電気的除細動と心臓リズム異常
電気的除細動の基本原理と心臓への作用メカニズム
電気的除細動とは、心臓に強い電流を短時間流すことで心筋全体に同時に脱分極を引き起こし、異常な電気的活動をリセットする治療法です。特にリエントリー（再入）機序によって生じる不整脈に対して高い効果を発揮します。
心筋細胞は通常、洞結節から発生する電気信号が規則正しく伝導することで協調して収縮しています。しかし病的状態では、この電気的活動が混乱し、特に心室細動（VF）では無数の小さな興奮波が心室内をランダムに旋回して効果的な心収縮が失われます。
電気的除細動が心臓に与える影響は以下のようなプロセスで説明できます。
- 高エネルギー電流の短時間通電により心筋全体が一斉に脱分極
- 異常な興奮波の消失と再分極相の同期化
- 洞結節または他の生理的ペースメーカーによる正常リズム再開の機会創出
除細動の成功には「臨界質量理論（critical mass theory）」が重要で、心筋の約80%以上を同時に脱分極させる必要があります。これを達成するためには適切なエネルギー量（除細動閾値）の設定が不可欠です。
除細動効果に影響する主な因子。
- 経胸壁インピーダンス（胸壁の電気抵抗）
- 電極パッドの位置と接触状態
- 選択されたエネルギー量と波形タイプ
- 不整脈持続時間（長いほど除細動が困難になる）
- 基礎心疾患や電解質異常の存在
特に重要なのは時間因子で、心室細動発症から除細動までの時間が救命率を大きく左右します。各分の遅延で約7-10%の救命率低下が報告されており、できるだけ早期の電気ショック実施が望ましいとされています。
電気的除細動とカーディオバージョンの違いと適応
電気的除細動という用語は広義には「除細動（defibrillation）」と「カーディオバージョン（cardioversion）」の両方を含みますが、厳密にはこれらは区別されます。両者の主な違いは、心電図波形との同期の有無にあります。
【除細動とカーディオバージョンの比較】
| 特徴 | 除細動（Defibrillation） | カーディオバージョン（Cardioversion） |
|---|---|---|
| 対象不整脈 | 心室細動（VF）、無脈性心室頻拍（VT） | 心房細動、心房粗動、有脈性VT、上室性頻拍など |
| QRS同期 | なし（非同期） | あり（R波に同期） |
| 目的 | 致死的不整脈の即時停止 | 比較的安定した不整脈の洞調律への復帰 |
| 緊急性 | 絶対的緊急 | 相対的緊急または予定治療 |
| エネルギー量 | 一般的に高い（120-200J二相性） | 不整脈タイプに応じて調整（50-200J） |
カーディオバージョンではR波に同期して通電することで、心筋の相対不応期に電気ショックが当たることを防ぎます。これにより心室細動などのより危険な不整脈への移行リスクを最小化します。非同期の除細動では、この「心筋の脆弱期（vulnerable phase）」に電気ショックが当たる可能性がありますが、心室細動ではすでに完全に無秩序な電気活動が生じているため同期の意味がありません。
電気的除細動の主な適応。
- 心室細動（VF）
- 無脈性心室頻拍（Pulseless VT）
- 電気的活動のない心停止（無脈性電気活動PEAへの移行期）
カーディオバージョンの主な適応。
- 症状を伴う心房細動・心房粗動
- 血行動態が安定している心室頻拍
- 薬物療法抵抗性の上室性頻拍
禁忌および注意事項。
- ジギタリス中毒が疑われる場合（致死的不整脈誘発リスク）
- 重度の低カリウム血症（除細動抵抗性や再発のリスク）
- 長時間持続している心房細動（血栓塞栓症リスク）
長時間持続している心房細動に対しては、事前の抗凝固療法または経食道心エコーによる左房内血栓の除外が推奨されます。ただし、血行動態が破綻している緊急時は、塞栓症リスクよりも救命を優先して即時のカーディオバージョンが選択されることがあります。
電気的除細動器の種類と特徴（AEDと手動式除細動器）
電気的除細動を行うための機器は大きく分けて自動体外式除細動器（AED）と手動式除細動器の2種類があり、それぞれが異なる使用場面と特性を持っています。
【AEDの特徴】
AEDは医療従事者以外でも使用できるよう設計された自動解析機能付きの除細動器です。
