心室補助装置｜Circulation

はじめに

心不全は多くの慢性心疾患の最終共通経路である。人口の高齢化と心疾患の治療の進歩により、心不全の患者数は増え続けている。大多数の患者さんは標準的な薬と手術で数年間は安定した状態を保ちますが、進行した心不全の症状が現れ、心臓移植の評価を受けることになる患者さんも増えてきています。心臓ドナーを待つことができないほど重症の患者さんや、年齢や他の医学的問題から心臓移植の適応とならない患者さんには、補助人工心臓が救命治療として有効であると考えられています。当初は心臓移植までの一時的なサポートとして設計されましたが、現在では生涯のサポートや目的地治療として使用されることが多くなっています。機器の設計の改善と外科的・内科的管理の進歩により、補助人工心臓の患者さんは優れた生活の質を保ちながら、自宅や職場、地域社会に復帰できるようになりました。しかし、同時に、ユニークな課題にも遭遇しています。この心臓病患者のページでは、患者選択、ポンプの設計、外科的および内科的治療、期待される利益と長期的リスク、ケアへのチームアプローチなど、補助人工心臓の基礎について説明します。心不全には大きく分けて2種類あり、1つは心臓の充満異常を伴うもの（拡張期心不全または駆出率維持型心不全と呼ばれることもある）、もう1つは心臓が空になる異常を伴うもの（収縮期心不全または駆出率低下型心不全とも呼ばれる）である。心不全を発症する患者さんの多くは、過去に心臓が弱くなるような傷やストレスがあったことが原因です。例えば、心臓発作、高血圧、心臓弁膜症、不整脈などが挙げられます。アルコールや化学療法などの毒素にさらされた場合も、心不全を引き起こす可能性があります。また、生まれつき心臓に欠陥があったり、遺伝子変異があったりして、大人になってから心不全になる患者さんも少なくありません。糖尿病、肥満、慢性肺疾患や腎臓疾患など、その他の一般的な病状は心不全を悪化させます。

心不全の主な症状には、疲労、息切れ、体液貯留が含まれます。ほとんどの患者さんでは、アンジオテンシン変換酵素阻害薬、β遮断薬、利尿薬（または水分補給薬）などの薬剤と、ライフスタイルや食生活の改善により、これらの症状を緩和または安定化させることができます。また、ペースメーカーや除細動器などの植え込み型心臓デバイスも、生活の質と期間の両方を向上させるために利用されています。しかし、米国に住む心不全患者700万人のうち、約25万人が進行した心不全の症状を発症すると推定されています（表1）。慎重に選択された患者さんには、心臓移植が救命治療となります。しかし、臓器提供者の不足（米国では毎年≒2200人分の心臓しか提供されない）を考えると、進行した心不全患者の大部分は末期状態に移行する。一部の患者さんでは、機械的循環補助装置や補助人工心臓が、機能不全に陥った心臓の機能を引き継ぐことができます。進行性心不全の症状

疲労

疲れや弱さを感じる

シャワーや着替えなど通常の日常生活が休まずにできない

息切れ

1ブロック歩く、階段を1段上るなどの動作で息苦しい
休憩時に息苦しい
夜間に咳や詰まりで目を覚ましたりする。または枕やリクライニングチェアーで寝ないと息ができない

体液貯留

足のむくみ（浮腫ともいう）
腹部の膨満感でむくみがある。痛み。食欲不振
咳や息切れにつながる胸部充血（上）
体重増加

その他

動悸

ふらつき

抑うつ状態。記憶障害（特に高齢者）
食欲不振と体内代謝の増加による体重減少

人工心臓の種類

失われた心臓を支えるために多くの異なる機械装置が開発され、完全人工心臓からVADまで多岐にわたっています。補助人工心臓の主な目的は、機能不全の心臓に負荷を与えず、重要な臓器への血流を維持できるようにすることである。補助人工心臓はもともと、心臓の回復のための一時的な橋渡しとして、また移植への橋渡しとして開発されました。しかし、過去10年間で、補助人工心臓は、末期心不全の患者さんに永久的または生涯にわたるサポートを提供することが米国食品医薬品局によって承認されました。一時的な補助人工心臓もあり、心臓カテーテル検査室で循環器医が、または手術室で外科医が設置することができる。これらの装置は、他の医学的問題（例、感染症、腎不全）が治療され、患者の予後がより明確になるまでの間、短期間の支援を行う。

