JPH03198864A - 補助循環装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、重篤な心機能不全の治療に使用される補助循
環用デバイスに関するものであり、特に緊急を必要とす
る処置に対して何時でも利用可能で効果の大きい補助循
環デバイスに関するものである。

〔従来の技術〕

補助循環とは、重篤な心機能不全に対して一時的に心臓
のポンプ機能の一部を代行し、抹消循環の維持改善と心
機能の回復を計る方法であり、現在、主として大動脈内
バルーンポンピング法（以下ｒＡＢＰと略す）、静脈−
動脈バイパス法（以下ＶＡＢと略す）、補助人工心臓等
を使用した左心バイパス法が用いられている。

ＩＡＢＰは、薬物治療が効果のない患者に対して取られ
る最初の治療法であり、大腿部の動脈から心臓の近くの
下行大動脈内にバルーンカテーテルを挿入し、心臓の拍
動に同期させてバルーンを拡張、収縮して心臓の補助を
行う。具体的には、心臓の収縮時にバルーンを収縮させ
て心仕事量の減少を計り、心臓の拡張時にはバルーンを
拡張させて冠状動脈血流量の増加を計る。心仕事量は血
液抽出に対する血液と血流量の関数として定義できるが
、心収縮期にバルーンを収縮することは、心仕事量の血
圧成分の減少をもたらし、この時の心筋酸素消費量を減
少させる。また冠状動脈へ送られる血液は、その７０％
程度が心拡張期に流れると推定されているが、心拡張期
にバルーンを拡張すると拡張期圧が上昇し、冠状動脈血
流量を増加させることになる。今日、ＩＡＢＰはその効
果が確認され広く臨床応用されている。しかし、重度の
心機能不全では効果のない場合も多く、使用が進行する
のに伴ってその補助効果の限界も明らかになってきた。

ＩＡＢＰだけで心機能の改善が得られない時は、心臓の
血液ポンプとしての機能がかなり低下している。このた
め抹消循環が不十分となり臓器傷害の発生する危険性が
ある。そこで、すみやかに心臓のポンプ機能を補助して
血液の循環を維持しなければならない。このような状況
においては、ＶＡＢまたは左心バイパスによる体外血液
循環が実施される。

ＶＡＢは、大腿静脈より静脈内にチューブを挿入し、ポ
ンプを使用して心臓に帰来する静脈血を体外に取り出し
、血液酸素加装置を通して酸素の添加された血液を動脈
に送血することにより、抹消循環に対して血流量の増大
を計るとともに、動脈圧と動脈血液酸素分圧を上昇させ
て臓器の循環と機能を改善する。いわば心臓手術の際の
人工心肺を、補助装置のための部分的な体外循環へと応
用したもので、人工心肺を備えた施設ならば容易に実施
することができる。

本方法の補助効果は、主として動脈圧と動脈血液酸素分
圧の上昇による心筋組織潅流の改善にあるが、動脈圧が
上昇するため心臓の後負荷が増大し、左心系に負荷をか
けてしまうことも指摘されている。このため、ＶＡＢ施
行時はｒＡＢＰを併用して左心補助を行うが、心筋に回
復力が乏しい場合はその効果に限界がある。すなわち、
Ｖ　Ａ、　Ｂは左心補助効果が強力でないため、左心不
全が極度に進行した場合十分な効果を期待できない。こ
のような場合、さらに強力な補助循環法である左心バイ
パスを行い、心臓にかかる負担の一層の軽減が計られる
。むしろ、ＩＡＢＰを実施しても回復してこない場合は
、ＶＡＢを実施しないで左心バイパスが実施される時も
ある。

