JP5431110B2 - 血栓形成をモニタリングするためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、血管柄付遊離組織移植術後の血管吻合部などにおける血栓形成をモニタリングするためのシステムに関する。

１９７０年代後半にマイクロサージャリーの技術を用いた血管柄付遊離組織移植術が開発されて以来、当該術式は現在では形成再建外科領域において必須の技術とされるまでに標準的なものとなっているが、その最大の合併症は吻合部における血栓形成であることは医療従事者によく知られた事実である。その確率は約５％以下とされており、血栓形成が確認された場合、移植される組織の種類にもよるが、２時間以内に再吻合術を行うことで、移植された組織が救済されることが多い。従って、吻合血管の閉塞を早期に発見することは極めて重要である（非特許文献１）。
一般に、遊離組織移植術後の血流の確認は、移植組織が体表から観察可能な場合には組織の色調、温度、弾性、毛細血管の再充血などを判断材料として、医師による診察によって行われることが多い。その他、レーザー温度計なども用いられるが、適応範囲は限られている。移植組織が体内に埋入されており、体表からの観察が困難である場合には、ドップラー超音波を利用して血流が確認されることが多い。しかしながら、医師による診察は客観性に乏しく、複数の医師の総合的判断で血栓形成の可能性が高いとされた場合に再手術を行い、吻合血管を直視下に確認して血栓形成の有無が判断されることも多い。また、ドップラー超音波を用いた観察では、観察対象である吻合血管ではなく、その周囲に存在する血管の血流を観察している場合も多く、結果として、血流音が確認されているにも関わらず、吻合血管は血栓を形成していたということも多く存在する。従って、現状においては、いずれの方法も熟練した医師による確認を必要とするものであり、かつ、手法自体に不確実性が存在することが否めない。また、先述したように、血栓が形成された場合には、２時間以内に再手術を行うことが望ましいが、そのためには頻回の観察作業を必要とするため、医療従事者の負担が大きい状況にある。

Daniel N et al. Salvage of failed free flaps used in head and neck reconstruction. Head and Neck oncology 2009

そこで本発明は、血管柄付遊離組織移植術後の血管吻合部などにおける血栓形成をモニタリングするためのシステムを提供することを目的とする。

本発明者は、上記の点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、血栓が形成される可能性のある部位に交流電流を印加して電圧を測定し、印加した交流電流と測定された電圧から計算されるインピーダンスの大きさと位相の数値の経時的な推移の変動は、血流量の変動を反映していることを知見した。

上記の知見に基づいてなされた本発明の血栓形成をモニタリングするためのシステムは、請求項１記載の通り、血栓が形成される可能性のある部位の肉眼的に無血管野に交流電流を印加して電圧を測定することで取得されたインピーダンスの大きさと位相の計算値をデータ処理し、両者の経時的に維持されていた数値のある時点を境にした変動によって検知される血栓形成を表示するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、血管柄付遊離組織移植術後の血管吻合部などにおける血栓形成をモニタリングするためのシステムを提供することができる。

実施例１におけるインピーダンスの大きさと位相の数値のそれぞれの変動を示すグラフである。 実施例２におけるインピーダンスの大きさと位相の数値のそれぞれの変動を示すグラフである。 実施例３におけるインピーダンスの大きさと位相の数値を組み合わせて表現されるインピーダンスベクトルの終点の軌跡を示すグラフである。

本発明の血栓形成をモニタリングするためのシステムは、血栓が形成される可能性のある部位に交流電流を印加して電圧を測定することで取得されたインピーダンスの大きさと位相の計算値をデータ処理し、両者の経時的に維持されていた数値のある時点を境にした変動によって検知される血栓形成を表示するようにしたことを特徴とするものである。

本発明の血栓形成をモニタリングするためのシステムは、例えば、血栓が形成される可能性のある部位に交流電流を印加して電圧を測定し、印加した交流電流と測定された電圧からインピーダンスの大きさと位相の数値を計算するための手段、それぞれの計算値をデータ処理して両者の数値の経時的な推移を表示するための手段から構成される。前者の手段としては、例えば回路素子測定器（ＬＣＲメータ）や周波数特性解析装置（ＦＲＡ）を用いることができ、後者の手段としては、例えば表示装置を備えたコンピュータを用いることができる。

血栓が形成される可能性のある部位（例えば血管柄付遊離組織移植術における移植組織）への交流電流の印加は、例えば０．１〜１００ｋＨｚ，０．０１〜１Ｖの設定で、電極を当該部位に貼付したり刺入したりすることで行えばよい。印加した交流電流と測定された電圧から計算されるインピーダンスの大きさと位相の数値の経時的な推移の変動は、それぞれ血流量の変動を反映し、例えば上記の条件で交流電流を印加した場合、位相の数値の上昇（位相の数値は−９０〜０°の範囲で変動するので絶対値として捉えた場合は数値の低下）は血流量の低下を意味する（大きさの数値の変動については一定の方向性はない）。従って、血流に対する障害と位置付けられる血栓形成は、経時的に維持されていた両者の数値のある時点を境にした変動によって検知することができる。血栓が形成された場合、インピーダンスの位相の数値の上昇の割合は、例えば１０分間で５％以上（０．５％／分）である（インピーダンスの大きさの数値の変動の割合も同程度である場合がある）。従って、インピーダンスの大きさと位相のそれぞれのこのような数値の変動をモニタリングして表示することにより、血栓形成を客観的かつ正確に検知することができる。