移植への橋渡しまたは目的地治療補助装置は、患者が心肺バイパス装置を装着した後、通常胸部切開により装着される。補助人工心臓には、流入側カニューレ、流出側カニューレ、ポンプ本体の3つの主要な構成部品がある（図1）。流入カニューレは心臓からポンプに血液を送る大きな管で、流出カニューレは血液を大動脈（左心室補助装置またはLVADの場合）または肺動脈（右心室補助装置の場合）に戻すものである。左心室と右心室の機能が低下した患者のうち、移植までのつなぎとして両心室補助装置または全人工心臓を必要とする患者は少数派である

図1．典型的なVADの構成要素。連続流式左室補助装置は、流入・流出カニューレを介して心臓と大動脈に接続されたポンプ、右側の皮膚から出る駆動系、および通常ベルトに装着されるシステムコントローラから構成されている。コントローラーとポンプへの電力供給は、外部バッテリーまたは電力ベースのユニットによって行われる。 VADは心室補助装置を示す。出版社の許可を得てWilsonら1より引用。

第一世代のポンプは脈動性で、人工心臓弁を含み、強制空気または電気を使用して、通常1分間に80～100回の速度で血液を排出しました。第2世代のポンプは、内部のローターが1分間に15,000回（一般的には8,000～10,000rpm）回転し、血液を連続的に循環させるものである。連続循環式ポンプの主な利点は、従来の拍動式ポンプに比べて、小型で静か、埋め込みが容易で長持ちすることである。現在承認されている補助人工心臓は、腹部の横隔膜のすぐ下に埋め込むか、または体外で腹部の上に置くことができる。胸腔内の心臓に隣接して移植したり、心臓の一部だけをサポートする小型のポンプは現在開発中である。電源線を含む駆動系は、通常、腹部の右側の皮膚から出て、ベルトに装着されるコントローラに接続される。このコントローラーは、壁に接続する電源式ユニットか、ホルスターやベストに装着して携帯できる大型バッテリーに接続される。コントローラはポンプの頭脳であり、患者、介護者、医療チームに補助人工心臓の機能および電池寿命に関する重要な情報を提供する。

なぜ補助人工心臓が移植されるのか

補助人工心臓は通常、回復への橋渡し、移植への橋渡し、または目的地治療という3つの理由のうちの1つとして使用されます（表2）。回復への橋渡しとは、一時的な支援(例、数日から数週間)のみを必要とする患者のためのもので、その間に心臓は急性障害から回復し、その後VADは取り外される。例として、大きな心臓発作やウイルス性疾患に伴う心臓の重度の炎症がある患者さんが挙げられます。国内のデータベースでは、これらの患者はVADの総人口の6599>5%を占めている。 Bridge to transplantは、VADを受ける最大のグループである。これらの患者は心臓移植の資格があるが、病気が重すぎてドナー心臓が利用可能になるのを待つことができない。最後に、目的地治療患者は、高齢（例えば、>70歳）または他の慢性医学的問題のために心臓移植の資格がなく、末期心不全を治療するために永久的VADを受ける。もう一つの用語は、移植の可能性があるが、心臓移植を成功させるために重要な臓器機能、栄養および体力が改善できるかどうかを確認するために、一定期間の補助人工心臓の使用が必要な患者に対する候補への橋渡しという意味で使用されることがある。まれに長年の心臓病患者の場合、補助人工心臓の使用により心不全が完全に回復し、ポンプを取り外すことができる場合がある

Table 2. VAD植え込みの理由

回復への橋渡し
移植への橋渡し
終身使用 or destination therapy
Bridge to candidacy

VAD は補助心室装置を意味します。

患者評価

補助人工心臓の移植候補者は、治療に関する最終決定の前に、広範な医学的および心理社会的評価を受けることになる。一般に、この評価は心不全入院中に行われ、心エコー図（心臓超音波）、ストレステスト、心臓カテーテル検査などの心血管検査や、腎臓、肺、肝臓など他の重要臓器の機能検査が含まれます。また、マンモグラフィー、前立腺の検査、コレステロールの血液検査などの健康維持のための検査や、肝炎、HIV、結核などの感染症検査など、一般的な医療評価も行われます。適切なワクチンの接種を行います。

