心室機械エネルギーと後負荷との相互関係に関する理論的考察

Theoretical analysis of ventricular energetics by a framework of ventriculo-arterial coupling

　一回心拍出量が大動脈圧に大きく影響されることが明らかにされ，後負荷軽減が心不全の治療に広く用いられている。1985年砂川らはframework of ventriculoar-terial coupling （以下framework）なる概念を提唱し，心室動脈間の相互関係の解釈に新たな視点を提供している^1）。これは，動脈系を定常状態における収縮末期圧（Pes）と一回拍出量（SV）の比で表される弾性値（動脈容積エラスタンス：Ea）を持つ弾性体と考え，心室を可変弾性体と解釈する菅ら^2）の概念と結びつけ，心室と動脈との関係を収縮末期における弾性体間のエネルギー平衡という熱力学的立場から解釈するものである。

　すなわち，Eaおよび心室特性として拡張末期容積（Ved），容積切片（V₀）および収縮末期エラスタンス（Ees）が与えられれば，図1に示した心室圧容積平面上の幾何学的関係から，Pesおよび収縮末期容積（Ves），したがってSVが定まる。図上Ved, Ves, Pesで定まる長方形の面積は心室の外部仕事量（W_E）に相当し，Eaにはこの半分のエネルギーが転送される^1）。またV₀, Ves，Pesで定まる直角三角形の面積は，収縮末期に心室に留保されたエネルギーに相当し，等容拡張期に心室筋内で熱として失われること^3）から内部エネルギー（W_I）ということができる。これら2者の和は，心室が—回の収縮弛緩過程で消費する機械的エネルギー（W_M）に相当し，菅はこの面積をPressure volume area （PVA）と命名して，それが心筋酸素消費量に比例すると述べている^4）。frameworkはPVAすなわちWMおよびその2構成要素W_E，W_IをEa, Ees, VoおよびVedの4パラメータで近似計算可能とする理論である。4者のうちVed，Voは長方形，三角形の底辺の和を規定する一方，その分割（Ves）と高さ（Pes）はEesとEaの相互関係によって決定される。本文では，frameworkが心室動脈間の熱力学的関係を正しく表すとの前提に立ち，任意のEes-Ea関係においてW_M，W_E，W_Iが如何なる変化を示すかを理論的に考察した。