448 Vol.32 No.3/May 2012 周術期の危険な不整脈診断のポイントと抗不整脈薬の上手な使い方日臨麻会誌 Vol.32 No.3, 448 460, 2012 [ 基礎編 ] 心臓ペースメーカーの原理, 適応, モード選択 * 吉村学 * 国沢卓之 [ 要旨 ] ペースメーカーは心臓に接触している電極リードを介して心臓に電気刺激を与える装置である. 近年ペースメーカーの著しい進歩によりペーシングモードの幅が広がり, また房室順次ペーシングや心拍応答機能によりほぼ生理的心拍動を再現しうるに至っている. ペースメーカー植え込み手術は毎年 50,000 例を超えている. 麻酔科医にとって基本的なペースメーカーの理解は必須である. また術中の突然の徐脈発作に対して一時ペーシングを必要とする症例も存在する. ペースメーカーの原理, 構造, 基本的なモードについて言及し, 日本循環器学会から発表されているガイドライン (2011 年改訂版 ) に基づきペースメーカー植え込み適応を概説する. キーワード :ペースメーカー, ペースメーカー植え込みの適応, モード選択 1) 3) Ⅰ 歴史 18 1932 Hyman artificial pacemaker 4 1952 Zoll 5 1958 Senning Elmqvist 1965 Lemberg demand R 1974 Cordis 図 1 1), 6) Ⅱ ペースメーカーの原理と構造 1. 原理 250 300msec 078-8510 2 1-1-1
449 449 図 1 シングルチャンバーペースメーカー ( 左 ) とデュアルチャンバーペースメーカー ( 右 ) 2011 Medtronic, Inc. 図 2 通電時間と刺激閾値の関係 6 図 2 2 2. 構造 1 5 8
450 Vol.32 No.3/May 2012 図 3 心筋電極 2011 Medtronic, Inc. VVI 65/ 2 3 2 2 8 12mm 2 図 3 2 4 4 7 図 4 Ⅲ ペースメーカーの適応 8) 1. 一時ペーシングの場合 AHA 2010 9 1 Mobitz 2 3
451 451 図 4 ペースメーカーの基本構造 7 2 VVI 3 4 rate stimulate sensitivity 3 3 1/3 10) 2. 植え込み型ペースメーカーの場合 ACC/AHA 2002 11 2011 12 3 Class Class a Class b Class Class Class 1 表 1
452 Vol.32 No.3/May 2012 表 1 房室ブロック 1. 徐脈による明らかな臨床症状を有する第 2 度, 高度または第 3 度房室ブロック 2. 高度または第 3 度房室ブロックで以下のいずれかを伴う場合 (1) 投与不可欠な薬剤によるもの (2) 改善の予測が不可能な術後房室ブロック (3) 房室接合部のカテーテルアブレーション後 (4) 進行性の神経筋疾患に伴う房室ブロック (5) 覚醒時に著明な徐脈や長時間の心室停止を示すもの 1. 症状のない持続性の第 3 度房室ブロック 2. 症状のない第 2 度または高度房室ブロックで, 以下のいずれかを伴う場合 (1) ブロック部位が His 束内または His 束下のもの (2) 徐脈による進行性の心拡大を伴うもの (3) 運動または硫酸アトロピン負荷で伝導が不変もしくは悪化するもの 3. 徐脈によると思われる症状があり, 他に原因のない第 1 度房室ブロックで, ブロック部位が His 束内または His 束下のもの Class Ⅱ b: 1. 至適房室間隔設定により血行動態の改善が期待できる心不全を伴う第 1 度房室ブロック 3 40/ 3 13 14 2 2 3 表 2 His-Purkinje HV 表 2 2 枝および 3 枝ブロック 1. 慢性の 2 枝または 3 枝ブロックがあり, 第 2 度 Mobitz Ⅱ 型, 高度もしくは第 3 度房室ブロックの既往のある場合 2. 慢性の 2 枝または 3 枝ブロックがあり, 投与不可欠な薬剤の使用が房室ブロックを誘発する可能性の高い場合 3. 慢性の 2 枝または 3 枝ブロックと Wenckebach 型第 2 度房室ブロックを認め, 失神発作の原因として高度の房室ブロック発現が疑われる場合 1. 慢性の 2 枝または 3 枝ブロックがあり, 失神発作を伴うが原因が明らかでないもの 2. 慢性の 2 枝または 3 枝ブロックがあり, 器質的心疾患を有し, 電気生理検査により His 束以下での伝導遅延 途絶が証明された場合 Class Ⅱ b: 1. 慢性の 2 枝または 3 枝ブロックがあり, 電気生理検査で His 束以下での伝導遅延 途絶の所見を認めるが, 器質的心疾患のないもの > 100msec 150/ His His a His His 2 3 15, 16 2 3 17 3 表 3
