天皇の執刀医「心臓病はここまで治せる」

画期的な体外循環装置の人工心肺にも“デメリット”がある

順天堂大学医学部の天野篤教授
順天堂大学医学部の天野篤教授(C)日刊ゲンダイ
心臓を止めて行う手術には欠かせないが……

 心臓手術において、「人工心肺」は欠かせない機械です。心臓手術は年間6万5000件ほど行われていますが、その7割は人工心肺を使用するか、もしくは準備しておく手術になります。

 人工心肺は体外で心臓と肺の“代役”を務める装置です。全身に血液を送り出す心臓の「出口」=「大動脈」に血液を送り出す送血管という管を入れ、全身から血液が戻ってくる「入り口」=「上下大静脈」(もしくは右心房)には脱血管という管を挿入します。それぞれの管を心臓が担うポンプ機能と、肺が担う二酸化炭素と酸素の交換機能を持っている装置につなぎ、血液を体外で循環させるのです。

 人工心肺が登場したのは1950年代です。それまでは、心臓を止める手術をする場合は「交差循環法」という手術が行われていました。たとえば、子供の心臓手術を行う際、子供の動脈・静脈と健康な母親(または父親)の動脈・静脈を管でつなぎ、子供の心臓が停止しても母親から血液が全身に送られるという方法です。

 しかし“出たとこ勝負”で、健康な母親をも危険にさらすことがある不確実な方法でした。それが人工心肺が開発されたことによって、複雑でリスクの高い方法を選択することなく、心臓を一時的に止めて行う手術が可能になりました。それほど画期的な装置といえます。

 ただし、人工心肺は人工の機械なので、使用することによるデメリットもいくつかあります。まずは「血液=赤血球の寿命が短くなってしまう」ことです。

 人工心肺は、機械のポンプを通して血液を送り出すため、どうしても血液にダメージを与えてしまいます。人工的な素材との接触や圧力によって、血液の一部が破壊されてしまうのです。これが人間の心臓であれば、筋肉が血液を揉み出すのでダメージが加わることはありません。人間の臓器や組織は、すべて自分を保護するようにできているのです。

 一般的に赤血球の寿命は120日ほどですが、人工心肺を3時間以上回した場合は、それが2~3週間になってしまいます。

 赤血球の寿命が短くなると、貧血を起こします。貧血が起こると術後の回復が遅れたり、貧血が改善する段階でトラブルが生じます。

 たとえば、高血圧がある患者さんの場合、貧血状態では降圧剤は必要なくなります。しかし、貧血が治まっていくと再び高血圧の症状が表れます。そのとき、動脈瘤があったりすると破裂する危険性があるのです。人によっては、心房細動を起こすケースもあります。

「定常流循環による臓器へのダメージ」も人工心肺のデメリットのひとつです。心臓の拍動には「ドクン、ドクン」という波があります。この拍動流が、全身の隅々まで血液を運んだり、血圧を維持するなどの働きに必要で、脳や腎臓などの臓器を保護しています。

 一方、人工心肺のローラーポンプで血液を送る場合は、量は十分に送れても拍動=波がありません。無拍動流と呼ばれる波のない循環によって、少なからずダメージを受ける臓器があるのです。

 人工心肺を使うことにより、「免疫反応が変化して合併症を招く」リスクも存在します。人工心肺で血液を体外循環させる際は、体外の人工肺を通します。全身に酸素と栄養を供給して二酸化炭素を取り込んだ血液を回収、浸透圧の原理で血液中の二酸化炭素と酸素を交換する人工の膜を通し、再び血液を体内に戻します。

 この人工の膜を通った血液に対し、人体は免疫反応を変化させます。免疫反応が強まったことによって、膠原病やリウマチになってしまったり、中には白血病を発症する患者さんもいるのです。

 かつては、そうした合併症を防ぐために大量のステロイドを投与していたケースもあります。しかし、副作用のリスクがあるうえ、いまは患者さんの状態によって免疫反応が起こりやすいかどうかがある程度は予測できるため、大量投与するケースはまずありません。

 こうした人工心肺を使うことによるデメリットを防ぐためには、人工心肺を使う時間をできるだけ短くすることが重要です。次回、さらに詳しくお話しします。

天野篤

天野篤

1955年、埼玉県蓮田市生まれ。日本大学医学部卒業後、亀田総合病院(千葉県鴨川市)や新東京病院(千葉県松戸市)などで数多くの手術症例を重ね、02年に現職に就任。これまでに執刀した手術は6500例を超え、98%以上の成功率を収めている。12年2月、東京大学と順天堂大の合同チームで天皇陛下の冠動脈バイパス手術を執刀した。近著に「天職」(プレジデント社)、「100年を生きる 心臓との付き合い方」(講談社ビーシー)、「若さは心臓から築く 新型コロナ時代の100年人生の迎え方」(講談社ビーシー)がある。