Morton Kern, MD, Clinical Editor; Chief of Medicine, Long Beach Veterans, Administration Health Care System, Long Beach, California; Associate Chief Cardiology, Professor of Medicine, 
University of California Irvine, Orange, California; email: [email protected].
最近、ミシガン州のセントジョセフ・マーシー・アナーバーのインターベンショナル・カーディオロジストであるハーブ・アロノウ博士が、インターベンショナル・カーディオロジストグループに、心拍出量（CO）に関して以下の質問をしました：
「両膝上切断をした紳士がいます。 身長は104.1cm、体重は66kgです。 化学療法によるリンパ腫のためヘモグロビン(hgb)は7.1mg/dlである。 動脈血酸素飽和度は室温で93％，混合静脈血酸素飽和度は57％である． Fick CO/CIを推定することは可能ですか？ 要するに、この環境での心拍出量の測定はどの程度正確なのでしょうか」
これを解決するために、標準的な方法を簡単に説明します。 心拍出量(CO)は2つの手法のうちの1つによって決定される。
- 酸素消費量を測定するFick法、または
- 指標希釈法（PAカテーテルを使用した熱希釈法）です。
TD法については、『心臓カテーテル検査ハンドブック』第5版に詳しく述べられており、正確なTD COを得るための理論と実践に関する情報を提供している。
心拍出量のFick原理
Fick原理とは、任意の器官の物質の吸収または放出が、その物質の動静脈（A-V）濃度差とその器官に流れる血流量の積になることを示す。 この場合の物質は血液中の酸素であるが、他の種類の指標もあり得る。 血液がゆっくり動くと、より多くの酸素が循環から取り出され、飽和度は低下し、その逆もまた然りである。
COは、酸素消費量を動静脈酸素濃度差（単位：ミリリットル）で割ったものである。 O2飽和率は、次の式でO2の量（または含有量）に変換されることを覚えておいてください：含有量（1.36×ヘモグロビン×O2飽和度×10）。
かつて酸素消費量は、酸素センサーセルが呼気の酸素濃度を測定するフードで測定されていました。 代謝率計は酸素消費量を1分間に何リットル消費したかを読み取るものである。 これらの装置は、最も正確な酸素消費量の測定ができ、したがって最も正確なFick計算ができたが、現在ではほとんど使用されていない。 分析のためにすべての呼気ガスを採取するための大きなダグラスバッグの使用は、歴史的な興味のみである。
フィックの原理を用いた心拍出量（CO）（O2消費量）は次のように計算される：
CO = /A-混合静脈O2差（ml O2/ 100ml血液）×10
フィック計算での問題点その1.O2消費量（CO）（Fick計算では、O2消費量（O2消費量）は、Fickの原理で計算する。 正しい酸素量の使用
動静脈酸素（A-VO2）差は、動脈×混合静脈（PA）O2量から計算され、O2量＝飽和％×1.0となる。36×ヘモグロビン。 例えば、動脈飽和度が95％の場合、O2量＝0.95×1.36×13.0g＝16.7ml、PA飽和度は65％、O2消費量は210ml/min（70kg×3ml/kg）または測定値となり、COは次のように決定する：
Fick計算による問題2.A-VO2の計算を行うと。 2102>
Mort Kern, Long Beach, CA: 最もよく使われている式、3mlO2/kgからCOを推定することはできますが、この式は直接測定と比較すると、あまり正確ではありません。 いくつかの代替式が提案されているが（表1参照）、測定されたFickとの相関も弱い（Narang et al1）。 デラウェア州のAndrew Dooreyらは、より良い計算式についてCCI誌に発表した。 標準式ではCOの変動が大きいので、推定Fick、O2 sats、測定時はTD出力を報告しています。 一般的な目的では、3l/minと4l/minの出力の臨床的な差は、意思決定にはほとんど意味がないことは、誰もが認めるところでしょう。 PA sat 57% に基づいて、私は彼の駆出率 (EF) が低く、出力が低いことに賭けます。
