無輸血手術は20世紀に世界的に有名な形成外科医Adolf Lorenzによって始まり.1960年代初頭にはアメリカの心臓外科医Denton Cooleyが多数のエホバの証人に無輸血心内膜手術を成功させ.そのような患者に対する500例の無輸血心臓手術の報告を発表した。 無輸血心臓手術とは.心臓手術中の同種輸血を回避し.患者の予後を改善する心臓外科とその関連専門家が関与する周術期管理アプローチである。
長年にわたり.多くの心臓外科医が.直接心内膜手術を行い.同種輸血を避けるために.血液の取り扱いと保護技術を使用してきた。 無輸血心臓手術は実際に手術の複雑さを軽減し.術後の患者の回復時間を短縮し.患者の予後を改善することが.多くの施設で明らかにされている。 本稿では.無輸血手術に関する手技と心臓手術への応用に関する研究について概説する。
I. 無輸血手術の理論とその方法
1.1 無輸血手術の理論
無輸血手術は.同種輸血を避け.患者の予後を改善することを目的とした.深遠かつ体系的な周術期アプローチである。 当初は.宗教的な理由から輸血を拒否する一部の外科治療患者によって提唱されたアプローチであった。 現在では.この方法は出血量を減らし.同種輸血に代わる最良の治療法であるため.安全で効果的なチームアプローチであると解釈され.すべての患者に最良の治療を提供している。 完全無輸血手術は.調整可能な周術期の集学的かつ多方面からのアプローチである。 最近の研究では.無輸血手術の原則を適用することで.患者の予後が改善し.合併症や死亡率が減少し.入院期間が短縮し.病院総費用が大幅に削減され.血液ストレスが軽減されることが示されている。
1.2 完全な周術期アプローチとしての無輸血手術
無輸血手術は.周術期において.出血量を制限し輸血を避けることを目的として.さまざまな代替戦略を組み合わせて適用する必要がある。
(1)術前の赤血球貯血量の最大化.
(2)造血の最大化.
(3)出血量の最小化.
(4)酸素放出の最大化。
上記の目的は.
(1) 術前の評価と計画.
(2) 手術中の外科的.麻酔的.技術的.薬理学的戦略.
(3) 術後の血液保護.血液成分の最大限の回復.および合理的なサポートの提供.の3つの段階で達成される。
術前準備は無輸血手術の成功に重要な要素である。
この段階では.実施する手術と患者の状態に基づいた個別の治療計画が必要である。 ある手技の周術期出血量を推定し.ある患者の出血許容量を計算し.患者の生理的予備力および危険因子を定義する。 貧血の有無とその原因を明らかにする。 エポs（遺伝子組換えヒトエリスロポエチン）は.術前に赤血球量を増加させるのに効果的である。 出血量の多い手術では.患者の耐性を高めるために.貧血がなくてもエポsによる治療が必要と推定される。 これにより.患者は術前に十分な赤血球を得ることができ.術中の血液希釈に耐えられるだけでなく.術後には患者のヘモグロビンをより早く正常レベルに戻すことができる。
エポス療法を実施する場合は.鉄イオンの補給に注意しなければならない。 鉄の補給がなければ.たとえ鉄イオンの貯蔵量が正常であっても.エポエチン療法は無効である。 赤血球容積（RCV：ヘモグロビン×体重kg）が1,200を超えると.このような患者にとって安全なリザーバーとなり得るが.RCVが800未満であれば.患者の貯蔵量は正常であると考えられる。 RCVが800未満であれば.輸血を必要とする可能性が高くなる。 <例えば.超音波メスは解剖学的界面なしで軟部組織を分離することができ.他の方法と比較して多くの出血を減少させることができ.血管鉗子クランプは軟部組織の分離における中程度の大きさの血管の出血を制御することができる。 第二に.術中の血液回収技術が適用されたが.血球回収はこぼれた血液を回収するためにのみ使用された。
