バスキュラーアクセスの歴史 血液透析は.腎臓病に対する現代の代替療法の主役の一つである。 透析療法の歴史は.ほぼ人類の文明開化に遡るが.血液透析が新しい時代を迎えたのは.20世紀に入ってからである。 血液透析の発展とともに.バスキュラーアクセスも長い歴史の中で発展してきました。 当初は注射器で血液を採取してダイアライザーに注入し.透析後に再び注射器で患者の血管に注入していたが.これにはさまざまな問題があった。 1940年以降20年以上にわたって.透析のたびに動脈を切断し.ガラスや金属のチューブを挿入して血管アクセスを確立し.治療が終わったらカニューレを抜き.次の透析のときには血管を結紮してカニューレを再び挿入するという方法がとられてきました。
体内で使える血管の数は限られているので.血管の結紮を繰り返すと.やがて血管が枯渇し.透析を中断せざるを得なくなる。 そのため.当時の透析は急性腎不全や中毒の蘇生に限られ.透析技術も旧式であったため成功率も低かったのです。 初期の透析学者であるAlwallやTeschanは.血管アクセスの改善を試みたが.血液凝固やカテーテルの材質に問題があり.成功しなかった。
1949年.AlwallとBergstenらは無尿ウサギの頸動脈と内頸静脈をガラス管でつなぎ.透析治療を行ったが.凝固の問題で治療は1週間しかもたなかった。 1953年.ワシントン大学のBelding Scribnerは.John Merrillの勧めで透析に興味を持ち.当初は水の除去や電解質バランスへの透析の効果に関心を持ち.その後.持続的な血管アクセスの確立の重要性を認識するようになりました。 その後数年間.彼と助手のウェイン・クイントンは.さまざまな素材を研究・評価し.最終的に.商品名テフロンで知られるポリテトラフルオロエチレン（PTFE）が最も適していると判断した。テフロンは卵と鍋が結合するのを防ぎ.血液結合も防ぐことができるのではないかと考えたのだ。 その結果.彼らの考えは裏付けられた。
1960年3月9日.クイントン.スクリブネディランドらは.クライド・シールズという透析患者の腕の隣接する動静脈に2本のテフロンチューブを挿入し.体外で接続して繰り返し使用する方法を初めて採用した。 透析の間.カテーテルから血液が流れ続けるため.血液の凝固はほとんど防がれた。 この手術の成功により.慢性腎不全の患者さんがより長い時間.断続的に血液透析を受けられるようになり.血液透析治療の新しい時代の幕開けとなり.バスキュラーアクセスの歴史における最初のマイルストーンとなりました。 このバスキュラーアクセスは動静脈瘻と呼ばれ.クイントン-スクリブナーバイパスや動静脈バイパスとも呼ばれる(
arterio-venous shunt）。 当初.テフロンカテーテルは硬い素材だったため.患者さんが腕を動かすと血管の内膜を刺激し.血管を傷つけて血栓症を起こしやすくなることがよくありました。 一方.シリコンは柔軟性があるが.当時はシリコーン製の血液送液用カテーテルは製造されていなかった。 1961年.このタイプの瘻孔が臨床に導入され.瘻孔の縫合・固定を容易にするために.カテーテルの皮下部分にシリコン製の翼をはめ込んで形状が改良された。 また.1961年には.瘻孔の縫合固定を容易にするために.カテーテルの皮下部分にシリコン製のウィングを入れるなど.形状も変更された。
柔軟性と弾力性に富んだ新しい生体適合性ポリマーであるシリコンを使用することで.瘻孔の寿命が5～10倍に延び.多くの患者さんが長期の維持血液透析を受けられるようになったのです。 史上初めて人工透析に瘻孔を使用した患者さんは.11年間生存した後.心筋梗塞で亡くなりました。 当時.さまざまな理由から外瘻の平均寿命は長くなく.7～10カ月が一般的でした。 閉塞や感染などで瘻孔の機能が失われると.動脈を結紮して瘻孔を作り直す必要があり.これを数年繰り返すと.やがて全身の表在血管が枯渇し.やがて再び透析の中断に直面することになる。
1960年代後半になると.瘻孔の改良がいろいろと試みられた。 Buselmeierらは.透析中に瘻孔の切断と接続を避けるために瘻孔の皮外部分に2つの血液細胞を用い.さらに皮下に移植して皮外の2つの血液細胞だけを露出させ.瘻孔を延命させることを提案した。 Thomasは.瘻孔の即時使用を可能にし.より大きな血流を提供するために.表在性大腿動脈の縁にポリエステルシートを縫い付けていたが.感染症は依然として解決困難なままであった。 後のAllen-Brown瘻孔は.シリコンチューブの先端にポリエステルスリーブを固定し.血管の端に縫合したもので.やや有効であった。
