臨床工学技士問題表示
臨床工学技士国家試験
解説
人工心肺回路では、体外循環中の回路内血液量(貯血槽レベル)を安定させるために、送血流量は脱血(静脈還流)に術野吸引血の戻りを加えた総流入量に整合させるのが基本である。落差脱血の落差は一般に50〜60cm程度が目安で、過大な落差は陰圧過大や血管・カニューレの虚脱、溶血を招く。脱血不良時はカニューレ位置・屈曲・陰圧条件・充満(ボリューム)など原因評価と是正が優先で、利尿剤投与は低容量を悪化させるため不適切。大動脈解離が疑われた場合は送血圧・流量をむしろ抑制し、送血中止や送血部位変更の検討が必要である。したがって、吸引戻りが多い場合に送血流量を(脱血量よりも)増やして総流入に合わせるという選択肢が正しい。
選択肢別解説
誤り。落差脱血で必要な落差は通常50〜60cm程度が目安であり、「少なくとも1m以上」は過大で、過度の陰圧により静脈・カニューレの虚脱や溶血、脱血不安定化のリスクが高まる。
正しい。術野吸引(サクション)からの戻りが増えると、貯血槽への流入は「脱血量+吸引戻り量」となる。貯血槽レベルを維持するには送血流量をこの総流入量に合わせて増やす(短時間の調整)。必要に応じて吸引の適正化や無駄な吸引の削減も併せて行う。
誤り。「できるだけ深くする」と一律に深く挿入するのは不適切。深くし過ぎると心房壁やSVC/IVC壁への吸着、開口部の閉塞を招き脱血不良を悪化させる。適切なのは原因に応じた再位置決め(浅く/深く/角度調整)、屈曲の是正、落差・陰圧条件の調整、カニューレ径の再検討などである。
誤り。脱血不良の背景に循環血液量不足がある場合、利尿剤はさらにボリュームを減らし脱血を悪化させる。まずは輸液による充満改善、カニューレ位置・屈曲の確認、落差やVAVDの最適化、送血流量の調整(還流に合わせて低減)などを行う。
誤り。大動脈解離を認めた場合に送血流量を上げると、送血圧上昇により解離の進展や偽腔灌流の増悪を招く。適切なのは送血を一時的に停止または流量を低下させて血圧をコントロールし、真腔送血の確認や送血部位(腋窩・大腿など)の変更を検討することである。
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解説
体外循環中の溶血は、空気との接触(気泡型肺)、過大なせん断応力(ローラポンプの過度な圧迫や狭小部での高速流)、陰圧過多の吸引回路・脱血、過小径のカニューレ使用などが主因となる。膜型肺は血液とガスを隔てるため一般に溶血が少なく、ポンプは遠心ポンプの方がローラポンプより溶血が少ない傾向がある。高度溶血では赤血球内K$^{+}$が血漿に流出して高カリウム血症を来しやすく、重要な臨床サインとなる。対応は原因除去(陰圧・流量・カニューレ径・回路条件の是正等)と支持療法であり、抗凝固薬ヘパリンの追加は溶血対策にならない。必要に応じて遊離ヘモグロビン対策としてハプトグロビン投与等を検討する。以上より、「血中カリウム濃度上昇で高度溶血を疑う」が正しい。
選択肢別解説
誤り。気泡型肺は血液と酸素ガスが直接接触するため気液界面や微小気泡による障害で溶血しやすい。膜型肺の方が一般に溶血は少ない。
誤り。ローラポンプはチューブ圧迫に伴うせん断・摩擦応力や過度オクルージョンで溶血が増える。一方、遠心ポンプは流体力学的駆動でせん断が比較的低く、溶血が少ない傾向にある。
誤り。ヘパリンは抗凝固薬であり溶血の治療にはならない。高度溶血では原因除去と支持療法に加え、遊離ヘモグロビン対策としてハプトグロビン投与などを検討する。
誤り。送血流量に対して細い送血カニューレを用いると先端流速・せん断応力が上昇し、圧力損失も増えて溶血リスクが高まる。
正しい。溶血により赤血球内のカリウムが血漿へ流出するため血中カリウム濃度は上昇しやすい。高度溶血の指標となり、他に遊離ヘモグロビン上昇、ヘモグロビン尿、LDH高値などを伴うことがある。
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解説
人工心肺の送血ポンプには、容積型のローラポンプと非容積型の遠心ポンプがある。ローラポンプはチューブ内腔をローラで完全閉塞して一定容積を送り出すため、回転数が流量にほぼ比例し流量制御が容易だが、下流閉塞時には危険な高圧が発生し回路破裂リスクが高い。一方、遠心ポンプは前負荷・後負荷・血液粘度の影響で回転数と流量が一義的に決まらないため、正確な管理には流量計が必要である。血液損傷は一般にローラポンプの方が大きく、遠心ポンプはヘモリシスが少ない傾向にあり、PCPS/ECMO などの長期補助循環に適している。
選択肢別解説
