臨床工学技士問題表示
臨床工学技士国家試験
解説
補助循環の代表であるIABP、PCPS(一般にVA-ECMOと同義として運用される)、補助人工心臓(VAD)についての基本事項を整理する。IABPのバルーン先端は左鎖骨下動脈分岐部の遠位(下行大動脈)に留置し、弓部大動脈には留置しない。PCPSは大腿動静脈などからの経皮的カニュレーションで緊急導入されることが多く、通常は局所麻酔や鎮静で実施可能で、全身麻酔を必須とはしない。またPCPSは大腿動脈への逆行性送血により大動脈圧を上昇させ、左室の後負荷を増大させうる(左室拡張・うっ血の対策としてIABP併用や左室ベントが必要になることもある)。補助人工心臓は臨床では左心補助(LVAD)が主流で、右心補助単独は相対的に少ない。LVADの流入(脱血)部位は高流量と血栓低減が得やすい左室心尖部(左室脱血)が標準で、左房脱血タイプより一般的である。以上より、正しい記述は「補助人工心臓は左房脱血よりも左室脱血タイプが多い」である。
選択肢別解説
誤り。IABPのバルーンは下行大動脈(左鎖骨下動脈分岐部より遠位)に留置するのが適切で、弓部大動脈に留置しない。先端位置は気管分岐部付近のレベルに相当し、近位端が腎動脈起始部より近位になるように調整する。
誤り。PCPS(VA-ECMO)は緊急導入が多く、通常は局所麻酔・鎮静下での経皮的カニュレーションで開始可能である。外科的カットダウンや安定化目的で全身麻酔を選択する場合はあるが、必須条件ではない。
誤り。PCPSは大腿動脈への逆行性送血により大動脈圧を上昇させ、左心系の後負荷を増加させる傾向がある。左室拡張・肺うっ血を助長する場合があり、IABP併用や左室ベントでの減圧が検討される。
誤り。補助人工心臓は臨床的には左心補助(LVAD)が多数を占める。右心補助単独(RVAD)や両心補助(BiVAD)は症例が限られ、頻度は相対的に少ない。
正しい。現在主流の左心補助人工心臓(LVAD)では、流入側は左室心尖部(左室脱血)とする方式が標準で、高流量を得やすくうっ滞・血栓形成のリスクが相対的に低い。左房脱血タイプは一部の状況で用いられるが主流ではない。
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解説
体外循環開始前のチェックは、患者側(バイタル・採血・血液ガスなど)と装置側(電源系、回路接続、プライミング、ポンプ設定、冷温水槽など)に大別して系統的に行う。冷温水槽は熱交換器を介して血液温度に影響するため、過昇温防止の観点から適正範囲(一般に約42℃以下)であることや水量・循環状態を確認する。患者側では開始直前の血液ガスデータを把握し、換気・酸素濃度・重炭酸投与やプライミング条件の調整に反映する。ローラーポンプを用いる場合はポンプチューブの圧閉度(オクルージョン)を事前に調整し、過大締め付けによる溶血や過小締め付けによる逆流・流量不足を防ぐ。一方、脱血血液温度は体外循環を開始し患者血が回路を流れないと評価できず、溶血量も運転中に尿色や血漿遊離ヘモグロビン等で監視する項目で開始前チェックには含めない。
選択肢別解説
正しい。冷温水槽は熱交換器を介して血液温度に直結するため、開始前に水温(一般に約42℃以下)、水量、循環状態、漏れ・汚染の有無を確認する。過昇温は蛋白変性やガス気泡発生のリスクとなるため、必須の装置側チェック項目である。
正しい。開始直前の患者血液ガス(pH、PaO2、PaCO2、HCO3−、K+、Hbなど)を把握し、酸素化・換気設定、重炭酸投与、プライミング内容の調整に用いる。患者側の標準的な術前・直前チェックに含まれる。
誤り。脱血血液温度は患者血が回路に流入して初めて測定・評価できるため、開始前には確認できない。開始前に確認すべきはプライミング液の温度や冷温水槽の設定である。
誤り。溶血量は開始前に定量的に評価する対象ではなく、体外循環中に尿色、血漿色、血漿遊離ヘモグロビン等で監視・評価する。開始前チェック項目には含まれない。
