周術期の心筋虚血は.外科治療における重大な合併症の一つであり.心筋虚血は心機能に著しい変化をもたらし.心筋梗塞.不整脈.肺水腫.さらには死亡といった様々な重篤な事象を誘発する可能性があるため.外科治療において心筋虚血は重要な問題である。 周術期の心筋虚血の評価.予防.効果的な管理は.心臓事故や合併症を減らし.患者さんの即時回復と長期予後に貢献するための重要なポイントです。
I. 心筋虚血の代謝・生理的機構
心筋虚血は.冠状動脈の血液供給が心筋のエネルギー需要を満たせなくなったときに起こる。 したがって.心筋虚血は.冠状動脈への血液供給が著しく低下した場合と.心筋のエネルギー必要量が著しく増加した場合のいずれにも起こりうるのである。 心筋虚血では.心筋組織への酸素供給が不足するだけでなく.毒性のある代謝物の除去がうまくいかず.乳酸.二酸化炭素.水素イオンが蓄積される。 また.血流の回復が傷害の程度をさらに悪化させることもあります（再灌流）。
正常な状態では.心筋は好気性代謝を炭素に完全に依存しており.細胞内の酸素とATPはほとんどない。 心筋の酸化的リン酸化のエネルギー供給様式は主に脂肪酸であり.その他の基質にはグルコース.アミノ酸.ピルビン酸および乳酸が含まれる。 心筋虚血が起こると.心筋は急速に好気性代謝から嫌気性代謝に移行し.大量の乳酸が生成される。
冠動脈閉塞後.1分以内に虚血細胞からK+の外向きの移動があり.細胞外K+濃度が上昇する。 細胞内K+の喪失は.心筋細胞膜の分極の変化や心電図のSTセグメントの異常を引き起こし.心筋虚血の初期段階における心室性不整脈の根底をなすものである。
カルシウムのホメオスタシスは.正常な心機能を維持するための重要な因子であり.カルシウムのホメオスタシスの異常は.心筋細胞傷害の重要な病態因子であると考えられています。 虚血心筋で起こる収縮は.虚血心筋の細胞内カルシウムイオンの増加が原因である。
心筋虚血では.上記の代謝の変化により.膜機能の変化やイオン恒常性異常が進行する。 初期の膜機能変化は.イオンポンプやイオンチャネルの相次ぐ障害で特徴付けられ.虚血心筋細胞からのカリウムイオンの流出は.Na+-K+-ATPase機能障害より先に生じる。 ある時点でNa+-K+-ATPaseの働きが著しく低下するため.細胞内にCl-と水が溜まり.さらにK+が失われ.細胞は自己体積調節能力を失い.細胞内水腫が発生するのです。 虚血が進むと.イオンポンプの調節ができなくなり.大量のカルシウムイオンが細胞内に入り.ホスファチジン酸やリパーゼを活性化し.細胞膜構造の不可逆的な損傷と細胞の崩壊が起こる。
力学的な観点からは.急性心筋虚血は心臓の収縮機能と拡張機能に影響を及ぼします。 拡張期機能障害は.しばしば収縮期機能の変化に先行する。 心筋虚血の心室コンプライアンスへの直接的な影響は.虚血の病因に関連している。 酸素供給の減少は心室コンプライアンスの増加から始まり.一方.酸素需要の増加は心室コンプライアンスの著しい即時減少（すなわち.心室が硬くなる）と関連している。 心室は1回の拍動で一定の容積を維持するために高い充満圧（LVEDP）を必要とします。 この時点で.患者は異常な壁運動.不整脈.伝導ブロックを示すかもしれない。 冠動脈血流が80％低下すると心室収縮力が低下し.95％低下すると心室ジスキネジアが発生する可能性があります。 重症の心筋虚血では.LVPEDPの上昇により肺水腫を起こすことがある。 虚血心筋は不可逆的な損傷（梗塞）を受ける場合と直ちに回復する場合があるが.それ以外の生理学的経路もある。 一過性の重症心筋虚血では心筋収縮機能が徐々に回復する.すなわち心筋静止状態となるが.慢性重症虚血では慢性心室壁運動異常などの心筋収縮機能低下.すなわち心筋冬眠状態となる。