評価の主な焦点は、VADの利点とリスクについて患者と家族を教育しながら、生活の質を向上させるためのVAD療法の可能性を判断することである。この過程では広範な教育が行われる。候補者はVADの植え込み前にVADレジメンを理解していなければならず、十分なサポートがあることを示し、装置の使用について訓練を受ける介護者を特定しなければならない。これらの支援は、VAD患者が独立してVADのケアを行えるようになるまで利用可能でなければならない。 VADのソーシャルワーカーと精神科医は、この評価で重要な役割を果たし、すべての患者は、このプロセスに同意するインフォームドコンセントフォームに署名しなければなりません。さらに、患者は、米国のすべてのメディケア承認プログラムに必要とされる、VAD患者の全国データベースへの参加も求められる。ベースライン評価時、手術入院中、外来患者フォローアップ時の定期的なデータ収集が行われます。

手術からの回復、退院準備、帰宅

VAD手術は6～10時間かかります。術後は平均4～6日、心臓外科の集中治療室で過ごし、ステップダウン室へ移動する。この初期はポンプの流量を最適化し、腎臓、肝臓、肺の機能回復をモニターすることに重点が置かれる。心不全で溜まった余分な水分や、手術中に血圧を上げるために投与された水分を取り除くために、しばしば利尿剤の静脈内投与が行われる。患者さんが目を覚まし、自力で呼吸ができるようになったら、人工呼吸器によるサポートは解除されます。手術用のラインやドレナージチューブが取り外され、食事や内服の開始が許可されます。手術の成功の鍵は、早期の可動化、十分な栄養と理学療法、そしてきめ細かな創傷ケアにもあります。 VADを装着した患者のほとんどは、血栓形成を避けるために、静脈内投与と経口投与で注意深く血液を薄めなければならない。コーディネーターは一般に、補助人工心臓を装着した患者のケアを専門とするナースプラクティショナーまたは医師助手である。これらの人々は、外科的および内科的治療、ポンプ技術、サポートなど、補助人工心臓のケアのあらゆる側面について非常に知識が豊富である。彼らは必要な機器や消耗品の入手を支援し、他のVADチームメンバーと緊密に連携して、成功する転帰を確保する（図2）。その役割の中心は、患者、家族および地域社会に対して適切な訓練を行い、円滑な在宅移行を可能にすることである。教育と訓練が成功すれば(表3)、補助人工心臓での生活の質は最大になる。このプロセスには以下の構成要素が不可欠である：

図2. VADチーム QOLを最適化するために、患者と家族はVADチームの多くのメンバーと密接に協力することを学ばなければならない。 VADコーディネーターは、この集学的プロセスにおいて中心的な役割を果たす。 VADとは補助人工心臓のことである。 VADの教育および自宅への退院を成功させるための要素

運動と物理療法

栄養

VAD自己管理ケア

ドライバインサイトのドレッシング交換

システムコントローラ・チェック

VADログブック

活動制限

主治医の責務。 VADコーディネーター、訪問看護師

救急救命士と地域の救急病院の役割

電力会社、家庭用電源

VAD は補助心室装置を意味します。 EMTは、緊急医療技術者。

身体運動

手術から回復した患者さんは、体力の回復や運動耐容能の向上に取り組むことが期待されます。病院では、このプロセスは理学療法士によって調整されます。退院後、患者によっては自宅で運動プログラムを開始することに抵抗がない場合もある。また、外来の心臓リハビリテーションプログラム（地域の病院と提携していることが多い）に登録することで、サポートを受けながら自信をつけていくことができます。長期的な目標は、ウォーキングやサイクリングのような最大下限の有酸素運動を毎日30分行うことである。

栄養

慢性疾患および入院の繰り返しにより、多くの心不全患者は補助人工心臓の埋め込み時に栄養失調に陥っている。栄養不良は創傷治癒を遅らせ、感染のリスクを高める；したがって、栄養士による評価は、体力およびエネルギーを回復するために重要である。入院中および場合によっては退院後、栄養士は毎日の摂取量を記録し、カロリーおよびビタミンの補給を推奨する。