外瘻の改良が進んだとはいえ.その寿命はわずか6～12カ月。 また.それに伴う感染症.血栓症.出血などの合併症の発生率も高い。 HoeltzenbeinとBelzerは深大腿動脈と伏在静脈を使って外瘻を作ることを試み.Kaufmannは上腹壁の動脈と静脈を使って外瘻を作ることを説明した。 しかし.どちらも外瘻の合併症や寿命の根本的な原因を解決するものではありませんでした。 キトン・スクリブナー瘻孔が.その前の数年間.さらにはその後の20年間の血液透析用バスキュラーアクセスの発展に大きく貢献したことは否定できず.最初のマイルストーンと呼ぶにふさわしいと思います。
動静脈瘻の発明 動静脈瘻は慢性腎不全患者の維持透析を可能にしたが.感染症.血栓症.出血などの重大な合併症や.寿命が短いという欠点を克服することは困難であった。
よりよいバスキュラーアクセスを見つける努力は続けられ.医学部4年の時にニューヨークのベルビュー血液銀行で働いていたJames Cimino医学博士は.Ciminoが血液透析に応用する採血技術の経験を積んだ。1962年に.彼とMichael Bresciaは17ゲージを用いた動静脈穿刺技術を発表し.この技術は.血液透析に応用された。 17ゲージの針で静脈を穿刺し.その近辺に血圧計のカフを巻くことで.より大きな血流を得ることができます。 これらの経験から.チミノは内瘻の可能性を考え.同僚の外科医ケネス・アペルとともに.患者の前腕頭静脈を橈骨動脈に吻合して.最初の動静脈内瘻を作ったのである。 1966年.ブレーシャとチミノが
らは.慢性腎不全の透析患者13名に橈骨動脈-頭蓋内血管瘻を使用し.頭蓋静脈の拡張のために止血を行い.術後翌日から透析治療を開始したと報告しています。 また.時間の経過とともに頭静脈が拡張し.壁が厚くなり.透析の穿刺が容易になることもわかった。 この研究成果は.1966年の『ニューイングランド・ジャーナル・オブ・メディシン』誌に掲載された。
この技術の登場は.血液透析治療に新たな1ページを開くものであり.バスキュラーアクセスの歴史における第2のマイルストーンであった。 このような血管内瘻孔は.動静脈瘻（AVF）またはBrescia-Cimino血管内瘻孔と呼ばれます。
AVFは動脈と静脈を直接皮下で吻合するため.皮膚の露出がなく.感染の可能性が低く.血栓症の発生率も低くなります。
血栓症の発生率が低く.穿刺のたびに血管を結紮する必要がないため.維持透析患者用の血管アクセスとしては最も安全で長く使用されています。 現在でも.Brescia-Cimino血管内瘻孔は.かけがえのない永久血管アクセスとなっています。
1960年代以降.動静脈血管内瘻は世界中で一般的になってきました。 手術は局所麻酔で行われ.患者はその日のうちに帰宅することができます。 最初の吻合は側方動静脈吻合で.その後.端から端.端から端の吻合を行った。 当時は術後すぐに穿刺透析を開始したが.その後.動静脈血管内瘻は吻合した静脈の拡張と動脈化を十分に行うために4～6週間の成熟期間をおくことが必要であることがわかった。 また.進行が早く.間もなく透析が必要になる慢性腎不全の患者さんには.血管内瘻孔を作るための準備を適時に行い.以下のことに注意する必要があります。
1970年代から1980年代にかけて.動静脈瘻の開通率について多くの研究が行われ.瘻孔の失敗には早期と遠隔の2種類があることが指摘された。 初期の失敗率は5～12％程度で.その多くは荒い手術手技.細い血管.不十分な拡張に関連しており.その結果.瘻孔の再形成が必要となりました。 晩期障害は.吻合部の動脈硬化や静脈内肥大.透析後の低血圧や動脈瘤の形成などを伴うことが多い。
グラフト血管内瘻孔 動脈血管内瘻孔は現在最も望ましい永久血管アクセスであるが.すべての患者が血管内瘻孔形成術を受けられるとは限らない。 表在性の動静脈病変や重度の損傷.あるいは欠損がある患者さんでは.人工血管置換術を検討する必要があります。 動静脈を代替血管で橋渡しすることが.次の研究テーマとなった。 1970年代には継続的な探索が始まり.1980年代にはこの分野で新たな研究時代が始まったのです。 グラフトの材料は.入手しやすく安価で.生体適合性に優れ.血栓率が低く.繰り返しの穿刺に耐えられることが必要であった。