また.麻酔科医は十分な麻酔深度.筋弛緩.高血圧や高呼吸の回避.麻酔薬や手技の選択.腹腔内圧や下大静脈圧の低下など.無輸血手術において非常に重要な役割を担っており.これらすべてが出血の抑制に役立っている。 特殊な手術としては.低血圧のコントロール.大量投与.急性等容血液希釈などがある。 急性等容血液希釈術では.同種血液や関連製剤の補助を必要とせず.非常に大きな血液量の減少に耐えることができる。
術後期には.出血量を減らし.造血を最大化し.酸素放出を最大化し.酸素消費量を減らすために.いくつかの治療法がある。 出血量を減らす：例えば.高血圧を避ける.正常血液透析を維持する.薬物相互作用に注意する。 術後の正常な出血と活発な出血を区別するために注意深くモニターし.活発な出血を止めるために迅速に介入する。 術後の臨床検査に使用する血液検体の量と頻度に注意する。 ICU患者のモニタリングには1日あたり最大70mlの血液検体が使用され.輸血につながる可能性があることが研究により示されている。 血液検査の綿密な計画.マイクロサンプリング技術の導入.非侵襲的モニタリングにより.医療由来出血量を大幅に減らすことができる。
失血の積極的な管理には.適切な回収と再注入.止血剤の適用も含まれる。
造血の最大化：術前のヘモグロビンの最大化により.患者の大部分は術後の造血補助を最小限に抑えることができる。 しかし.二次的な大量出血は重篤な貧血を引き起こす可能性があり.エポ製剤と鉄イオン静注を併用することで比較的早くヘモグロビン濃度を回復させることができるが.鉄イオン静注と単独で適切な栄養補給を行うことが効果的な場合もある。
適切な高濃度酸素の換気補助を行い.血行動態が耐えられるようであれば.呼気終末陽圧を7～10cmH2Oまで高めることができます。 理想的な血行動態を維持し.強心薬の補助などを行うことで.酸素供給量を最大化する目的を達成することができます。
酸素消費量を最小化する：適切な鎮痛・鎮静剤.神経筋遮断剤などを適用することで.身体の酸素消費量を大幅に減らすことができます。
第二に.心臓外科領域における無輸血手術の応用
過去数十年間.無輸血手術は心臓外科領域で広く用いられてきた。 第二に.輸血を通じて感染する病原性微生物が増えていることである。 保存血液中の細胞性免疫のダウンレギュレーションにより.術後感染症の発生率が増加しているという証拠がある。
また.組織酸素化障害.微小循環血流の減少.輸血関連急性肺障害.凝固障害など.保存に関連した問題による臨床転帰への影響もある。 最近の研究では.輸血は合併症.死亡率.入院期間.コストの増加と関連している可能性があることが示されている。 そのため.心臓手術の分野でも無輸血手術が行われるようになってきている。
1.成人心臓手術における無輸血手術
1960年代初頭.アメリカの心臓外科医Denton Cooleyは.多数のエホバの証人に無輸血で心内膜直視下手術を行うことに成功した。 その結果.心臓手術が輸血なしで安全に行えることが示された[1]。
2000年から2010年にかけて.米国ペンシルベニア州のアレゲニー総合病院で40人の心臓外科患者に無輸血心臓手術が行われ.患者の平均年齢は70±9.5歳.男性21人.女性19人で.そのうち18人がハイリスク患者であった。
手術の内訳は.冠動脈バイパス移植術が19例.弁置換/修理が7例.弁置換と冠動脈バイパス移植術が7例.弁の再交換が4例.冠動脈バイパス移植術の再手術が2例.弁置換と上行大動脈置換術が1例であった。 本研究の結果は.多職種が参加する周術期チームアプローチを用いた血液の取り扱いと保護戦略により.エホバの証人はルーチン手術でも複雑な無輸血心臓手術でも安全に耐えることができ.合併症や死亡率も少ないことを示している。
米国フィラデルフィアにあるペンシルバニア大学医療センターのペンシルバニア病院は.無輸血医療手技の集学的構成を開発した。 2000年5月から2010年4月にかけて，心臓血管外科のブリッジズ教授と彼のチームは，ペンシルバニア病院で94人のエホバの証人を評価しました。 ブリッジズ教授と彼のチームは，ペンシルバニア病院で94人のエホバの証人に無血心臓手術を行いました。
