日本小児循環器学会雑誌 Pediatric Cardiology and Cardiac Surgery

Online ISSN: 2187-2988 Print ISSN: 0911-1794
特定非営利活動法人日本小児循環器学会 Japanese Society of Pediatric Cardiology and Cardiac Surgery
〒162-0801東京都新宿区山吹町358-5アカデミーセンター Japanese Society of Pediatric Cardiology and Cardiac Surgery Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Pediatric Cardiology and Cardiac Surgery 34(4): 182-188 (2018)
doi:10.9794/jspccs.34.182

原著Original

Fontan術前後から遠隔期における体肺動脈側副血管の推移Transition of Aortopulmonary Collateral Arteries before and after the Fontan Procedure

福岡市立こども病院循環器科Department of Cardiology, Fukuoka Children’s Hospital ◇ Fukuoka, Japan

受付日:2018年2月10日Received: February 10, 2018
受理日:2018年7月30日Accepted: July 30, 2018
発行日:2018年12月20日Published: December 20, 2018
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背景:単心室疾患群では,体肺動脈側副血管(APCA)の増加がFontan術後の合併症につながるため,術前にコイル塞栓を行うことがある.その目標については術後のAPCAの推移も考慮することが必要である.

方法: 2009年から2015年に当院でFontan手術を行った連続163人を対象とした.APCAの発達の程度を,心カテでの大動脈造影から3段階に点数化し,左右内胸動脈,左右鎖骨下動脈,下行大動脈の5か所のscoreの総和(0~10点)を算出,Fontan術前後にコイル塞栓群,非塞栓群比較した.

結果:術後6か月時点でAPCA scoreの平均はコイル施行群:6.1±1.5→4.5±1.8点,非塞栓群:4.4±1.7点→3.6±1.7点と有意に減少していた.術後5年以上で評価した35例では,scoreは全例で術後6か月時に比し減少していた.Fontan術前後でMRIを施行した30例において,APCA flowの平均は術前1.4±0.6 L/min→術後0.8±0.6 L/minと減少しており,同様の傾向であった.Fontan術前のscoreが5点以下の症例では塞栓群,非塞栓群の間で胸水貯留が遷延した症例の割合に差を認めなかった.

結論:Fontan術後は,コイル塞栓の有無にかかわらずAPCAが減少する傾向にあった.術前のコイル塞栓はルーチンで行う必要はなく,score 6点以上が適応と考えられる.

Background: In patients with a functional single-ventricle, coil embolization is commonly performed to avoid complications after the Fontan procedure. The position for coil embolization should be determined after considering the postoperative changes in the aortopulmonary collateral arteries (APCAs).

Methods: The study involved 163 patients who underwent the Fontan procedure between 2009 and 2015. The amount of APCA was assessed using a 3-point scale based on the aortogram in the cardiac catheterization. The total score for the five sites (bilateral internal thoracic artery, bilateral subclavian artery, and descending aorta) was calculated and compared in patients with and without coil embolization and before and after the Fontan procedure.

Results: The mean scores for the APCAs ranged from 6.1±1.5 to 4.5±1.8 points in patients with coil embolization (+) and from 4.4±1.7 to 3.6±1.7 points in those without coil embolization (−), indicating a significant decrease. The scores of 35 patients at ≥5 years after the Fontan procedure had decreased as compared to those at 6 months postoperatively (mean 4.2±2.0 to 1.3±1.2 points). The APCA flow of 30 patients measured using a magnetic resonance imaging similarly decreased after the Fontan procedure (mean 1.4±0.6 to 0.8±0.6 L/min). When APCA scores before the Fontan procedure were ≤5 points, there were no significant differences between the coil embolization (+) and coil embolization (−) groups as to the incidence of prolonged pleural effusion.

Conclusion: After the Fontan procedure, the APCA tended to decrease with or without coil embolization. Routine coil embolization is not necessary, which is indicated only when APCA scores are ≥6 points.

Key words: aorto pulmonary collateral artery; Fontan procedure; coil embolization; single ventricle; bidirectional Glenn procedure

背景

チアノーゼを呈する単心室疾患群の患者では,Fontan型手術に至るまでの経過で,体肺動脈側副血管(aorto-pulmonary collateral artery: APCA)の発達を認めることがある1).APCAはGlenn, Fontan循環において容量負荷や肺動脈圧,静脈圧上昇の原因となる可能性があり2),術後胸腔ドレナージや人工呼吸管理の期間,入院期間と関連するとの報告がある3, 4).そのため,多くの施設でAPCAに対するコイル塞栓が行われているが,Fontan術前にルーチンでAPCAを塞栓するべきかに関してはいまだ議論がある5, 6)

当院では主に内胸動脈からのAPCAで肺静脈まで造影されるものを対象にコイル塞栓を行っているが,Fig. 1に示す症例のように術前にAPCAが残存していても,Fontan循環を確立することで術後APCA flowが減少する症例を多く経験する.術前のコイル塞栓の目標を考えるとき,APCA flowの推移を考慮することは重要と思われるが,この点について論じた報告は少ない.