Andrew Doorey, Newark, DE: ここに、Mort が上で言及した我々の研究からのプロットデータがあります（図 1）。 想定していたFickは特に悪い結果を出し（何度も報告されているように、一度文献を見直しました）、多くの人がそれを放棄すべきであると感じています。 実は、私たちのシステムはLafarge方程式を使用しています。 この式は小児の測定に基づいており、特に成人には使用しないことが推奨されています。 実際、このシステムでは、TDを行う前にsatsを入力すると、11の直感的でないステップを踏んで変更しない限り、レポートとバルブ計算のデフォルトはFickであると仮定されます。 TDボタンをクリックすると、画面に表示される方法が変わるだけです。 多くの人はこのことを知らず、ソフトウェアのドキュメントにも記載されていません。
私たちは、心肺ラボから借りた Mayo と同じ VO2（つまり、O2 消費量）システム（図 2）を使用しています。 ダグラスバッグよりずっと使いやすい。 最低限のトレーニングは必要ですが、「想定される」Fick、さらにはTDと実際の（私たちの論文では「測定された」）Fickの間にはかなり大きな差があることがわかりました。 これはもしかしたら、バルブ面積を計算するときに大きな問題になるかもしれません。
Floyd W. Klein, Chicago, IL: 切断がCOを増加させるという考えには困っています。 切断がVO2を減少させるというのは、先に述べたように全く理にかなっていますし、また安静時には運動時に比べてO2抽出が低くなります。 切断がCOを増加させるというのは、私には意味がありません。 したがって、安静時でさえも脚/筋肉の抽出はMortが考えているより高いはずで、さもなければ彼の言うことが正しいことになり、私には逆説的に思えます。
Googleで検索してみました。 ご想像の通り、ほとんどの研究は、安静時ではなく、筋肉が活動しているときに何が起こっているかに主に興味を持っているようです。 私が得たものは、安静時の脚への流れはかなり不均一であり、運動により、四肢へのCOは著しく上昇する（”Skeletal muscle blood flow and oxygen uptake at rest and during exercise in humans: a pet study with nitric oxide and cyclooxygenase inhibition”, available online at http://ajpheart.physiology.org/content/300/4/H1510 参照）
また安静時でも酸素抽出量がかなり高いようです。 酸素抽出量は運動すると高くなりますが、運動したときの主な反応はCOの増加です。 これを確認するために、最新の文献はクリティカルケアの世界です（一例として、「Femoral-based central venous oxygen saturation is not a reliable substitute for subclavian/internal jugular-based central venous oxygen saturation in patients who are crically ill」、オンライン版http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20418366で確認できます）。 大腿静脈satsは混合静脈satsよりわずかに低く、重症患者において混合静脈O2に比例して変化することはない。
さて、次の仮定は、足がなくても内臓からの酸素抽出や流れに影響がないということです。 そう仮定すれば、切断が Fick 方程式にどのような影響を与えるかを説明できると思うのです。
少なくとも、切断と同じくらい、血液疾患がこの患者の酸素運搬能力にどのような影響を与えるかについて関心があります。 O2に対する親和性が低く、想定されるFickの関係がこのケースでは全く誤りである可能性があります。
Barry Borlaug, Minneapolis, MN.N: 図3は、安静時（下）と運動時（上）の心拍出量（局所VO2とのマッチング）の分布を示しています。 骨格筋は通常COの15-20%を受け取っているが、Mortが指摘するように、筋収縮がないときはほとんど需要がないため、あまり取り出さない。 運動によって、骨格筋は絶対的かつ比例的に流量を増加させ、その分、抽出も促進される。 増加した流量を必要としない部位（腎臓、脾臓血管系）には、血管収縮が起こる。 実際、もしこれが起こらなかったら、私たちは皆、低血圧になり、運動で気を失ってしまうでしょう（これは、灌流の再分配を可能にするこの局所血管収縮が失われた、まれな脾臓神経節症で起こることです）
