臨床工学技士問題表示
臨床工学技士国家試験
解説
人工心肺(CPB)では、低体温管理と希釈灌流が生体に特有の影響を与える。低体温では代謝率と酸素消費量が低下するため、必要な灌流量(至適灌流量)はむしろ減らせる方向となる。CPB中はストレスホルモンの上昇や低体温の影響で膵β細胞からのインスリン分泌が抑制されやすく、高血糖傾向を来す。希釈および低体温は酸素解離曲線を左方移動させ(酸素親和性増大)、一方で回路内のせん断応力や陰圧吸引・異物接触により溶血が生じ、血中遊離ヘモグロビンが増加する。さらに液体一般と同様に、体温低下は血液粘ちょう度を上昇させる。以上より、正しい選択肢は4と5である。
選択肢別解説
誤り。低体温では組織代謝と酸素消費量が低下するため、必要灌流量(至適灌流量)は増加ではなく低下方向に調整できる。体温を下げるほど多く流す必要はなく、むしろ過灌流を避ける。
誤り。CPBと低体温はストレスホルモン優位や膵分泌低下を介してインスリン分泌を抑制しやすく、血糖は上昇傾向となる。よって血中インスリン濃度が上昇するとは言えない。
誤り。体外循環に伴う血液希釈(プライミングによる急性希釈など)や低体温は、酸素解離曲線を左方へ移動させ酸素親和性を増大させる方向に働く(2,3-DPG低下や温度低下の影響など)。右方偏位とは逆。
正しい。人工心肺回路内でのポンプやチューブによるせん断、陰圧吸引、人工材料への接触などで溶血が生じ、血中遊離ヘモグロビンが増加する。溶血は腎機能障害や黄疸のリスクとなるため監視が重要。
正しい。液体の粘度は温度低下で上昇する性質があり、血液も同様に体温の低下で粘ちょう度が上昇する。CPBでは希釈により粘ちょう度を下げて血流維持を図ることがあるが、本設問の記述自体は正しい。
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解説
体外循環では、充填液や循環管理の目的に応じて薬剤を併用する。マンニトールは浸透圧性利尿薬で、回路充填液に加えて浸透圧維持と利尿促進(腎保護)を図る目的で用いられ、適切な組合せである。乳酸加リンゲルは晶質液であり膠質浸透圧を保持する作用はないため、「膠質浸透圧の保持」との組合せは誤りである(膠質浸透圧維持にはアルブミン等の膠質液を用いる)。炭酸水素ナトリウムは代謝性アシドーシスの補正に用いるアルカリ薬であり、「アルカローシスの補正」との組合せは誤り。ハプトグロビン製剤は遊離ヘモグロビンと結合して腎障害を予防するため、溶血対策として適切。塩化カルシウムは心筋収縮力増強や低カルシウム血症是正に有用であり適切。したがって誤っている組合せは2と3である。
選択肢別解説
マンニトールは浸透圧性利尿薬で、回路充填液等に添加して浸透圧を保ち利尿を促進し、腎保護や浮腫抑制を目的に用いられる。よって「浸透圧の調節」との組合せは適切であり、誤りではない。
乳酸加リンゲルは晶質液であり、膠質浸透圧(主に血漿蛋白に依存)を保持する作用はない。膠質浸透圧の保持には5%アルブミンなどの膠質液を用いる。したがって本組合せは誤り。
炭酸水素ナトリウムは代謝性アシドーシスの補正に用いられるアルカリ薬であり、アルカローシスの補正には用いない。よって「アルカローシスの補正」との組合せは誤り。
ハプトグロビン製剤は遊離ヘモグロビンと結合し、腎尿細管障害を予防する。体外循環時の高度溶血への対応として適切であり、誤りではない。
塩化カルシウムは心筋の収縮に必須なCa2+を補給し、心収縮力増強や血圧上昇作用を示す。低Ca血症是正や収縮力低下への対応として適切であり、誤りではない。
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解説
