ECMOはコロナ禍のときにテレビでも報道され、循環不全・呼吸不全治療の最後の砦といったイメージを持つ方が多いのではないかと思います。
ECMO管理の実際では、高侵襲であり血栓症や出血などの合併症により致命的となるリスクもあります。ECMO自体を取り扱える施設が限られますが、今回はECMOの管理について触れたいと思います。
ECMOとはなにか
ECMO（Extracorporeal Membrane Oxygenation）⇛体外式膜型人工肺のこと。
ECMOとは重症の呼吸不全・心不全患者に行われる生命維持装置です。循環補助と呼吸補助を行うことができる医療機器です。ECMOを運用するには取り扱いに熟練した医師・CE・看護師を中心に管理が必要で、実施できる施設も限られています。
このECMOは治療する機械ではなく、あくまでも原疾患の治療をするまでの時間稼ぎとして使用されます。
ECMOには循環・呼吸どちらをメインに補助するかで呼び方（種類）が変わります。
ECMOの種類
- 循環補助として行われるもの ⇨ V-A ECMO
- 呼吸補助として行われるもの ⇨ V-V ECMO
- 循環補助と呼吸補助を掛け合わせて行われるもの ⇨ V-VA ECMO
※日本ではPCPS（Percutaneous Cardio Pulmonary Support）と呼ばれている施設が多く、これはV-A ECMOと同じ意味で使われます。
V-A ECMO（PCPS）
脱血⇨静脈（V）送血⇨動脈（A）
V-V ECMO
脱血⇨静脈（V）送血⇨静脈（V）
V-VA ECMOは脱血を大腿静脈から行い、大腿動脈と内頸静脈両方に送血をします。
ECMOの適応と禁忌
V-A ECMOの適応と禁忌を表にまとめました。各学会のガイドラインにより多少異なります。
| 適応 | 禁忌 |
| 急性心筋梗塞や心筋炎による心原性ショック 手術後の低心拍出症候群 低体温にともなう循環不全 治療抵抗性不整脈（心室細動・寝室頻拍） 重症肺塞栓症 心肺停止の場合（ECPR）など | 高度の大動脈弁閉鎖不全症 大動脈解離・大動脈瘤 止血困難な進行性の出血 重症の冠動脈疾患 非可逆性の脳血管障害 悪性疾患の末期状態 |
適応となった場合でも、ECMOを一度始めるとその後侵襲的な治療の意思がなくても止めることはできません。緊急で始めることが多いですが、家族（本人）の意思を確認します。
またECMOは単独だけでなく他の体外循環装置と併用することが多いです。
ECMOのデメリット（特徴）としては、逆行性の血流により左室圧負荷が増加するため、心筋の酸素消費量が増加すること、カテーテルサイズが大きく、下肢血管閉塞や出血のリスクが高いこと、膜型人工肺の寿命が短かく1週間ごとに交換が必要となります。
カニューレの管理について
カニューレについては体格により選択されます。得られる血液流量はカニューレの太さに比例し、長さに反比例するので、太く・短いカニューレを選択すれば多くの血液流量が得られます。
挿れるカニューレが太すぎても血管を閉塞させるため、血管径の2/3を目安に選択されます。
※細いカニューレであるとECMOフローが確保できず、圧力により溶血や人工肺の早期劣化の原因となる。
カニューレにはメモリがないため施設の基準に応じて挿入長をマーキングしてカニューレがずれていないか確認をします。特に送血カニューレは体外方向に力が加わるため注意が必要です。また、V-V ECMOの送血カニューレは弧を描いて、頭部と前胸部の2点を止めて固定します。（施設の基準に応じて固定してください）
カニューレの閉塞や抜去は生命に直結するため慎重に取り扱い、体位変換など行う際は必ず2名以上で、カニューレが見えている状態で実施しましょう。
カニューレの固定状況を体位変換後・刺入部処置後には必ず確認し、そのタイミング以外のみ各勤務帯で最低1回以上は観察をしましょう。刺入部・マーキングの位置・X線画像をチェックし、刺入部が汚染していたり出血で観察できない場合は医師へ報告し包交を依頼すべきです。
ECMO管理中の観察とモニタリング
ECMOの回転数について
回転数は血液流量調整のために調整されますが、回転数を上げれば血液流量（フロー）は増えるが必ずしも比例関係ではありません。
また、V-V ECMOでは回転数を上げるとリサーキュレーション率（再循環）が上昇してしまいます。
リサーキュレーションとは
送血管と脱血管が右心房近くに留置されるため、送血した血液を再び脱血してしまう現象で少なくとも30％は発生すると言われています。
リサーキュレーション率が高くなると酸素化された血液が循環されにくくなります。
＜リサーキュレーション率が高くなる要因＞
- 送血管と脱血管の位置が近い
- 回転数が高い
- 自己心拍出量が低下している
ECMO血流量について（ECMOフロー）
ECMOポンプより送り出される拍出量のことで、初期流量は正常心拍出量の50~70％程度、3.0L/minを目安とします。