正しい。ローラーポンプ使用時のポンプチューブ圧閉度(オクルージョン)は開始前に調整・確認する。過大は溶血や発熱、過小は逆流や流量不足の原因となるため、安全な送血のために必須である。
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解説
PCPS(VA-ECMO)中に上肢(設問では左手)の酸素飽和度が低下する主因は、全身への酸素化血供給の低下(ポンプ流量低下など)か、ガス交換能の低下(生体肺悪化、人工肺側の酸素化不良、吹送酸素の不足)である。ACTの過度延長(例:400秒以上)は抗凝固が強い状態を示すに過ぎず、酸素化そのものを直接悪化させる機序はない。むしろACTが低すぎる場合に酸素ator血栓形成→ガス交換低下の懸念がある。したがって、挙げられた選択肢のうち「ACTが400秒以上」は原因として考えにくい。
選択肢別解説
脱血不良はポンプ流量の低下を招き、体循環への酸素化血供給が不足して末梢のSpO2低下を来す。カニュラ位置不良や循環血液量不足などで生じうるため、原因として妥当。
ACTが400秒以上は強い抗凝固状態を示す。これは血栓形成を抑制する方向であり、人工肺の血栓閉塞によるガス交換不良を起こしにくい。ACT延長それ自体はSpO2低下の直接原因とはならない(重篤な出血→高度貧血でもSpO2値は通常保たれやすく、少なくとも即時の上肢SpO2低下の機序としては不適)。従って『原因として考えられない』に該当する。
生体肺の機能不全は、心拍出が残存するVA-ECMOでしばしば上半身の低酸素(differential hypoxemia)を来す。肺で十分酸素化されない血液が上行大動脈から上肢へ送られ、上肢SpO2低下の原因となりうる。
人工肺への吹送酸素濃度(FiO2)が低下すると、人工肺出口血の酸素化が不十分となり、体循環への酸素供給が低下してSpO2が下がる。原因として妥当。
人工肺の血漿漏出(膜濡れ)は膜のガス透過性低下やシャント様挙動を招き、酸素化能が低下する。結果として動脈側の酸素化が悪化し、末梢SpO2低下の原因となる。
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解説
体外循環中の代表的な管理目標は、ACTは開始前に十分上げ(一般に400〜480秒以上を維持)、PaCO₂はおおむね35〜45 mmHgで吹送ガス流量(スウィープ)により調整、PaO₂は200〜300 mmHg程度を目安に吹送ガス酸素濃度(FiO₂)で調整、平均動脈圧(MAP)は成人で60〜80 mmHg程度を目安にポンプ流量・血管作動薬・麻酔深度等で管理する。SvO₂は全身の酸素需給バランス指標で、低下は酸素供給不足(流量不足、低Hb、低FiO₂、低心拍出相当、体温・代謝亢進など)を示唆する。これらを踏まえると、SvO₂低下時に送血灌流量を上げる、PaCO₂高値で人工肺吹送ガス流量を上げる対応は適切。一方、PaO₂高値時に下げるべきはFiO₂でありスウィープではない。ACT高値を理由に体外循環中にプロタミンを投与するのは不適切で、プロタミンは離脱時の中和に用いる。心停止中に動脈圧が高値(100 mmHg)で血管収縮薬投与も不適切で、むしろ血管拡張や流量調整で目標圧に戻す。
選択肢別解説
不正解。体外循環中は血液凝固を確実に抑制するためACTを400〜480秒以上に維持する。ACTが高値でも、体外循環中にヘパリン拮抗薬のプロタミンで中和すると血栓形成リスクが高まるため不適切。ACT高値の背景には血液希釈や凝固因子低下などがあり、離脱時に中和を検討する。
不正解。PaO₂の調整は主に吹送ガスの酸素濃度(FiO₂)で行う。人工肺吹送ガスの流量(スウィープ)は主としてCO₂除去(PaCO₂)に影響するため、PaO₂高値への一次的対応として流量を下げるのは不適切。
正解。SvO₂低値は酸素供給不足を示唆するため、送血灌流量を上げて全身酸素供給量(DO₂)を増やすのは妥当な対応。併せてHb低下やFiO₂、体温・代謝などの要因も評価するが、流量増加は第一選択の一つである。
