原因・機序

  • CVカテーテル等(Swan-Ganzカテ-テル、透析用カテーテル、血管アクセス用シースなどを含む)の穿刺挿入時に大気圧に開放された穿刺針、カニューラ、カテーテル、シースから空気が静脈に流入する。胸腔内は陰圧であり、上半身の大血管が大気圧に解放されると空気を引き込みやすい。
  • 多量の空気が急激に心腔内に流入すると、泡が形成され、その結果として“intracardiac airlock effect”が生じ右室から肺動脈への血流を阻害する。
  • 自己抜去によりカテーテルが抜去されるか切断され、空気が抜去部や切断カテーテルを通して静脈内に流入する。
  • 患者ケア中の処置で、はさみやかみそりなどでCVカテーテルが切断され、空気が切断カテーテルを通して静脈内に流入する。
  • 輸液回路の交換時、三方活栓操作時、CVカテーテル操作時に空気が静脈内に流入する。
  • カテーテル抜去後に挿入部が密閉されていないこと、座位・半坐位・立位・歩行によって胸腔内圧が低下または陰圧となることが要因で空気が静脈内に流入する。挿入部はろう孔化していると流入しやすい。
  • 吸気時に抜去すると胸腔内圧が陰圧となり空気が静脈内に引き込まれやすくなる。
  • 透析の回路交換や回収の際、空気で返血を行った場合に空気が静脈内に流入する。
  • 透析回路中の微小な気泡が静脈系に流入する。
  • 輸液ラインが外れたところから空気が静脈内に流入する。
  • 胸部外科/心臓血管外科の手術中の静脈損傷から空気が静脈内に流入する。
  • 肺生検の際に空気が静脈内に流入する。
  • 非陽圧換気・大呼吸・頻呼吸・血管内脱水・CVP低値で空気は静脈内に引き込まれやすい。
  • 特発性間質性肺炎など肺動脈圧が高い場合、左心系への空気の通過が発生する場合がある。
  • 開存卵円孔(人口の20~30%に存在)・肺内シャント(肺動静脈奇形;pulmonary arteriovenous malformation PAVM、肺動静脈ろう)・心房中隔欠損・心室中隔による右→左シャント、肺空気塞栓から右心負荷となり卵円孔が開存する機序などがあると、静脈内に流入した空気が動脈系に流入する場合がある。
  • 多量の空気流入+血管拡張剤・麻酔薬の投与による肺内血管床の空気の通過があると空気が動脈系に流入する場合がある。
  • 静脈系に流入した空気がなんらかのシャントを通じて動脈系に移動し脳動脈に塞栓した場合、脳空気塞栓を発生させる。この場合奇異性脳空気塞栓と呼ばれる。
  • 静脈系に流入した空気が内頚静脈から脳内の静脈に逆行性に流入する。45度のヘッドアップでは0.2L/minの速度で流入しうる。(逆行性脳空気塞栓)
  • Swan-Ganzカテーテルの先端バルーンの破裂により空気が流入する。
  • 開放性血管損傷・気胸を伴う肺血管損傷で空気が静脈に流入する。
  • CVカテーテル挿入時の多数回穿刺で空気が静脈に流入することがある。
  • 新生児では器械呼吸によるair leak phenomenonで空気が静脈内に流入することがある。
  • v-v ECMO稼働中に気管切開術を施行する際に、切離面の静脈からv-v ECMOの陰圧により空気が引き込まれることがある。
  • v-v ECMO稼働中に上大静脈に留置されたCVカテーテルの接続不良があると、v-v ECMOの陰圧により空気が引き込まれることがある。

合併症が発生したことを示す所見

  • 空気の流入する笛声音が聞こえることがある。
  • 呼吸困難、頻呼吸、持続する咳、胸痛、胸部圧迫感、恐怖感、破滅の予感、前胸部のcrunching sensation(じゃりじゃりするような感覚)を自覚する場合がある。
  • 胸部の聴診でmill wheel murmur(水車が回るような音)、washboard type of sound(洗濯板で洗濯をするような音)、wheeze、grinding(摩擦音)、churning(撹拌音)を聴取することがある。
  • 脳空気塞栓症の場合を含め、チアノーゼ、低酸素血症、sO2低下、頻呼吸、けいれん、意識障害、失神、片麻痺、もうろう状態、脱力、失語、興奮、動揺、昏迷、昏睡、頭痛、蒼白、共同偏視、不整脈、肺高血圧、徐脈、頻脈、心不全、血圧低下、ショック、心停止などが発生する場合がある。
  • 胸部X-p、胸部CTで肺動脈または心臓内に空気を認める。
  • X線透視下で空気が血管内を移動する像が見られることがある。
  • エコーで心臓内の空気が描出される。
  • 脳梗塞同様の神経学的異常が出現し、頭部CTで血管内に空気が認められることがある(奇異性脳塞栓、逆行性脳空気塞栓)。
  • 奇異性空気塞栓の場合、頭部CT/頭部MRIで脳梗塞の所見が現れる。

鑑別・検査

  • バイタルサインの変化(sO2低下、血圧低下、不整脈)
  • 聴診(mill wheel murmur、washboard type of sound)
  • 胸部X-p、頭部CT、胸部CT、経胸壁心エコー/経食道エコー(心腔内の空気は白く雪が舞うように見える)
  • 心電図(冠動脈疾患の否定、ST変化、S1Q3T3パターン、右心負荷所見)
  • 血液ガス分析(低酸素血症と低炭酸ガス血症の併存)
  • 採血(心原性酵素の非上昇の確認)
  • 突然のEtCO2低下が肺(空気)塞栓の最も早い所見となる場合がある。