正しい。ローラポンプは容積型で、ローラの回転に伴って一定容積を送るため、回転数と送血流量がほぼ比例し、回転数設定で流量制御が容易である。
正しい。遠心ポンプは非容積型で、前負荷・後負荷・血液粘度により同一回転数でも流量が変動する。したがって実流量を把握するために外部流量計が必要となる。
誤り。血液損傷(溶血・血小板障害など)は一般にローラポンプの方が多く、遠心ポンプの方がせん断応力が低く血液損傷が少ない傾向にある。
誤り。ローラポンプは回路が閉塞しても押し込み続けるため、回路内圧が上昇し破裂の危険が高い。圧監視やリリーフ機構が不可欠である。
正しい。遠心ポンプは血液損傷が少なく耐久性にも優れるため、PCPS/ECMO などの長期補助循環で広く用いられる。
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解説
人工心肺(体外循環)は心臓と肺の機能を一時的に代行する装置・回路で、静脈リザーバ(貯血槽)、血液ポンプ、人工肺、熱交換器、フィルタ、吸引系(心腔内・術野吸引)などで構成される。心臓手術で広く用いられている標準的な人工心肺回路は、大気に開放された静脈リザーバを備える開放回路型が主流である。血液ポンプは無拍動の定常流(ローラポンプや遠心ポンプ)が一般的で、拍動流は必須ではない。ECMOは長期循環補助を目的とした閉鎖回路で、人工心肺のような開放リザーバや術野吸引系を基本的に含まないため回路構成が異なる。体外循環時間は手術内容に応じて可変であり、3時間を超えて安全に運用されることも多い。
選択肢別解説
誤り。人工心肺は体循環と肺循環の双方を代行し、心臓手術中に全身の血液酸素化と灌流を担う。一方「左心補助」はLVADなど左心系に限定した補助であり、人工心肺の目的・適応とは異なる。
誤り。ECMOは長時間補助を目的とした閉鎖回路で、静脈リザーバ(大気開放の貯血槽)や心腔内・術野吸引系を基本構成に含まない。一方、人工心肺は開放リザーバや吸引系を備えるなど回路構成が異なる。
正しい。心臓手術で用いられる標準的な人工心肺回路は、大気に開放された静脈リザーバを持つ開放回路型が広く採用されている(ハードシェルリザーバ)。近年、閉鎖型や最小侵襲型(MiECC)もあるが主流は開放回路である。
誤り。人工心肺は無拍動の定常流で安全に運用されており、ローラポンプや遠心ポンプが主流である。拍動流ポンプは選択肢の一つではあるが「必要とする」わけではない。
誤り。体外循環に絶対的な「3時間の使用限界」はない。手術内容により2~3時間程度で終えることも多いが、4~6時間以上に及ぶ症例もあり、3時間を超えて運用されることは一般的である。
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解説
人工心肺による体外循環では、血液が非生体表面(回路・酸素atorなど)に接触することで補体系(主に副経路)が活性化し、C3a・C5a などのアナフィラトキシンが産生され炎症反応が惹起される。接触系の賦活(XII因子→プレカリクレイン→カリクレイン)によりキニン系が動員され、ブラジキニンは増加する。血液成分では、希釈、回路表面への付着・活性化、消費、機械的損傷などにより血小板が減少し、白血球ではリンパ球が著明に減少して好中球優位となる。内分泌反応としては、手術侵襲・ストレス、非拍動流、体液変動などの影響で抗利尿ホルモン(バソプレシン)はむしろ上昇傾向を示す。以上より、1・2・3は正しく、4・5は記載が逆で誤りである。
選択肢別解説
正しい。血液が人工物に接触すると補体系が主に副経路で活性化し、C3a・C5a などのアナフィラトキシン生成、好中球活性化、炎症反応の増強が起こる。体外循環に特有の非生体表面接触が誘因である。
正しい。体外循環では血液希釈、回路・人工肺表面への付着、活性化に伴う消費、機械的破壊や剪断応力などにより血小板数は低下する(一般に30〜50%程度の減少がみられることが多い)。機能低下(活性化・脱顆粒)も併発する。
正しい。体外循環中はリンパ球が相対的・絶対的に減少し、白血球分画は好中球優位となる。原因としては希釈、再分布(margination)、アポトーシスやサイトカイン環境の変化などが挙げられる。
誤り。抗利尿ホルモン(バソプレシン)は手術侵襲やストレス、非拍動流、相対的低灌流・体液変動などの影響でむしろ上昇傾向を示すため、「減少する」は不適切である。
誤り。接触系(カリクレイン-キニン系)が賦活化され、キニノーゲンからブラジキニンが産生・遊離されるため、血中ブラジキニンは増加する。「減少する」は逆である。
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