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Fig. 1 Transition of APCA in a patient with Tricuspid Atresia

APCA=aorto-pulmonary arterial collateral arteries

今回の検討の目的は,Fontan術前後のAPCA flowを比較し,その推移を知ることで,術前のコイル塞栓の目標を再考することとした.

対象・方法

2009年1月から2015年12月までに当院でFontan型手術を行った連続163人を対象とした.APCAの発達の程度を,心臓カテーテル検査時の大動脈造影正面像の所見から,0点:APCA flowが認められない,1点:APCA flowが認められるが肺静脈はほとんど造影されない,2点:APCAから肺静脈がはっきりと造影される,の3段階に点数化し,左右内胸動脈領域,左右鎖骨下動脈領域,下行大動脈領域の計5か所のscoreの総和(最大10点,最少0点)を算出し,Fontan術前と術後6か月後の比較を全163例で,術後5年以上経過した後にカテーテル検査が行われていた35例ではFontan術前,術後6か月時との比較を行った.scoringの例をFig. 2に示す.大動脈造影は,大動脈弁直上に配置した4.2Fr. pigtailカテーテルから原則1 mL/kgの造影剤を1.5~2.0秒で注入し,フレームレート25fpsでAPCAの流入先が確認できるまで撮像した.また,Fontan術前後でMRIを施行した30例について,APCA flowの推移を定量的に観察した.APCA flowの算出は,SVC, IVC, Aorta, RPA/LPA, RPV/LPVの血流量を算出した後, (1) Q coll-syst = Q Aorta ( Q SVC + Q IVC ) および (2) Q coll-pulm =( Q RPV Q RPA )+( Q LPV Q LPA ) の式7, 8)を用いて行い,両者の平均値を採用した.

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Fig. 2 Representative examples of APCA scoring

APCA=aorto-pulmonary arterial collateral arteries

APCA scoreの算出,MRIでのAPCA flowの算出はそれぞれの結果を知らない別の医師1名ずつが行った.Glenn術後の肺血管抵抗(RpI)はFick法を用いて算出した.Glenn術後の症例におけるFick法を用いたQpの算出には誤差が生じることが知られているが,現在は臨床において汎用されていることから,検討に用いることとした.肺動脈酸素飽和度は,左右肺動脈の平均値を用いた.当院におけるFontan術前のAPCAに対するコイル塞栓施行の基準については,主に内胸動脈からのAPCAで肺静脈まで造影されるものを対象に行うこととしているが,主治医,カテーテル検査術者の判断によった.Fontan術後に,内科的治療で改善しない遷延性の胸水貯留がみられた場合には,主治医の判断でコイル塞栓を追加した.Fontan術前に治療を要する大動脈縮窄を残していた症例はなかった.

統計学的分析はSPSS software ver.22(日本IBM株式会社,日本)を用いて,目的に応じてχ2乗検定,Fisherの直接確率計算法,正規分布している変数はt検定を,正規分布していない変数はMann–WhitneyのU検定により比較した.3群間の比較はone way repeated measures ANOVAを行った後,post hoc解析としてBonferoni法を用いた.APCA scoreとMRIで測定したAPCA flowとの相関の検討には,Spearmanの順位相関係数を使用した.いずれもp<0.05を有意差ありとした.

結果

対象163例のうち,男児は103例,女児は60例で,Fontan手術時の平均年齢は3.2±1.5歳(1.3歳~13.5歳)であった.主心室の形態は右室型91例(55.8%,うちHLHS: 33例を含む),左室型72例(44.2%)であり,全例Bidirectional Glenn手術を経てextra cardiac TCPCを施行し,1例のみにfenestrationを置いた(Table 1).Fontan術前にコイル塞栓を行ったものは103例(63.1%)で,60例(36.9%)は術前にコイル塞栓を行わなかった.術前コイル塞栓群,非塞栓群の間で,Fontan術前の肺動脈圧,RpI, PA indexに有意な差は認めず,Fontan術後のCVP,術後胸腔ドレーン留置が10日以上に及んだ,もしくは胸水貯留のためドレーン再挿入を要した症例の割合,術後入院中にコイル塞栓を必要とした症例の割合にも差を認めなかった(Table 2).

