小児血液透析における分節的地域的クエン酸抗凝固療法の有効性

サマリー

本プロトコルでは、小児血液透析におけるセグメント分けされた領域性クエン酸抗凝固法と単一セグメントの領域性クエン酸抗凝固法を評価する方法について述べ、臨床研究のための標準化されたアプローチを提供します。

要約

本研究では、小児血液透析における分節的地域的クエン酸抗凝固法（S-RCA）と単一分節RCA（SS-RCA）の有効性と安全性を後方視的に比較しました。52名の患者をS-RCA群（n = 26）とSS-RCA群（n = 26）に分けました。治療パラメータ、イオン化カルシウム、pH、重炭酸塩、ダイアライザーおよび静脈エアトラップ内の凝固状態、血中尿素窒素（BUN）、クレアチニン（Cr）、電解質、総カルシウム、凝固能、および合併症を評価しました。血流量、透析液流量、または除水量の間に群間での有意差は見られませんでした。ダイアライザー内の抗凝固効果は同等でしたが、静脈エアトラップ内の抗凝固状態はS-RCAの方が有意に良好でした（p = 0.030）。透析後、BUNおよびCr値はS-RCA群でより有意に低下しました（p < 0.001）。電解質、総カルシウム、および凝固パラメータは安定しており、重篤な有害事象は認められませんでした。結論として、小児血液透析においてS-RCAはSS-RCAと比較して優れた抗凝固効果と透析効率を提供し、この患者群に対する代替的な抗凝固療法となり得ることが示されました。

概要

血液透析（HD）は、拡散と対流の原理を用いて血液から代謝廃棄物、有害物質、および過剰な水分を除去することであり、末期腎不全患者に対する最も一般的な腎代替療法の一つであるほか、急性腎障害や薬剤・毒物中毒の治療にも用いられる¹。体外循環における抗凝固療法の有効性と安全性は、安全で効果的な血液透析を保証するものである²。血液透析における主な抗凝固法には、ヘパリンフリー、通常ヘパリン抗凝固、低分子ヘパリン抗凝固、クエン酸抗凝固などが含まれる。現在、血液透析ではヘパリン抗凝固法が最も一般的に用いられているが、出血のリスクを高め、ヘパリン誘発性血小板減少症（HIT）を引き起こす可能性がある³。

局所クエン酸抗凝固法（Regional citrate Anticoagulation: RCA）とは、ダイアライザーの前段でクエン酸を注入し、体外循環回路中の血清イオン化カルシウムをキレートすることで、プロトロンビンのトロンビンへの変換を阻止し、抗凝固効果を得る手法である。同時に、クエン酸は体内においてトリカルボン酸回路を通じて生理学的代謝産物に代謝されるため、優れた生体適合性を有している⁴。RCAは体外循環における抗凝固効果が高く、出血性合併症の発生を回避できるだけでなく、ろ過膜の生体適合性を向上させるなどの利点もあり、患者の体内の凝固状態に影響を与えない。そのため、近年では出血傾向が強い重症患者や、ヘパリンなどの抗凝固薬が禁忌である患者において広く用いられている^5,6。小児の血液透析患者は、主に急性腎障害や急性中毒などの重症疾患を患っており、凝固機能不全を併発していることが多い。RCAは出血のリスクを効果的に低減できるため、小児の血液透析への応用を推進する価値がある^5,7。

RCAは、重度の出血傾向がある患者への血液透析において明白な利点を持っています。これまでの開発の多くは、クエン酸抗凝固療法にカルシウム含有透析液を使用するという簡便な手法を採用してきました。これにより操作が簡略化され、追加のカルシウム補充が不要になりますが、この簡便なRCA法では抗凝固効果が不十分なことが多く、静脈側エアトラップで凝固が頻発します^8,9。従来のRCAでは、血液がダイアライザーを通過する際に血液中のクエン酸根が除去される一方で、カルシウム含有透析液中のカルシウムイオンが血液中に拡散し、回路内のカルシウムイオン濃度が上昇します。その結果、抗凝固効果が低下し、静脈側エアトラップでの凝固がしばしば見られます。これは患者の有効治療時間を短縮させ、治療コストを増大させるだけでなく、より大きな失血を招くことになります¹⁰。