人工心肺(CPB)中の溶血は、主に機械的ストレス(高いずり応力、過度の陰圧、キャビテーション、強い乱流、強い吸引)によって赤血球膜が損傷することで生じる。カニューレ径が細いほど同一流量を得るために流速が上がり、先端・側孔付近で高ずり応力や圧力低下(キャビテーション)を招きやすく溶血リスクが上がる。特に脱血側は十分な還流を得るために陰圧(重力脱血でも過度の吸引、あるいはVAVDでの陰圧付加)がかかりやすく、細径カニューレでは溶血が増える。一方、低体温は血液粘度や凝固に影響するが、通常のCPB操作範囲では溶血の直接原因とはされない。ベント回路は過度の回転・吸引で溶血を助長しうるが、「回転不足」は溶血の要因ではない。無血充填(等張電解質溶液でのプライミング)は赤血球を浸透圧的に破壊せず、溶血の原因とはならない。
選択肢別解説
正しい。細い送血カニューレでは同一灌流量でも流速が上がり、先端・側孔で高ずり応力や圧力低下が生じ、局所の乱流やキャビテーションを介して赤血球膜が機械的に損傷し溶血につながる。過大流量を細径で通す設定は特に危険であり、適切な内径選択が重要である。
正しい。細い脱血カニューレは所要の静脈還流を得るために高い陰圧を必要とし、過度の陰圧や乱流により赤血球損傷が増える。重力脱血でも狭窄・屈曲や細径で陰圧が大きくなり、VAVD(陰圧補助脱血)ではさらに溶血リスクが上がるため、十分な内径と適切な陰圧管理が必要である。
誤り。低体温は血液粘度や凝固系に影響を与えるものの、CPBの一般的な温度管理範囲では低体温そのものが溶血の直接原因とはならない。溶血は主として機械的因子(過度の陰圧、ずり応力、キャビテーション、強い吸引)によって生じる。
誤り。ベント用ポンプの回転不足は吸引が不十分となり心腔の減圧不良や心臓過伸展の原因にはなりうるが、溶血を助長する要因はむしろ過度の回転(強い吸引)である。よって「回転不足」自体は溶血とは関連しない。
誤り。無血充填(等張電解質溶液でのプライミング)は赤血球を浸透圧的に破壊せず、溶血の原因とはならない。血液混入後も等張であれば溶血は起こらない。溶血は主として機械的外力による赤血球損傷で生じる。
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解説
体外循環では血液が人工物表面に接触し、非生理的な圧力・せん断応力や希釈、補体活性化などを受け、溶血・血小板減少・白血球動態変化・免疫機能低下が生じる。送血ポンプ(ローラ/遠心いずれも)による過大な陰圧・陽圧や高いせん断応力は赤血球膜を損傷し溶血の原因となる。リンパ球は接触活性化・サイトカイン環境・ステロイド投与等の影響で機能低下(T細胞・NK細胞活性低下)を示す。顆粒球は開始直後は肺へのトラッピング等により一過性に減少し、その後反跳的に増加しうるため「開始直後から増加」は誤り。血小板は希釈、表面吸着、活性化・消費で減少するが一般に30〜50%程度で、70〜80%減少は過大表現で通常所見とは言い難い。溶血では遊離ヘモグロビンがハプトグロビンと結合して消費され、血中ハプトグロビン濃度は低下する。
選択肢別解説
正しい。送血ポンプのローラ圧過大、遠心ポンプの高回転・吸引、狭小回路での高せん断などにより赤血球膜が損傷し溶血が生じる。所見として血漿遊離ヘモグロビン上昇、LDH上昇、間接ビリルビン上昇、尿中ヘモグロビンなどを認めうる。対策は適正オクルージョン・回転数管理、陰圧・吸引の最小化、気泡回避など。
正しい。体外循環に伴う補体活性化・サイトカイン放出、人工物表面接触、希釈やステロイド投与などにより、T細胞やNK細胞の数や機能が一過性に低下し、細胞性免疫が抑制される。術後感染リスクやウイルス再活性化の一因となる。
誤り。顆粒球(好中球)は人工心肺開始直後は肺毛細血管へのトラッピングや接触活性化による辺縁化で一過性に減少し、その後リバウンド的に増加することが多い。「開始直後から増加」とする記載は適切でない。
誤り。血小板は希釈、人工物表面への吸着、活性化・消費、剪断応力などで減少するが、一般的には30〜50%程度の減少が多い。70〜80%減少は通常の体外循環の範囲を超える大幅減少で、他病態(重度出血、HITなど)の関与を疑う所見である。
誤り。溶血で増加するのは血漿遊離ヘモグロビンであり、ハプトグロビンはこれと結合して肝で処理されるため消費され低下する。溶血進行時はハプトグロビン低下、遊離ヘモグロビン上昇が典型である。