453 453 表 3 洞機能不全症候群 1. 失神, 痙攣, 眼前暗黒感, めまい, 息切れ, 易疲労感等の症状あるいは心不全があり, それが洞結節機能低下に基づく徐脈, 洞房ブロック, 洞停止あるいは運動時の心拍応答不全によることが確認された場合. それが長期間の必要不可欠な薬剤投与による場合を含む 1. 上記の症状があり, 徐脈や心室停止を認めるが, 両者の関連が明確でない場合 2. 徐脈頻脈症候群で, 頻脈に対して必要不可欠な薬剤により徐脈を来たす場合 Class Ⅱ b: 1. 症状のない洞房ブロックや洞停止 表 4 徐脈性心房細動 1. 失神, 痙攣, 眼前暗黒感, めまい, 息切れ, 易疲労感等の症状あるいは心不全があり, それが徐脈や心室停止によるものであることが確認された場合. それが長期間の必要不可欠な薬剤投与による場合を含む 1. 上記の症状があり, 徐脈や心室停止を認めるが, 両者の関連が明確でない場合 表 5 過敏性頸動脈洞症候群 反射性失神 1. 過敏性頸動脈洞症候群で, 心拍抑制による反復する失神発作を認める場合 2. 反射性失神で, 心電図で心拍抑制が記録され, 反復する失神発作を認める場合 1. 反射性失神で, 反復する失神発作があり,head up tilt 試験により心拍抑制反応が認められる場合 Class Ⅲ: 1. head up tilt 試験により心拍抑制反応が認められない過敏性頸動脈症候群 反射性失神 表 6 閉塞性肥大型心筋症 1. 有意な流出路圧較差があり, 圧較差に基づく症状により QOL 低下を来たす閉塞性肥大型心筋症で, 他にペースメーカ植込みの適応となる理由を有する場合 ( 薬剤による徐脈を含む ). 1. 有意な圧較差があり, 圧較差に基づく症状により QOL 低下を来たす閉塞性肥大型心筋症で, 症状と圧較差が関連しており, 薬物治療が無効か副作用のため使用不能か, 他の方法が不適当な場合 Class Ⅲ: 1. 圧較差がなく, 徐脈による植込み適応もない場合. 18 4 表 4 40/ 3 表 5 表 6 表 7 1), 19), 20) Ⅳ ペースメーカーのモード選択 1. モード選択 NASPE the North American Society of Pacing and Electrophysiology /BPEG the British Pacing and Electro-
454 Vol.32 No.3/May 2012 表 7 小児および先天性心疾患患者のペースメーカ植込みの適応 1. 症候性徐脈, 心機能不全, 低心拍出を伴う高度もし physiology Group 21 くは完全房室ブロック 2. 年齢に不相応な徐脈に伴う症候性洞機能不全 ( 徐脈の 定義は年齢と期待心拍数により異なる ) 3. 術後少なくとも 7 日経っても回復しない高度もしく は完全房室ブロック 4. 幅広い QRS の補充収縮, 心室期外収縮, 心機能不 全を伴う先天性完全房室ブロック 5. 乳児の先天性完全房室ブロックで, 心室レートが 55 拍 / 分未満, もしくは先天性心疾患があり心室 レートが 70 拍 / 分未満のもの 1. 先天性心疾患に洞機能不全を合併し, 心房内リエン トリー頻拍が反復する場合 ( 洞機能不全は抗不整脈 薬によるものも含む ) 2. 先天性完全房室ブロックで,1 歳を過ぎても平均心 拍数が 50 拍 / 分以下のもの, 基本周期の 2 から 3 倍の心停止を伴うもの, もしくは症候性徐脈を伴う もの 3. 複雑心奇形に伴う洞徐脈で, 安静時心拍数が 40 拍 / 分以下, もしくは 3 秒以上の心停止を伴うもの 4. 