左心バイパスは、左心房または左心室内にチューブを挿
入し、血液ポンプを用いて体外に取り出した血液を大動
脈、鎖骨上動脈または大腿動脈へ返す、即ち左心房また
は左心室と動脈系のバイパスを行い、体循環の維持と左
心の回復を計る方法である。血液ポンプとしては、ロー
ラーポンプや遠心ポンプが使用される。開胸手術をして
行う方法と非開胸で行う方法があるが、開胸して行う方
法は治療開始までに時間を要し、生体に対する侵襲も大
きい。また、左心バイパス法も、ＶＡＢと同様に、動脈
圧が上昇するため心臓の後負荷が増大する。このため左
心の回復が遅れ、バイパス依存となる場合もある。

外科的侵襲を最小限におさえる方法として、非開胸で左
心バイパスを行う方法が考案されている。

すなわち、脱血用カニユーレを経皮的に脈管内に挿入し
て左心房、左心室へ到達させ、ポンプにより動脈系に送
血する方法である。左心房に挿入する方法としては、右
頚静脈または大腿静脈よりガイドワイヤーを右心房に挿
入し、さらに心房中隔を穿刺して左心房に挿入し、これ
に沿って脱血用カニユーレの先端を左心房に留置する方
法がある。

しかしこの方法の実施には熟練が必要である。

また、心房中隔に孔を開けるため、心臓自体への侵襲が
避けられない。一方、動脈系より動脈弁を介し左心室内
にカニユーレを挿入する方法は、生体への侵襲を最小限
にすることが可能である。

近年、特開昭６１−５０００５９号公報のような、左心
室内に小型ポンプを挿入して大動脈へ血液を汲み上げる
方法が提案された。この手法は毎分４リットル程度の流
量補助をすることが可能で、非常に画期的なものであっ
たが、左心室に挿入するポンプ部の直径が太く血管内へ
の挿入が困難、ポンプの安全性について６Ｉ　ｔｖが不
十分、ポンプを毎分２万回転以上で回転させるので溶血
の危険性がある等の問題点がある。また、このものは装
置を有する限られた施設でしか使用することができない
。

補助人工心臓は左心バイパスの１種で、左心房大動脈バ
イパスを主としており、臨床上置も有効な方法として実
用化の段階に到達している。しかし、開胸手術を必要と
するので装置に時間がかかり、また設備を有する限られ
た施設でしか使用することができないという問題がある
。

れてきたが、これらの手法を駆使しても予後がきわめて
不良で死の転帰をとるケースや、設備がないために強力
な補助循環を実施できない場合がみられ、このような重
篤な患者を救命する対策を立案することは急務となって
いる。

重篤な心機能不全に陥った患者の死を回避する１つの方
法は、早期に強力な補助循環手段を適用することであろ
う、しかし、現在、ＩＡＢＰあるいはＶＡＢから、開胸
手術の必要な左心バイパスや補助人工心臓の使用へ移行
することの判断をするためのガイドラインは統一されて
いない、まして、補助人工心臓を早急に実施できる施設
はごく少数にすぎない、もし、薬物治療とＩＡＢＰが効
果のない患者に行う治療法として、比較的実施が容易で
、生体への侵襲が少なく、しかも強力な循環補助手段が
提供されるのならば、その意義は非常に大きいものがあ
る。

すなわち、本発明の目的は、ＩＡＢＰの術式に左心バイ
パスの手技を加味して、強力な左心補助をすることので
きる新しい補助循環装置を提供することにより、ＩＡＢ
Ｐのみでは救命できない重篤な心機能不全をかかえる患
者の苦痛を少しでも早く緩和し、心機能の回復を計るこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述の課題を解決すべくなされたものであり、
可撓性チューブからなり、その長さ方向に貫通するメイ
ンルーメンと前方部に位置し伸縮自在のバルーンを有し
、チューブ壁には先端を封止し前記バルーン内の位置に
開口を設けると共に後端部に分岐チューブを付設したサ
ブルーメンを設けたカニユーレ、該カニユーレ後端部の
分岐チューブに接続され、前記バルーンに送排気し拡張
、収縮を反復させるためのバルーン駆動装置、および、
カニユーレのメインルーメン後端部に接続された血液ポ
ンプより構成されたことを特徴とする補助循環装置であ
る。