正解。PaCO₂は人工肺でのCO₂除去量に依存し、吹送ガス流量(スウィープ)を上げるとCO₂除去が増えてPaCO₂は低下する。目標はおおむね35〜45 mmHgで管理する。
不正解。体外循環中(心停止中)の動脈圧目標は成人で概ね60〜80 mmHg。100 mmHgは高値であり、血管収縮薬はさらに圧を上げてしまうため不適切。適切なのは流量調整、麻酔・鎮静の最適化、末梢血管拡張薬の使用などである。
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解説
成人の体外循環(人工心肺)では、組織酸素供給を十分に保ちながら過不足のない灌流を行うために、一般的に次のような目標が用いられる。送血流量は体表面積あたりおおよそ2.2〜2.5 L/min/m^2、平均動脈圧は60〜80 mmHg、混合静脈血酸素飽和度 $\text{SvO}_2$ は70%以上、ヘマトクリットは20〜25%を目安とする。一方、中心静脈圧 $\text{CVP}$ は脱血状態の評価指標であり、通常0〜10 mmHg(多くは0〜5 mmHg)程度に保つ。したがって、$\text{CVP}=20\ \text{mmHg}$ は高すぎ、脱血不良や容量過多、静脈カニューレ位置異常などを示唆し「適切でない」。他の選択肢は一般的な目標範囲内で「適切」である。
選択肢別解説
ヘマトクリット25%は、人工心肺中の一般的目標(約20〜25%)内であり、希釈による粘稠度低下と酸素運搬能のバランスがとれている。したがって適切である。
混合静脈血酸素飽和度 $\text{SvO}_2=75\%$ は、全身の酸素需要に対し送血量・酸素供給が十分であることを示す指標で、目標の70%以上を満たす。よって適切である。
送血流量 $2.4\ \text{L/min/m}^2$ は、成人体外循環の目安(約2.2〜2.5 L/min/m^2)に合致し、代謝需要を満たす初期設定として妥当である。よって適切である。
平均動脈圧70 mmHgは、一般的目標(約60〜80 mmHg)の範囲内で、臓器灌流を維持する上で適切な圧である。したがって適切である。
中心静脈圧 $\text{CVP}=20\ \text{mmHg}$ は、人工心肺下の通常目標(0〜10 mmHg、しばしば0〜5 mmHg)を大きく上回る高値であり、脱血不良、容量過多、静脈カニューレの位置異常や屈曲などを疑う。よって人工心肺操作条件として適切でない。
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解説
PCPS(経皮的心肺補助)は通常V-A(静脈-動脈)ECMOであり、循環補助を主目的とするため大腿動脈からの逆行性送血により左心室の後負荷をむしろ増加させうる。補助人工心臓は、体外設置型では空気圧(空気駆動)の拍動流型が一般的で、体内植込み型では小型・高耐久性が求められるため電動モータによる連続流型(軸流または遠心)が主流である。左心補助では、脱血部位として左室(心尖部)からの脱血の方が左房よりも圧が高く虚脱しにくいため高流量を得やすい。以上より、正しい記述は体内植込み型では連続流型が多いという選択肢である。
選択肢別解説
誤り。PCPSは通常V-A(静脈-動脈)バイパス方式で循環補助を行う。V-V(静脈-静脈)は主として呼吸補助(ガス交換)のためで、血行動態の補助効果は乏しい。
誤り。V-A方式のPCPSでは大腿動脈からの逆行性送血により大動脈圧が上昇し、左心室の駆出抵抗(後負荷)を増大させることがある。そのため左室ベントやIABP併用などでアンローディングを図ることがある。
誤り。体外設置型の拍動流型補助人工心臓は空気圧による駆動(空気駆動)が一般的である。電気駆動は体内植込み型で主流である。
正しい。体内植込み型補助人工心臓は小型化・耐久性の観点から電動モータを用いた連続流型(軸流・遠心)が主流で、拍動流型より多数を占める。