冠動脈の固定プラークに基づく酸素需要の増加の結果.安定した虚血症候群が生じることがある。 一方.不安定虚血症候群は.CADや高血圧の患者では.局所塞栓を伴うプラーク破裂と局所血管反応により.重要な冠動脈への酸素供給が断続的に減少し.内皮細胞機能の低下により血管収縮が増大すると考えられています。 左室肥大の患者では.心筋虚血時に冠血管拡張が少ないため心筋予備能が急速に低下し.心内膜下灌流がさらに悪化する。 非心臓手術後の心筋虚血の初期症状は.ほとんどの場合.ST上昇よりもST低下であり.ST低下は通常.術後心臓合併症に先行する。 周術期の心筋梗塞の多くは.非Q波型である。
術後の患者はアドレナリンによるストレスを受けることが多く.これがCAD患者の心筋虚血を誘発し.冠血管収縮を引き起こし.血小板凝集を促進させることがある。 頻脈は拡張期と冠動脈の灌流時間を短縮し.また冠動脈の直径を縮小させる。
手術自体は.血小板の数と機能の増加.線溶の減少.天然の抗凝固剤（プロテインCとアンチトロンビンIIIを含む）の減少.プロ凝固剤（フィブリノゲン.凝固第VIII因子.vW因子）の増加により.凝固亢進反応を誘発する可能性があります。 これらの術後の変化は.術後冠動脈血栓症の可能性を高めると考えられるが.その意義はまだ解明されていない。
II.危険因子
Leeらは最近.有害事象に関連する術前危険因子を特定した。
1. 既存のCAD。
2.リスクの高い手術
3. 虚血性心疾患の既往歴がある。
4.うっ血性心疾患の既往歴がある。
5.脳血管障害の既往歴がある。
6.インスリンによる術前治療。
7. 術前の血清クレアチニンが110μmol/L以上である。
その他の危険因子としては.末梢血管疾患.高齢.重度の身体的制限.左心室肥大を伴うコントロールされていない高血圧.ジギタリス製剤を服用している人などが考えられる。 不整脈や慢性うっ血性心不全などの減圧性心疾患は.特に予後不良の原因となる。
術後の心筋虚血を増加させる臨床的にコントロール可能な要因としては.頻脈.貧血.低体温.震え.低酸素症.気管内吸引.不十分な鎮痛などが挙げられる。 非心臓手術患者における周術期の心筋梗塞は.術後心拍数の速さと疼痛閾値の高さに関連する可能性があるが.狭心症（ほとんどが安静時）には関連しない可能性がある。
術後の心筋虚血は.手術を受ける患者さんのリスクを高めます。 Perioperative Myocardial Ischemia Study（SPI）グループは.術前患者の20％.術中・術後患者の41％に虚血性ST-segment changeを認め.術後心筋虚血の入院患者は心イベントのリスクが9倍に増加し.Landesbergらは2時間以上の急性心筋虚血患者では心イベントのリスクが32倍に増加すると発表しています。 両研究とも.術後心筋梗塞は通常.重度のST-segment depressionの期間が長く（24時間以上）続くと結論づけた。 周術期の心筋梗塞は.院内死亡率が15～30％であり.退院後の患者の予後を悪くする指標となる。
III.心筋虚血のモニタリングと診断
1.心電図
周術期の心筋虚血のモニタリングには.標準的な12誘導心電図が最もよく用いられ.診断は主にST-セグメントとT-waveの変化に基づいて行われます。 診断の確定基準は
a, 0.1mvを超えるST上昇または低下。
b, Q波を伴わないリードで0.15mvを超えるST上昇。
c, T波の低形成または逆転。
心電図リードの数や位置は.心筋虚血の検出に影響を与えることがあります。 多くの学者はII/V5リードの使用を推奨しているが.Londonらは心筋虚血の検出率はII/V5リードで80％.II/V5/V4リードで96％に過ぎないとし.LandesbergらはV3.4.5リードで最も検出率が高いと示唆した。
2.運動負荷心電図
心電図の虚血性変化は.運動中または運動後のSTセグメントの水平または下降傾斜の低下³0.15mvと定義され.STセグメントの低下が大きいほど.持続時間が長いほど.またSTセグメント低下のリード数が多いほど.重症または広範囲の虚血であり.STセグメント上昇やU波逆転も重症虚血の兆候とみなされる。 運動負荷心電図は潜伏性心筋虚血を検出することができるが.その結果は.冠動脈病変の位置や重症度.病変の分岐数.側副血行の有無.患者の年齢.性別.症状の有無など.多くの要因に影響される。