Mayoでは、MGC Diagnostics製の代謝カート（図2）を使用して、PAと動脈血サンプリングの際に直接VO2測定を行っています。 これは当研究室の心肺運動負荷試験で使用しているものと全く同じ装置である。 多少の初期費用とスタッフのトレーニングが必要ですが、非常に簡単で、5回の熱希釈出力の撮影に時間を取られることもなく、「医師の時間」を節約することができます。 私の考えでは、想定される VO2 の誤差を考慮すると、もし本当に正確な CO を知る必要があり、VO2 を直接測定できない場合は、TDCO を行うべきだと思います。 静脈飽和度が最も低いのは冠状静脈洞の静脈ドレナージからで、次に頭部です。 より高いsatは腎臓静脈から来ます（あまり抽出されません）。 下肢は約35～40％の体積を占めていますが、安静時には酸素を抽出していないため、安静時の静脈飽和度は心臓付近のIVCとほぼ同じです。 活動時には筋肉によるO2抽出が行われ、satは低下する。 私の推測では、切断するとO2消費量が減る（O2を消費する質量が減る）ので、切断前よりCOの計算が高くなるのではと思います。
Kirk N. Garratt, New York City, NY: OK、VO2が貧血に影響されないことは理解できますが、切断が影響しないことを理解するのは難しいです。 下肢の筋肉は代謝要求が高く、おそらくどの筋肉群よりも高いので、両足を失うとVO2が低下するはずです。 Wiki-Answer（究極の研究リソース）によると、脚は体格の約40％を占めていますが、これはO2抽出量の多い筋肉だそうです。 正確な（補正された）BSAと測定されたVO2がある限り、標準的な出力の計算は正確だと思うのですが。 VO2の推定値は、失われた質量が高酸素消費組織に富んでいたため、通常よりもさらに誤差が大きくなると思います。
Lloyd W. Klein, Chicago, IL: それらの古い論文は素晴らしいです。 ただ、両側AK切断が関連しているのかどうか、まだよくわかりません。 ご存知のように、内臓と筋肉のベッドでは酸素抽出速度に差があるため、IVCサットを行う場所は腎静脈の流れという点で重要です。 もし脚がなければ、IVCリターンはすべて内臓になり、真の意味で「混合」されたIVC satは脚がなければ低くなる可能性があると私は考えています。 そうすると、あなたの場合、PA satが低いのはある程度説明がつくかもしれません。 では、脚がないと酸素消費量は減らないのでしょうか？ 論文によるとそうではありません。 COやCIは減少しているのでしょうか？ 私の推測では、まだ正常範囲内ではありますが、10-20％低いのではないでしょうか、なぜなら下肢は通常それだけのCOを得るからです。 たぶん、何らかの代償メカニズムが働いているのでしょう。
Herb Aronow, Ann Arbor, MI: Gaileyらの研究で、外傷性BKA患者39人（重度のPADで両側AKAとなった私の患者と同じではありませんが、私が見つけた最高のデータ）と、正常対照21人の安静時酸素消費量を比較して、この2群間で安静時VO2に差がないことが示唆されました。 Colangeloらによる別の論文では、様々な手足のセグメント/桁の切断に伴うBSAの減少を、性別に層別化した結果を示しています。 最後に、Narangらは、Douglas bag法を用いたVO2測定値と、3つの異なる計算式を用いたVO2
を比較しました（表1参照）。 BourlagとNarangらが指摘するように、VO2の測定値に対する算出値の誤差は>25%にもなる可能性があるのです! そこで質問ですが、カテーテル室でのFick CO/CI測定の現在のベストプラクティスはなんでしょうか？ 私の研究室では、ダグラスバッグは使っていません。
Barry Borlaug, Minneapolis, MN: 貧血で高出力状態を維持するために心筋の酸素消費量が二次的に増加しない限り、全身のVO2とHgbの間に関連はない。 この場合、想定されるVO2の誤差は+/-25%程度となる。 A-VO2差(Fick分母)は。 (.93-.57)*1.34*10*7.1=34.3.
これは、PA satが正常（75％）でHgbが正常（14）である場合とそれほど変わりません。 (.93-.75)*1.34*10*14=33.8.
