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膿瘍に麻酔が効かないのはなぜ?―pHで読み解く局所麻酔の基本

第106回医師国家試験 E問題 第25問

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第106回 E問題 第25問

皮膚の小切開時の局所麻酔について誤っているのはどれか。

  1. a.浸潤麻酔である。
  2. b.リドカインには極量が定められている。
  3. c.感染部位では麻酔薬の効果が増強する。
  4. d.血液の逆流が見られたら麻酔薬の注入を中止する。
  5. e.アドレナリンの添加によって麻酔薬の作用時間が延長する。

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、皮膚を小さく切開するときの局所麻酔について、誤った記述を選ぶ問題だ。ポイントは、局所麻酔薬がどうやって神経に効くのかという作用機序と、極量や血管内注入の回避、アドレナリン併用といった安全な使い方。この2本柱で各選択肢を見ていこう。まず、皮膚の小切開ではどんな麻酔法を使うかな。
医学生医学生
切る場所の皮内や皮下に直接注射するので、浸潤麻酔ですよね。
ドクタードクター
その通り。薬液を組織に浸み込ませて、その範囲の神経終末を麻痺させる方法だ。局所麻酔にはほかに、粘膜に塗ったり噴霧したりする表面麻酔、神経の走行に沿って注射する伝達麻酔がある。指の手術で指の付け根に注射するオベルスト法は伝達麻酔の代表だね。
医学生医学生
臨床実習で形成外科を回ったとき、指の裂創の縫合でオベルスト法を見学しました。
ドクタードクター
いい経験だね。浸潤麻酔は薬液が届いた範囲だけが効くから、手術範囲が広いほど薬液量が増える。そこで大事になるのが極量だ。
医学生医学生
リドカインの極量は、アドレナリンが入っていると増えるんでしたっけ。
ドクタードクター
よく覚えているね。体重あたりの目安はリドカイン単独でおよそ4.5mg/kg、アドレナリン添加製剤でおよそ7mg/kgとされる。注意したいのは濃度で、1%と2%では同じ容量でも薬の量が倍違う。「濃度×容量」で総量を計算する習慣をつけよう。極量を超えたり血管内に入ったりすると、局所麻酔薬中毒を起こすからね。
医学生医学生
中毒は、口の周りのしびれや耳鳴りから始まって、痙攣に進むと薬理学で習いました。
ドクタードクター
そう。さらに不整脈や循環虚脱まで進むことがある。だからこそ、注入前に内筒を軽く引いて吸引テストをする。血液が逆流してきたら針先が血管内にある証拠だから、注入を中止して針の位置を変える。少量でも一気に血中濃度が上がって危険なんだ。
医学生医学生
OSCEの練習でも、注射の前に必ず逆血を確認するよう指導されました。では、感染部位では麻酔が効きやすくなるのでしょうか。炎症で血流が多いぶん、薬がよく回る気もします。
ドクタードクター
そこがこの問題の答え、つまり誤りの記述だ。感染部位では麻酔効果は増強するのではなく、減弱する。理由を理解するには、局所麻酔薬の「形」を考える必要がある。リドカインのような局所麻酔薬は弱塩基で、体内では電荷のない非イオン型と、プラスに荷電したイオン型が平衡状態にあるんだ。
医学生医学生
神経の細胞膜は脂質なので、通り抜けられるのは脂溶性の高い非イオン型ですね。
ドクタードクター
その通り。膜を通過して神経の内側に入った分子が、再びイオン型に戻り、細胞内側から電位依存性Naチャネルをふさいで活動電位を止める。ところが感染や炎症の部位では乳酸などの酸性物質がたまり、組織が酸性に傾く。リドカインのpKaは約7.8だから、pHが下がるとイオン型の割合が増え、膜を通れる非イオン型が減ってしまうんだ。
医学生医学生
薬が神経の中まで届かなくなるわけですね。血流が多いのは、むしろ逆効果ですか。
ドクタードクター
いい気づきだね。血流が増えていると薬が血中へ早く運び去られるから、これも効きにくさの一因になる。だから膿瘍の切開では、炎症部位の外側から周囲を囲むように注射したり、伝達麻酔を使ったりする工夫をする。最後にアドレナリン添加の記述はどうかな。
医学生医学生
血管を収縮させて薬が吸収されにくくなるので、作用時間が延びる。これは正しいと思います。
ドクタードクター
正解。α1受容体を介した血管収縮で薬が神経の周りに長くとどまり、作用時間が延長する。血中濃度の急上昇も抑えられるから中毒が起こりにくく、術野の出血も減る。一方で、指趾、陰茎、耳介のような終動脈で栄養される部位では壊死の懸念から、従来は使用を避けるべきとされてきた。最近は安全性を支持する報告も増えているけれど、基本として押さえておこう。高血圧や重い心疾患、甲状腺機能亢進症などでも使用に注意が必要だ。
医学生医学生
作用機序を理解していれば、感染部位で効きにくい理由も、アドレナリンの利点も自然に説明できますね。
ドクタードクター
その通り。発展として、局所麻酔薬はエステル型とアミド型に分かれる。プロカインなどのエステル型は分解産物のパラアミノ安息香酸でアレルギーを起こしやすく、リドカインなどのアミド型は肝臓で代謝されアレルギーは比較的まれだ。ブピバカインは心毒性が強い。中毒が起きたら投与中止、気道確保と酸素投与、痙攣にはベンゾジアゼピン系薬、重症なら脂肪乳剤の静注を行う。研修医になると最初に任される手技の一つだから、安全な手順を体で覚えておこう。