このうち.2人の患者は領収書を得るための情報が不完全であり.1人の患者は輸血を受け.残りの91人の患者のデータは病院の心臓手術データベースから収集された。 このグループのデータによると.手術死亡率は単純冠動脈バイパス移植術で2.2％.単純大動脈弁置換術で5.6％であり.その他の合併症としては.再手術（全体で8.8％.うち2.2％が心臓由来）.敗血症（2.2％）.胸骨感染（1.1％）.一過性虚血発作（1.1％）.透析を必要とする腎不全（1.1％）.換気遅延（18.1％）.換気遅延（18.1％）があった。 遅延換気（18.7％）であり.主要合併症の発生率は選択手術群と緊急手術群で有意差はなかった。
本研究の結果は.エホバの証人に属する患者の無輸血心臓手術は.選択的手術と緊急手術のいずれの状況においても良好な成績で実施できることを示している。 冠動脈バイパス術単独と大動脈弁置換術単独の死亡率は.いずれもSTS（The Society of Thoracic Surgeons：胸部外科学会）が予測した死亡率の95％信頼区間内であった。
無輸血心臓手術を受ける患者は.術前に無輸血医療チームと心臓外科スタッフ基準で評価された。 全例に術前に硫酸第一鉄の経口投与とエポエチンの皮下投与（週40,000～60,000単位の皮下投与）が行われた。 条件が許せば.ヘモグロビン濃度130g/dL以上で手術を行った。 経口クロピドグレルやその他の抗血小板薬を服用しているすべての患者は.術前に最低5日間休薬する必要があり.周術期の出血を減らすために上記の薬剤を中止する理想的な時期は通常7〜10日間である。 血小板機能分析装置の使用は.外科的介入の理想的な時期を決定するのに役立つ。 ワルファリン内服中の患者の国際標準比を術前に正常値に戻すには.低分子ヘパリンまたはノルマルヘパリンの皮下投与に変更することが可能であり.通常は手術の48時間前に中止する。
心臓手術における術中の特別な注意事項としては.以下のようなものがある：
(1) 患者が麻酔された後.RCVに基づいて患者から1～3単位の血液が採取される（RCV>900の場合は1単位.RCV>1100の場合は2単位.RCV>1400の場合は3単位）。 採血量は通常5％アルブミンで置換される（急性等容血液希釈）。
(2) 非体外循環心臓手術では.活性化凝固時間(ACT)>300秒を維持するためにヘパリン100mg/kgを投与する。 従来の体外循環心臓手術では.ACTを450秒以上に維持するためにヘパリン300mg/kgを適用した。
（3）体外循環プレコンディショニングは.血液希釈の程度を軽減するために逆行性自己血栓プライミング（RAP）を適用した。 ヘマトクリット値を最大にするために血液濃縮装置と50gのマンニトールが使用された。 患者に投与された抗線溶薬はアミノカプロン酸で.負荷量150mg/kg.その後1時間あたり1gを6時間点滴した。 硫酸シクリジニウムは100単位あたり1mgでヘパリンを中和した。
（4）体外循環手術を受けるすべての患者に34◦Cの中等度の低体温療法が用いられ.体外循環から脱出する前に患者は36◦Cまで再加温された。
（5）赤血球は血液保存バッグの延長チューブを通してセルセイバー法を適用して回収された。
（6）再手術は凝固障害のある患者に行われた。
術後管理：術後管理は.潜在的な問題の迅速な特定を考慮すべきである。 術後検査は小児用検査管で行い.採血量を最小限にする。 血液希釈を避けるため.晶質液の投与を慎重に管理する。 アスピリン治療を受けている患者や腎不全の患者にはバソプレシン（0.3 uk/kg）を考慮する。 冠動脈バイパス術を受ける患者には凝固第VII因子の投与は避ける。胸腔チューブから150mL以上の排液が2時間連続であり.血管圧が高く.必要量が増加している血行動態が不安定な患者は.出血および/または心膜タンポナーデを除外するために縦隔を再開通すべきである。