また、血流停滞による血栓予防のため血流量は少なくとも1.5L/min以上とします。
抗凝固剤のモニタリング
ECMO管理では、抗凝固療法を適切に行い、血栓形成と出血のリスクを最小限に抑えることが重要です。患者さんの状態や選択するカニューレに応じて合わせてACTなどの管理目標値が決まるため医師と共有しておきましょう。
・ACT（活性化凝固時間）
- 目標範囲: 通常 150〜200秒（施設や患者の状態により異なる）。
- 測定頻度: 初期は15～30分ごと、その後は安定すれば4～6時間ごと。
・APTT（活性化部分トロンボプラスチン時間）
- 目標範囲: 45〜75秒
- 測定頻度: 1日1～2回（施設のプロトコルに従う）。
・Dダイマー
- 目的: 血栓形成や線溶系の活性化を評価。
- 基準値: 通常 1.0μg/mL以下（施設による）。
- ECMO使用中では高値を示すことが多いため、トレンドを重視。
- 急激な上昇は血栓形成の可能性を示唆。
ミキシングポイント
V-A ECMOでは大腿動脈より逆行性に送血しています。順行性に送血される自己心拍とECMO送血がぶつかるところがありミキシングポイントという。
ミキシングポイントをみるために動脈ラインは通常右橈骨動脈に挿入され、SPO₂プローブは右手指に装着します。BGAはECMO回路と右頭骨動脈の値を比較し自己心拍の状態を評価します。
自己心拍増大により、ミキシングポイントは上行大動脈から大動脈弓へと移動していきます。このとき自己心拍のPaO₂は休ませている肺で酸素化された値であるため、酸素化不良の血液が脳へ供給される可能性があります。必要に応じて人工呼吸器設定の変更を変更します。
ECMO回路の観察
ECMO回路は消耗品であり、特に人工肺の消耗によって1週間程で交換が必要です。
回路の血栓・人工肺のチェック
人工肺の劣化により、プラズマリーク（人工肺のガス出口から泡や黄色みを帯びた液が漏れ出している場合）人工肺のガス交換能が低下します。また、ウェットラング（水滴がある状態）といった状態や回路内に血栓形成がないかをチェックします。
回路・人工肺の血栓確認はペンライトを用いて光を当てると見やすくなります。
血栓を確認した場合は人工肺であればマーキングを行い、医師へ報告しつつ引継ぎをしましょう。血栓形成・拡大は血栓塞栓のリスクだけでなくECMO停止のリスクもあり医療チームで情報共有しておきます。
回路の振動の有無
回路の異常な振動は、脱血不良になっている可能性があります。カニューレの位置が適切でない場合や循環血液量が不足している場合、遠心ポンプ回転数を増やしてもECMO血流量は増えず、脱血圧が上昇し溶血することがあるため、原因を検索して対処する必要があります。
回路内の血液の色
ECMO回路は通常、脱血回路より送血回路の方が赤く、V-A ECMOで脱血回路が赤いときは脱血カニューレの動脈への誤挿入、脱血・送血回路の誤接続が考えられます。V-V ECMOで脱血回路が赤いときはリサーキュレーション率の増加により、ECMO血流量やカニューレ挿入位置の調整が必要な場合があります。
回路内圧のモニタリング
回路内圧は主に4箇所を測定していて、脱血圧（P1）人工肺前圧（P2）人工肺後圧（P3）ガス圧（P4）をモニタリングします。アラーム設定値を超えるとアラームが鳴動します。
- 脱血圧：-60~-120mmHg程度（下限-50mmHg）脱血圧低下はボリューム不足を示唆する
- 人工肺前圧：300mmHg以下（上限400mmHg）上昇は人工肺の消耗や血栓を示唆する
- 人工肺後圧：300mmHg以下（上限350mmHg）上昇は血栓や送血回路の閉塞を示唆する
- ガス圧：5mmHg以上 低下はガス供給がされていないことを示唆する
SvO₂とHbのモニタリング
ECMO回路ではSvO₂、Hbを持続的に測定できます。（SvO₂基準値：75％前後）
SvO₂の上昇はリサーキュレーション率が上昇している可能性があり（例：SvO₂90％以上など）SvO₂の低下は組織酸素消費量の増大・心拍出量の低下・失血や貧血の進行の可能性があります。
Hb値は10 g/dL以上を目標（患者の状態に応じて調整）とし、必要に応じて輸血を検討します。
熱交換器の使用
ＥＣＭＯ回路には熱交換器が組み込まれ、心肺蘇生後の脳保護目的での使用や酸素消費予防目的で使用されます。温度設定が指示通りであるかをチェックします。
酸素流量・酸素濃度の調整
Sweep Gas Flow（スイープガスフロー）とは
Sweep Gas Flowとは酸素流量のことをいいます。
酸素流量は流量を増やすとPaCO₂は低下し、減らすとPaCO₂は上昇します。
通常1：1を目安に設定するため、回転数の変更後に酸素流量も合わせて変更されているかの確認をしましょう。回転数変更後はBGAを採取しPaO₂、PaCO₂の推移が正常の範囲内であるかをチェックします。
人工肺へのO2フラッシュについて