らは.伏在静脈を用いたグラフト血管内留置術に成功し.最初の患者を13ヶ月間観察し.ヒト伏在静脈は動静脈血管内留置術を行うグラフト血管として使用できると結論づけた。 しかし.伏在グラフト血管内瘻孔は.繰り返しの穿刺に対する耐性が低く.早期に閉塞しやすいことが研究で明らかになっています。
1976年.Rosenbergらはまずウシ頸動脈をfigmentaseで処理し.筋肉と弾性薄板を除去し.残ったコラーゲン血管をジアルデヒドデンプン溶液で固定して脱抗原を行い.グラフト血管内瘻孔を作製した。 その後の多くの研究で.この種の血管内瘻孔は施行が容易で穿刺後の止血も良好であるが.長期開存率が低く.生体適合性に乏しいことがわかった。Mindichらは治療したヒト臍帯静脈を用いてグラフト血管内瘻孔を形成したが.広く受け入れられることはなかった。
また.移植材として新鮮な同種移植血管.凍結血管.死体血管の使用も考えられているが.いずれも適合性が悪いため使用されていない。
しかし.相性が悪く.材料の入手が困難なため.使用は制限されていた。
1980年代の人工血管の登場により.グラフトにおける血管内瘻孔の状況は大きく改善された。 人工血管の素材は.布や合成高分子でできています。 初期のころは.ポリエステル（ダクロン）の糸を編んだ人工血管が最も多く使われていました。 1978年.Campbellらはポリテトラフルオロエチレン（PTFE）製の人工血管の臨床使用について報告した。 PTFEは加熱すると膨張し.網目の細かい規則正しい多孔質構造になり.エキスパンドPTFE（e-PTFE）とも呼ばれる。 電子顕微鏡で見ると.この血管には多数の結節と繊維があり.血管壁に組織が伸びて安定性を増している構造になっていることがわかる。 1980年代の多くの研究で.PTFE製血管内瘻孔の2年開存率は61-91％であることがわかった。
PTFE血管は.アクセスが容易.生体適合性が良い.穿刺が容易.感染や血栓に強いなど.他の血管素材とは比較にならないほどの利点があります。 その結果.PTFE血管は現在.グラフトの血管材料として最も広く使用されています。
中心静脈カニュレーションの開発：1953年.セルディンガーらがガイドワイヤーから経皮的に挿入したカテーテルを用いて患者の動脈造影に成功し.これが後にセルディンガー法と呼ばれ.現在に至っている。1961年.当時肝臓専門医だったスタンリー・シャルドンが.中心静脈カニュレーションを用いた セルディンガー法は.当時肝臓専門医であったスタンレー・シャルドン氏が.血液透析治療のために大腿動脈と静脈にカテーテルを挿入し.透析後にカテーテルを抜去するために用いた方法である。 これが.血液透析における中心静脈カテーテルのパイオニアとなり.シャルドンカテーテルと総称されるようになった。
1963年.Shaldonらは維持血液透析用の大腿静注カテーテルを血栓予防のためにヘパリン点滴で長期保持することを試みたが.この手段には多くの合併症があった。 翌年.Tomoseckらは大腿動静脈カニューレを改良し.血管アクセスとして同側大腿静脈に2本のカテーテルを挿入することにより.出血などの合併症を大幅に軽減し.より長い期間留置することが可能となった。 当時.カテーテル留置に伴う肺塞栓症の発生率が高いことから.Shaldonらは.大腿静脈カテーテルはもはや永久的な血管アクセスとしてではなく.一時的な血管アクセスとしてのみ使用すべきであると提唱していた。 しかし.血管内瘻孔がまだなかったため.維持血管アクセスとして体外動静脈瘻孔を使い続けていた。 その後.数年の間に
Smith.Matalon.Nidusらは.大腿静脈カニュレーションの実践と研究を重ね.多くの改良を加えて.カテーテルの安全性と寿命を大きく向上させました。