クエン酸の注入部位の違いに基づき、局所クエン酸抗凝固療法は「シングルセグメント」モード（SS-RCA）と「セグメント」モード（S-RCA）に分類されます。文献ではS-RCAの方が安全性と有効性が高いと報告されていますが¹¹、小児血液透析におけるS-RCAの手技に関する臨床研究の報告は少ないのが現状です。本研究は、小児血液透析におけるS-RCAの臨床応用を検討するために行われました。SS-RCAと比較することで、この特定の集団におけるS-RCAの実現可能性、有効性、および安全性を評価することを目的としました。主な目的は、回路内、特に静脈側エアトラップにおける抗凝固作用への影響と、BUNやCrなどの小分子のクリアランスで測定される透析効率への影響を評価することでした。S-RCAはSS-RCAと比較して優れた抗凝固作用と透析効率を提供し、血液透析を受ける小児にとって安全で効果的な代替抗凝固戦略になると仮説を立てました。

したがって、本研究の主な目的は、小児血液透析患者において、S-RCAの実現可能性、有効性、および安全性をSS-RCAと比較して評価することであった。S-RCAは、特に静脈回路においてより優れた抗凝固作用を提供し、有害事象のリスクを増加させることなく、より良好な透析効率を達成し、それによって小児にとって最適化された抗凝固戦略を提供できるという仮説を立てた。図1 に、本研究のデザインフローチャートを示す。

プロトコル

このレトロスペクティブ比較研究のためのプロトコルは、貴陽市婦幼保健院（貴陽市児童病院）の倫理委員会によって承認されました（承認番号：2022-36）。本研究はヘルシンキ宣言の原則に従って実施されました。すべての小児参加者の法定後見人から署名済みのインフォームドコンセントを得ました。使用した試薬および装置は材料表に記載されています。

1. 患者の選択および群への割り付け

1. 適格患者を特定する
   注：2023年1月から2025年2月の間に、当施設において急性腎障害（AKI）および末期腎不全（ESRD）のため血液透析を受けたすべての小児患者を対象に、電子カルテのレトロスペクティブなレビューを実施した。
   1. 以下の組み入れ基準を検討する：(1) 血液透析の臨床的適応があること、(2) 出血傾向があるが凝固機能は正常であること、(3) 法定後見人から署名済みのインフォームドコンセントを得ていること。
   2. 以下の除外基準を検討する：重度の肝不全、不可逆的な低酸素血症（PaO2 < 60 mmHg）、低血圧性ショック、重度の酸塩基平衡異常、高ナトリウム血症、または凝固異常や活動性出血の存在^12,13。
2. 患者を研究グループに割り当てる。
   1. 適格患者52名を、記録された抗凝固法に基づいて、分節的地域クエン酸抗凝固（S-RCA）群（n = 26）と単一分節的地域クエン酸抗凝固（SS-RCA）群（n = 26）の2群に分ける。
      注：本プロトコルはレトロスペクティブな分析について記述している。抗凝固法（S-RCAまたはSS-RCA）は透析時の担当医によって決定されたものであり、研究者がプロスペクティブに割り当てたものではない。

2. 血液透析の準備および抗凝固セットアップ

1. 血液透析回路を準備する。
   1. 製造元の指示および標準的な臨床プロトコルに従い、血液透析装置、血液回路セット、ダイアライザー、および静脈側エアトラップをセットアップする。
   2. すべての接続が確実であることを確認する。すべての透析セッションにおいて、カルシウム濃度 1.5 mmol/L の市販のカルシウム含有透析液を使用した。
2. クエン酸溶液およびカルシウム溶液を準備する。
   1. 抗凝固剤として、市販の 4% クエン酸三ナトリウム溶液を使用する。全身性のカルシウム補充が必要な場合に備えて、塩化カルシウムまたはグルコン酸カルシウム溶液を用意しておくが、カルシウム含有透析液を使用している場合は通常は必要ない。
3. 回路をプライミングする。
   1. 標準的な手順に従い、生理食塩水で体外回路をプライミングして気泡を除去し、患者への接続準備を整える。
4. クエン酸注入用にシリンジポンプをプログラムする。透析装置に組み込まれたシリンジポンプにクエン酸溶液を装填する。
   1. S-RCA群では、2台の独立したシリンジポンプをプログラムする。
      1. ポンプ1（動脈側）：注入速度 (mL/h) を (0.5 – 1.0) × 血液流量 (mL/min) に設定する。このポンプをダイアライザー入口直前の血液ラインに接続する。
      2. ポンプ2（静脈チャンバー）：注入速度 (mL/h) を (0.3 – 0.5) × 血液流量 (mL/min) に設定する。このポンプを静脈側エアトラップに接続する。
   2. SS-RCA群では、1台のシリンジポンプをプログラムする。
      1. 注入速度 (mL/h) を (0.9 – 1.13) × 血液流量 (mL/min) に設定する。このポンプをダイアライザー入口直前の血液ラインに接続する。
         注意：指定範囲内の正確な乗数は、患者の特性および施設のプロトコルに基づき、臨床医が決定する。血液流量 (BFR) は、患者の体格および臨床状態に基づいて処方される。