以下、図面を使用して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例となる補助循環装置の構成と
、カニユーレの断面構造を示す図である。

構成要素の一つであるカニユーレ（１）は、長さ方向に
貫通し血液の通路となるメインルーメン（２）と先端が
封止されたサブルーメン（３）を有するダブルルーメン
の可撓性チューブ、およびチューブの外周に密閉的に取
り付けられたバルーン（４）より形成されている。メイ
ンルーメン（２）は脱血、または送血ラインの役割をし
、サブルーメン（３）はバルーン（４）を駆動（拡張、
収縮）させるガスの導管の役割をする。カニユーレ（１
）の先端部には、メインルーメン（２）に通じる側孔を
設けても良い、サブルーメン（３）からバルーン（４）
の室内へ複数個の開口部（５）が形成されており、サブ
ルーメン（３）を介してバルーン（４）の室内に駆動ガ
スが供給される。カニユーレ（１）の基部ではメインル
ーメン（２）とサブルーメン（３）が分離して、メイン
ルーメン（２）は血液ポンプ（ｌＯ）に、サブルーメン
（３）はバルーン駆動装置００に接続される。

ガス導管としてのサブルーメン（３）の他に、必要に応
じて左心圧の測定や薬液注入を目的に、直径１ｍ以下の
サブルーメンを設けることも可能である。具体的には第
２図に示したように、カニユーレ（１）に圧測定、薬液
注入用のサブルーメン（７）を設け、その基部には三方
活栓等の通路切換コック（１２）を介して圧カドランス
デューサー（１３）を接続し、通路切換コック（１２）
により圧測定と薬液注入を切り替える。圧測定、薬液注
入用サブルーメン（７）を設けることで、病体の正確な
把握と迅速な処置が可能となる。

十分な脱血量および送血量を得るために、血液流路とな
るメインルーメン（２）の直径は十分な流路断面積を確
保する必要がある。しかし、メインルーメン（２）の直
径が大きすぎるとカニユーレ（１）の外径も大きくなり
、血管内への挿入が困難となるので、゛両者のバランス
をとらなければならない。例えば、成人患者に対して、
第３図に示したように大腿動脈Ｉ２Ｉから挿入をしてカ
ニユーレ先端を左心室（２３）に到達させるには、８０
ｃ＋ａ−１ｍのカニユーレ長が必要であるが、この時、
２．０リットル／分以上のバイパス量を得るためには、
少なくともメインルーメン（２）の直径は５薗以上、大
動脈内への挿入性を考慮した場合、カニユーレ（１）の
外径は７睡以下とする必要がある。

バルーン（４）を駆動するためのガス導管であるサブル
ーメン（３）の直径は１〜３ｍｍ程度が適当であり、好
ましくは１．２〜２ｍ程度が良い。１閣以下ではバルー
ン（４）の拡張、収縮のレスポンスが悪くなり、３ＩＩ
Ｉ＋１以上ではメインルーメン（２）の波路断面積が小
さくなり、十分なバイパス量が得られなくなる。

また、サブルーメン（３）の断面形状は、流路断面積が
同じであれば、偏平化された形状でも良いし、細いサブ
ルーメンを複数個数設けてガス導管としてもよい。

また、バルーンを拡張させるための駆動ガスとしては、
バルーンに対するレスポンス特性や血管内で漏れた場合
の安全性に優れていることが必要で、このような点から
ヘリウムガス、二酸化炭素ガス等が使用される。

