ヘパリン化処理した人工肺中空糸膜サンプルと回路サンプルをイオン強度の異なる3種の水溶液(生理食塩水、リンゲル液、1M NaCl水溶液)各80ml中に浸漬し、40℃で4日間振盪した。サンプル表面のヘパリン活性を抗Xa活性で測定し振盪前後で比較した。

　牛血全血で人工肺を潅流することにより、ヘパリン化処理人工肺と未処理人工肺のガス交換能を測定し、ヘパリン化処理が人工肺のガス交換能に与える影響を検討した。

　ヘパリン化処理人工肺を牛血漿で1週間連続潅流し、ガスの出口より採取された液体中の総蛋白濃度とアルブミン濃度を測定した。

　低流量域でヘパリンの減量がどこまで可能かを探る目的で、7頭のビーグル犬を対象として実験を行った。種々の量のヘパリン投与下に8時間のECMOを施行し、血栓形成の程度を観察、比較した。ACTは1時間毎に測定し、麻酔導入直後(Control)、血管の露出操作終了後ECMO開始直前(pre hep.)、ECMO開始1、2時間後、以後2時間毎に血小板数、Fibrinopeptide A(FPA)、トロンビン-ATIII複合体(TAT)、FDP、Fibrinopeptide B15-42(FPB15-42)、プラスミン-2プラスミンインヒビター複合体(PIC)を測した。

　ビーグル犬5頭を対象に、本システムを使用して流量300ml/minでECMOを10時間施行した。ECMO中はACTを130秒前後に維持する目的で人工肺手前よりヘパリンを持続投与した。

　ACTは1時間毎に測定し、麻酔導入直後(Control)、血管の露出操作終了後ECMO開始直前(pre hep.)、ECMO開始1、2時間後、以後2時間毎に血小板数、ヘパリン濃度、プロトロンビン時間(PT)、活性化部分トロンボプラスチン時間(APTT)、血漿遊離ヘモグロビン、アンチトロンビンIII(ATIII)、フィブリノーゲン、FPA、TAT、FDP、FPB15-42、PICを測定した。

　実験終了後、血栓形成の部位とその程度を肉眼および走査型電子顕微鏡にて評価した。運転開始30分後、5時間後、10時間後に人工肺のガス交換能(酸素運搬能、炭酸ガス除去能)を測定し、ECMO終了後に右腎と脳を摘出して血栓の有無を組織学的に検討した。

　さらにヘパリン化処理の有用性を判定する目的で、ビーグル犬2頭にヘパリン未処理システムを使用してほぼ同条件で8-10時間のECMOを施行し、血栓形成の程度を先の5頭と比較した。

　抗Xa活性のヘパリン活性は、血漿よりイオン強度の高い条件下でも中空糸表面で90%以上、回路表面でも75%以上保持されていた。

　人工肺のガス交換能はヘパリン化処理工程により影響されなかった。

　1週間の連続運転で人工肺ガス側から得られた液体は約5mlで、総蛋白、アルブミン濃度はいずれも検出限界以下であった。

　低流量域では本システムを使用してもヘパリンの少量持続投与が必要で、ACTにして120-130秒が安全下限であることが明らかとなった。また、凝固線溶系のマーカーとして測定したFPA、TAT、FDP、FPB15-42、PICはいずれも肉眼的血栓形成の程度に応じて上昇した。

　血栓形成による回路の閉塞や人工肺の血漿漏出は認めず、全例10時間の運転が可能で、人工肺の血漿漏出は認めなかった。術創からの出血傾向も認めなかった。

　1.システム内血栓形成状況:本システムを使用した5頭においても、人工肺入口側のハウジング部の周辺、中空糸固定用の縦糸付近また、段差を伴う回路接合部にわずかな赤色血栓を認めた。しかし全て軽微なもので、回路、人工肺の内部および出口部には血栓の付着は認めなかった。

　2.走査型電子顕微鏡写真所見

　ヘパリン化処理人工肺内部の中空糸表面には、血球及びフィブリン等の付着は認めなかったが、中空糸固定用の縦糸編み目部分に微小血栓の付着が観察された。

　3.ACT、PT、APTT

　運転開始後1時間のACTはカニュレーション直前に静注したヘパリンの影響で152±8.8秒と延長していたが、2時間以降には低下し、運転開始後1-10時間の平均ACTは128±2.5秒であった。PTは延長せず、APTTはECMO運転中15-17秒に軽度延長していた。

　4.ヘパリン:ヘパリンの維持投与量は平均0.31±0.02mg/kg/hrで、血中濃度は実験中0.6IU/ml以上を維持していた。

　5.血小板数:血小板数を稀釈による影響を除外する目的でHt値により補正し、Controlに対する百分率で表示したところ、1時間後にはControlの52.4±12.6%に減少したが、その後はむしろ上昇し、10時間後にも67.9±10.7%を維持していた。

　6.凝固系マーカー:ATIIIは1時間後より有意に低下しその後も漸減傾向を示した。TATは4時間以後で有意な上昇を示した。フィブリノーゲンは軽度低下し、FPAは軽度上昇したが、有意な変化ではなかった。

　7.線溶系マーカー:FDP、FPB15-42はともに軽度上昇したが、いずれも軽微で有意差は認めなかった。PICはまったく上昇しなかった。

　8.血漿遊離ヘモグロビン:溶血の指標として測定した血漿遊離ヘモグロビンはECMO開始後むしろ漸減した。

　9.人工肺ガス交換能:人工肺の酸素添加能と二酸化炭素除去能はともに経過中良好に保たれた。

　10.組織学的検査結果:ECMO終了後摘出した右腎と脳の組織内に血栓、塞栓の所見は認めなかった。

　11.ヘパリン未処理システムを使用した場合の血栓形成

　ヘパリン未処理システムを使用した2頭においても、先の5頭とほぼ同量のヘパリン投与量でACTを約130秒に維持することができた。流量は1頭で300ml/min、他の1頭で500ml/minで、それぞれ10、8時間のECMO運転が可能であったが、終了後の血栓形成は先の5頭に比較して著明であった。走査型電子顕微鏡写真でも、中空糸表面に血小板の付着が観察され、縦糸編み目部分の血栓形成もより顕著であった。