誤り。左心補助では左室(心尖部)脱血の方が左房脱血よりも腔内容量・圧が高く虚脱しにくいため高流量が得られやすい。左房は低圧で吸引虚脱を起こしやすく、流量確保が難しい。
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解説
OPCAB(off-pump CABG)は人工心肺を用いず心拍動下で冠動脈吻合を行う術式で、心停止・心筋保護(心筋冷却や心筋保護液投与)を前提としない。したがって心筋冷却用氷水のような心停止手術向けの心筋保護手段は原則不要である。一方、出血低減と同種血輸血回避に役立つ自己血回収装置、吻合部からの出血を吹き飛ばして視野を確保し、CO2の高い溶解性によりガス塞栓リスクを抑えられるCO2ブロア、拍動する心表面を局所的に固定して吻合を安定化させるスタビライザ、心臓の牽引・虚血や電解質変動で生じうる不整脈に備える除細動器は、OPCABの安全な遂行に必要とされる。なお術中の状況によりon-pumpへ移行する場合に備えて準備されることはあるが、OPCABそのものに氷水は必要ない。
選択肢別解説
心筋冷却用氷水は心停止・心筋保護を目的とするトピカルクーリングであり、心拍動下で行うOPCABでは原則不要。緊急のon-pump移行に備えて準備されることはあるが、OPCABに必須の器材ではないため「不要」が妥当。
自己血回収装置(cell saver)は術中出血の回収・洗浄・返血に用い、同種血輸血を減らすため有用。OPCABでも出血は起こり得るため必要。
CO2ブロアは吻合部の視野確保に用い、血液を吹き飛ばして冠動脈内や吻合部を見やすくする。CO2は血中溶解性が高く空気より塞栓リスクが低い利点があり、OPCABで有用な器具として必要。
スタビライザ(心表面吸着型など)は拍動する心臓の局所運動を抑えて吻合操作を安定化させるOPCABの要となる器具であり必須。
心臓の牽引や虚血に伴う心室細動などの不整脈発生に備え、速やかに電気的除細動を行える体制が必要。OPCABでも除細動器は用意すべき器材であり必要。
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解説
血液透析の溶質除去は拡散(濃度勾配による)と限外濾過(圧勾配による対流輸送)、一部吸着で行われ、触媒作用は関与しない。血液透析の主目的は尿毒症の原因となる病因物質(尿素、クレアチニン、尿酸、リン、β2-ミクログロブリンなど)の除去で、同時に余剰水分・電解質・酸塩基平衡の是正も図る。透析器の構造には中空糸型(主流)と積層型=プレート型がある。通常の血液透析膜は分子量の大きいタンパク質(アルブミンや各種グロブリン)を透過させず保持する。一方、透析液用水処理の逆浸透(RO)膜は細孔が極めて微細で、エンドトキシンやその断片も阻止し、透過させない。
選択肢別解説
誤り。血液透析における溶質除去は拡散・限外濾過(対流)・吸着が主体であり、触媒作用による化学反応で除去するものではない。
正しい。血液透析の中心目的は尿毒症の病因物質を体外へ除去することにある(例:尿素、クレアチニン、リン、β2-ミクログロブリンなど)。併せて体液量・電解質・酸塩基の是正も行うが、設問の表現は適切。
正しい。血液透析器には中空糸型(主流)と積層型(プレート型)がある。近年は中空糸型が大半だが、分類として両者が存在する点は正しい。
正しい。グロブリン(例:IgG 約150 kDaなど)は分子量が大きく、通常の血液透析膜では透過しない(阻止される)。高カットオフ膜など特殊膜でなければグロブリンの漏出は想定しない。
誤り。逆浸透(RO)膜は細孔が極めて小さく、エンドトキシンやそのフラグメントも高率に阻止する。透析液水処理ではエンドトキシンの透過防止が目的の一つであり、透過させない。
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