人工肺内部に水滴が発生し、水滴はガス交換能低下に繋がります。定期的に人工肺へO₂フラッシュを行い、水滴を吹き飛ばすことが可能です。頻回に行うとPaCO₂が低下するため注意します。基本的には医師やCEが行いますが施設により看護師が行うこともあるようです。
Sweep Gas FiO₂とは
Sweep Gas FiO₂は投与する酸素濃度です。人工肺直後の回路よりBGAを採取しPaO₂200~300mmHgを目安に調整されます。100％から開始されることが多いです。
下肢阻血のリスク
ECMOカニューレが大腿動脈から挿入されている場合、カニューレ経が大きいため下肢の阻血がおこる場合があります。阻血の兆候があれば送血カニューレの逆差しを検討します。
・カニューレ挿入肢の血流を観察するため、末梢動脈の蝕知もしくはドップラーを用いて血流のチェックを行います。また皮膚温、皮膚色の変化がないかを定期的に確認します。血流計やSPO₂のモニタリングも有効です。
ECMO管理中のケアについて
呼吸ケア
血管透過性行進に伴う浮腫、左室後負荷増大による肺水腫を合併する可能性があり以上を念頭においてケア・観察を行います。可能な範囲での体位変換や吸引、口腔の清潔保持に努めます。
皮膚のケア
体動制限による褥瘡と、カニューレの圧迫、固定テープによる皮膚障害を起こすことがあるため、体位変換や除圧を行い皮膚の観察と皮膚のケアを行う。状態により体位変換が困難な場合は1～2時間毎にプッシュアップし除圧します。
後頭部と踵は特に褥瘡が発生しやすいと感じています。踵は浮くように肢位を調整し、頭部は定期的に除圧をしていきます。
安楽の保持
ECMO稼働中は体動制限によって下肢疼痛、腰痛、強いストレスがかかります。挿入肢の安静を保持しながら、制限内での体位変換や除圧用品の使用、マッサージなどを行い、安楽に努めます。
下肢神経症状の観察
下肢の運動制限から腓骨神経麻痺を起こす可能性があるため、下肢のしびれや疼痛 、足関節や足趾の背屈障害の有無を確認し、下肢の外旋予防、尖足予防枕の使用、足首の伸展運動を実施して予防に努める。
家族ケア
ECMO使用中は家族の不安も強い状況であるため、状況をわかりやすく説明し、家族ケアにも重点を置き、不安軽減に努める必要があります。
鎮痛・鎮静管理
ECMO稼働中は強い苦痛を伴うためRASS-4～-5を目標に適切な鎮痛・鎮静管理を行います。必要に応じて筋弛緩薬が選択され、脳神経所見の観察や簡易脳波モニタリングを行い異常の早期発見に努めます。
主な合併症とトラブルシューティング
予期せぬECMO装置の作動不良が起こる可能性もあるため、ECMOを構成する機器それぞれの特有のトラブルについて理解しておきましょう。各メーカーにより操作が異なるため、操作機能、アラーム機能、トラブルシューティング、安全機能に関する具体的な情報を事前に入手し、緊急時に備えておきます。
出血（抗凝固療法の影響）
30~50％の確率で発生します。失血は酸素運搬能の低下にもつながるため注意します。
また出血は刺入部や手術部位のみでなく、消化管や頭蓋内、気道など全身に出現する可能性があるため全身状態の観察が必要です。
血栓形成
抗凝固療法が不十分な場合や回路内の停滞血流や安静臥床に伴う血栓形成のリスクがあり、15％程度の確率で発生します。
感染症
免疫機能が低下している場合が多く、カニューレ挿入部位や回路内の感染に留意します。
カテーテル刺入部を清潔に管理し、その他の静脈投与ライン管理も清潔に取り扱います。
その他合併症
回路との異物反応により溶血し尿細管障害を引き起こします。その他、輸液や輸血による負荷、血管透過性亢進により浮腫や、左室後負荷の増大による肺水腫、血流不良・血栓による臓器障害が起こる可能性があります。
回路トラブル（回路内空気混入、回路閉塞、カニューレ誤抜去）
カニューレや回路の接続部の緩み、三方活栓の向き、回路の破損により、回路内に空気が混入する可能性があります。
空気混入、回路閉塞、カニューレ誤抜去いずれも回路停止により致命的となりうるため緊急コールを行い対処します。空気混入、カニューレ抜去の場合には直ちに回路をクランプし、V-V ECMO中であれば100％酸素で用手換気を開始していきます。
おわりに
ECMOの管理に触れましたがこのページだけでは伝えきれず、また取り扱うには経験が必要です。今回は以下youtubeも分かりやすく参考にさせていただきました。当施設では看護師経験2年目から受け持ち開始となりますが、初めは高い壁だと思いますのでさまざまなツールで学習し経験を積んでいってください。
- ナースの頂チャンネルさん：【ECMO Part：1】（パート１～11）
- 集中治療勉強会Labor Local Learningさん：【V-A ECMO】看護師のためのV-A ECMO/PCPS解説
- うたたね看護師さん：看護師が知りたいPCPS（VA ECMO）について part 1 概要と設定を解説