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解説
透析装置(コンソール)には患者安全と治療の精度確保のため、血液回路・透析液回路の監視と制御機能が標準で組み込まれている。代表的な内蔵機能は、透析液側への赤血球混入を監視する漏血検出器、静脈側回路の気泡を検知して血液ポンプ停止・クランプ閉鎖を行う気泡検出器、透析液を約35~40℃に維持するための温度測定・加温制御、そして設定した除水速度・総量を達成する除水制御(TMP制御や体積平衡方式など)である。一方、透析液の濃度管理は電導度計(導電率計)と温度補正によってリアルタイムに監視・制御され、浸透圧計は凍結点降下などの原理でオフライン計測が中心で応答性に乏しく連続監視に適さないため、コンソールには組み込まれない。従って、組み込まれていないのは透析液浸透圧計である。
選択肢別解説
漏血検出器はダイアライザ透析液出口側の透析液を光学的に監視し、赤血球混入による透過率低下を捉えてアラーム・回路遮断を行う。患者安全確保のため透析装置コンソールに標準搭載される。よって『組込まれていない』には該当しない。
気泡検出器は静脈側回路に設置される超音波式(現在主流)や光学式で、気泡を検出すると血液ポンプ停止・静脈クランプ閉鎖などの安全動作を行う。コンソールに組み込まれる基本的安全機能であり、『組込まれていない』には該当しない。
透析液温計(温度計)は透析液温を連続測定し、ヒータと連携しておよそ35~40℃に制御する。患者の体温負荷やダイアライザ性能に直結するため、コンソール内蔵の基本機能である。よって『組込まれていない』には該当しない。
除水制御装置は設定した除水速度・総除水量を正確に実施するための機構で、TMP制御方式や、平衡チャンバ(ダイアフラム・ピストン)を用いた体積平衡式が用いられる。透析治療の中核機能としてコンソールに組み込まれているため、『組込まれていない』には該当しない。
透析液浸透圧計は一般にコンソールには内蔵されない。透析液の濃度管理は電解質濃度と相関する電導度の連続監視・制御で行われ、浸透圧計(凍結点降下法など)は応答が遅く連続リアルタイム監視に不向きで安全制御上の一次手段とならないためである。したがって本問の該当肢である。
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解説
ICUで用いられる人工呼吸器は、陽圧換気を安全かつ安定に実施するために、(1)吸気・呼気を切り替え、呼気を外部へ排出しつつPEEPを付与する呼気弁系、(2)換気の安全監視と制御のための気道内圧モニタ(圧センサ・アラーム系)、(3)医療用空気と酸素を所定の比で混合して設定FiO2を供給する酸素濃度調節装置(ブレンダ)などを備える。ICUの人工呼吸器は開放(半開放)回路で再呼吸を前提としないため、麻酔器の循環回路で用いる二酸化炭素吸収装置(ソーダライム等)は構成要素に含まれない。またピンインデックスシステムは小型ガスボンベの誤接続防止規格であり、人工呼吸器本体の構成要素とはいえない。
選択肢別解説
正しい。呼気弁は呼気相に患者回路を大気(排気系)へ開放し、さらにPEEPを精密に制御する中核部品で、現代のICU用人工呼吸器に必須である。
正しい。気道内圧モニタはPIPやプラトー圧、PEEPなどを監視し、過圧や回路異常をアラームで検出する。圧規定・量規定いずれの換気でも安全確保に不可欠である。
正しい。酸素濃度調節装置(酸素・空気ブレンダ)はO2とAirを混合し、設定FiO2の吸入ガスを供給するための基本構成要素である。
誤り。二酸化炭素吸収装置は麻酔器の循環(閉鎖)回路で再呼吸時にCO2を除去するためのもので、ICUの人工呼吸器(開放・半開放回路)には通常用いられない。
誤り。ピンインデックスシステムは小型ガスボンベ用の誤接続防止規格(ヨーク式接続)であり、人工呼吸器本体の構成要素ではない。ICUでは中央配管からガス供給されるのが一般的である。
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