人工心臓って何?

我々の心臓は主に血液循環を司るポンプの役割を果たしています。全身から心臓に戻ってきた血液は肺循環に送り出された後、再び心臓に戻り、最後に全身へと送り出されています。この機能はまさに“ポンプ”です。

人工心臓とはそのポンプ機能を機械的に代行させるものです。人工心臓開発の発端は米国の心不全による死亡率の高さでした。1964年に連邦保健局に人工心臓プログラムが発足し、人工心臓(血液ポンプ)の開発が本格化しました。一方1967年には南アフリカで世界初の心臓移植が行われ、重症末期心不全の治療としての2本柱が出揃いました。

それぞれのプロジェクトはそれから紆余曲折を経ていくわけですが、もう少し最近の状況に話を進めましょう。

欧米を中心に人工心臓は大きく2種類が臨床応用されています。ひとつは自分の心臓(心室部分)を取り除いて、2つの血液ポンプに置換してしまうもので、完全置換型人工心臓といいます。もうひとつは自分の心臓は残して、左心室と呼ばれる場所から血液を脱血して大動脈へ返血する“左心補助心臓”と呼ばれるものです。(図1)

 
(図1)

人工心臓の目的は2つに分けることができます。ひとつは半永久的に人工心臓に依存して血液循環を維持するもの(永久使用)ともうひとつは心臓移植のドナー(心臓の提供者)が見つかるまでの一時的な使用を目的とするもの(ブリッジ使用)です。もちろん人工心臓開発の発端は永久使用を目的としたものでしたが、数々の問題のためになかなか長期使用に耐えうるものが完成しませんでした。特に1980年代初めに臨床使用された完全置換型人工心臓はメディアに大きく取り上げられ、その存在を世に知らしめました。しかしながら全例に脳血栓症をきたし、この技術の難しさも認識させられました。そんな中で末期重症心不全のもう一つの治療法である心臓移植は、技術的にも進歩を遂げ、治療法の一つとして確立されていきました。ところがドナー不足が深刻な問題となり、移植症例は頭打ちとなりました。そこで登場してきたのが移植までのつなぎ(ブリッジ使用)としての人工心臓の応用でした。1990年頃からはこのブリッジ使用としての左心補助心臓が主流となりました。当初は人工心臓本体が体内に植え込まれ、体外の大きな機械(コントローラーやバッテリーなど)とはケーブルで連結されていました。現在ではこの大きな機械は患者のウエストポーチサイズになり、バッテリーを交換することで外出も可能です。最終的にはコントローラーも体内に植え込まれ、バッテリーも体外からの充電式になる予定です。(図2)

 (図2)

ブリッジという限られた期間の使用を積み重ねることによって人工心臓の技術は患者のQuality of Life(生活の質)を向上させるべく進歩しています。1990年代末頃からは永久使用を目的とした左心補助心臓の臨床応用が始まりました。

一方人工心臓本体は次世代の血液ポンプが開発されています。これまでのものは拍動型血液ポンプで、弁当箱くらいの大きさのために植え込みができる体格に制限があります。これに対して次世代のものはロータリーポンプと呼ばれるもので、羽根車の回転によって血液を送り出す仕組みです。主なタイプには遠心ポンプと軸流ポンプがあります。(図3)いずれも小型化が可能で、欧米に比べて小柄な日本人にも容易に植え込むことができます。特に軸流ポンプは2000年からヨーロッパなどで臨床治験が始まっています。

 (図3-1)

 
(図3-2)

人工心臓は重症末期心不全の治療方法として着実に進歩しています。特に米国における開発の創成期から現在に至るまで多くの日本人研究者が関わっており、日本の功績が大きい分野です。念願の日本発の人工心臓が実用化される日も近いでしょう。




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