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心臓外科開心術における術中の右室機能変化の解析と術後右室機能低下および急性腎障害の関係性についての研究

土肥 泰明 東北大学

2021.09.24

概要

心臓手術後の右室機能低下は患者予後を悪化させるため、術中の右室機能変化が注目されている。開心術後、右室機能の長軸方向収縮は変化し、長軸方向収縮の一つであり角度依存性のある三尖弁輪収縮期移動距離（ TAPSE ）は開心術後の減少が報告されている。一方、右室ストレイン（ RVs ）、面積変化率（ FAC ）、右室駆出率（ RVEF ）は、TAPSE と異なり角度非依存性の指標であるが、ソフトウェアによる解析が必要であり、開心術中の検討は充分行われていない。さらに右室機能と腎機能は関連するとされ、術後急性腎障害（ AKI ）は開心術後の重大な合併症であるが、AKI予防の観点から術中右室機能変化を検出することの意義は報告されていない。

目的：本研究では開心術中における右室機能変化を検証し（研究１）、開心術中の右室機能と腎機能の関連性について検討した（研究２）。

研究１の方法：2019 年 8 月に東北大学大学院医学系研究科倫理委員会の承認を得た。2019 年 8 月 9 日から 2020 年 8 月 8 日までに当院で予定された胸骨正中切開で行う初回の予定成人開心術症例を連続的に登録し対象とした。除外基準は、右室機能測定に影響を与える基礎疾患、循環補助デバイス、心拍動下手術、右心系に介入する術式とした。登録基準・除外基準を確認し、研究に対して文書での同意を取得した。登録患者に対し、全身麻酔導入後に経食道心エコー（ TEE )、中心静脈カテーテルと肺動脈カテーテルを留置し、患者状態を随時記録した。TEE による術中右室機能の評価は4ポイントとした（ P1：心膜切開前、P2：心膜切開後、P3：胸骨閉鎖前、P4：胸骨閉鎖後 ）。米国心エコー図学会の推奨事項に従い、RVEF、FAC、RVs 、TAPSEを測定した。評価項目は（ １ ） RVEF, TAPSE, FAC, RVs 値の P1・P2・P3・P4 での経時的変化 、（ ２ ）P1 と P4 間における RVEF, FAC, TAPSE, RVs の変化 ( ⊿ ) とした。評価項目１については、測定ポイント間における差を Friedman 順位検定し、多重比較を行い、 P1 をコントロールとして P2, P3, P4 との有意差を検証した。評価項目 2 については ⊿ RVEFと ⊿ FAC, ⊿ RVs、⊿ TAPSEとの間に相関があるかをスピアマンの順位相関係数（ ρ ）を求めて検討した。両側検定で p < 0.05 を有意水準とした。

研究１の結果： 34名が解析対象となった。右室機能指標は P3 または P4、もしくは両方で減少した。具体的には、 RVEF は P1 の中央値 56. 6 四分位範囲 [53.7 – 58. 9 ] と比較し、P3：51 . 2[ 49. 7 – 54. 4 ] ( p < 0. 0001 ) 、P4：51. 5 [ 48. 5 – 54. 9 ] % に減少した ( p < 0. 0001 ) 。 FAC は P1 の 49.1[ 47. 2 – 52. 3 ]と比較して、 P4 ： 46.1[ 44. 1 – 48. 1 ]% に減少した ( p = 0. 0064 ) 。RVs は P1：25. 6 [ 22. 5 – 28. 9 ] と比較し、 P3：23. 4 [ 21. 9 – 25. 0 ] % に減少した ( p = 0. 0260 ) 。TAPSE は P1：20. 0[ 18. 6 – 21. 8 ]と比較して、P3：12. 0 [10. 7 – 13. 6 ] ( p < 0. 0001 ), P4：11. 8 [ 10. 4 – 13. 3 ] ％に減少した ( p < 0.0001 ) 。 ⊿ RVEFと ⊿ FAC に相関を認めた (ρ＝ 0. 63, p < 0. 0001）。 一 方 、 ⊿ RVEFと⊿ RVsに相関を認めなかった (ρ ＝0.10, p= 0. 57 ) 。また、 ⊿ RVEFと ⊿ TAPSEに相関を認めなかった (ρ ＝ 0. 26, p = 0. 23 ）。

研究２の方法： TEE と肺動脈カテーテル 、 動脈カテーテルデー タから、 P1 と P4 間における以下のデータを抽出した： TAPSE, RVs、FAC、RVEF、心拍数（ HR ）、心係数（ CI ）、平均動脈圧（ MAP ）、右室一回拍出量（SV ）、中心静脈圧（ CVP ）、実効肺動脈エラスタンス。更に電子カルテから、術前と第一病日の血清クレアチニン（ sCr ）値を抽出した。開心術前後の各指標の変化と、腎機能の相関を検討した。AKI 発症は術前の sCr 値と比較して術後第１病日の sCr 値が 0.3 mg/dl 以上の上昇か、1.5 倍以上の増加と定義した。心臓手術周術期の AKI 発症を検出するため受信者動作特性曲線を作成した。

研究２の結果： P1 ( 心膜切開前 ) と P4（ 胸骨閉鎖後 ）において、RVEF、FAC、TAPSE は研究１と同様に減少し、CVPの上昇を認めた。MAP および SV は減少したが 、 HR は増加し、 CI は変化しなかった 。sCr は 0. 82 [ 0. 70 – 1. 08 ]mg/dL から 0. 96[ 0. 76 – 1. 54 ]mg/dL に上昇した（ p < 0. 0001 ）。 P1 から P4 における RVEF、RV、および FAC の変化は、sCr の変化と有意に相関し、FAC の変化が最も強く sCr との相関を示した（ ⍴ = - 0. 63、p < 0. 0001 ）。最も強く腎機能変化と相関した FAC を用いて、心臓手術周術期の AKI 発症を検出するための ⊿ FAC の曲線化面積 （ AUC ）を求 めた。AUCは 0.902であり、カットオフ値 - 2.1で 、感度 92 ％、特異度 73 ％、精度 79 ％で AKI を予測した。

結論：本研究において、人工心肺後に右室機能指標が全て低下し、その指標の中で特に FAC が心臓手術後の腎機能低下と関連することを示した。心臓手術中の右室機能の悪化は、術後 AKI の強力な予測因子であった。

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