先天性心疾患に伴う洞徐脈もしくは房室同期不全に より血行動態が悪化するもの 5. 先天性心疾患術後に一過性房室ブロックがあり, 脚ブ Class Ⅱ b: ロックを認め, 原因不明の失神を伴うもの 1. 先天性心疾患術後の一過性完全房室ブロックで 2 枝 ブロックを伴うもの 2. 無症状で, 年齢相応の心拍数であり,QRS の延 長がなく, 心機能の正常な先天性完全房室ブロッ ク Class Ⅲ: 1. 無症状の先天性心疾患術後の一過性房室ブロック で, 正常房室伝導に戻ったもの 2. 第 1 度房室ブロックを伴う, もしくは伴わない先天 性心疾患術後の 2 枝ブロックで, 完全房室ブロック の既往がないもの 3. 無症状の Wenckebach 型第 2 度房室ブロック 4. 無症状の洞徐脈で,RR 間隔が 3 秒未満, かつ最低 心拍数が 40 拍 / 分以上のもの 3 5 1. chamber paced 2. chamber sensed 3. response to sensing 4. rate response 5. antiarrhythmic function 3 AAI VVI DDD VDD AAI VVI DDD 1 AAI 1 2 VVI VVI VVI AAI 1 DDD 20
455 455 3 DDD 1 P R 2 pacemaker mediated tachycardia 4 4 R 60 120 QT 2. 近年の新しいぺースメーカー機能 1 MPV minimization of pacing in the ventricles 8 MPV AAI DDD PQ QRS AAI 4-2 QRS AAI DDD P QRS AAI ESC 2007 MPV 22 2 AMS automatic mode switching 23 DDD VDI DDI 3. ペーシングモード選択に際し参考にすべき大規模臨 24)~ 32) 床試験 表 8 4. 心臓再同期療法 (Cardiac Resynchronization Therapy: 33)~ 36) CRT) について CRT DDD A-V delay V-V delay 12 class NYHA class class 35 QRS 120msec CRT ICD CRT-D
456 Vol.32 No.3/May 2012 表 8 ペーシングモード選択に際し参考にすべき大規模臨床試験 試験開催国, 施設, 年デザイン対象疾患モード比較平均観察期間結果 デンマーク < Danish Study > 24), 25) 1994,1997 無作為割付け 洞不全症候群 AAI 群 (110 例 ) と VVI 群 (115 例 ) 40 ヵ月と 5.5 年 観察項目は心房細動, 血栓塞栓発症率, 心不全, 生存率, 房室ブロック発症率で結果はいずれも AAI 群が VVI 群に比べて優れていた. 房室ブロックは AAI 群で年間 0.6% の発症率であった. 洞不全症候群は AAI を選択すべきである. < CTOPP >(Canadian Trial of カナダ 32 施設, Physiologic Pacing) 26) 2000 無作為割付け, 多施設, ITT 解析 心房細動のない症候性徐脈 VVI(1474 例 ) と生理的ペースメーカー (AAI もしくは DDD) (1094 例 ) 3 年 脳梗塞, または心血管死の発生率は VVI 群 5.5%, 生理的ペースメーカー群 4.9% で差はなかった. 心房細動発生率は VVI 群 6.6%, 生理的ペースメーカー群 5.3% で有意に少なかった. 生理的ペースメーカーは VVI に比較して心房細動発症を抑制するものの脳梗塞や心血管死による死亡の抑制には効果がなかった. < DAVID >(Dual Chamber and VVI Implantable Defibrillator) 27) 米国 37 施設, 2002 無作為割付け, 単一盲検, 多施設, ITT 解析 徐脈, 心房性不整脈のない ICD 埋め込み患者 ( 左室駆出率 40 % 以下 ) 40 拍 / 分の VVI バックアップペーシング群 (256 例 ) と 70 拍 / 分の DDDR ペーシング群 (250 例 ) 8.4 ヵ月 死亡までの期間とうっ血性心不全による入院までの期間を観察した. イベントのない 1 年間の死亡率は VVI バックアップペーシング群で 83.9% であったのに対し,DDDR ペーシング群は 73.3% であった. 