人工心臓のセルフケア

病院では、看護師と医療スタッフが人工心臓のケアと適切な機能に対して責任を負います。自宅では、患者や介護者がこの仕事を引き継がなければなりません。この仕事には、機器の清掃や点検、滅菌技術を用いた駆動系ドレッシングの交換、感染のモニタリング、バイタルサインやVADデータの記録、バッテリーが正常に作動しているかどうかの確認などが含まれます。シャワーは、適切な機器のカバーがあれば可能ですが、現在のVADでは入浴や水泳は不可能です。

活動制限

VAD患者は、病気の人との接触やデイケアセンターなど、感染リスクを高める可能性のある状況や環境を避けるべきであるが、公共の場での集まりは制限されてはいない。 VAD装置またはドライブラインドレッシングに触れる人は、良好な衛生状態と定期的な手洗いが重要である。運動は奨励されますが、装置の損傷やドライブライン部位の外傷につながるような激しい運動や接触スポーツは推奨されません。寒さや暑さへの長時間の露出も避けるべきです。

安定した安全な電源

放電前に、自宅の電気供給を確認し、バッテリー充電のための適切な接地を確保するための安全チェックを受ける必要があります。また、停電時に優先的に電力を復旧させるため、電力会社にVAD患者をリストアップするよう通知します。計画停電は避け、滞納や未納があっても電気を止めないように要請する。

VADクリニックでのフォローアップ

複雑でない手術後、患者は通常1～2週間後にVADクリニックでのフォローアップのために家に退院し、その後は毎月退院することになります。最初の数回の訪問では、VAD医師による病歴聴取と身体検査、VADコーディネーターによる投薬と装置機能(例、アラーム、バッテリ寿命)のレビューが行われる。特に感染の懸念がある場合は、ドライブラインのドレッシングを交換して、ドライブライン部位の診察を行うことがあります(下記参照)。場合によっては、胸部創傷が不安定であったり、チューブが残っていたりと、外科的な問題が解決されていない場合は、VAD外科医が患者を再評価する必要があります。食事と運動については、特に心臓によい食品に注意し、ウォーキングやサイクリングなどの有酸素運動を徐々に増やしていくように検討します。

患者は、毎日血圧（可能であれば）、体重、体温をチェックし、VADログブックに値を記録するよう求められる。ポンプの速度や流量など、特定の機器の測定値も手書きで記録する。糖尿病患者は、血糖値の異常な変動や高値は感染の初期症状である可能性があるため、血糖値の記録を取るよう求められる。栄養士やソーシャルワーカーによる外来診察も必要に応じて行っています。患者さんは、退院後1ヶ月以内にプライマリーケア医と循環器専門医のフォローアップを受けることが推奨される。救急外来を受診する場合には、患者および介護者は、VAD装置、最新の投薬リスト、VAD医師の名前と番号、緊急連絡先および医療代理人情報、およびリビング・ウィル（あれば）を持参するように指導される

VADでの医療

VAD患者の医療では、高血圧、抗凝固、心拍障害の治療などいくつかの問題に細心の注意を払う必要がある。 VAD植え込み後，大多数の患者は高血圧を発症し，ポンプ機能の持続性に影響を与え，脳卒中のリスクを高める可能性がある。第一世代の拍動型補助人工心臓は、血圧のコントロールが十分でない場合、ベアリングや内弁の摩耗により故障する可能性が高いことが分かっている。第2世代の連続流ポンプでは、血圧がポンプの速度や流量により直接的に影響する。しかし、脈拍や聴診器による音、自動血圧計による音は、連続的な血液の流れであるため、一般的に患者さんには聞こえません。そのため、小型の超音波診断装置（またはドップラープローブ）を用いて平均血圧を測定する必要があります。高血圧は積極的に治療する必要があり、アンジオテンシン変換酵素阻害薬、β遮断薬、利尿薬など、2～3種類以上の薬でコントロールすることが必要な場合があります。