バルーン（４）の拡張時の容量は５−４０ｄであり、留
置する大動脈の部位、太さを考慮して選択すればよい。

例えば、成人患者の大腿動脈（２０）からカニユーレ（
１）を挿入し下行大動脈（２４）に留置するならば、拡
張時のバルーン容量は３５ｄ程度が適当である。

血液ポンプ（１０）としては、ローラーポンプ、遠心ポ
ンプ等が使用できるが、得られる流量の点で遠心ポンプ
が好ましい、バルーン駆動装置（１１）としては、ＩＡ
ＢＰ駆動装置や補助人工心臓駆動装置を使用することが
できるが、一般的には多くの病院に導入されているＩＡ
ＢＰ駆動装置を使用するとよい。すなわち、本発明は、
特別の装置を増設することなく、バルーン付きカニユー
レと、ごく一般的な装置を組み合わせることにより、強
力な循環補助を達成することができる。

尚、カニユーレ（１）は、この業界では公知の方法で押
し出し成形される。使用される可撓性チューブの材質に
特に制限はなく、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリ
アミド、ポリオレフィン、シリコーン樹脂等が利用でき
る。また、カニユーレ（１）は血管内に留置して使用さ
れるため、血液接触血抜 に括血栓性を賦与することが好ましいや抗血栓性を賦与
する方法としては、例えば、セグメント化ポリウレタン
、ヘパリン化ポリマーのような抗血栓性樹脂をコーティ
ングする方法、基材表面に化学的修飾を行い、ヘパリン
やウロキナーゼのような生理活性物質やベルサンチン、
チクロピジンのような血小板の活性化を抑制する薬品を
固定する方法などが上げられ、これらの方法が選択され
用いられる。

バルーン（４）の材質としては、何百万回という拡張−
収縮運動に対する耐久性と、抗血栓性が要求され、この
ような条件を満足する材料としてセグメント化ポリウレ
タンが適している。セグメント化ポリウレタンの種類に
ついて特に制限はないが、引っ張り破断強度が２００ｋ
ｇ／ｃｄ以上で、その時の伸びが５００％以上あるもの
が好ましい。

次に、本発明による補助循環装置の使用方法について説
明する。

第３図および第４図は、大腿動脈からバルーン付カニユ
ーレを挿入した状態を示した図である。

本発明で使用するカニユーレ（１）は、大腿動脈（２０
）より大動脈内に挿入され、カニユーレ（１）の先端は
動脈弁（２２）を通り左心室（２３）に留置される。左
心室（２３）　内の血液はカニユーレ（１）のメインル
ーメン（２）を通って血液ポンプ（１０）により汲み出
され、左心室（２３）の血液抽出に伴う仕事量の大幅な
減少が計られる。また、汲み出された血液は送血管（９
）を通り、鎖骨下動脈（２１）または外腸骨動脈（２５
）から再び大動脈へ送血され、平均大動脈圧を上昇させ
て臓器への血液循環が保たれる。カニユーレ（１）の外
側に設けたバルーン（４）は、下行大動脈（２４）内に
留置される。そして、心臓の拍動に同期してバルーン（
４）を拡張、収縮し、血液抽出時の駆出抵抗の低下と心
拡張期圧の上昇を計る。すなわち、バルーン付きカニユ
ーレを用いることにより、容易に左心室−大動脈バイパ
スとＩＡＢＰを実施でき、各々の相乗効果により、強力
な補助循環システムを形成することができる。

また、第５図は大腿動脈から送血管としてバルーン付き
カニユーレが心臓血管系に挿入されている状態を示す図
である。血液ポンプ（１０）の送血管（９）側に接続さ
れたカニユーレ（１）が、大腿動脈（２ｏ）より挿入さ
れ、その先端は大動脈弓部（２６）に、バルーン（４）
は下行大動脈（２４）に留置される。一方、脱血管（８
）は公知の方法により、右頚静脈または大腿静脈（２７
）より右心房（２８）内に挿入され、その先端はガイド
ワイヤーにより予め穿刺された心房中隔（２９）を経て
左心房（３０）内に留置される。左心房（３０）の内の
血液は脱血管（８）内を通って血液ポンプ（１０）によ
り汲み出され、左心房圧を下げて左心室の仕事量の軽減
が計られる。血液は血液ポンプ（ｌＯ）よりカニユーレ
（１）のメインルーメン（２）を通り大動脈内に送血さ
れる。この結果、平均大動脈圧は上昇しシ臓器への血液
循環が保たれる。さらに、心臓の拍動に同期してバルー
ン（４）を拡張、収縮し、血液拍出時の駆出抵抗の低下
と心拡張期圧の上昇・を計る。また、・血液の送血部は
カニユーレ（１）の先端だけに制限されず、良好な血行
動態を得るために、カニユーレ（１）の中央部にメイン
ルーメン（２）と通じる側孔を設け、バルーン（４）の
前後にバランス良く送血することも可能である。すなわ
ち、本発明によるバルーン付きカニユーレを用いること
により、容易に左心房−大動脈バイパスとＩＡＢＰを実
施でき、各々の相乗効果により、強力な補助循環システ
ムを形成することができる。