心不全による入院も VVI バックアップペーシングで良好であった. ICD 植え込み患者において左室駆出率 40% 以下であれば DDDR ペーシングは VVI バックアップペーシングに比べメリットはなく死亡率や心不全による入院を増加させる. < MOST >(Mode Selection Trial in Sinus-Node Dysfunction) 28) 米国 91 施設, 2002 無作為割付け, 多施設, ITT 解析 洞不全症候群 生理的ペーシング群 (1014 例 ) と VVI 群 (996 例 ) 33 ヵ月 一次エンドポイントは全死亡または非致死的脳梗塞, 二次エンドポイントは死亡, 脳梗塞, 心不全による入院のいずれか, 心房細動, ペースメーカー症候群,QOL であった. 結果は一次エンドポイントでは差はなかった. 二次エンドポイントでは生理的ペーシング群で心房細動発症率が有意に少なく, また心不全スコアも良好であった. 生理的ペーシングは VVI に比べ生存率を改善しないが心房細動発症を抑制し心不全症状を軽減する. < PACE >(Pacemaker Selection in the Elderly Trial) 29) 米国 29 施設, 1998 無作為割付け, 二重盲検, 多施設, ITT 解析 65 歳以上の心房細動のない症候性徐脈 VVI 群 (204 例 ) と DDD 群 (203 例 ) 550 日 全例で QOL は改善した. 二群間で QOL や心血管事故に差はなかった. しかし VVI 群の 26% がペースメーカー症候群のため DDD ペーシングに変更された. 洞不全症候群で DDD が VVI に比べ QOL と心血管機能を改善した. DDD による QOL の改善は主に洞不全症候群において認められる. < UKPACE >(United Kingdom Pacing and Cardiovascular Events Trial) 30) 英国 46 施設, 2005 無作為割付け, 多施設, ITT 解析 70 歳以上の高度房室ブロック 生理的ペーシング群 (1012 例 ) と VVI 群 (1009 例 ) 4.6 年 平均年間死亡率は生理的ペーシング群が 7.4%,VVI 群が 7.2% で差は認められなかった. 心房細動, 心不全, 脳梗塞でも差は認めなかった. 高齢者の高度房室ブロックにおいてペーシングモードは死亡や心血管イベントに影響を与えない. < ADOPT >(Atrial Dynamic Overdrive Pacing Trial) 31) 米国多施設, 2003 無作為割付け, 単盲検, 多施設 洞不全症候群で DDDR ペーシングしている患者 心房細動抑制アルゴリズムを on にした群 (130 例 ) と off にした群 (158 例 ) 6 ヵ月 心房細動発生頻度において on 群が off 群より 25% 減少した. 洞不全症候群および心房細動を有する患者において心房細動抑制アルゴリズムによるオーバードライブ心房ペーシングは症候性心房細動持続率を相対的に低下させた. < SAVE PACe Trial >(Search AV Extension and Managed Ventricular Pacing for Promoting Atrioventricular Conduction Trial) 32) 米国, カナダ 72 施設,2007 無作為割付け, 単盲検, 多施設,ITT 解析 洞不全症候群 MPV (AAIR DDDR) 群 (530 例 ) と従来 DDDR 群 (535 例 ) 1.7 年 死亡率, 心不全による入院までの期間は差がなかった. しかし従来型 DDDR 群に比べ MPV 群は洞不全症候群患者で心室ペーシングを 90% 減少させた. 持続性心房細動発症率の相対リスクを 40% 減少させた. 洞不全症候群患者において不必要な心室ペーシングを抑制することで持続性心房細動発症率を抑えることができる.
