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心臓には4つの部屋があり、収縮と拡張を繰り返しながら血液を全身や肺に送っています。このうち全身に血液を送るポンプの役割をしている部屋を左心室と呼んでおり、その左心室という部屋の出口には大動脈弁という扉があって心臓が拍動するたびに開いたり閉じたりしています。大動脈弁は通常は弁尖という3枚のうすい膜からできています。心臓が拡張するときに左心室の入り口にあたる僧帽弁という弁が開いて血液が入ってきますが、大動脈弁のほうは閉じて大動脈の血液が逆流しないようになっています。

この原因にはリウマチ熱、先天性(大動脈弁が2枚のもの)、感染や炎症によるもの、加齢に伴う動脈硬化によるものなどがあります。弁尖同士がくっついたり、かたくなって動きが悪くなり、弁が十分開かなくなったものが大動脈弁狭窄症です。
左心室が収縮してたくさんの血液を全身に送り出さなければならないときに出口の扉がうまく開かず、血液が十分送り出されないわけですから左心室は非常に苦しい状態になります。
このようなことが急におこると大変ですが、何年もかかってゆっくりおこる


大動脈弁の狭窄を解除することと逆流をなくすことが手術の目的です。これによって左心室の圧力は下がり、血液がスムーズに流れるようになります。心臓だけでなく、肺や肝臓も負担がとれて楽になります。

大動脈弁の手術には、大動脈弁全体を切り取って人工弁をとりつける人工弁置換術と、大動脈弁全体を切り取らずに修復する弁形成術の2種類あります。しかし、大動脈弁形成術は再手術の可能性が高いため、まだ一般的ではありません。したがって、人工弁置換術が最善の治療法です。

機械弁は構造的な耐久性に関して長期にわたって信頼性が高いことが実証されています。しかし、生体に入ると血栓がつくことがあり、また硬いため、弁輪が弱い人の場合には開閉にともなう衝撃により縫いつけた部分がさけて血液がもれる(人工弁周囲逆流)などの心配があります。弁に血栓がつくと弁の開閉が障害され急に心不全をおこしたり、血栓がはがれて飛べば脳梗塞をおこし、生命が危険になることもあります。そのため血栓がつかないようにワーファリンという薬を毎日欠かさず飲んで血液をかたまりにくくすることが大切です。これは毎月の血液検査により量を調整します。一方、ワーファリンを服用すると血液がかたまりにくくなるため逆に出血しやすくなり脳出血や消化管出血などの合併症にも注意しなければなりません。
人工弁にはもうひとつウシやブタなどの動物の組織で作った生体弁というものがあります。生体弁は血栓がつきにくいのでワーファリンは手術後1-3ヶ月位で中止できますし、人間の弁の形に似ていて血液の流れが生理的である、音がしないなどたくさんの利点があります。ただ年月がたつと弁が徐々に変性し、かたくなってくるという欠点があります。現在の生体弁は突然壊れることはまずないと考えられていますが、若い方の場合は変性が早いので再手術を覚悟しなければなりません。ただし、一般的には65歳以上の方では弁の変性が遅いといわれています。
人工弁置換術には機械弁と生体弁の2種類あります。




胸の中央を縦に切開(胸骨正中切開)し心臓のまわりをとりまく心膜という膜を切り開くと心臓と大動脈が見えます。大動脈と心臓の右心房に太い管をさしこみます。この管を人工心肺装置という機械に接続し、このポンプを作動させて全身の循環とガス交換を行い、心臓と肺の働きを代行します。そして大動脈を鉗子で遮断して心臓側に心筋保護液という特殊な薬を注入すると心臓はとまります。もしこの薬がなければ心臓は数分で心筋梗塞になってしまいますが、この薬のおかげで3-4時間は心臓を停止させることができます。そして、心臓が停止しているあいだに大動脈を切り開いて大動脈弁置換術を行います。それが終わってから大動脈を縫い合わせ、心臓に血液を流しはじめると自然に心臓が動きはじめます。心臓の力が十分回復したところで人工心肺装置を止めます。

人工心肺装置という機械で全身の循環を行うため、全身の臓器および血液が影響をうけます。血液の流れ方も普段と違うため、たとえば脳動脈硬化の強い方は脳の循環が悪くなって脳梗塞ができてしまう危険性もあります。また手術中は血液が薄まることもあって、全身の臓器は浮腫状態になり肺の機能が悪くなります。
なかには腎臓の血流が不十分となり腎不全の状態をおこし透析が必要になることもあります。
最大の特殊性は心臓を停止させるということで、心筋保護液がうまく心臓全体にいきわたらず大きな心筋梗塞を起こしたり、それによって全く心筋が回復しないという心配が少しあります。ただし、この危険性は最近では少なくなり、0.5%以下になっています。


(①必ず生じるという訳ではありませんが、生じる可能性があるという事です。②ここに記してある事が全てではありません。その他にも起こりうる合併症があります。)
1.心臓の合併症として心筋梗塞、致死性不整脈、心不全、ペースメーカーなど
2.血栓塞栓症(けっせんそくせんしょう):脳梗塞(のうこうそく)、腸管壊死(ちょうかんえし)、四肢の塞栓(そくせん)、腎不全
3.出血、貧血、出血傾向、血液凝固因子欠乏 
4.感染症:創部感染、肺炎、縦隔炎(じゅうかくえん)、胸骨骨髄炎(きょうこつこつずいえん)血液感染、全身感染、人工弁感染、人工血管感染
感染症は細菌によって生じる事がほとんどです。手術中より、抗生物質を使い、消毒等を行い感染予防に努めていますが、それでも発症することがあります。それは、空気中、口腔内、鼻腔内、皮膚、気道、腸管 等には正常でも細菌が常在し、それらの菌が何らかの機転で体の中に入る為です。
(注:特に①糖尿病の方及び②緊急手術を受けられる方は、細菌に対する抵抗力が落ちているので、感染症を生じやすくなっています)
5.呼吸不全、長期人工呼吸管理、気管切開
6.胃潰瘍、十二指腸潰瘍 
7.薬剤アレルギー、ショック 
8.輸血による合併症[肝炎、感染症、GVHD(特殊な拒絶反応)] 
9.口腔内損傷(口唇、舌損傷、歯損傷)
などがあります。
心臓の収縮と拡張に合わせて弁が開いたり閉じたりするので、血液が滞りなく流れます。
左心室が収縮してたくさんの血液を全身に送り出さなければならないときに出口の扉がうまく開かず、血液が十分送り出されないわけですから左心室は非常に苦しい状態になります。
ため心臓もなんとかそれにあわせて拍動しています。これを心臓の代償機能といって、左心室はたくさんの血液を狭い出口から押し出すために強い力を出せるように筋肉を厚くします(心筋肥大)。この代償機能のおかげではじめのうちは症状がおきませんが、その間に筋肉がたくさん仕事をするためだんだん疲れてきます。そして筋肉の細胞自体に病的変化がおこり、その細胞と細胞の間の部分(間質)も線維化という変化が進行してきます。このような状態を病的心筋肥大といいます。そして収縮する力が落ちてくると症状が出てきます。自覚症状が出てきたら危険な状態に近く、突然心臓がとまったりすることもあります。