食道切除術中の出血性ショックに対する晶質液とカテコールアミンの治療戦略に関する研究

学術的背景

食道癌は世界的にみられる一般的な悪性腫瘍であり、手術による切除はその主要な治療手段の一つです。しかし、食道切除術（esophagectomy）は複雑な手術であり、二つの体腔（胸部と腹部）を扱うため、手術中に高い合併症率と死亡率が伴います。特に、術中出血は食道切除術において頻繁に見られる深刻な合併症の一つであり、複雑な解剖学的領域（例えば奇静脈周辺）での出血は大量出血を引き起こす可能性があります。現在、術中出血に対する理想的な麻酔管理戦略については未だ合意が得られておらず、特に胃管（gastric conduit）の微小循環灌流と組織酸素化をどのように維持するかについて明確な指針が不足しています。

胃管は食道切除術において消化管再建に用いられる重要な構造であり、その灌流不良は吻合部瘻（anastomotic leakage）を引き起こす可能性があります。これは食道手術後の最も深刻な合併症の一つであり、患者の死亡リスクを著しく高めます。したがって、術中出血時に迅速かつ効果的に胃管の微小循環灌流と組織酸素化を回復することが、手術結果の改善において重要な課題となっています。本研究は、高スペクトルイメージング技術（hyperspectral imaging, HSI）を用いて、異なる麻酔管理戦略が胃管の組織酸素化に及ぼす影響を評価し、術中出血の管理に対する科学的根拠を提供することを目的としています。

論文の出典

本論文は、Alexander Studier-Fischer、Berkin Özdemirら、ドイツのハイデルベルク大学病院（Heidelberg University Hospital）やドイツ癌研究センター（German Cancer Research Center, DKFZ）など複数の機関の研究者らによって共同で執筆されました。論文は2024年7月8日に『International Journal of Surgery』誌にオンライン掲載され、タイトルは「Crystalloid volume versus catecholamines for management of hemorrhagic shock during esophagectomy: assessment of microcirculatory tissue oxygenation of the gastric conduit in a porcine model using hyperspectral imaging – an experimental study」です。

研究の流れ

1. 研究デザインと動物モデル

本研究では、食道切除術における胃管形成と術中出血を模倣するために、確立された豚モデル（porcine model）を使用しました。合計32頭の豚を使用し、平均体重は35.1キログラムでした。これらの豚は無作為に4つのグループに分けられ、それぞれ異なる麻酔管理戦略を受けました： - グループI：許容性低血圧（permissive hypotension）、つまり追加の血行動態的介入を行わない。 - グループII：ノルアドレナリン（noradrenaline）を用いたカテコールアミン療法。 - グループIII：晶質液補充（crystalloid volume supplementation）。 - グループIV：晶質液補充とノルアドレナリン療法の併用。

2. 手術と出血の模擬

すべての豚は、開腹手術、胃管の構築、および線形吻合器の模擬応用を含む標準化された手術プロセスを受けました。手術終了後、中心静脈カテーテルから約500ミリリットルの血液を採取し、術中出血を模倣し、平均動脈圧（mean arterial pressure, MAP）を40±5 mmHgに低下させ、60分間維持しました。

3. 高スペクトルイメージングとデータ収集

高スペクトルイメージング技術（HSI）は、胃管の組織酸素化（tissue oxygenation, StO2）を評価するために使用されました。HSIシステム（TIVITA Tissue Halogen System）は、500から995ナノメートルの範囲でスペクトル分解能を提供し、高スペクトル酸素化指数（StO2）を計算することで組織酸素化レベルを定量化します。データ収集のタイミングは以下の通りです： - T0：開腹前。 - T1：開腹後（T1a：胃管構築前；T1b：胃管構築後；T1c：吻合器模擬応用後）。 - T2：出血後60分。 - T3：介入後60分。 - T4：介入後120分。

4. 血行動態モニタリングとデータ分析

研究では、心拍数、平均動脈圧、ヘモグロビン濃度、静脈二酸化炭素分圧（pCO2）などの血行動態パラメータもモニタリングし、システミック乳酸値を用いてStO2の信頼性を検証しました。データ分析にはPythonとGraphPad Prismソフトウェアを使用し、統計手法には一元配置分散分析（ANOVA）と主成分分析（PCA）が用いられました。

主な結果

1. 胃管組織酸素化の変化

高スペクトルイメージングの結果、4つのグループは出血後（T2）に胃管のStO2値が有意に低下しましたが、介入後（T4）には以下のように顕著な差異が見られました： - グループI（許容性低血圧）：StO2は63.3% ± 7.6%。 - グループII（カテコールアミン療法）：StO2は45.9% ± 6.4%。 - グループIII（晶質液補充）：StO2は70.5% ± 6.1%。 - グループIV（併用療法）：StO2は69.0% ± 3.7%。

2. 血行動態パラメータ

晶質液補充グループ（グループIII）は、介入後に生理状態に近い血行動態パラメータを示し、心拍数が低く（80.5回/分）、平均動脈圧が高く（57.8 mmHg）なりました。一方、カテコールアミン療法グループ（グループII）では心拍数が著しく上昇（192.3回/分）し、平均動脈圧が低く（34.8 mmHg）なりました。

3. システミック乳酸値とStO2の相関

StO2値はシステミック乳酸値と有意な負の相関（r = -0.67）を示し、StO2が組織灌流を評価する有効な指標であることが確認されました。晶質液補充グループの乳酸値は介入後に有意に低下（2.0 mmol/L）しましたが、カテコールアミン療法グループでは乳酸値が著しく上昇（6.9 mmol/L）しました。

結論と意義

本研究は、晶質液補充（グループIII）が胃管の組織酸素化を回復し、システミック乳酸値を低下させる点で最も優れていることを示しました。これは、食道切除術中の出血性ショックに対する最適な治療戦略であると考えられます。一方、カテコールアミンの単独使用（グループII）は胃管の灌流をさらに悪化させ、組織低酸素のリスクを高める可能性があります。高スペクトルイメージング技術は、術中の微小循環モニタリングに新たなツールを提供し、組織酸素化状態をリアルタイムで評価することで、麻酔管理と手術判断に重要な情報をもたらします。

研究のハイライト

1. 高スペクトルイメージング技術の応用：本研究は、高スペクトルイメージング技術を初めて食道切除術における胃管灌流の評価に応用し、微小循環モニタリングに新たな手法を提供しました。
2. 晶質液補充の優位性：晶質液補充が組織酸素化を回復し、血行動態を改善する点でカテコールアミンの単独使用よりも優れていることが確認されました。
3. 臨床転換の可能性：研究結果はヒトのデータと高い一致を示しており、この豚モデルが臨床転換において高い価値を持つことを示唆しています。

その他の価値ある情報

本研究は、高スペクトルイメージング技術の臨床応用の可能性も示しています。例えば、術中に胃管の灌流不良（動脈圧迫による低酸素領域など）を識別する能力が挙げられます。さらに、他の液体蘇生戦略（ヒドロキシエチルデンプンや輸血など）が胃管灌流に及ぼす影響を探る今後の研究方向性も提案されています。

本研究を通じて、科学者たちは食道切除術中の出血性ショックの管理に関する新たな知見を提供し、患者の予後改善に向けた科学的基盤を築きました。