3.血液透析セッションの実施

1. 透析を開始してください。
   1. プライミング済みの透析回路を患者に接続する。血液ポンプの流量を、規定の速度（小児では通常3～5 mL/kg/min）まで徐々に上げる。処方に基づき、透析液の流れと超濾過を開始する。
2. クエン酸注入を開始してください。
   1. 割り当てられたグループに従い、プログラム設定済みのクエン酸注入を直ちに開始する（ステップ2.4）。
3. 治療パラメータをモニタリングしてください。
   1. セッションの間、以下のパラメータを継続的にモニタリングし、記録してください。
      1. 血流量（mL/min）をモニターする 〜経由で 超音波ドップラー血流計
      2. 透析装置の内蔵流量計から、透析液流量（mL/min）を記録する。
      3. 超濾過量（mL/kg/h）をモニタリングする 〜経由で 透析装置の容量制御システム。
      4. 各ポンプのクエン酸注入速度（mL/h）を記録する 〜経由で ポンプ内蔵の流量センサー。
      5. 透析装置から膜間差圧（TMP）および静脈圧（VP）を測定する。
         注意：TMP（膜間差圧）の急激かつ持続的な上昇は、>（250 mmHg）または静脈圧（VP）の上昇は、回路内血栓形成のリスクが高いことを示唆しています。このような状況が発生した場合は、速やかにダイアライザーおよび静脈チャンバーを点検してください。

4. 検体採取およびポイントオブケア検査

1. 標準的な4時間の血液透析セッション中、以下のタイムポイントで血液サンプルを採取する：透析開始直前（透析前ベースライン）、透析開始2時間後（プレフィルター、ポストフィルター、およびポスト静脈チャンバーラインからのサンプル）、および透析直後。
2. 各タイムポイントにおいて、指定のサンプリングポートから、あらかじめヘパリン処理された血液ガス用シリンジに約0.5 mLの血液を採取する。
3. 血液ガス分析装置を用いてサンプルを直ちに分析し、電離カルシウム（iCa²⁺）、pH、二酸化炭素分圧（PaCO₂）を測定する。ヘンダーソン・ハッセルバルヒ式（HCO₃⁻ = 0.03 × PaCO₂ × 10^(pH - 6.1)）を用いて重炭酸塩濃度を算出し、その値を記録する。

5. 回路凝固の評価

1. 体外回路の視覚的モニタリングを開始してください。
   1. 透析開始直後から4時間のセッション終了まで、ダイアライザーおよび静脈側エアトラップの定期的な目視点検を行ってください。
2. ダイアライザーを目視で検査します。
   1. 30〜60分ごとに、白色光を背景としてダイアライザーのファイバーバンドルを目視で確認してください。
   2. 繊維の色が濃くなる、筋状の凝固物が生じる、あるいは全体的な凝固などの兆候がないか確認してください。 "結霜" 外観を確認する。凝固現象があればすべて記録する。
3. 静脈側エアトラップを目視で確認します。
   1. 30〜60分ごとに静脈エアトラップを確認し、壁面への血栓形成や、血液と空気の界面におけるフォーム層の肥厚がないか点検してください。凝固現象が認められた場合はすべて記録してください。
4. 抗凝固療法の有効性を分類する。
   1. 透析セッションの終了時に、回路構成要素を分類します。
      1. 各セッションの終了時に、ダイアライザーおよび静脈チャンバーの抗凝固効率を、「有効」（有意な凝固がない、繊維状の線状凝固が最小限である、または回路への介入を必要としない程度の小さな血栓が静脈チャンバーにある）または「不十分」（目に見える損失を招く凝固）に分類する。 >（ダイアライザー内での1 cmにわたる線維化、チェンバー交換を要する静脈側チェンバー内の巨大血栓、または回路凝固による透析セッションの早期終了）。
      2. 有効率を次のように算出する：（有効症例数 / 全症例数） × 100%.

