クロスサーキュレーション
Technique involving the temporary sharing of circulatory systems for medical purposes
Medical intervention
クロスサーキュレーション
専門心臓外科、移植医療
用途開胸手術、臓器保存、バイオエンジニアリング
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交差循環とは、ある個体の循環器系を別の個体の循環器系と一時的に接続し、共有する医療技術であり、通常は一方の循環器系だけでは不十分な場合に生理機能を補助または維持するために使用されます。1950年代に心臓外科医C・ウォルトン・リリーハイによって初めて開発されたこの技術により、信頼性の高い人工心肺が開発される以前から、外科医は乳幼児の開胸手術を行うことができました。近年では、この概念は、損傷したドナー臓器のリハビリテーションや、体外移植用移植片のバイオエンジニアリングに応用されています。

歴史

心臓外科の起源

1950年代初頭、体外循環技術の不足により、開胸手術は限界にありました。1954年、ミネソタ大学のC・ウォルトン・リリーハイ博士は、複雑な心内修復術を受ける患者に酸素化された血液を供給する方法として、交差循環法を導入しました。この手術では、患者の循環を健康なドナー（多くの場合、親）の循環と一時的に接続し、ドナーの心臓と肺が手術中に両者の酸素化と灌流を維持しました。[1]この技術により、人工心肺装置が広く普及する以前から、先天性心疾患の修復が成功していました。[2]

革新的な技術ではあったものの、当初の交差循環は健康なドナーへのリスクから倫理的および安全上の懸念を引き起こしました。1960年代初頭までに、この技術は主に人工心肺装置に置き換えられました。[3]それでも、これは心臓外科の歴史における大きなマイルストーンであり、体外循環システムの進化に貢献しました。

臓器リハビリテーションにおける最新の応用

2010年代初頭、クロスサーキュレーションは、体外でドナー臓器をリハビリテーションおよび再生するためのプラットフォームとして再構想されました。心臓外科におけるクロスサーキュレーションの歴史的役割に着想を得て、コロンビア大学とヴァンダービルト大学の研究者は、生きたブタを生理学的サポートとして用いて体外臓器をサポートおよび回復させる技術の現代的応用を開拓しました。[4] [5]このシステムでは、体外臓器（肺、肝臓など）とブタの宿主との間に体外回路が確立され、宿主からの全身調節によって臓器の恒常性が維持されます。このアプローチは、従来の機械的灌流システムでは再現できない、動的なホルモン、免疫、および代謝の調節とサポートを提供します。[6]

心臓胸部外科医のマシュー・バッチェッタと生物医学エンジニアのゴルダナ・ヴニャク・ノヴァコビッチが主導した初期の研究では、体外肺を4日間常温でサポートおよび保存できることが実証され[7]、虚血、誤嚥、または感染による損傷を受けた体外肺は移植には適さないと判断され、機能的に修復できることが示されました[4] [8]。 プラットフォームの安全性と拡張性を最適化するために、カニューレ挿入戦略と回路設計の革新が開発されました[9] 。このプラットフォームは、永続的な生理学的サポートと標的治療介入を通じて、臓器の回復、免疫調節、および機能的再生を積極的に促進します。

その後の研究で、研究者らはこの技術を異種間交差循環を用いてヒトドナー臓器にまで拡張しました。この研究では、ブタ宿主が体外ヒトドナー臓器の全身的な「異種サポート」動物として機能しました。[10] [11]これらの先駆的な研究は、いくつかの主要メディアの注目を集めました。[12] [13] [14] [15] [16]さらなる研究では、この異種環境における免疫相互作用が調べられ、免疫応答が弱まり、ドナー臓器の回復に適した環境が明らかになりました。[17] [18]追加研究により、このプラットフォームは、ヒト肺移植モデルにおいて超急性拒絶反応を引き起こすことなく、異種サポートを用いたドナー肺のリハビリテーションを可能にすることが確認され、臨床応用への基盤が築かれました。[19]このプラットフォームはその後、リアルタイムモニタリング、機能イメージング、分子診断を統合した高度な体外臓器評価機能により改良され、介入と臨床的意思決定を導きます。[20]

2020年代半ば現在、クロスサーキュレーションは臓器回収のための新たな手段として浮上しつつある。[21]

参照

参考文献

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  2. ^ Lillehei, C. Walton (1955年5月). 「直視下心臓内手術における制御交差循環：心室中隔欠損症、房室結節性心室頻拍、およびファロー四徴症の矯正」 . Postgraduate Medicine . 17 (5): 388– 396. doi :10.1080/00325481.1955.11708211. ISSN  0032-5481. PMID  14371276.
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