現在の機械式ポンプは、血栓の形成を防ぐために血液を薄める（または抗凝固療法）必要があります。これらの血栓はポンプ自体の機能障害を引き起こす可能性があり、またより一般的には、循環中に塞栓して一過性虚血発作、脳卒中、または手足や重要な臓器への血流不足を引き起こす可能性があります。連続流ポンプの典型的な血液希釈療法には、ワルファリン（肝臓による凝固タンパク質の形成を阻害する）とベビーアスピリン（血小板を不活性化する）の使用が含まれます。抗凝固のレベルは、国際標準化比率と呼ばれる血液検査で定期的にチェックされ、ワーファリンの投与量を調整します。これは通常、病院やオフィスベースの抗凝固サービスの専門看護師や薬剤師によって行われます。出血や凝固（下記）が起こった場合、目標とする国際標準化比率を下げたり上げたりする必要があるかもしれません。高用量のアスピリンまたはクロピドグレルなどの追加の抗血小板薬の使用は、患者の病歴（例：一過性脳虚血発作または冠動脈ステントの既往）に基づく。

進行性心不全患者はしばしば上室および/または下室に起因する不整脈（心拍障害）の既往があり、VAD手術前にペースメーカーまたは心臓除細動器を取り付けている場合がある。また、抗不整脈治療を受けている場合もある。したがって、これらの患者にとって、装置や心拍の専門家によるフォローアップを維持することは非常に重要である。ペースメーカー/除細動器の大部分は補助人工心臓と互換性がありますが、不必要なペーシングやショックを防ぐために、術後に内部の設定を調整する必要がある場合があります。また、抗不整脈治療の変更や追加が必要な場合もあります。重要なことは、連続流ポンプで速度が速すぎると、心臓の吸引による心室性不整脈の新たな発生という徴候があることである。このような場合、心エコー図を用いてポンプ速度を調整しながら心臓の充満を最適化することができる。

人工心臓の合併症

人工心臓は救命治療として末期心不全患者のQOLを改善するが、合併症がないとは言い切れない。最新の研究では、1年後に80%から90%、2年後に60%から70%の患者が生存している。また、心臓移植に成功したり、補助人工心臓から離脱（回復への橋渡し）したり、補助人工心臓を装着して生活している間に死亡した患者さんもいます。手術後の初期の問題としては、胸部からの出血や右心不全がある。

出血

人工心臓の植え込みを含むほとんどの心臓手術では、患者が人工心肺装置を使用している間、高レベルの抗凝固療法が必要である。この事実は、胸部および腹部の切開の必要性および多くの患者の栄養状態の悪さとともに、早期の出血のリスクを増大させる。ほとんどの患者さんは、抗凝固療法の中止と血液製剤の輸血で管理できますが、中には出血管理のために緊急に手術室に戻る必要がある場合もあります。退院後、患者は消化管からの出血や鼻血のリスクが高まります。抗凝固療法や抗血小板療法（前述）、腸管の血管奇形につながる非脈動性血流、ポンプによる血液凝固因子の変化など、いくつかの要因がある。多くの患者は鉄分を補給しているが、少数派ながら骨髄からの赤血球産生を促進するために毎週注射が必要である。

右心不全

進行した心不全患者の多くは左心室の衰弱が強く、LVAD設置術のみを受けるが、サブグループでは右心室の衰弱もあり、LVAD手術後に右心不全を発症する危険性がある。右心不全の兆候としては、足や腹部の腫脹、頸部静脈の膨張、肺の下への液体の貯留があります。 LVADの充填が不十分で血流が低下すると、衰弱、食欲不振、臓器機能不全（例：腎不全）につながることがあります。右心不全のほとんどの症例は、静脈内投与される薬物や利尿剤による短期間のサポートで管理することができます。より重症の場合は、移植への橋渡しとして右室補助循環装置を設置する必要があります。

脳卒中

人工心臓患者には脳卒中のリスクがあり、ポンプからの血栓、高血圧、脳への出血が原因である可能性がある。脳卒中の発生率は新しい連続流量ポンプによっていくらか減少したように見えるが，抗凝固療法の必要性と継続的な感染症のリスク（体が血栓を形成する傾向を高めるようだ）は，この合併症をなくすことはできていない。目的地治療として補助人工心臓を使用する高齢の患者では、脳血管の基礎疾患も脳卒中のリスクを高める可能性がある。抗凝固療法の綿密なモニタリング、最適な血圧コントロール、きめ細かい創傷ケアは、脳卒中リスクを最小化するための重要な戦略です。

