●人工臓器 —最近の進歩ペースメーカ日本メドトロニック株式会社カーディアックリズムディジーズマネージメント豊島健 Takeshi TOYOSHIMA 1.　はじめに 2.　ペーシング機能表現法創成期におけるペースメーカの機能は，心臓で血液拍出を司る心室のみを，一定のリズムで刺激するものであった。現在のペースメーカの機能は 5 文字からなるコードで表現されている。このコードは，NBG コード〔 NASPE/ その後，心房に同期して心室を刺激する「デュアルチャン BPEG Generic Pacemaker Code（NASPE: North American バー型ペースメーカ」が登場し，これが心房，心室に対し， Society of Pacing and Electrophysiology; BPEG: British 正常な心臓と同様の興奮過程を維持できることから，「生 Pacing and Electrophysiology Group）〕1) と呼ばれ，ペース理的ペースメーカ」として受け入れられるようになった。メーカの基本的機能と言える動作モードが，先頭の 3 文字また最近では，左右の心室の収縮時相にズレがあるためにで表されている。ここでは，本稿の解説を理解しやすくすそれぞれの血液充満を阻害し合い，十分な血液拍出能力るために，このコードについて解説しておくことにする。を発揮できず，心不全に陥っている心臓の両心室を刺激しペースメーカの動作モードを表す 3 文字のうち，第 1 文て治療する心再同期療法（Cardiac Resynchronization 字目は刺激対象部位を，第 2 文字目は心電位監視対象部位 Therapy: CR T）が普及しつつある。このように，不整脈治を，第 3 文字目は心電位を検出した場合の刺激の制御方法療から始まった心臓を刺激するペーシング治療の応用範囲を表している。第 1 文字目と第 2 文字目は，対象部位が心は，ここ数年で更なる拡大を見せている。房の場合は「A」（Atrium），心室の場合は「V」（Ventricle），しかし，最近の大規模臨床研究の結果から，従来「生理その両者を対象とする場合は「D」（Dual），どちらも含ま的ペースメーカ」とされていたデュアルチャンバー型が，ない場合は「O」（None）で表される。また第 3 文字目は，必ずしも「生理的」と言えるほどの臨床成績を出していな心電位が検出された場合，次の刺激を抑制する機能を「I」いことが明らかになった。その結果，これまでの「生理的（Inhibited），これに同期して，直ちにまたは一定の遅延時ペーシング」に関する概念が見直され，従来のものとは大間後に刺激を発生する機能を「T」（Triggered），その両者きく異なった機能のペースメーカも登場し始めている。の機能を持つ場合は「D」，どちらも含まない場合は「O」で本稿では，ペースメーカの機能の変遷を振り返りながら，「生理的ペーシング」に関する新しい概念についても紹介表される。たとえば，心室を刺激対象とし，心電位を監視せずに無条件で刺激する動作モードは「VOO」となる。また，心室することにする。に心電位監視機能を持たせ，心電位が検出されると，予定されている次の心室刺激を抑制する動作モードは「VVI」で表される。上述の「心室」を「心房」に置き換えると，「AOO」，「AAI」で表される動作モードを理解することがで ■著者連絡先日本メドトロニック株式会社カーディアックリズムディジーズマネージメント（〒 105-0021 東京都港区東新橋 2-14-1 コモディオ汐留 5F） E-mail. [email protected] 130 きる。このような心房ないし心室のみを対象とするものを「シングルチャンバー型ペースメーカ」という。この他に，心房，心室の両者を刺激対象とし，どちらの人工臓器 38 巻 3 号 2009 年心電位も監視せずに，無条件で両者を刺激する動作モードれがペースメーカの刺激による興奮と競合すると，タイミは「DOO」，また心室の心電位を監視し，これが検出されるングによっては心室細動の原因となりかねない恐れがあると，予定されている心室刺激を抑制する動作モードはため，このような場合に刺激を取り消せるディマンド型「DVI」で表される。この「DVI」モードは，「VVI」モードで（VVI）ペースメーカが，1964 年に開発されている。また，心室を刺激する前に，無条件で心房を刺激する機能（AOO） 1970 年になると，心室をディマンド型で刺激する際に，心を持たせたものと等しい動作になる。また，この「DVI」モー室への刺激に先行して心房を刺激する，いわゆるバイドでは心房側が無条件で刺激されるが，心房側に心電位監フォーカル型（DVI）ペースメーカが開発されている。この視機能を持たせ，心電位が検出されると，次の心房刺激をように，ペースメーカの創成期から 10 年ほどの間に，心取り消す機能（AAI）を持たせた動作モードは「DDI」で表さ房・心室間の興奮過程を正常な心臓と同等に保てるようにれる。したデュアルチャンバー型ペースメーカの開発がすでに行また，心房の心電位を監視し，これが検出されると，そわれていた。