2.小児心臓手術における無輸血手術
心臓手術における同種輸血は.事前の自己献血と周術期の自己輸血法により著しく減少したが.乳幼児や小児では血液量が少ないため.小児の無輸血心内直術を成功させることはより困難である。 小児の無血心臓手術を行う上で.プレチャージを減らすことは大きな要因であり.体外循環ループを狭くすることで達成できる。
体外循環ループを狭めるには.動脈.静脈.心内膜の吸引ラインの長さを短くし.内径を小さくするだけでなく.不要なコンポーネントを取り除く必要がある。 真空補助静脈還流はプレチャージの減少にも役立つ。 真空補助静脈還流は.膜型肺酸素吸入器の位置の高さを下げるので.動脈.静脈.吸引ラインの長さを大幅に短縮することができる[21]。
Van Sonらは.小児の心臓手術において.出血量を減らし.適切なヘマトクリットを維持するために.周術期に多くの戦略を用いた：
（1）ヘマトクリットが38％未満の場合.合成エリスロポエチンで前処置する；
（2）可能な限り心臓カテーテル検査を回避する；
（3）胸壁組織.心膜切除.大血管郭清の際.低エネルギー電気凝固法を適用する。
（4）体外循環前の輸液は最小限にとどめる.
（5）体外循環ラインの容量を減らすことにより.体外循環前充電を減らす.
（6）ヘマトクリットを減らすために.適度な体外循環流と合理的な心臓内吸引法を適用する.
（7）術後の余分な水分を除去するために.修正限外濾過を行う.
（8）可能な限り.深部低体温を避ける.
（9）可能な限り.深部低体温を避ける.
（10）可能な限り.深部低体温を避ける。 体外循環の再加温までの時間を短縮するために.可能な限り深い低体温は避ける。
(9) 体外循環後のヘパリン再投与は.活動性の出血点がないと確信できるまで遅らせる。
(10)体外循環系全体の残留灌流液は穏やかに体内に戻された。
(11)赤血球比容積を増加させるために.赤血球減少患者には術後に経口鉄イオンが投与された。
宮地ら[23]は.先天性心疾患の低体重児（体重4～7Kg）68例に対し.小型プリチャージ式体外循環システムを適用して無血心臓直視下手術を行い.体重4Kg以上の先天性心疾患児に対しても小型プリチャージ式体外循環を適用することで.複雑な先天性心疾患手術が安全に行えることを示した。 この結果は.無血心臓手術の制限因子は.術前の赤血球圧レベルや心臓外科手術の複雑さではなく.むしろ体外循環の持続時間と小児の体重であることを示唆している。
2010年.浙江大学医学部小児病院心臓外科は.国内で初めて「小児無出血心臓手術」を実施し.術後の腎不全や肺炎の発生率.術後の人工呼吸器の使用や監視時間を大幅に削減した[24 ]. 近年.無血心臓手術は北京の福外心臓血管病病院や武漢アジア心臓病院で成功し.良好な成績を収めているが.文献上ではまだ多数の関連症例の報告はない。
III.結論
まとめると.新しい手術器具と心臓手術手技の絶え間ない開発.および赤血球造血を促進する治療薬の開発の成功により.血液の取り扱いと保護の方法はかなり効果的になってきた。 無輸血手術や無輸血心臓手術は.輸血を必要とする従来の心臓手術に比べ.肝炎やエイズなどの感染症に対する輸血の必要性を回避できるという多くの利点があるため.世界中の主要な病院や医療センターで急速に普及している。
無輸血心臓手術は.術後感染症のリスクを減らし.入院期間を短縮し.医療費を削減します。 特に最近の研究では.輸血は術後合併症のリスクを高め.生存率を低下させることが示されている。 しかし.無輸血心臓手術はシステマティックなプロジェクトであり.そもそも無輸血心臓手術を成功させるためには.集学的な無輸血医療チームと周術期のあらゆる側面の管理に対するシステマティックなアプローチが必要である。