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。
解説
人工心肺（体外循環）では、血液が人工材料に接触し、機械的せん断や希釈、低体温管理、虚血再灌流などの影響を受ける。これにより血小板は吸着・活性化・消費・希釈で減少し、白血球活性化を介してIL-6などの炎症性サイトカインが放出される。また低体温やストレスホルモン優位により膵β細胞のインスリン分泌は抑制され高血糖傾向となる。一方、赤血球は回転ポンプや回路内での物理的ストレスにより溶血を生じ、血清遊離ヘモグロビンは増加するため「低下」は誤り。心房性ナトリウム利尿ペプチド（ANP）は心房伸展で分泌が増すホルモンであり、体外循環全体で一様に低下するとは言えない。特に大動脈遮断解除後や前負荷増大時に上昇がみられる報告があり、「低下する」と断定する記載は不適切である。
選択肢別解説
正しい。体外循環中は血液希釈、回路・酸素atorへの吸着、機械的ストレスによる活性化と消費により血小板数が低下する。術後早期に出血傾向の一因となり得る。
正しい。低体温管理や手術ストレスに伴うカテコラミン・グルカゴン上昇などにより、膵β細胞のインスリン分泌は抑制され相対的不足となり高血糖傾向を示す。よって体外循環中のインスリン分泌は減少する。
正しい。血液が人工材料に接触することで補体系や白血球が活性化し、IL-6、TNF-αなどの炎症性サイトカインが放出され全身炎症反応を惹起する。
誤り。体外循環では回路やポンプによる機械的せん断で赤血球溶血が生じ、血清遊離ヘモグロビンは増加する。したがって「低下する」は不正確。
誤り。ANPは心房壁伸展で分泌が増加する。体外循環中に一律の低下はみられず、特に遮断解除後や前負荷が回復・増加する局面で上昇する報告があるため、「低下する」と断定するのは不適切。
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。
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。
解説
体外循環では、プライミングなどによる血液希釈でヘマトクリットが低下し、血液粘稠度は低下する。これに伴って血漿タンパク濃度も下がるため膠質浸透圧は低下する。希釈によりポンプ内のずり応力が相対的に下がるため、一般的には溶血は増えない。一方、低体温管理は代謝低下を目的に用いられるが、温度低下は血液の粘性を上昇させ、さらに酸素解離曲線を左方偏位させてヘモグロビンの酸素親和性を高めるため、末梢組織での酸素放出（移行）は抑制される。よって正しいのは選択肢5であり、1～4は生理学的機序に反する。
選択肢別解説
誤り。血液希釈によりヘマトクリットが下がると血液粘稠度が低下し、ローラーポンプ等でのずり応力も相対的に低下するため、一般には溶血は増加しない。溶血は回路設計やポンプ条件に強く依存するが、「希釈で溶血量が増加する」との一般化は不適切。
誤り。血液希釈では血漿タンパク（アルブミンなど）の濃度が下がるため膠質浸透圧は低下する。晶質液主体のプライミングでは特に顕著で、COP維持にはアルブミンやHESなどの膠質製剤追加が必要。
誤り。血液希釈（ヘマトクリット低下）は血液粘稠度を低下させる。粘稠度はヘマトクリットと温度に依存し、希釈のみでは増加しない。
誤り。低体温では血液の粘性が増加し、血液粘稠度は上昇する。水の粘度上昇や赤血球変形能低下の影響も加わるため、低体温で粘稠度が低下するという記述は不正確。
正しい。低体温では酸素解離曲線が左方偏位し、ヘモグロビンの酸素親和性が増大するため、末梢組織での酸素放出（移行）が低下する。加えて低温での拡散係数低下や血液粘稠度上昇・血管収縮も、組織酸素移行を阻害する方向に働く。
解説
人工心肺（CPB）を用いた体外循環では、プライミング液による希釈と、血液が人工材料表面に接触すること、非拍動流・低体温・麻酔・手術侵襲といった生理学的負荷が同時に起こる。代表的な変化として、電解質は希釈により一般に低下傾向を示し（特にイオン化カルシウムは希釈に加えて保存血中クエン酸によるキレート化やアルカローシスで低下しやすい）、免疫・炎症系は補体活性化や好中球活性化を介してIL-6, IL-8, TNF-αなど炎症性サイトカインが放出される。内分泌系では、膵血流の低下や低体温・ストレスホルモンの影響でインスリン分泌は低下し高血糖傾向、バソプレシン（ADH）は低血圧や非拍動流・ストレス刺激により上昇しやすい。これらを踏まえると、本問の正誤は、Ca低下・炎症性サイトカイン放出・バソプレシン上昇が正しく、Na上昇とインスリン分泌増加は不正解である。
