのトレーニングは，医師，看護師，臨床

我が国でも一部の施設では ECMO 管理の能力は確実に工学技士に対して，毎週 1〜2 回定期的に行わなければ，向上してきている．将来 ECMO 搬送チームが確立し，す技術を維持することはできない．その労力や費用を考慮べての人が恩恵を得られるよう希望している．

すると，年間 1〜2 症例では足りず，症例数は年間 20 例以上が適切である．
また，唯一 ECMO の有効性を示した CESAR 研究2）や，最初に H1N1 インフルエンザに対する ECMO 成績を報告した ANZ-ECMO グループからの報告7）は，いずれもECMO 患者の集約化を行っており，集約化が ECMO 成

著者の COI（conﬂicts of interest）開示：本論文発表内容に関して特に申告なし．

引用文献
1）Hill JD, et al. Prolonged extracorporeal oxygenation

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for acute post-traumatic respiratory failure（shocklung syndrome）. Use of the Bramson membranelung. N Engl J Med 1972; 286: 629‑34.
2）Peek GJ, et al. CESAR trial collaboration. Eﬃcacyhtml）
6）Kolla S. Extracorporeal life support for 100 adultpatients with severe respiratory failure. Ann Surg
1997; 226: 544‑64.

and economic assessment of conventional ventilato-7）Davies A. Extracorporeal Membrane Oxygenation

ry support versus extracorporeal membrane oxy-for 2009 Influenza A（H1N1）Acute Respiratory

genation for severe adult respiratory failure（CE-Distress Syndrome. Australia and New Zealand Ex-SAR）: a multicentre randomised controlled trial.

tracorporeal Membrane Oxygenation （ANZLancet 2009; 374: 1351‑63.

ECMO）. JAMA 2009; 302: 1888‑95.

3）Annich GA, et al（ed）. Extracorporeal Cardiopul-8）Takeda S, et al. Extracorporeal membrane oxygen-monary Support in Critical Care. 4th ed. Ann Ar-ation for 2009 inﬂuenza A（H1N1）severe respira-bor: ECMO. 2012.

tory failure in Japan. J Anesth 2012; 26: 650‑7.

4）ECMO プロジェクト（http://square.umin.ac.jp/jrcm/contents/ecmo/）5）Extracorporeal Life Support Organization Guide-9）Brodie D, et al. Extracorporeal membrane oxygenation for ARDS in adults. N Engl J Med 2011; 365:
1905‑14.

lines（http://www.elso.med.umich.edu/Guidelines.

Abstract
Extracorporeal membrane oxygenation
Shinhiro Takeda a and Toshiyuki Aokage ba
Surgical Intensive Care Medicine, Nippon Medical School Hospitalb
ECMO Center, Karolinska University Hospital
Extracorporeal membrane oxygenation（ECMO）is indicated for a patient with acute severe respiratory failure
whose life cannot be maintained by conventional ventilator management, or whose lungs can be injured irreversibly bycontinuing conventional ventilator management. Actually it is not easy to decide the indication because ECMO must
consume enormous costs and needs a great deal of manpower. It was reported that the ECMO results for H1N1 influenza
in 2009 of Japan were inferior to those of other developed countries. It has been suggested that the reasons for this was alack of specialists, a lack of adequate equipment, and a lack of centralizing patients. The ECMO project in Japan wasstarted in 2012 for improving ECMO results, and it has focused on registering patients, providing information about
ECMO equipment, and organizing conferences for case presentations and simulation training.