6. 血清サンプルの採取および処理

1. 透析前および透析後の時点で、血清分離管に静脈血を3–5 mL採取する。採取直後に、チューブを5–8回静かに転倒混和させる。完全な凝固を促すため、チューブを室温で30分間直立させたまま静置する。
2. サンプルを4 °C、1500 × gで10分間遠心分離する。バフィーコートや赤血球を避けて、ピペットを用いて透明な上清血清を慎重に吸引する。血清をあらかじめラベルを貼ったクライオバイアルに移す。
   注：ここで実験を中断することができる。バッチ解析を行う場合は、血清分注サンプルを-80 °Cで保存する。

7. 生化学的および凝固分析

1. 透析効率の指標について分析する。
   1. 凍結保存した血清検体を氷上で融解させる。全自動生化学分析装置を用いて、血中尿素窒素（BUN）およびクレアチニン（Cr）を測定する。
2. 血清電解質および総カルシウムを分析する。
   1. 同一または別の血清分注検体を用い、イオン選択性電極を備えた全自動生化学分析装置を使用して以下を測定してください：カリウム（K+）⁺）、ナトリウム (Na⁺）、塩化物（Cl⁻）、総カルシウム (tCa²⁺) ～経由で 比色法（例：Arsenazo III）。
3. 凝固機能を分析する。
   1. 血漿サンプルを採取する。透析前および透析後に、3.2%クエン酸ナトリウム抗凝固剤入り採血管に静脈血2 mLを採取する。2500で遠心分離し、 × g 15分間、～で 4 °C 血小板減少血漿を得るために。
   2. 凝固能試験を実施する。全自動凝固分析装置を用いて、活性化部分トロンボプラスチン時間（APTT）、プロトロンビン時間（PT）、およびトロンビン時間（TT）を測定する。

8. 合併症のモニタリングと記録

1. 臨床症状をモニタリングする。
   1. 透析セッションの間および直後の回復期において、患者に聞き取りを行い、症状の有無を観察してください。
   2. 以下の症状の発生を記録してください：唇・口周囲または四肢のしびれ、筋痙攣、悪心または嘔吐。
2. 血行動態をモニタリングする。
   1. 15～30分ごとに血圧を測定し、記録する。収縮期血圧の低下と定義される低血圧の発現を記録する。 >ベースラインから20 mmHgの変化、または絶対値 <90 mmHg
3. クエン酸の蓄積を評価する。
   1. 測定した透析後のtCaを用いて²⁺ （ステップ 7.2より）およびiCa²⁺ （ステップ4.2からの）値を用いて、tCaを算出します。²⁺ / iCa²⁺ 比。比率 > 2.5は、クエン酸が蓄積している可能性を示唆している¹⁴.

9. データ管理および統計解析

1. データを整理してください。
   1. 記録および測定したすべてのデータを、構造化された電子データベースにまとめる。機密保持のため、患者識別子が削除されているか、あるいはコード化されていることを確認する。
2. 統計解析を行う。
   1. 統計解析ソフト（例：SPSS 26.0）を用いて解析を行う。正規性を検定する。すべての連続データに対して正規性検定（例：Shapiro-Wilk検定）を実施する。連続変数を比較する。
   2. 正規分布するデータは平均値で表記する ± 標準偏差（x̄ ± s)。独立サンプルのt検定を用いて、パラメータ（例：iCa）を比較する。²⁺異なる時点におけるS-RCA群とSS-RCA群間の（BUN、Crを含む）値を比較する。群内比較（透析前 vs 透析後）には対応のあるt検定を用いる。カテゴリー変数の比較を行う。
   3. カウントデータ（例：抗凝固療法の有効性、合併症発生率）は、件数（パーセント）で表記すること。カイ二乗（χ²)検定を用いて、これら2群間で変数を比較する。有意水準を設定し、P値を〜と考える。 < すべての検定において、0.05を統計的に有意な値とした。