つまりVO2が正常なら、この貧血COはかなり正常な出力ということになりますが、
VO2を直接測定しないと、まだ大きな「もし」ですね。
Mort Kern, Long Beach, CA: How do you estimate O2 consumption based on Hgb? Hgbが高いと消費量が少ない？
Larry Dean, Seattle, WA: 貧血にもかかわらず57%のPA satは低いCOを示唆していると思います。 そうとも言えません。 貧血のため、想定されるFickは低くはないと思われます。 簡単な計算では4.7 l/m、CIは3.4 l/m/m2です。
Sam Butman, Valle Verde, AZ: 彼のかなり
重大な貧血を考えると、さらに（低いEFまたは少なくとも低いCO）、それは彼にはるかに高いPA satを与えているはずです。
Navin Kapur（マサチューセッツ州ボストン）: 最初の質問に戻って、少し考えてみます。
- 心不全の入院患者の場合、必ずしもFickまたはTD出力に従わず、しばしば混合静脈の血糖値と動脈の血糖値を追跡します。 これにより、元のデータセットを内部対照として、急性血行動態の変化に応じて治療を滴定することができます。
また、B 細胞リンパ腫は、動脈血液と静脈血液の両方で、問題を複雑にしています。 シャントの除外、肺機能の評価、およびPAカテーテル検査が最初に行われた理由による急性変化の追跡以外に、どの飽和度測定もあまり当てになりません。 - この患者の心機能と予備機能を本当に理解したい場合は、VO2測定による心肺運動テストが最善の方法と思われます。 侵襲的血行動態とLVEF（主にHFpEF/HFrEFとして層別化し、デバイス治療の候補を特定するために使用されるべきである）を関連付けようとすると、すべての賭けが外れてしまうのです。
Mike Ragosta（バージニア州シャーロッツビル）：ヘモグロビンは酸素消費量に影響を与えません。 貧血でPA飽和度が低くても、必ずしも心拍出量が低いとは限りません。 グロスマン先生の例えを思い出すと、赤血球を酸素を運ぶ「トラック」と考えると、ある酸素消費量に対して、貧血があると、酸素を運ぶ「トラック」の数が少なくなってしまうのです。 したがって、酸素需要を満たすためには、少ないトラックからより多くの酸素を取り出す必要があり、その結果、貧血がない場合の同じ心拍出量と比較して、貧血がある場合の混合静脈飽和度は低くなります。 この場合、実際に酸素消費量を測定する必要があるようですね。
Narang et alのCirculation誌の論文より。 「VO2測定値は、Dehmer、LaFarge、およびBergstraの式から得られた値と、絶対差の中央値（四分位範囲）がそれぞれ28.4（13.1、50.2）ml/min、37.7（19.4、63.3）ml/min、および31.7（14.4、54.5）ml/minと有意差がありました（それぞれP < 0.0001 ）。 実測値と推定値は，使用する計算式によって17%から25%の患者で>25%の差があった。 絶対値の差の中央値は、重度肥満患者（肥満度40kg/m2未満）で大きかったが、性別や年齢による影響はなかった」1
結論
私もBorlaug博士、Ragosta博士、Narang博士らの「従来の式から得られた安静時VO2の推定値は、特に重度肥満の人では不正確である」に同意しています。 正確な血行動態の評価が臨床的な意思決定に重要である場合、VO2を直接測定すべきである。”と述べています。 O2消費フードが必要になりそうですね。
Acknowledgegment
この有益で楽しい教育的議論に思慮深く貢献してくれた、真の専門家と教師である全国の同僚に感謝したいと思います。
- Narang N, Thibodeau JT, Levine BD, Gore MO, Ayers CR, Lange RA, Cigarroa JE, Turer AT, de Lemos JA, McGuire DK.の皆さんには、大変感謝しています。 臨床現場における安静時酸素摂取量推定値の不正確さ。 Circulation. 2014 Jan 14; 129(2): 203-210. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.113.003334.
- Galley RS, Wenger MA, Raya M, Erbs KK, Spyropoulos P, Nash MS.（邦訳は「ギャレーRS、ウェンガーMA、ラヤM、エルブスKK、スパイロプロスP、ナッシュMS。 経脛骨切断者の自己選択ペースでの歩行時のエネルギー消費量。 このような場合、「踵を返す」ことが重要である。