また、バルーン（４）の数は１つに制限されず、血液の
循環動態をより精密に制御するために複数個のバルーン
を使用してもよい。例えば、第６図に示したように、下
行大動脈内に留置されるバルーン（４）の他、動脈弁（
２２）上に留置されるバルーン（１５）を設けることが
できる。小バルーン（１５）は心拡張期に、バルーン（
４）の拡張から、少々遅れて拡張し、段階的に冠状動脈
（３１）圧を上昇させ、心筋への血流量を大きくするこ
とが可能である。この場合、小バルーン（工５）の駆動
ガス供給ラインは、サブルーメン（３）と共用される。

新しくガス導管を設け、小パル゛−ン（１５）とバルー
ン（４）を独立させて駆動させることも可能であるが、
メインルーメン（２）の波路断面積を低下させてしまう
ため好ましくない。

〔発明の効果〕

本発明によるバルーン付き脱血カニユーレは、通常使用
されるＩＡＢＰ駆動装置と血液ポンプを使用して、強力
な補助循環を容易に実現することができる。しかも、生
体への外科的侵聾が少なく、また、大幅な左心室の仕事
量の削減と、冠状動脈血流量の増加を行い、機能の低下
した心臓を回復させる手段として優れており、重篤な心
疾患の治療具として極めて有効なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例となる補助循環装置、第２図
はカニユーレに圧測定、薬液注入用サブルーメンを設け
た他の実施例となる補助循環装置の構成とカニユーレの
断面構造を示す図で、それぞれ（ｂ）図は（ａ）図のＡ
−Ａ’断面図である。第３図〜第５図は本発明による補
助循環装置の使用方法を説明するための図で、バルーン
付きカニユーレを大腿動脈から挿入して循環補助をして
いる図である。また、第６図は本発明の他の実施例であ
るバルーンを２個設けたカニユーレを使用して循環補助
を実施している図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）可撓性チューブからなり、その長さ方向に貫通す
   るメインルーメンと前方部に位置し、伸縮自在のバルー
   ンを有し、チューブ壁には先端を封止し前記バルーン内
   の位置に開口を設けると共に後端部に分岐チューブを付
   設したサブルーメンを設けたカニューレ、該カニューレ
   後端部の分岐チューブに接続され、前記バルーンに送排
   気し拡張、収縮を反復させるためのバルーン駆動装置、
   および、カニューレのメインルーメン後端部に接続され
   た血液ポンプより構成されたことを特徴とする補助循環
   装置。
2. （２）カニューレのチューブ壁にチューブ先端で開口し
   た第二のサブルーメンを設けると共に、該サブルーメン
   の後端部には末端に通路切換コックを有する分岐チュー
   ブを付設したことを特徴とする、請求項（１）に記載の
   補助循環装置。
3. （３）請求項（１）または（２）におけるカニューレに
   設けられたバルーンが複数個で構成され、バルーン駆動
   装置より各バルーンに順次に送排気を繰返し、複数個の
   バルーンを一方側から順に時間差をもって拡張、収縮を
   反復させることを特徴とする補助循環装置。