結果

組み入れ基準を満たした計52名の小児患者を登録し、S-RCA群（n=26）とSS-RCA群（n=26）に分けた。表1に示す通り、ベースラインの人口統計学的および臨床的特性は、群間で同等であった（P>0.05）。

表2に示されるように、総クエン酸投与量はSS-RCA群よりもS-RCA群で有意に高く（P<0.001）、これはS-RCAプロトコルにおける静脈側チャンバーへの追加注入を反映している。動脈側クエン酸注入速度、血流量、透析液流量、および超濾過量は群間で同等であり（P>0.05）、体外回路のパラメータが適切に一致していたことが確認された。

透析開始から2時間後、フィルター前で測定したiCa²⁺濃度は、両群ともに透析前値よりも有意に低く、体外回路内での効果的な局所抗凝固作用が確認された。S-RCA群のフィルター前iCa²⁺は0.43 ± 0.14 mmol/L、SS-RCA群は0.39 ± 0.15 mmol/Lであり、...

ディスカッション

小児血液透析における抗凝固管理は、臨床現場において常に大きな課題となってきました。小児患者は血管が細く、血液量が少なく、また代謝特性が成人とは大きく異なるため、従来の全身性抗凝固療法（例：ヘパリン）では出血性または血栓性の合併症が起こりやすく、特に出血傾向のある小児、周術期、または低体重の小児においてそのリスクが高くなります^15,16。クエン酸抗凝固法は、カルシウムイオンを局所的にキレートすることでトロンビン活性を抑制し、理論的には体外循環のみを選択的に抗凝固させ、全身性出血のリスクを低減させることができます¹⁷。しかし、透析液にはカルシウムが含まれているため、血液はフィルターを通じてイオン交換を受けます。キレートされていた血液中のイオン化カルシウムが補正されることで凝固能に影響を与え、さらに小児では血流速度が遅いため、薬剤投与の1セクションあたりに凝固が発生するリスクが成人よりも高くなります。小児の生理学的特性（例：クエン酸の代謝能の制限、酸塩基平衡の乱れやすさ）により、...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
血液ガス分析装置	Werfen	GEM Premier 5000	iCa2+、pH、PaCO2の測定、およびHCO3-の算出に使用。
超音波ドップラー血流計	Transonic Systems Inc.	HD02	透析中の血流速度のオンラインモニタリングに使用。
全自動生化学分析装置	Roche Diagnostics	Cobas 8000	BUN、Cr、電解質（K+、Na+、Cl-）、tCa2+、およびアルブミンの測定に使用。
全自動凝固分析装置	Sysmex Corporation	CS-5100	APTT、PT、およびTTの測定に使用。
透析装置（流量センサー付きシリンジポンプ内蔵）	Gambro	AK 96	クエン酸注入用に精度 ±0.5 mL/h の流量センサーを内蔵。除水量のモニタリング用容量除水制御システムを搭載。
クエン酸ナトリウム抗凝固剤採血管	BD Vacutainer	363083	凝固検査用 2.7 mL 採血管（3.2% クエン酸ナトリウム）。
血圧計	GE Healthcare	Carescape V100	透析中の非侵襲的血圧モニタリングに使用。
ダイアライザー	Fresenius Medical Care	FX Paed	小児用として設計された低容量・高効率ダイアライザー。
静脈側エアトラップ／チャンバー	Fresenius Medical Care	Integral venous chamber	体外回路の一部であり、定期的に凝固を確認。
カルシウム含有透析液	Fresenius Medical Care	GranuPac	カルシウム濃度 1.25 または 1.5 mmol/L の標準重炭酸透析液。
クエン酸溶液	Baxter	4% trisodium citrate (46.7 mmol/L)	SS-RCAおよびS-RCAモードにおける局所クエン酸抗凝固法に使用。
クエン酸注入用シリンジポンプ	B. Braun	Perfusor Space	動脈側および静脈側での精密なクエン酸注入に使用するプログラム可能なシリンジポンプ。
静脈圧モニタ	Gambro	AK 96	回路の開通性と凝固リスクを評価するため、静脈圧（VP）をモニタリング。
膜間差圧モニタ	Gambro	AK 96	ダイアライザーの凝固を検知するため、TMPをモニタリング。
統計解析ソフト	IBM	SPSS 26.0	データ分析および統計的比較に使用。