起こりうる臨床経過

  • 空気が大量であれば肺循環が空気で塞栓されて障害されるため急性呼吸循環不全を来たし致死的となる。
  • 血管内の流入が成人で100(200)~300ml(または3-5ml/kg)だと致死量。
  • 14Gのカテーテルにわずか5mmHgの圧力勾配があると1秒間に100mlの空気が引き込まれ致死的(PL Marino.稲田英一 監訳 ICUブック. メディカルサイエンスインターナショナル; 第4版 p28)
  • 15Fr(外径5mm)のpeel-awayシースを使ってカフ型透析用カテーテルを挿入する際、0.5秒で300ccの吸気が循環系に流入する可能性がある。
  • 2~3mlの脳循環への注入で致死的となる。
  • 冠動脈への0.5mlの注入で心室細動が発生する可能性がある。
  • 静脈塞栓でショック又は心停止が起こるのは5ml/kg以上。20mlの流入でなんらかの障害が発生する可能性がある。
  • 脳空気塞栓となった場合、一過性ないし恒久的な神経学的異常を来す。
  • 空気による塞栓、血管攣縮、血小板の活性化による血栓形成などにより、血流障害が発生しうる。
  • 肺の血管床末梢に空気が塞栓することより血管攣縮が起き、肺高血圧から好中球の活性化や血管透過性の亢進などの過程を経て、気道抵抗の上昇、肺コンプライアンスの悪化、酸素化の悪化、呼吸不全へと至る可能性がある。
  • CVCによる空気塞栓の発生率は0.1~2%
  • 急性期死亡率は21.7%、完全回復率は40.6%、生存者の約半数は何らかの神経学的異常を伴う。
  • 脳空気塞栓の死亡率は23%

対処・拡大防止措置

  • 頭低位+左側臥位(Durant’s maneuver)とし空気を右室心尖部に集め肺動脈への流入を防止する。
  • 留置したCVカテーテルやバーマン・カテーテルから空気の吸引を試みる。
  • 100%酸素吸入を行うことで窒素の吸収促進を図る。
  • 全身状態・意識状態を評価し可能であれば高圧酸素療法(HBO)を実施する。
  • 輸液を負荷し循環動態の安定化を図る。
  • 上半身から挿入されていたCVラインが事故抜去された場合、すぐにベッドを平らにする。左側臥位や頭低位も検討する。
  • 空気塞栓が発覚した場合、循環器内科にコンサルトする。
  • 心停止した場合は蘇生処置を行う。胸骨圧迫により気泡が粉砕され肺動脈末梢に移動することで循環が改善する場合がある。
  • 重症化した場合、PCPS(V-A ECMO)導入を検討する。
  • ICUへの移送を検討する。

合併症の重篤度

  • 5:死亡する確率が多分10%以上

予防法

  • 咳を頻回にする、血管が虚脱傾向である、大呼吸、頻呼吸、心不全で長時間安静臥位になれない、せん妄・不穏でドレシングを自己抜去しやすい、など、空気塞栓のhigh-risk患者を認識し、CVカテーテルの穿刺挿入時/抜去時は特に注意する。
  • 肺高血圧、特発性間質性肺炎、肝硬変など肺動脈圧の高い患者をハイリスク群として識別し特に注意する。
  • CVC実施中および維持管理中のすべての過程で、針やカテーテルは大気圧になるべく開放しない。
  • CVカテーテルの穿刺挿入でスルー・ザ・カニュラ法などの太い穿刺針は多量に空気が流入するリスクとなるので避ける。
  • カテーテル抜去時は臥位またはTrendelenburg体位で、息止めをさせて抜去する。息止めが困難な場合は呼気時に抜去する。抜去後しばらく圧迫し(約5分)、刺入部に通気性のないドレッシング材を少なくとも24時間(最大72時間まで)使用して穿刺部をカバーする。18.抜去参照
  • 抜去時の息止めが強すぎると、もしも空気が流入した場合、ハイリスク群では右心系の圧が上昇し左心系に空気が流入するリスクがあることに注意する。
  • 息止めをさせて抜去した場合、苦しくなって急に大きく吸うと強い陰圧がかかり、むしろ空気が引き込まれやすくなることに注意する。
  • 座位で抜去後ガーゼ保護だけですぐに歩かせる、という抜去の方法は空気流入の大きいリスクとなることを認識する。
  • 圧迫止血後約30分から2時間は安静を保つ。
  • カテーテルの長期留置で刺入部はろう孔化しやすいため抜去時は特に注意する。

院内準備体制

  • HBO(高圧酸素療法)が利用できることが望ましい。設備がなければ、HBOの設備が設置されている近隣施設をあらかじめ把握しておく。
  • 院内急変対応システムが常時稼働していること。
  • ICU部門があること。

参考資料

  • 空気塞栓:重傷外傷時に鎖骨下穿刺でCVライン確保を試みたあとに撮影されたCTで、右心室内に多量のairが確認された。
  • 出典: New England Journal of Medicine 350(19):e17 · June 2004

  • 奇異性脳空気塞栓:頭部CTで脳血管内に散在している空気の像と右大脳半球の広範囲な虚血の所見が認められる。Han SSKim SSHong HPLee SYLee SJLee BKMassive paradoxical air embolism in brain occurring after central venous catheterization: a case reportJ Korean Med Sci 2010251536‐ 8.

 

  • 医療安全情報では注意喚起がなされている。

med-safe_130 air embolism

 

med-safe_113 air embolism

 

座位による中心静脈カテーテルの処置に関連した事例

医療事故情報収集等事業 第 43 回報告書 (2015年 7 月~ 9 月)