心拍出量を動かす4つのレバー―「抵抗が下がると拍出が増える」の理屈

本問は、心拍出量（cardiac output: CO）を決める因子と、それぞれの変化が心拍出量に及ぼす影響を問う基本問題である。

心拍出量の決定因子

1分あたりの心拍出量は「一回拍出量×心拍数」で表される。一回拍出量は次の3つの因子で規定される。 ・前負荷：心室が収縮を始める直前に心筋が引き伸ばされている程度で、拡張末期容積（または拡張末期圧）で近似される。静脈還流量・循環血液量が多いほど大きい。Frank-Starlingの法則により、生理的範囲では前負荷が大きいほど一回拍出量は増える。 ・心筋収縮性：前負荷・後負荷と無関係な、心筋そのものの収縮する力。交感神経刺激やカテコラミンで高まり、心筋梗塞や心筋症で低下する。 ・後負荷：心室が血液を駆出する際に打ち勝たなければならない抵抗で、末梢血管抵抗や大動脈圧に相当する。後負荷が大きいほど一回拍出量は減る。 したがって心拍出量を増やす方向に働くのは、心拍数の増加（生理的範囲内）、前負荷の増加、心筋収縮性の増強、後負荷の低下である。5つの選択肢のうち、この向きに当てはまるのは末梢血管抵抗（後負荷）の低下のみである。

心拍出量と関連する式

・心拍出量（L/分）＝一回拍出量（mL）×心拍数（/分）÷1000。安静時の成人でおよそ4〜8L/分。 ・心係数＝心拍出量÷体表面積。正常はおよそ2.5〜4.0L/分/m2で、2.2L/分/m2未満は低心拍出の目安（Forrester分類の境界）。 ・平均血圧＝心拍出量×末梢血管抵抗。オームの法則（電圧＝電流×抵抗）と同じ形である。

4因子のまとめ

・心拍数：増加で心拍出量↑（ただし著しい頻脈では拡張期が短くなり充満が不十分となって逆に↓） ・前負荷：増加で↑（Frank-Starlingの法則。過度の拡張では頭打ちとなる） ・心筋収縮性：増強で↑ ・後負荷：増加で↓、低下で↑

Frank-Starlingの法則

心筋は、拡張期に引き伸ばされるほど（ある範囲内で）強く収縮する性質をもつ。これにより、静脈還流が増えれば自動的に拍出量が増え、右心と左心の拍出量が釣り合うように保たれる。

臨床との関連

心不全治療では、利尿薬で前負荷を、血管拡張薬で後負荷を調整し、強心薬（ドブタミンなど）で収縮性を補うというように、4因子それぞれに働きかける薬剤が使い分けられる。