Table 1 Demographics of patients
VariablesTotal=163
Gender (male/female)103/60
Age at Fontan (years)3.2±1.5
Ventricular morphology
right ventricle (include HLHS)91 (33)
left venricle72
Type of procedure
Extracardiac conduit163
fenestration1
Coil embolization for APCA before Fontan
yes103
no60
Table 2 Clinical data of patients for the coil vs. the no-coil group
VariablesCoil embolization (+)Coil embolization (−)p-value
Patients10360
Age at Fontan (years)3.01±1.013.45±2.020.03
PAP before Fontan (mmHg)*9.12±2.579.48±2.21NS
PAI before Fontan (mm2/m2)275.5±101.1270.5±95.4NS
RpI before Fontan (Wood U·m2)1.37±0.491.34±0.53NS
APCA score before Fontan (points)6.07±1.534.38±1.68<0.01
Prolonged pleural effusions**32 (31.0%)21 (37.2%)NS
Early postoperative coil***1 (0.97%)1 (1.6%)NS
IVC pressure after Fontan (mmHg)10.58±2.1210.88±2.25NS
*before Fontan→between Glenn and Fontan procedure
**chest tube drainage for over 10days or tube reinsertion
***coil emblization within a month after Fontan
APCA=aorto-pulmonary arterial collateral arteries; IVC=inferior vena cava; PAI=pulmonary arterial index; PAP=pulmonary arterial pressure; RpI=pulmonary vascular resistance index

Fontan術前後のAPCA scoreの推移は,症例全体において,術前の平均5.5±1.8点(1~9点)に対し,Fontan術後6か月でのカテーテル検査時には4.2±1.88点(0~9点)と有意に減少しており(p<0.01),増加した症例は12例(7.4%)にとどまり,増加がなかった症例が92.6%を占めた.術前コイル塞栓群において,APCA scoreは術前の平均6.1±1.5点に対し,術後は4.5±1.8点に減少しており,非塞栓群でも術前4.4±1.7点に対し,術後3.6±1.7点と有意に減少していた(Fig. 3).

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Fig. 3 Transition of APCA score before and 6months after Fontan

APCA=aorto-pulmonary arterial collateral arteries

Fontan術後5年以上経過した遠隔期に心臓カテーテル検査を行った症例が35例あったが,全例Fontan術後6か月の時点に比し,APCA scoreは減少していた(平均4.2±2.0→1.3±1.2点,Fig. 4).

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Fig. 4 Transition of APCA score before and 5 years after Fontan

APCA=aorto-pulmonary arterial collateral arteries

Fontan術前後でMRIを施行した30例において,APCA flowの平均は術前1.42±0.62 L/minに対し,術後は0.84±0.60 L/minと減少しており,APCA scoreでの評価と同様の傾向であった(Fig. 5).APCA scoreとMRIで測定したAPCA flowの間には有意な相関がみられた(r=0.747, p<0.01, Fig. 6).Fontan術後6か月の時点でAPCAが増加した症例と,増加しなかった症例で術前のデータを比較すると,Fontan手術時の年齢,主心室の形態,肺動脈圧,PA index, RpI,術前のAPCA score,コイル塞栓の有無について両群間で有意な差はなかった.また,Fontan術後のSaO2についても両群で差はみられなかった(Table 3).

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Fig. 5 Transition of APCA flow measured in MRI

APCA=aorto-pulmonary arterial collateral arteries

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Fig. 6 APCA flow measured in MRI and comparison with APCA score

APCA=aorto-pulmonary arterial collateral arteries

Table 3 Clinical data of patients before Fontan for APCA increased vs. not increased group
VariablesAPCA increasedAPCA not increasedp-value
Patients12151
Age at Fontan (years)3.46±1.283.15±1.49NS
Single Right Ventricle7 (58.3%)96 (63.5%)NS
PAP before Fontan (mmHg)9.66±2.349.22±2.45NS
PAI before Fontan (mm2/m2)285.5±119.8272.7±97.3NS
RpI before Fontan (Wood U·m2)1.40±0.631.36±0.50NS
APCA score before Fontan (points)5.66±1.965.43±1.78NS
SaO2 after Fontan (%)94.87±0.8694.64±1.68NS
Coil (−) before Fontan5 (41.6%)55 (36.4%)NS

Fontan術後に胸水貯留が遷延し,胸腔ドレーン留置が10日以上に及んだ,または入院中にドレーン再挿入を要した症例の割合は,術前のAPCA scoreが5点以下の症例では術前コイル塞栓群,非塞栓群の間に有意な差はみられなかったが(塞栓群:9/38例23.7% vs非塞栓群:12/47例25.5%),6点以上の症例では非塞栓群で胸水遷延例の割合が有意に高かった(塞栓群:23/65例35.3% vs非塞栓群:9/13例69.2%,Table 4).胸腔ドレーン留置が20日以上の長期間にわたった症例は12例(全症例の7.3%,塞栓群:7例,非塞栓群:5例)であった.