3.その他の方法
心エコー.放射性核種.冠動脈造影など。 また.PCWPの上昇とその特徴的な波形は.虚血の指標となることが示唆されている。 しかし.ほとんどの研究では.PACは感度の高い指標ではないため.主要なモニタリング方法として使用すべきではないと結論づけています。
TEEは心筋虚血の高感度な指標であり.TEEにおける新しいセグメント状の心室壁運動異常（RWMA）.収縮期壁の肥厚の減少.心室拡張によって示される。CABG手術中の体外遮断後のRWMAの存在は.悪い臨床結果と関連している。 一方.ECGで検出された虚血や体外循環前のRWMAは周術期の心イベント発生率と関連しない。TEEの欠点や問題点は.コストが高い.TEE挿入前の変化を把握できない.術中のTEE画像のリアルタイム解析で解析精度が低下する.などである。 一般に.心臓手術以外の患者において.心電図とTEEのモニタリングを併用する価値はほとんどないと考えられている。 しかし.TEEはCABGを受けた患者の心筋梗塞の発生を予測する上で.心電図よりも2倍価値がある。 さらに.心電図とTEEの両方で心筋虚血を示した患者は.心筋梗塞の相対リスク（RR）が最も高い。
4.検体検査
心筋虚血障害発生後1時間以内に血清グルタミン酸トランスアミナーゼが上昇し.2時間以内に乳酸脱水素酵素が低下し.筋細胞クレアチンフォスファターゼがアンバランスになり.血清CPKが上昇して.急性心筋梗塞の診断に感度・特異度が95%であることがわかった。
心筋虚血の予防
1.術前の準備を十分に行い.貧血や電解質の不均衡を是正し.血圧や心拍数を適切にコントロールし.術前にβ遮断薬の使用を中止しないこと。
2.適切な麻酔の選択.妥当な薬剤の使用.安定した麻酔レベルの維持.浅すぎず深すぎない麻酔.広すぎる椎体内麻酔の防止.血圧や心拍数の急激な変化の防止。
3.麻酔管理・監視を強化し.タイムリーな発見と早期治療を行う。
V. 心筋虚血の治療法
1.麻酔鎮静剤.鎮痛剤の合理的な使用 冠動脈疾患や心筋虚血の既往が疑われる症例には.恐怖や緊張.心血管系反応を取り除くために.手術前にモルヒネやバリウムを使用する。 高用量スフェンタニルは.腹部大動脈瘤手術後の回復を改善するためにストレス反応を軽減することができる。 CABG後に1μg?Kg-1?h-1スフェンタニルを塗布すると.心筋虚血の発生率が低下することを示した研究がある。
2.β遮断薬：β遮断薬は周術期の頻脈を抑制し.心筋の酸素消費量を減らすことができ.周術期の心筋虚血の予防と治療に最も有効な薬剤と考えられており.遠隔心イベントを減少させることができる。 β遮断薬は.高血圧症.上室性頻拍.心室性不整脈.狭心症.心筋梗塞の治療に使用されていることが示されています。 このクラスの薬剤は.心筋梗塞後の再梗塞の発生率を低下させるため.心筋梗塞後の長期治療の基礎となるものである。 β遮断薬は気管挿管.気管抜管.開胸などのアドレナリン興奮時に降圧効果を発揮し.頻脈も抑制する。 これが.その主な抗心筋虚血のメカニズムです。 最近のほとんどの研究では.多くの臨床的危険因子やストレス状態を持つ患者には.βブロッカーが最も効果的な薬剤であると結論づけられている。
ACC/AHA2002ガイドラインでは.非心臓手術を受ける患者の周術期の心血管評価について.（i）最近の狭心症の症状や症候性不整脈.高血圧をコントロールするため.（ii）血管手術を受ける患者で術前に心筋虚血が認められ.心リスクの高い患者にβブロッカーを使用（長期βブロッカーを中止してはならない）することが推奨されています。
βブロッカーを服用している方は.心臓手術や胸部手術の後に上室性頻拍が起こりにくいとされています。 術後の上室性頻拍.心房細動の発生ピークは術後2～3日目です。 選択的β遮断薬は.気道過敏性のある患者でも気管支痙攣を誘発する可能性が低い。 もちろん.β遮断薬は喘息やCOPDの患者さんには比較的禁忌ですが.選択的短時間作用型β遮断薬は通常.気道抵抗を増加させることなく適用することが可能です。