選択肢別解説
正しい。プライミング液による希釈で総カルシウム濃度は低下し、さらに保存血由来のクエン酸によるキレート化やアルカローシス（体外循環中の換気管理や低体温に伴うpH変動）でイオン化Ca2+が下がりやすい。臨床的にも体外循環導入後にイオン化カルシウムの低下が観察され、補正が必要となることがある。
誤り。体外循環の導入で血液はプライミング液により希釈されるため、血清Na+は一般に低下または大きく変化しない方向であり、上昇とは言い難い。臨床ではプライミング液の組成に依存するが、少なくとも『上昇』を一般的変化として選ぶのは不適切である。
誤り。体外循環中は膵血流低下や低体温、カテコラミン・コルチゾールなどストレス関連ホルモンの影響によりインスリン分泌は抑制され、組織側のインスリン抵抗性も相まって高血糖傾向となる。したがってインスリン分泌の『増加』は不正確。
正しい。血液が人工心肺回路という非生体面に接触することで補体・白血球が活性化され、IL-6, IL-8, TNF-αなどの炎症性サイトカインが放出され、体外循環関連の全身炎症反応（SIRS）が惹起される。
正しい。体外循環では非拍動流や麻酔・手術侵襲、導入時の血圧低下などが視床下部—下垂体系を刺激し、バソプレシン（ADH）の分泌が方進して血中濃度は上昇しやすい。臨床的にも導入早期にAVP高値が観察されることがある。
解説
人工心肺による体外循環（CPB）では、手術侵襲・体外循環そのもののストレス、低体温、血液の回路接触による炎症反応、希釈（プライミング）などが重なり、生体反応が大きく変化する。代表的には交感神経・副腎髄質が亢進してカテコールアミン（アドレナリン）が上昇し、RAASも賦活化して血中レニン活性が上昇する。低体温やストレスホルモン（カテコールアミン、コルチゾール）によりインスリン分泌・感受性が低下するため血糖は上昇傾向となる。電解質は希釈や低体温・アルカローシスの影響で一般に低下傾向（とくにK＋は細胞内移行しやすい）が基本だが、溶血・アシドーシス・腎機能低下・心筋保護液の影響などで上昇する場面もある。さらに回路接触により白血球が活性化し、IL-6 を含むサイトカインが増加する。したがって本問では「血中アドレナリン値は上昇する」が正しい。
選択肢別解説
誤り。CPBでは低体温や手術・循環のストレスでインスリン分泌・感受性が低下し、コルチゾールやカテコールアミンの上昇も相まって血糖は上昇しやすい。プライミング液や術中投与薬の影響が加わることもあるが、低下が一般的という説明は不適切。
誤り。一般にはプライミングによる希釈と低体温・アルカローシスに伴う細胞内移行で血中K＋は低下傾向。ただし溶血、アシドーシス、腎機能低下、心筋保護液の漏出などで上昇する場面もあるため例外はあるが、「上昇する」との断定は不正確。
誤り。CPBは循環動態変動や非拍動流などのストレスによりRAASが賦活化し、血中レニン活性は増加する。したがって低下とする記載は不適切。
正しい。体外循環および手術侵襲は強いストレスとなり、交感神経系が亢進してアドレナリン（エピネフリン）などのカテコールアミンは上昇する。
誤り。血液の異物接触により白血球が活性化され、補体・サイトカインが放出される。IL-6は代表的に上昇し、全身炎症反応（SIRS）に関与するため、低下とはならない。
解説
低体温下の体外循環では、温度低下により全身代謝が抑制され、酸素消費量は温度1℃低下あたり数％（おおむね約6〜7％）減少する。低温は末梢血管を収縮させるため末梢血管抵抗は上昇し、血液は低温で粘稠度が増す。また、凝固系では酵素反応と血小板機能が低下して凝固能が低下し、出血傾向をきたしやすい。カテコラミンに関しては、低温で酵素反応速度や受容体反応性が低下し“活性”は低下と捉えられるが、強い手術侵襲やストレスで内因性分泌自体は上昇しうる点に留意する。以上より、正しいのは「酸素消費量低下」「カテコラミン活性低下」である。
選択肢別解説
誤り。低体温では交感神経緊張と冷感刺激により末梢血管が収縮し、末梢血管抵抗（SVR）は上昇する。したがって「低下」は不適切。