インピーダンスの大きさと位相のそれぞれの数値の経時的な推移の表示はどのような方法で行ってもよく、例えばそれぞれを個別に横軸（ｘ軸）を時間、縦軸（ｙ軸）を数値とした二次元座標上に表示することができる。また、両者を組み合わせてインピーダンスベクトル（Ｚ＝｜Ｚ｜ｃｏｓθ−｜Ｚ｜ｓｉｎθｉ）として表現し（｜Ｚ｜はインピーダンスの大きさを、θはインピーダンスの位相を、ｉは虚数単位をそれぞれ示す）、その終点の軌跡を複素ベクトル平面上に表示してもよい。このような表示方法を採用した場合、インピーダンスの大きさと位相の数値のそれぞれの変動は、両者を個別に表示するよりも大きな変動として表示され、インピーダンスベクトルの終点の急激な変動が現れることよって容易に読み取ることができる。

以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定して解釈されるものではない。

実施例１：
Ｗｉｓｔｅｒ系ラット（体重約３００ｇ）の鼡径部に３．５×７ｃｍ大の大腿動静脈を茎とする皮弁を挙上した。皮弁の皮下の肉眼的には無血管野に先端以外が絶縁された４端子電極（電極間の距離は１ｍｍ）を刺入した。ＬＣＲメータを用いて１ｋＨｚ，０．１Ｖの設定で交流電流を印加して電圧を測定し、印加した交流電流と測定された電圧からインピーダンスの大きさと位相の数値を求め、パーソナルコンピュータを用いて両者の数値の経時的な推移を画面上に表示した。
皮弁挙上操作後約６０〜１２０分でインピーダンスの大きさと位相の数値は経時的にほぼ安定し、インピーダンスの大きさは８０００〜１２０００Ω、インピーダンスの位相は−６０〜−３０°の範囲にあった。その変動の割合はいずれも１０分間で０．５％程度であった。次に、皮弁を栄養する動脈に血栓が形成することで血流が遮断された状態の模擬状態として動脈をクランプすると、インピーダンスの大きさと位相の数値はいずれも１０分間で約７〜１０％の割合で低下し、低下は１時間程度持続した（図１：時間０分が動脈をクランプした時点）。
以上の結果から、インピーダンスの大きさと位相の経時的に維持されていた数値の変動によって血栓形成が検知できることがわかった。特筆すべきは、クランプした動脈の近傍とは言えない皮弁の皮下の肉眼的には無血管野に交流電流を印加して電圧を測定しているにもかかわらず、血流の遮断を正確に検知できたことであり、従って、臨床上の吻合部トラブルの原因となりうる吻合部近傍への測定機器の留置の回避が期待できた。

実施例２：
動脈をクランプするかわりに静脈をクランプすること以外は実施例１と同様の実験を行ったところ、実施例１における結果と同様に、血流の遮断をインピーダンスの大きさと位相の数値の変動によって検知することができた（図２：時間０分が静脈をクランプした時点）。

実施例３：
実施例１と同様の実験動物を用い、動脈をクランプし、その２時間後にクランプを解除し、１時間経過した後、今度は静脈をクランプし、その１時間後にクランプを解除した。動脈をクランプする時点の１時間前の時点から静脈のクランプを解除して１０分後の時点までのインピーダンスの大きさと位相の数値の変動を、インピーダンスベクトル（Ｚ）の終点の軌跡として複素ベクトル平面上に表示した。５分毎にプロットした結果を図３に示す。
図３から明らかなように、動脈をクランプする前の安静時にはベクトルの終点の変動はそれほど認められず、血行動態が安定していたが、動脈をクランプすると、血流が遮断されたことでベクトルの終点は急激に変動し、グラフの右下方向に移動した。２時間後にクランプを解除すると、血流の回復によりベクトルの終点は上方向に移動した後、血行動態の安定に向かうべく下方向に転じ、１時間後、動脈をクランプする前の安静時のベクトルの終点に近づいた。次に、静脈をクランプすると、ベクトルの終点は、一過的に血液の貯留が起こることに起因すると考えられる変動としていったん左下方向に移動した後、右方向に移動した。１時間後にクランプを解除すると、血流の回復によりベクトルの終点は上方向に移動した。
以上の結果から、抵抗の要素を示す横軸（実数軸）と容量の要素を示す縦軸（虚数軸）からなる複素ベクトル平面上に、インピーダンスの大きさと位相の数値を組み合わせて表現されるベクトルの終点を表示することで、両者の変動をベクトルの終点の急激な変動（右〜右下への移動）として容易に読み取ることができた。

本発明は、血管柄付遊離組織移植術後の血管吻合部などにおける血栓形成をモニタリングするためのシステムを提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。

Claims (1)

1. 血栓形成をモニタリングするためのシステムであって、血栓が形成される可能性のある部位の肉眼的に無血管野に交流電流を印加して電圧を測定することで取得されたインピーダンスの大きさと位相の計算値をデータ処理し、両者の経時的に維持されていた数値のある時点を境にした変動によって検知される血栓形成を表示するようにしたことを特徴とするシステム。