- 心電図の自動解析機能により、ショックの適応を自動判断
- 音声ガイダンスによる使用手順の案内
- シンプルな操作性（電源を入れパッドを貼付するだけで自動開始）
- 二相性波形を採用し、低エネルギーで効果的な除細動が可能
- 設置場所の増加により市民による早期除細動の機会を提供
医療機関で使用されるAEDの中には、医師が操作する場合に手動モードへ切り替えることができる機種もあります。この場合、自動解析待ち時間を省略してショックまでの時間を短縮できるメリットがあります。
JRC（日本蘇生協議会）のガイドラインでは、医療従事者によるAED使用と手動式モードの切り替えについて詳しく解説されています
【手動式除細動器の特徴】
手動式除細動器は医療従事者、特に医師や集中治療に精通した専門職が使用することを前提とした機器です。
- 操作者による心電図判読と除細動適応の判断が必要
- エネルギー量を状況に応じて調整可能
- 同期/非同期モードの切り替え機能（除細動・カーディオバージョン両用）
- モニタリング機能や経皮ペーシング機能を備えた多機能モデルも
- パドル型電極とパッド型電極の選択肢あり
最新の手動式除細動器では、従来の単相性波形から二相性波形へと進化し、より少ないエネルギーで効果的な除細動が可能になっています。また、胸部インピーダンスを測定し自動的に出力を調整する機能を持つ機種も登場しています。
【埋め込み型除細動器（ICD）】
長期的な突然死予防が必要な患者に対しては、埋め込み型除細動器（ICD）も選択肢となります。
- 体内に植え込まれ、24時間体制で心リズム監視
- 致死的不整脈を自動検知し即時に対応
- 除細動機能に加え、抗頻拍ペーシング機能も備える
- 最新モデルはMRI対応や遠隔モニタリング機能を搭載
電気的除細動器の選択は、使用環境や使用者の技能レベル、患者の状態などを考慮して適切に行う必要があります。特に医療機関では、二相性波形のエネルギー設定や使用プロトコルについて定期的な見直しと訓練が推奨されています。
電気的除細動の実施手順と安全性確保のポイント
電気的除細動を安全かつ効果的に実施するためには、適切な手順と安全対策が不可欠です。以下に、医療従事者向けの実施手順とリスク管理ポイントを解説します。
【除細動前の準備】
- 心停止の確認と高品質なCPRの開始
- 意識・呼吸・脈拍の迅速な評価
- 質の高い胸骨圧迫の即時開始
- 可能な限り胸骨圧迫中断時間の最小化
- 除細動器の準備
- 電源を入れ、パッドまたはパドルを準備
- 皮膚準備（汗や水分を拭き取る、必要に応じて毛深い部位の剃毛）
- パッド貼付またはパドル装着位置の確認
- パッド/パドル配置の選択
- 前胸部-前側壁（標準）：右上胸部（鎖骨下）と左下側胸部（心尖部）
- 前胸部-後背部：前胸部と左肩甲骨下
- 両側胸部：両側乳房外側
【除細動実施手順】
AEDを使用する場合。
- 音声ガイダンスに従い操作
- 解析中は患者に触れないよう注意喚起
- ショック適応時はボタン押下前に安全確認
- ショック実施後は即時CPR再開
手動式除細動器を使用する場合。
- 心電図リズムの確認と除細動適応判断
- 適切なエネルギー量の設定（通常初回120-200Jの二相性波形）
- 充電実施（充電中も胸骨圧迫継続可能）
- 周囲の安全確認と「離れて」の明確な声かけ
- 患者から全員が離れたことを目視確認
- ショックボタン押下または両パドル同時放電
- ショック実施後、胸骨圧迫から即時CPR再開
カーディオバージョン実施時の追加手順。
- 同期モードの確認（R波にマーカーが表示されることを確認）
- 鎮静剤・鎮痛剤の前投与（意識がある場合）
- 心電図波形が明瞭に見えることの確認
- エネルギー量は不整脈タイプに応じて調整
【安全確保の重要ポイント】
実施者自身と周囲の安全。
- ショック前の「離れて（Clear!）」の声かけと確認の徹底
- 救助者が患者や患者に接触している物（ベッド、点滴スタンド等）から離れる
- 酸素療法中の場合は、送気を一時停止または酸素源を離す
- 濡れた床や金属面での作業を避ける
心電図モニタリングの質確保。
- アーチファクトの少ない良好な波形記録
- リードやケーブルの適切な配置と固定
- 電気的ノイズ源の特定と排除
