長時間体内肝冷却灌流の有用性に関する実験的検討

Benefical Effect of in-situ Cold Perfusion for Long Time Total Vascular Exclusion of the Liver

Nakahara Hideki

生体内において肝臓に流入する血行,及び流出する血行をすべて遮断(Hepatic Vascular Exclusion,以下HVE)し,さらに冷却された灌流液で灌流する肝冷却灌流法(In-situ Hypothermic Perfusion)は,門脈や下大静脈に浸潤するような腫瘍切除や血行再建を伴うような肝手術において出血を抑制し,阻血中の肝のViabilityも保つ方法として注目されている。しかし,HVEの安全性を検討した報告はきわめて少なく,その時間的な限界はあまり明確になっていない。そこで著者は,豚を用いて,60分,120分,180分の肝阻血を行い,HVEの有用性と限界を明らかにする目的で,直腸・肝深部温度,全身血行動態,肝エネルギー代謝,病理学的所見などから実験的検討を行った。

灌流液としては,乳酸加リンゲル液(lactated Ringer's solution,以下LR液),University of Wisconsin so1ution(以下UW液)を用いた。

阻血中の肝深部温(℃)は,温阻血群において60分阻血32.3±1.1,120分阻血36.2±0.3,180分阻血35.3±2.6と,阻血前(各々33.9±0.6,37.0±0.6,36.2±1.5)と比べ変化なかったが,冷却灌流群では各群ともに20℃前後に低下した。再灌流後15分までにこれらはほぼ阻血前値まで回復した。一方,直腸温(℃)は冷却灌流群で再灌流後15分でやや低下した(60,120,180分のLR灌流群で各々33.7±2.1,34.0±1.9,33.6±1.0,120,180分のUW灌流群で各々35.5±1.3,34.8±0.8)が各群間に有意差を認めず,実験の全経過を通じて安定していた。このことから本法により,体温に影響を与えず,体内で肝温度を下げる可能性が示された。

また全身血行動態についてみると,120分までの限血では動脈圧,心拍出量,平均肺動脈圧に各群間で差を認めず循環が安定していたのに対し,180分阻血ではUW液を用いた冷却灌流群でのみ循環の安定が得られた。温阻血群では再灌流後120分までに全例が死亡,LR灌流群でも再灌流後に血圧が低下した。全身血行動態の点からは,LR液による灌流は120分までが限界で,それ以上の冷却灌流にはUW液を用いるなどの工夫が必要となる。

再灌流後の門脈血流量,肝動脈血流量,肝組織酸素飽和度は,120分までの陥血において各群間に差はないが,180分阻血では冷却灌流群で高値を示し,温阻血群では回復しなかった。

エネルギー代謝の点からは,60分の肝阻血では,温阻血群とLR液を用いた冷却灌流群において再灌流後120分の肝組織アデノシン三リン酸(ATP)値(μmol/g wet wt.)の回復に有意差はなかった(2.04±0,24vs.2.38±0.19)。

120分の肝阻血では,温阻血群において再灌流後120分で限血前のATP値(2.85±0.60)の約55%までしか回復しなかった(1.58±0.24)が,LR液,UW液を用いた冷却灌流群では阻血前値(各々2.83±0.24,2.83±0.33)の約75%まで回復し(各々2.22±0.19,2.00±0.37),有意に良好であった(p<0.05)。しかし,灌流液による差はなかった。

180分の肝阻血では,温阻血群において再灌流後の肝組織ATPは回復せず,全例再灌流後120分以内に死亡した。LR液による冷却灌流群でもその回復は阻血前値(2.74±0.26)の約50%(1.32±0.36)にとどまったが,UW液による冷却灌流では限血前値(2.53±0.22)の約75%(1.92±0.31)まで回復した(p<0.05)。

温阻血群では限血中のアデノシン一リン酸(AMP)の値(μmol/g wet wt.)が低下し,阻血時間の延長によりその低下は著明となった(60,120,180分で各々1.19±0.37,1.16±0.10,0.79±0.30)。一方,冷却灌流群では阻血180分でも高く(LR灌流群:1.65±0.20,UW灌流群:1.58±0.17),これが阻血中の肝組織アデニンヌクレオチド総量を高く保ち,120分までの冷却灌流において灌流液の種類を問わず再灌流後のATPの回復を促すものと考えられる。

病理組織学的に検索すると,光顕的には,冷却灌流群で阻血中その構造が比較的よく保たれ再灌流後もあまり形態学的変化がなかったのに対し,温阻血群では阻血中から肝小葉内に出血があり,電顕的にも肝細胞の破壊,細胞内小器官の変性など障害が強かった。

以上の結果より,体内での物理的冷却法は肝阻血障害を軽減させる有効な手段であること,この方法による肝阻血の限界は120分までであることが判明した。それより長時間の肝阻血が要求される場合には,UW液を用いるなど阻血中からの肝細胞保護が必要であることが明らかとなった。

To minimize the damage during total hepatic vascular exclusion (HVE) and after reperfusion, in-situ cold perfusion via portal vein and hepatic artery was carried out in pigs. As perfusates, 4°C lactated Ringer's (LR) solution and University of Wisconsin (UW) solution were used.

Hemodynamics during HVE up to 120 minutes and after reperfusion were well maintained with Biopump®. However, in both the 180-minute warm ischemia group and the 180-minute cold ischemia group using LR solution, arterial pressure decreases were noted after reperfusion.

In the 60-minute ischemia groups, adenosine triphosphate (ATP) in the hepatic tissue recovered immediately after reperfusion both in the warm ischemia group and in the cold perfusion group using LR solution.

In the 120-minute ischemia groups, ATP in the hepatic tissue increased immediately after reperfusion both in the cold perfusion groups using LR solution and UW solution. However, ATP after reperfusion in the warm ischemia group was significantly low as compared with the cold perfusion groups.

ATP in the 180-minute warm ischemia group did not increase after reperfusion. ATP in the 180-minute cold perfusion group using LR solution increased slightly after reperfusion but was significantly lower than the level in the cold perfusion group using UW solution.

In the cold perfusion groups, adenosine monophosphate (AMP) levels during HVE were maintained higher than those in the warm ischemia groups, implying that AMP in these groups was readily recovered to ATP on reperfusion.

The above results suggest that the in-situ cold perfusion technique is useful for reducing ischemia-reperfusion injury in cases of 60 to 120 minutes of HVE, and particularly in cases needing more than 120 minutes of HVE, it seems necessary to take an appropriate measure, for example using UW solution, in order to prevent hepatic injury.

体内肝冷却灌流法

肝組織アデニンヌクレオチド

長時間肝阻血

虚血再灌流障害

jpn

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広大医誌, 42(5), 319-337, 平6・10月 (1994) references

広島大学