Table 4 proportion of patients with prolonged pleural effusions
APCA scoreCoil embolization (+)Coil embolization (−)p-value
0–5 points9/38 (23.7%)12/47 (25.5%)NS
6–10 points23/65 (35.3%)9/13 (69.2%)0.025
*prolonged pleural effusions→chest tube drainage for over 10days or tube reinsertion

考察

体肺動脈側副血管の発達の要因は,血中酸素飽和度の低下および肺血流減少,術後の癒着,炎症などによるとされ,血管内皮増殖因子(VEGF)が関与するとの報告がある9, 10).特に単心室疾患群ではGlenn手術の後に発達を認めることが多い.動物モデルを用いた実験では,肺血流を減少させることによりAPCAは発育し,肺血流量を正常に戻すことによりAPCAは減少すると報告した文献がみられる11, 12).今回の我々の検討では,Glenn術後,Fontan術前の評価に比べ,Fontan術後にはAPCAが減少する傾向にあり,この現象は術前のコイル塞栓の有無にかかわらず観察された.BT shuntやPAへの順行性血流を残すなどのadditional pulmonary flowがなければ肺体血流比が1.0未満となり,チアノーゼが残存するGlenn術後から,理論上は肺体血流比が1.0となりチアノーゼが消失するFontan術後にAPCAが減少することは,矛盾のない結果のように思われる.また,今回の症例の中にはfenestrationを置いた例が1例しかなく,当院ではFontan術後6か月で行う心臓カテーテル検査時まで全例で在宅酸素療法を継続していることから,Fontan術後に高い酸素飽和度を維持していた症例が多かったことも,この傾向を強くする要因となった可能性がある.

Whiteheadらは,135人のFontan術後患者においてMRIによるAPCA flowの定量的評価を行い,術後時間が経過した例ほどAPCA flowが少ない傾向があったと報告した13).我々の検討でもFontan術後5年以降での評価でAPCA flowの減少はより顕著となっており,Fontan循環の確立後は,APCAは自然経過で減少していくことが示唆される.

Fontan術前のコイル塞栓については,術後胸腔ドレナージ期間の短縮などの有効性が報告される一方で,塞栓の有無により上記に有意な差を認めなかったとする報告もある14, 15).我々はFontan術後に胸水貯留が遷延し内科的治療に反応が乏しい際,今回の検討でも2例が含まれているがAPCAのコイル塞栓を追加することで改善がみられた症例を経験したことから,術前にAPCA flowが多い場合には主に内胸動脈からのものに対しコイル塞栓を行う方針としている.しかし,術前に多くのAPCAを塞栓することは,被爆量を含めた侵襲性16, 17),多数のコイル使用による医療コストの増大といった問題もある.今回の検討では,Fontan術前のAPCA scoreが5点以下の症例においてはコイル塞栓群,非塞栓群の間で胸水貯留が遷延した症例の割合に差を認めなかった.また,胸腔ドレーン留置が10日以上,または入院中にドレーン再挿入を要した症例は全体の32.5%あったが,ドレーン留置が20日以上とさらに長期間に及んだ症例は全体の7.3%であった.APCAがFontan術後自然に減少することを考慮すると,術前のコイル塞栓はAPCA scoreが6点以上の増生が強い症例に限ってscore 5点以下を目標に施行し,術後に胸水貯留や喀血といった合併症やCVPの上昇,房室弁逆流の悪化がみられた場合など,必要な際に追加する方針でよいのではないかと考える.

本研究の限界としては,後方視的研究であること,APCA scoreの算出は1名で行ったこと,Fontan術前のコイル塞栓施行の有無についてはカテーテル検査術者,主治医の判断に委ねられており無作為ランダム化されたものではないことが挙げられる.APCA scoreの算出は,臨床経過や他の検査結果をマスクした状態で行い,MRIでのAPCA flowの算出はscoreを知らない別の医師1名が行った.APCAのシャント量を定量的に測定できるMRIでのflowとAPCA scoreに比較的強い相関がみられたことから,scoringは妥当であった可能性が高いと考える.最後に,上行大動脈造影の画像からscoringを行ったため,下行大動脈から起始するAPCAを過小評価している可能性がある.この場合は,同部位に対する選択的造影とコイル塞栓を行うことで胸水貯留が遷延する症例をさらに減じることができるかもしれない.

結論

カテーテル検査時の造影所見およびMRI検査結果から,Fontan術前後でAPCA flowの推移を観察した.多くの患者ではFontan術後にAPCA flowは増加せず,減少する傾向にあり,遠隔期にはさらに減少していた.Fontan術前のAPCA scoreが5点以下の症例においてはコイル塞栓群,非塞栓群の間で胸水貯留が遷延した症例の割合に差を認めなかった.Fontan術前のAPCAに対するコイル塞栓は,ルーチンでの施行は必要なく,APCA score 6点以上が適応と考えられる.

利益相反

本論文に関し,著者およびすべての共著者において日本小児循環器学会が定める利益相反に関する開示事項はありません.

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