れに同期して，一定時間後に心室刺激を発生する動作モーしかし，当時の電極は，心室側も心房側も外科的に心外ドは「VAT」で表される。この「VAT」モードは心房の活動膜に縫い付けるものであったため，特に心筋層の薄い心房が正常の場合，心房に同期して心室を刺激することで，心で，長期間にわたり安定した機能を維持することは困難房・心室間の興奮過程を，正常な心臓と同様に維持させよだった。これに対し，1963 年に経静脈的に装着できる心室うとするものである。しかし，「VAT」モードでは心房の心用の植込み型心内膜電極が開発され，1969 年には先端を J 電位が検出されると，心室が無条件で刺激されるため，心字状に成型し，経静脈的に心房内壁に接触させる植込み型室に心電位監視機能を持たせ，心室が自ら興奮した場合に心房電極が開発されたが，これらが長期間，安定した機能刺激を取り消せるようにした動作モードは「VDD」で表さを維持できるようになるまでには，様々な改善が必要となれる。り，さらに 10 年ほど待たなければならなかった 2) 。さらに「VDD」モードでは，心房側に刺激機能がないた 1980 年代に入ると，体外から無線的に刺激条件や動作め，心房の心電位が検出されなくなると，心室のみを「VVI」モードを変更できるマルチプログラマブル方式となり，モードとして刺激することになる。このような場合に，デュアルチャンバー型のペースメーカが続々と登場し始め「DDI」モードで心房・心室の両者を刺激するようにした動た。これにより，完全房室ブロックに対する心室ペーシン作モードは「DDD」で表される。これは，ペースメーカとグが中心だったペーシング治療の対象が，洞機能不全によして最も高度な動作モードということになる。これら，心る徐脈あるいは徐脈頻脈症候群に対する心房ペーシング，房および心室の両者を扱うものを，デュアルチャンバー型あるいはデュアルチャンバー型ペーシング治療へと拡張さペースメーカという。れていくことになった。また，この時期には身体活動の激しさを様々な生理的指 3.　ペーシング機能の変遷標から判別し，生理的需要に応じて心拍数を制御する，ペースメーカが初めて人に植え込まれたのは 1958 年，「レート応答型ペースメーカ」が盛んに開発されるようにスウェーデンの心臓外科医 Åke Senning によってであっなっていた。レート応答機能を有する場合は，ペースメーた。この当時のペースメーカは，心室のみを一定のリズムカの動作モードを表す 3 文字コードの後ろに，「R」（Rate で刺激する固定レート型と呼ばれるものであった。この機 modulation）の文字を添えて表される。能は現在の VOO モードに相当するものである。当時の治療対象は，アダムスストークス症候群と呼ばれる，ときおり失神発作を伴う完全房室ブロックの患者であったため， 4.　「生理的ペーシング」に関する概念の変遷従来，正常な心臓と同様，心房と心室を一定時間間隔で心室が自ら興奮することは稀であり，これで十分な治療効順次に収縮させることができる動作モード，すなわち VAT 果が得られ，ペースメーカの普及が始まるきっかけとなっあるいは VDD モードでペーシングすることが「生理的」でた。あるとみなされていた。事実，DDD ペーシングと VVI ペーこれに対し，心房・心室間に正常な心臓と同様の興奮過シングの臨床成績を比較した研究の多くは，「房室間の同程を回復できる，いわゆる心房同期型（VAT）ペースメーカ期が心機能維持に重要である」あるいは「心房細動の発生が開発されたのは 1962 年のことである。また，完全房室率は DDD ペーシングの方が少ない」などとする報告が多ブロックであっても，心室が自ら興奮することもあり，こかった。しかし，2000 年前後に公表された，ペーシングモー人工臓器 38 巻 3 号 2009 年 131 ドを比較した複数の大規模臨床研究が，意外な結果をもたらすことになった 3) 。従来，房室同期機能を持たせることができることから，より生理的とみなされていた DDD ペーシングと，房室同期機能を持たないため非生理的とみなされていた VVI ペーシングの予後を比較すると，生存率あるいは心不全発症率に有意な差が見出せないという結果が相次いで公表されたのである。この内容をより詳しく知るには，これらの臨床研究のサブ解析の結果をみる必要がある。DDD ペーシング群のデータを，心室のペーシング率で区分して比較すると，心室がペーシングされていた割合が大きいほど全死亡率，心不全発症率が高くなっていることが分かる。なぜ心室ペーシン図1 両心室（トリプルチャンバー）型ペースメーカグ率が高くなるほど成績が悪くなるかについては次のように解釈されている。すなわち，これらの臨床研究の対象となった症例のペーシング部位は DDD，VVI の両群とも右室心尖部で，正常な室間の興奮タイミングが揃っていないことを示しており，この状態を心室間 / 心室内伝導障害という。この状態下で心臓と心室の興奮伝播経路が異なることが原因とみなされは，それぞれの心室の収縮タイミングにもズレが生じ，互た。