457 457 5. 手術時の留意点とモード選択について 37, 38 1 6 VVI VVI false inhibition VOO VOO spike on T ICD X CRT-D 2006 CRT-D 39, 40 CRT-D CRT CRT DDD DOO DOO DOO 2 36 X dislodge
458 Vol.32 No.3/May 2012 3 23 a c まとめ 参考文献 1) 大江透 : 不整脈. 医学書院, 東京,2007,135-155 2) Nelson GD:A brief history of cardiac pacing. Tex Heart Inst J 20:12-18, 1993 3) 大橋義彦 : ペースメーカの最新動向. 医機学 81:383-391,2011 4) Hyman AS:Resuscitation of the stopped heart by intracardiac therapy. Ⅱ:experimental use of an artificial pacemaker. Arch Intern Med 50:283-305, 1932 5) Zoll PM:Resuscitation of the heart in ventricular standstill by external electric stimulation. N Engl J Med 247:768-771, 1952 6) 豊島健 : ペースメーカの原理と構造.LiSA 10:744-748,2003 7) 杉浦敏文 : ペースメーカーのしくみ.Clin Eng 3:535-541,1993 8) 上野亮, 加藤貴雄 : 洞不全症候群と心ブロックの治療. ICU と CCU 33:75-82,2009 9) Neumar RW, Otto CW, Link MS, et al.:part 8:adult advanced cardiovascular life support:2010 American Heart Association Guidelines for Cardiopulmonary Resuscitation and Emergency Cardiovascular Care. Circulation 122:S729-S767, 2010 10) 戸叶隆司 : 心臓ペースメーカの適応.LiSA 10:754-758,2003 11)Gregoratos, G, Abrams J, Epstein AE, et al.:acc/ AHA/NASPE 2002 guideline update for implantation of cardiac pacemakers and antiarrhythmia devices: summary article:a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines(ACC/AHA/NASPE Committee to Update the 1998 Pacemaker Guidelines). Circulation 106:2145-2161, 2002 12) 日本循環器学会 : 不整脈の非薬物治療ガイドライン (2011 年改訂版 ). 13) 加藤梓, 小板橋俊哉, 加藤崇央ほか : 入室時の完全房室ブロックにより手術を延期し, 後日, ペースメーカ挿入後に人工骨頭置換手術を行った 1 症例. 麻酔 60: 706-709,2011 14) 郷原徹, 又吉康俊, 岡英男ほか : 肺動脈カテーテル挿入時に生じた完全房室ブロック. 臨麻 31:1141-1144, 2007 15)Gauss A, Hübner C, Radermacher P, et al.:perioperative risk of bradyarrhythmias in patients with asymptomatic chronic bifascicular block or left bundle branch block:does an additional first-degree atrioventricular block make any difference? Anesthesiology 88:679-687, 1998 16)O Malley S, Ashley EM:Is preoperative pacing for bifascicular and trifascicular heart block necessary? Hosp Med 65:636, 2004 17) 堀耕太郎, 舟尾友晴, 田中克明ほか : 術中心停止を来した慢性 3 枝ブロックの 1 症例. 麻酔 59:206-209, 2010 18) 村川徳昭, 石原弘規, 松木明知 : 麻酔導入時に出現した重症徐脈に対し緊急ペーシングを行った潜在性洞不全症候群. 麻酔 50:65-68,2001 19) 山蔭道明, 岩崎創史 : 心臓ペースメーカのモード. LiSA 10:750-753,2003 20) 田中茂夫, 笠貫宏編 : ガイドラインに基づいた最新ペースメーカー ICD 植込みと管理. 南江堂, 東京, 2005 21)Bernstein AD, Daubert JC, Fletcher RD, et al.:the revised NASPE/BPEG generic code for antibradycardia, adaptive-rate, and multisite pacing. North American Society of Pacing and Electrophysiology/British Pacing and Electrophysiology Group. Pacing Clin Electrophysiol 25:260-264, 2002 22)Vardas PE, Auricchio A, Blanc JJ, et al.:guidelines for cardiac pacing and cardiac resynchronization therapy: The Task Force for Cardiac Pacing and Cardiac Resynchronization Therapy of the European Society of Cardiology. Developed in collaboration with the European Heart Rhythm Association. Eur Heart J 28:2256-2295, 2007 23) 水谷登 : 心臓ペースメーカーの現状と術中管理. 麻酔
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460 Vol.32 No.3/May 2012 The Principle, Indication, and Mode Selection of Cardiac Pacemakers Manabu YOSHIMURA, Takayuki KUNISAWA Department of Anesthesiology and Critical Care Medicine, Asahikawa Medical University Cardiac pacemakers are well-established and highly effective electrotherapeutic devices. Increasingly more patients undergoing surgery will require an implanted cardiac device. Preoperative evaluation should be performed in these patients by anesthesiologists. It is also important to understand the type of implantable device, and programmed settings. Anesthesiologists should be able to effectively cope with bradyarrhythmia occurring spontaneously during surgery. Here we provide an outline of the principle, indication, and mode selection of cardiac pacemakers, and the Guidelines for Non-Pharmacological Therapy of Cardiac Arrhythmias(The Japanese Circulation Society 2011). Key Words : Cardiac pacemaker, Indication of implantable pacemaker, Mode selection The Journal of Japan Society for Clinical Anesthesia Vol.32 No.3, 2012