正しい。低体温により全身代謝率が温度低下に応じて抑制され、酸素消費量（$\dot{V}O_2$）は低下する。体外循環時の低体温管理の目的の一つは、この代謝抑制による臓器保護である。
正しい。低温下では酵素反応速度や受容体結合・シグナル伝達が低下し、薬理学的なカテコラミン“活性”（反応性）は低下する。ただし、手術侵襲や冷却ストレスで内因性カテコラミン分泌量自体は増える場合がある点に注意。
誤り。低体温では凝固系酵素活性や血小板機能が低下し、総じて凝固能は低下する（出血傾向）。「亢進」は不適切。
誤り。低温では赤血球変形能低下やヘマトクリット上昇により血液粘稠度は増加する。よって「低下」は不適切。
解説
人工心肺ではプライミング液（多くは晶質液）で循環血液が希釈され、ヘマトクリットとヘモグロビンが低下する。これにより血液粘性は下がり、膠質浸透圧も血漿タンパクの希釈で低下する。赤血球濃度と粘性が下がることは機械的ストレスを相対的に減らし、溶血のリスクを抑える方向に働く。一方、酸素運搬能はヘモグロビン濃度に依存するため、同一灌流量であれば希釈により低下する。人工心肺ではしばしば低体温・アルカローシスが併用され、酸素解離曲線は左方へ移動しやすい（ヘモグロビンの酸素親和性が増す）が、これは血液希釈そのものの直接効果ではない。したがって「酸素運搬能が増加する」は誤り。
選択肢別解説
正しい。血液希釈によりヘマトクリットが下がると、全血粘性は低下する。粘性低下は末梢循環抵抗の低下や灌流性の改善に寄与するが、極端な希釈では酸素運搬が不足し得る。
正しい。血漿タンパク（主にアルブミン）が希釈されるため膠質浸透圧は低下し、組織浮腫のリスクが上がる。必要に応じてアルブミンや人工膠質で補正することがある。
誤り。酸素運搬能は主にヘモグロビン量に依存し、血液希釈でヘモグロビンが低下するため減少する。動脈酸素含量は概ね CaO2 $= 1.34\times Hb\times SaO2 + 0.003\times PaO2$ で表され、Hb低下はCaO2低下を招く。一定灌流量（血流）なら酸素供給量 DO2 $= CaO2\times Q$ も低下する。
正しい。希釈により赤血球濃度と血液粘性が下がり、回路・ポンプで受ける機械的せん断や赤血球同士の衝突が相対的に減少するため、溶血は抑制されやすい。ただし過度の陰圧吸引や高回転など他要因があれば溶血は起こり得る。
正しい（人工心肺臨床で一般にみられる現象）。人工心肺では低体温や相対的アルカローシスが併用されやすく、これらは酸素解離曲線を左方移動させてヘモグロビンの酸素親和性を高める。なお、左方移動は血液希釈そのものの直接効果ではない点に留意する。
解説
体外循環（人工心肺, CPB）では、低血圧・非拍動流・血液希釈・低体温・手術侵襲などのストレスが加わり、交感神経—副腎髄質系と体液調節ホルモン系が活性化される。具体的には、腎血流やNa負荷の低下などからレニン−アンジオテンシン−アルドステロン（RAA）系が賦活し、アルドステロン分泌が増える。一過性低血圧や非拍動流はバソプレシン分泌を促進し、ストレス反応でカテコラミン（アドレナリン等）も上昇する。一方、低体温やカテコラミン増加、膵血流低下はインスリン分泌を抑え、インスリン抵抗性も増大して高血糖に傾く。さらに、血液が人工材料（回路・貯血槽・人工肺）に接触することで補体系・白血球が活性化し、IL-6やTNF-αなど炎症性サイトカイン濃度が上昇する。以上より、1と5が正しく、2・3・4は誤りである。
選択肢別解説
正しい。体外循環中は腎血流の低下や血液希釈に伴う有効循環血漿量・Na負荷の低下が刺激となり、レニン放出→アンジオテンシンII生成→アルドステロン分泌が促進され、RAA系が活性化する。
誤り。体外循環は手術侵襲や低血圧・非拍動流などのストレスとなり、交感神経—副腎髄質系が亢進するため、アドレナリン（およびノルアドレナリン）分泌は増加するのが一般的である。
誤り。バソプレシン（抗利尿ホルモン, ADH）は低血圧や左房圧低下、非拍動流などで分泌が促進され上昇する。したがって「低下する」は不正確。
誤り。低体温、膵血流低下、カテコラミン増加などによりインスリン分泌は抑制され、同時にインスリン抵抗性が増大するため、高血糖をきたしやすい。「亢進する」は不適切。
正しい。血液が人工材料と接触することで補体活性化や好中球・マクロファージ活性化が起こり、IL-6、IL-8、TNF-αなど炎症性サイトカインの血中濃度が上昇する。虚血再灌流もこれを助長する。