感染症

デバイスの感染症は、VAD使用中いつでも起こりうるが、最も頻繁に発症するのは植え込み後の数週間または数ヵ月間である。ブドウ球菌のような皮膚に生息する一般的な細菌は、皮膚の出口部位からドライブラインおよびポンプに侵入することができる（図1）。また、腸や泌尿器系から細菌が血流に入り、二次的に人工心臓に感染することもある。免疫抑制されている患者や糖尿病の患者は、酵母のような一般的でない生物による感染症のリスクが高まる可能性があります。重症度と期間に応じて、ドライブライン感染症は、抗生物質の経口または静脈内投与と毎日の創傷ケアで治療されます。ほとんどのドライブラインまたはカニューレの感染症は治癒できないが、通常は移植およびハードウェアの除去の時期まで抑制することができる。ごく一部の患者さんでは、圧倒的な感染症が発生し、死亡することもあります。ほとんどの感染症に言えることですが、重要なのは予防です。これには、ドレッシング交換時にマスクと滅菌手袋を使用してドライブライン出口部位を入念にケアすること、ドライブラインを安定させ、局所外傷につながるような活動を避けること、感染の初期徴候とVADチームへの迅速通知の重要性について患者および介護者を教育すること、が含まれる

デバイスの故障

第1世代の拍動型フローポンプで、デバイス故障はVAD患者の入院と死亡さえ引き起こす主要因であった。これらの装置は移植までのつなぎとして、比較的短期または中期のサポート用に設計されたものであった。目的地治療用のポンプが承認され、移植への橋渡し患者の待機時間が長くなったため、長期のサポート（すなわち、>1～2年）が必要とされた。しかし、この期間中に3分の2以上のポンプが故障した。幸いなことに、部品点数が少なく操作が簡単な新しい連続流ポンプは、耐久性が向上していることが実証されている。配線、制御装置、電池の故障は依然として起こるが、これらの問題は比較的軽微で、アラームで示され、一般に修理が容易である。まれに、人工心臓全体を外科的に交換する必要がある。

人工心臓での生活の質:何を期待するか

装置治療による合併症の可能性にもかかわらず、ほとんどの患者は人工心臓移植後の生活の質が著しく改善したと述べている。体内の血流が正常であれば、進行した心不全の症状は完全に消失するか、あるいは軽度のものにとどまります。運動や旅行、性行為など、楽しい活動を再び行うことができるようになります。若い患者さんでは職場や学校への復帰が可能であり、高齢の患者さんではゴルフ、ハイキング、釣りなどの趣味や野外活動を楽しむことができます。患者様へのアンケートでは、人工心臓治療の最大のメリットの一つとして、車の運転ができるようになったことが挙げられています。

研究のフォーカス

最近まで、心臓は心臓発作や末期心筋症（原発性心筋症）などの障害を受けると、自己修復できない臓器と考えられていました。しかし、最近の研究では、心臓は休息と新しい治療によって、実際に自己修復できることが示唆されています。ロンドン大学の研究グループは、長期にわたる心筋症の患者をLVADで支え、高用量のACE阻害剤、β遮断薬、新しい筋肉の成長を促進する薬で治療すると、心機能が回復し、LVADを安全に取り外すことができることを明らかにしたのです。また、人工心臓を装着した心不全を回復させるために、幹細胞治療の力を利用しようと取り組んでいる人もいます。医師やVADコーディネーターがこれらやその他の大きなブレークスルーを待つ間、機器メーカーは完全に埋め込み可能なポンプの設計を目標に、ポンプの小型化やバッテリー寿命の改善で前進し続けています。

さらなる情報

さらなる情報については、以下を参照してください。 http://www.heart.org/HEARTORG/Conditions/HeartFailure/PreventionTreatmentofHeartFailure/Implantable-Medical-Devices-for-Heart-Failure_UCM_306354_Article.jsp.

National Heart Lung and Blood Institute, Diseases and Conditions Index, Heart Failure, Treatments.をご参照ください。 http://www.nhlbi.nih.gov/health/dci/Diseases/vad/vad_what.html.

アメリカ心不全学会、HF Education Modules. http://www.hfsa.org/heart_failure_education_modules.asp.

謝辞

著者は、Dr Sean Wilson, Dr Garrick Stewart, and Dr Gilbert H.

情報公開

なし。

Alai