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心停止症候群の全身と脳の
酸素代謝
櫻井 淳
日本大学医学部救急医学系
救急集中治療医学分野
循環系とは？



動物の器官系で、体液を決まった形で
体内を循環させる器官である。
血液の通り道である血管と、血液を循
環させる役割をする心臓があり、血液
・血管・心臓は循環の3要素である。
血液は動物の体内を巡る主要な体液で
あり、全身に栄養分や酸素を運搬し、
二酸化炭素や老廃物を運び出すための
媒体である。
生物進化からみた循環系の種類
無循環系
腔腸動物
開放循環系
節足動物
閉鎖循環系
脊椎動物
血管も血液も無く駆動す
るポンプもない。周囲の
環境での物質の濃度勾配
によりやりとりを行って
いる。
血管・血液・駆動するポ
ンプはあるが毛細血管が
無く動脈から組織に体液
が出てから、再び静脈に
血液が戻っていく。
心臓が駆動するポンプよ
り血液が血管内をめぐる。
動脈から毛細血管、静脈
へと閉鎖された回路内を
血液が巡る。
人が生きるのに必要なものは？
哲学的な問いではあるが．．．。
 人が生きるのに必要なのは
愛？ 家族？ 友達？ お金？？？


それは
酸素
です！！！
なぜ酸素が必要か？



生命のエネルギー源である
ATPを作る時、ブドウ糖を
分解代謝する。
この過程でミトコンドリア
で酸素を使って効率よく
ATPを作っている。
ミトコンドリアは実は進化
の過程で細胞に入り込んだ
好気性の細菌であると言わ
れている。
酸素の循環・代謝を
理解するための物理的公式
Darcyの法則
Fickの式
Hagen–Poiseuilleの式
Darcyの式
v






= ki
v：見かけの浸透流速 [cm/sec] 流量
k：透水係数 [cm/sec] 流れやすさ
i：動水勾配 駆動圧
人体の循環動態にあわせると
血圧＝心拍出量×血管抵抗
電流でのオームの法則と同じ
酸素の運搬



動脈血酸素含量＝酸素分圧＋ヘモグロビン
＝0.003×PaO2＋1.34×SaO2×Hb
酸素供給量＝心拍出量×酸素含有量
＝CO× 1.34×SaO2×Hb
酸素消費量＝動脈側酸素供給量－静脈側酸素供給量
＝ CO× 1.34×Hb (SaO2- SvO2)・・・Fickの式
Fickの式をSvO2イコールとすると？
Fickの式での全身循環
SvO2=SaO2 -
VO2
1.37×Hb×CO
SvO2: 混合静脈血酸素飽和度
SaO2: 動脈血酸素飽和度
VO2: 脳酸素消費量
Hb: hemoglobin、CO: 心拍出量
Early Goal Directed Therapy（EGDT）
でのScvO2
さりげなくScVO2の管理
とあるがここを整えるには
循環管理のほとんどが
含まれている
Hagen–Poiseuilleの式
圧
流量
CO= K
抵抗の逆数
(AMP-CVP)×(r)４
L×μ
r：血管内径、μ：血液粘度
L：血管長、K: 係数
AMP： 平均血圧、CVP：中心動脈圧
この式をよくみると先ほどの
Darcyの式が隠れている。
脳循環代謝と酸素

全身循環と同様に脳循環でもFickの式と
Hagen–Poiseuilleの式で循環代謝を考えるこ
とができる。

全身循環との違いは、閉鎖された頭蓋内のた
めICPを考えなければならないことと、血圧
に対する自動調節能があることである。
脳循環
全身循環
心臓
脳循環は並列つなぎであり脳循環は可変抵抗
これは臓器としてのパーフォーマンスの違いによる
Fickの式での脳循環代謝
SjO2=SaO2 -
CMRO2
1.37×Hb×CBF
SjO2: jugular bulb venous oxygen saturation 内頚静脈酸素飽和度
SaO2: arterial oxygen saturation 動脈血酸素飽和度
CMRO2 :cerebral metabolic rate of oxygen 脳酸素消費量
Hb: hemoglobin、CBF: cerebral blood flow 脳血流量
Hagen–Poiseuilleの式での脳循環
CBF= K
CPP×(r)４
L×μ
CPP=AMP-ICP
CBF: cerebral blood flow 脳血流量、r：血管内径、μ：血液粘度
L：血管長、K: 係数 、CPP：cerebral perfusion pressure 脳潅流圧
AMP：arterial mean pressure 平均血圧、ICP：intracranial pressure 頭蓋内圧
INVOSによる脳循環代謝評価


NIRSの測定原理は遠赤外線が組織を透過するときに、発色
団と呼ばれる色素を通過するときの吸収や錯乱を計測し色
素の状態をみている。ヘモグロビンは700-850nmの波長が
使用され、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンが測定さ
れている。
商業ベースではコヴィディエン社のINVOSTMがあり、この
装置によりrSO2(組織酸素飽和度)が測定される。
Fickの式での脳循環代謝
SjO2=SaO2 -
CMRO2
1.37×Hb×CBF
SjO2: jugular bulb venous oxygen saturation 内頚静脈酸素飽和度
SaO2: arterial oxygen saturation 動脈血酸素飽和度
CMRO2 :cerebral metabolic rate of oxygen 脳酸素消費量
Hb: hemoglobin、CBF: cerebral blood flow 脳血流量
PCAS症例の
混合静脈血とSjO2の比較


転帰不良例は混合
静脈血に比して
SjO2が高い。
転帰不良例のSjO2
は有意に高値であ
る。
Acta neurochir. Suppl 2006
PCAS症例の内頚静脈温と肺動脈温の差を検討した。
SjO2が高値な群はその差が有意に小さい。
SjO2が高値な原因は脳代謝が低下している可能性を示唆している
rSO2
脳循環
全身循環
ScvO2
心臓
PCASでの脳循環と全身循環の評価
CBF
障害
正常
AMP
図
3
脳循環の自動調節能
文献 １ より