3.カルシウム拮抗薬：心拍数を遅くし.冠動脈や末梢血管を拡張する。冠動脈や末梢血管の拡張作用は.心筋の抑制作用の7～10倍とされる。 例えば.ニフェジピン.ベラパミル.ニカルジピンなど。 短時間作用型カルシウム拮抗薬ニフェジピンは.急性心筋梗塞後の死亡率を高める可能性があり.急性高血圧をコントロールする第一選択薬として使用すべきではない。
4.ニトログリセリンは.全身のAサイズ.Vサイズを拡張する作用があり.左室拡張末期圧および心室壁張力を低下させ.心外膜から心内膜への冠血流を促進し.心筋虚血を改善することができます。 ある研究では.非心臓手術を受けたCADの既往または疑いのある患者において.ニトログリセリンの予防的投与は周術期の心筋虚血の発生を減少させないことが示された。 これは代償性頻脈が関係している可能性があります。
硬膜外鎮痛：硬膜外鎮痛は心臓の前負荷と後負荷を軽減し.アドレナリン反応と凝固反応を抑えることができ.胸部硬膜外鎮痛は冠動脈を拡張することもできます。 このことから.硬膜外鎮痛剤は周術期の心筋虚血を軽減する可能性があることが示唆された。 しかし.硬膜外鎮痛術後の心機能回復を示すエビデンスは不十分であり.呼吸抑制や硬膜外血腫の懸念があります。 最近の2つの研究では.局所麻酔は.特に胸部硬膜外麻酔の適用により.心筋梗塞の発生率を1/3減少させることが示唆されている。
6.NSAIDS/血液恒常性調節作用：NSAIDSは.鎮痛作用や抗血小板作用を目的として多くのCAD患者に使用されているが.正確な作用はまだ不明である。 ケトロラクは.出血時間の延長や腎機能不全を引き起こすことなく.手術のストレス反応を軽減することができます。 ある研究では.モルヒネPCAにケトロラックを追加することで.関節全置換術後の心筋虚血の発生率が低下することが示されました。 この効果が鎮痛作用によるものか.抗血小板作用によるものかは不明である。 主な問題は.手術後の出血の増加です。 COX2（シクロオキシゲナーゼ）阻害剤は.鎮痛作用があるが.アスピリンや他の血小板阻害剤に比べて心筋保護作用が弱い。
7. α2アゴニスト：α2アドレナリン受容体は.シナプス前膜に存在し.シナプス前末端でのノルエピネフリン放出の減少を媒介し.中枢神経系でのノルエピネフリン伝達を抑制し.鎮静.不安.鎮痛をもたらす。 術前コリスチンは大動脈再建術を受ける患者の高血圧.頻脈.ノルエピネフリン濃度を低下させる。 また.コリスチンは術後のフィブリノゲン濃度の上昇を抑制し.エピネフリンによる血小板凝集に拮抗します。 ある研究では.非心臓手術を受けるCAD患者において.手術室入室90分前にコリスチン3mg×Kgを経口投与することで.周術期の心筋虚血の発生を有意に減少させることが示されました。 より特異的なα2アゴニストであるデクスメデトミジンやミバゼロールも.術後の心筋虚血を軽減する可能性があります。
8.急性心筋梗塞の管理。 循環器内科医は.心筋梗塞が疑われる患者をできるだけ早く診察する必要があります。 治療の原則は.十分な灌流（血管形成術またはCABG.手術後の血栓溶解は一般に禁忌）.アスピリンとβ遮断薬.カルシウム遮断薬の回避.左室機能低下に対するACEIである。IABPは進行性心筋梗塞患者において冠状動脈血流の改善と心拍出量の減少をもたらすことがある。
9.貧血・低体温症。 貧血は.術後の心筋虚血の発生率を増加させる。 ハイリスク患者や心筋梗塞患者では.血液の酸素運搬能力がより安全なレベルに達するよう.ヘマトクリットを30％に調整することが望ましいとされています。 低体温は術後の心筋虚血とも関連するため.ハイリスク患者には術中・術後の加温・保温装置が必要です。 最近の研究では.高齢の患者さんに温風暖房装置を使用することで.心筋梗塞の発生を抑えることができることが分かってきました。