鎖骨下静脈カテーテルは.1963年にUldallがSeldinger法で完成させたため.Uldallカテーテルとも呼ばれましたが.当時は血液透析用ではありませんでした。 1970年代には.鎖骨下静脈カニューレの感染率が大腿静脈カニューレよりも低く.患者がカニューレを持ち帰ることができ.長期入院の必要がないことがわかり.臨床での使用が増加した。 カテーテルの留置時間は平均21日に延長されました。 1980年代には.カテーテルの材質が改善され.透析方法が確立されたため.鎖骨下静脈カテーテルはより広く使用されるようになり.保持期間もかなり長くなり.一部の透析センターでは.血管内瘻が形成できない患者のための長期血管アクセスとして使用されています。
鎖骨下静脈カニュレーションは技術的に困難であり.術者側には多くの実践的な経験が必要とされます。
また.静脈狭窄.血気胸.動脈損傷後の止血困難などの合併症が比較的多いのも特徴です。 内頸静脈カニュレーションは.LawinとBambauerによって.より簡便で安全.かつ優れた成功例であることが確認されています。 現在.血液透析の中心静脈カニュレーションのルートとしては.内頸静脈が推奨されています。
一時的なバスキュラーアクセスとしての中心静脈カニューレ.永久的なバスキュラーアクセスとしての動静脈瘻の出現は.外挿術の欠点をさらに顕著にし.1980年代以降.外挿術は徐々に歴史から退いていったのである。
半永久的な血管アクセス-カフ付き中心静脈カテーテル
経皮的中心静脈カニューレは.当初は主に一時的な血管アクセスに使用され.すぐに動静脈瘻に取って代わられました。
短期間の透析には重要なバスキュラーアクセスの一つでしたが.感染症などの合併症があるため.長期間の使用には限界がありました。 1980年代後半には.ポリエステルスリーブ付きのシリコン製透析カテーテルが永久血管アクセスとして使用されるようになりました。 当初の留置部位は内頸静脈と鎖骨下静脈でしたが.その後.鎖骨下静脈の留置により静脈狭窄や血栓症が著しく増加することが判明し.現在は右内頸静脈が優先的にカニュレーションされるようになりました。 カフ付き中心静脈カテーテルは.カテーテルの寿命を大幅に延ばしますが.結局は長く使うことができず.平均寿命は18～24カ月にとどまります。
そのため.半永久的に使えるバスキュラーアクセスと呼んでいます。
そのため.半永久的に使えるバスキュラーアクセスと呼んでいます。 血管内瘻孔の成熟期間が長いと推定される患者には.このカテーテルをバスキュラーアクセスへの移行用として使用し.血管内瘻孔が確立できず血液透析を必要とする患者には.永久バスキュラーアクセスに代わるものとして.できるだけカテーテルの延命を試みるしかない。 しかし.カフ付き中心静脈透析カテーテルは.感染.血栓症.血流不全の発生率が高く.再循環率も4～12％とまだ高い水準にあります。
また.リピート率も4～12％と高い。 カテーテルの材質や形状に改良が加えられたものの.満足のいく結果には至っていない。
ニードルフリー透析アクセス
自家動静脈瘻やグラフト血管内瘻は.透析中に静脈穿刺が必要であり.必然的に痛みや傷害を伴う。 1980年代には.グラフト血管内瘻と外部動静脈瘻の特徴を併せ持つ.ヘマサイトやベントレー・ダイヤAPアクセスという新しいタイプのバスキュラーアクセスが開発されました。
NNAVGは逆「T」字型の円筒形で.PTFEグラフトに橋渡しする横枝と.皮膚から出て透析ラインに接続する縦枝があり.透析をしていない時はシリコンキャップで閉じています。 Dia TAPデバイスのコネクターは皮膚の外に露出しているため.局所的・全身的な感染症の発生率が高くなります。
局所感染や全身感染の発生率が高く.抗生物質によるコントロールが困難なため.装置を取り外さなければならないこともあります。 また.血栓症が発生することもよくあります。 1年後の開存率は60％.4年後の開存率は20％であることが確認されています。 さらに.1年以上使用すると.PTFE製容器とデバイスの接続部に破損が生じ.大出血を起こすことも少なくありません。 この装置の重大な合併症と高価格のため.Dia TAPは
の血管アクセスは.これまであまり普及していませんでした。
近年では.カフカテーテルよりも効果が高く.合併症の発生率も低い完全皮下型のデバイスがあり.臨床現場で使用されています。
とダイアロック血液透析アクセスシステムです。 このアクセスは.皮膚の決まった場所に何度も穿刺する必要があり.またチューブを密封するためにヘパリンを必要とするため.感染と血栓症の2つの問題が残っています。