医療機器への影響対策。
- ペースメーカー/ICD装着患者への配慮（パッド位置調整）
- 電子機器・モニターへの影響考慮（必要に応じて一時的に取り外し）
【合併症と対策】
電気的除細動に伴う主な合併症。
- 皮膚熱傷：適切なパッド接触と電極ゲル使用で予防
- 筋肉痛：適切なエネルギー設定で最小化
- ペースメーカー/ICD機能への干渉：除細動後の機器チェック必須
- 一過性の心筋障害：血行動態と心電図の継続モニタリング
心肺蘇生中の除細動では、極力胸骨圧迫を中断しない工夫が重要です。最新の蘇生ガイドラインでは、ショック前後の胸骨圧迫中断時間を10秒以内に抑えることが推奨されています。また、有効な除細動ではリズムチェックを待たずに直ちに胸骨圧迫を再開し、2分間の質の高いCPRを提供します。
電気的除細動の臨床エビデンスと最新研究動向
電気的除細動は救急医療の中核をなす処置ですが、その実施方法や効果に関するエビデンスは時代とともに進化し続けています。ここでは最新の研究知見と今後の展望について解説します。
【波形技術の進化とエネルギー設定】
除細動器の波形技術は単相性から二相性へと進化してきました。現在のエビデンスでは。
- 二相性波形は単相性波形より低いエネルギーで同等以上の除細動効果
- 切頭指数関数型二相性波形（BTE）と直線二相性波形（RLB）の有効性は同等
- 初回ショックのエネルギー推奨量：120-200J（二相性波形）
- ショック不成功時は同等または漸増エネルギーでの再ショックが推奨
日本蘇生協議会（JRC）の2020年ガイドラインでは、二相性波形による最適なエネルギー設定について詳細な推奨が示されています
【CPRと除細動の関係性】
CPRと除細動のタイミングに関する研究では。
- 心停止から4-5分以上経過している場合、除細動前の短時間のCPRが有効性を高める可能性
- 胸骨圧迫中断時間の最小化が救命率向上に寄与
- ショック直後のCPR即時再開が重要（リズム確認による中断を避ける）
- 二連続ショック（double sequential defibrillation）が難治性VFに有効である可能性
特に注目すべき研究として、心停止傷病者に対する救急隊の初期戦略を比較した大規模臨床試験ROCプライアルがあります。この研究では、即時除細動と先行CPR（約30-90秒）後除細動の生存転帰に有意差がなかったものの、心停止からの時間経過に応じた層別解析の重要性が示唆されました。
【パッド位置の最適化研究】
除細動パッドの最適な位置については。
- 従来の前胸部-側胸部位置と前胸部-後背部位置の効果に大きな差はないが個別対応が必要
- 心臓へのエネルギー到達経路確保の観点から、両側胸部位置の有効性を示す研究も
- 経胸壁インピーダンスを最小化するパッド位置の個別最適化技術の開発進行中
体格や胸郭形状の個人差により、標準的位置が最適でない場合があります。特に小児や肥満患者、妊婦、植込みデバイス装着者では個別の配慮が必要です。
【除細動中の胸骨圧迫継続の可能性】
従来は安全性の観点から除細動時に胸骨圧迫を中断していましたが、最近の研究では。
- 高品質な絶縁手袋使用下での充電中胸骨圧迫継続の安全性確認
- 特殊装置を用いた除細動中の胸骨圧迫継続の実験的研究
- 圧迫中断時間の極小化による循環維持と脳灌流改善の可能性
ただし、標準的なCPR実施下での除細動時は依然として「全員離れて」の原則が守られるべきです。
【未来の除細動技術】
近年開発が進む革新的アプローチには。
- 波形最適化技術：患者のインピーダンスに応じた自動調整機能
- 選択的除細動：心筋保護と除細動効果の両立を目指した低エネルギーパルス技術
- ウェアラブル除細動器：ハイリスク患者の一時的保護のための着用型装置
- モバイルヘルス連携：スマートフォンを活用した公共AEDの位置情報提供システム
特に、人工知能（AI）を活用した心電図解析技術により、より精度の高い不整脈検出や除細動タイミング予測が可能になりつつあります。また、救急医療システム全体での取り組みとして、市民によるAED使用促進や蘇生教育の普及も重要な研究テーマとなっています。
電気的除細動の分野は科学的根拠に基づいた進化を続けており、医療従事者は最新のガイドラインと研究知見を継続的に学習することが求められます。