正常な心臓では心室の興奮は房室結節から，ヒス束，いの血液充満を阻害し合って，十分な血液拍出能を発揮で右脚および左脚へと，まず心室中隔上部から下部へと伝播きずに心不全に陥ってしまっていると言える。し，次いで心室の自由壁を上に向かって伝播している。しこの治療のためには，従来の不整脈治療と同様の，右心たがって機械的収縮も，この順序に従って発生することに房，右心室に装着される電極に加え，左心室側にも電極をなる。これに対し右室心尖部刺激時には中隔側では逆方向装着し，心房の心電位に同期し，左右心室の興奮のズレをに伝播することになり，自由壁側では収縮タイミングが早補正できるタイミングで左右両心室を刺激することが有効まる結果となる。また左心室は常に遅れて興奮することにになる。これが心再同期療法である。また，左右両心室をなる。この興奮伝播経路の相違が，ペースメーカに房室同刺激することから「両心室型ペースメーカ」，あるいは右心期機能を持たせることよりも影響が大きいと結論付けられ房，左右両心室を対象としていることから「トリプルチャた。したがって，最近では，心房の心電位検出から心室をンバー型ペースメーカ」などと呼ばれることもある（図1）。刺激するまでの時間（AV 間隔）を従来より長く設定して，左心室用の電極（リード）は，経静脈的に右心房に電極をできる限り自己伝導による心室収縮を優先するような設定進め，冠状静脈洞開口部から冠状静脈を逆行させ，途中のが選択されるようになっている。静脈分枝部を選択し，左心室の最も興奮が遅れている部位しかし，完全房室ブロックでは，房室間の自己伝導を望むことはできないため，これらの治療法としては，心臓の近辺に到達させて，心外膜側から静脈壁を介して刺激する方法がとられている（図2）。興奮伝播経路が正常な心臓に近くなるように，ヒス束あるまた，CR T の対象となる心不全患者の中には，致死性のいはその近傍，右室流出路，右室中位中隔など，従来の右不整脈を生じる可能性の高い症例も含まれているため，除室心尖部と異なった部位が選択される傾向が強くなりつつ細動機能を持った CR T-D（Cardiac Resynchronization ある。これらの部位でペーシングするには，電極先端を心 Therapy with Defibrillator）も普及している。筋にねじ込んで固定できる，スクリューイン電極が不可欠 2）自己伝導心室収縮優先ペースメーカとなる。前述の大規模臨床研究の結果を受けて，最近のペースメーカは，可能な限り自己伝導による心室収縮を優先させ 5.　新しい機能のペースメーカるような機能を取り込んでいる。たとえば，AV 間隔を従 1）心不全治療用のペースメーカ来のものより延長できるようにして，房室伝導時間が長く心不全の中には，QRS 幅が拡張し，左脚ブロック様の心なっても心房と心室が 1 対 1 で交互に収縮できる状況にあ電図を示す症例が見受けられることがある。これは左右心れば，心室の自己伝導収縮を優先させる機能を取り入れて 132 人工臓器 38 巻 3 号 2009 年ペーシング治療の長期予後が大規模臨床研究によって検証され，従来の考えが不十分であったことが露見して，「生理的ペーシング」に関する概念が見直されつつある。また，心不全の中には心室の興奮伝播経路を制御することで治療できるものがあることが分かり，興奮伝播経路と心機能の関係に目が向けられるようになってきた。この着眼点からすると，新たに登場した自己伝導心室収縮優先ペースメーカの使途にも，何らかの制限を付加すべきとも考えられる。 50 年の歴史を持つペーシング治療も，究極の段階を迎えているとはいえず，追求すべき点はまだ少なからず残っているようである。図2 両心室型ペースメーカの電極位置文　献いる製品がある。また，房室間伝導時間が長くても，房室が 1 対 1 で交互に収縮している場合には，AAI モードで動作させ，心房収縮に心室収縮が伴わなくなると DDD モードとして心室を刺激する機能を持つ製品なども登場している。 6.　おわりに 1) Bernstein AD, Camm AJ, Fletcher RD, et al: The NASPE/ BPEG generic pacemaker code for antibradyarrhythmia and adaptive-rate pacing and antitachyarrhythmia devices. Pacing Clin Electrophysiol 10: 794-9, 1987 2) Stokes K, Stephenson NL: The implantable cardiac pacing lead - just a simple wire? The third decade of cardiac pacing, ed by Barold SS, Mugica JM, Futura, New York, 1982, 365-416 3) 安部治彦：大規模臨床試験からみた心室ペーシング部位の重要性．心室中隔ペーシングの実際，安部治彦編，メディカルレビュー社，大阪，2007, 47-54 最初のペースメーカ植込みから半世紀を迎えた昨今，人工臓器 38 巻 3 号 2009 年 133