まとめ

皮膚の小切開では、切開部位の皮内・皮下に局所麻酔薬を注射する浸潤麻酔を用います。局所麻酔薬は弱塩基で、非イオン型が神経膜を通過し、細胞内でイオン型に戻ってNaチャネルを遮断するため、感染・炎症で酸性に傾いた組織では非イオン型が減り、麻酔効果は増強ではなく減弱します。リドカインには極量(単独約4.5mg/kg、アドレナリン添加で約7mg/kgが目安)があり、注入前の吸引で血液の逆流を認めたら注入を中止することが中毒予防の基本です。アドレナリン添加は血管収縮により吸収を遅らせ、作用時間の延長、中毒の予防、止血に役立ちますが、終動脈領域では従来使用を避けるとされてきました。作用機序から効き方と安全対策を説明できるようになることは、日常的に行う局所麻酔を安全に実施する土台になります。

解答・解説

正解はcです

皮膚の小切開(膿瘍の切開や小腫瘤の切除、裂創の縫合など)では、切開する部位の皮内・皮下に局所麻酔薬を直接注射して、その範囲の神経終末を麻痺させる。これを浸潤麻酔という。本問は、局所麻酔薬の作用機序、安全な使い方(極量、血管内注入の回避)、血管収縮薬の併用という基本事項を問うている。 局所麻酔薬の作用を理解する鍵は、薬の「形」と組織のpHの関係である。局所麻酔薬(リドカインなど)は弱塩基で、体内では電荷をもたない非イオン型(塩基型)と、プラスの電荷をもつイオン型(陽イオン型)が平衡状態にある。神経細胞膜は脂質でできているため、膜を通り抜けて神経内部に入れるのは脂溶性の高い非イオン型である。神経内に入った後、再びイオン型に戻った分子が細胞内側から電位依存性Naチャネルをふさぎ、活動電位の発生・伝導を止める。 組織が酸性に傾くと、平衡がイオン型の側に偏り、神経膜を通過できる非イオン型が減るため、麻酔が効きにくくなる。感染・炎症部位では乳酸などの酸性代謝産物がたまり組織が酸性になるので、麻酔効果は「増強」ではなく「減弱」する。したがってcが誤りである。

選択肢考察

  1. ×a.  浸潤麻酔である。

    正しい記述である。浸潤麻酔は、手術する部位の皮内・皮下組織に局所麻酔薬を注射し、薬液をその場に浸み込ませて周囲の神経終末を麻痺させる方法である。皮膚の小切開ではこれが標準的に用いられる。薬液が及んだ範囲だけが麻酔されるため、手術範囲が広くなるほど必要な薬液量も増え、極量を超えないよう注意が必要となる。なお、局所麻酔には他に表面麻酔(粘膜への塗布・噴霧)、伝達麻酔(神経ブロック。指の手術で指の付け根に注射するオベルスト法など)があり、脊髄くも膜下麻酔や硬膜外麻酔も広い意味では局所麻酔に含まれる。

  2. ×b.  リドカインには極量が定められている。

    正しい記述である。極量とは、それを超えると中毒を起こす危険が高くなるため、1回の使用で超えてはならないとされる量である。リドカインを含むすべての局所麻酔薬に上限量があり、体重あたりでは、リドカイン単独でおよそ4.5mg/kg(成人で最大200mg程度)、アドレナリン添加製剤ではおよそ7mg/kg(最大500mg程度)が目安とされる。濃度によって同じ容量でも含まれる薬の量が違うので、「濃度×容量」で総量を計算して確認する必要がある。極量を超えたり、血管内に誤って入ったりすると局所麻酔薬中毒を起こし、口周囲のしびれ・耳鳴り・多弁などの初期症状から、痙攣、意識障害、さらには不整脈や循環虚脱に進むことがある。

  3. ○c.  感染部位では麻酔薬の効果が増強する。

    誤りの記述であり、これが正解となる。感染・炎症部位では、細菌の代謝や炎症細胞の働きにより乳酸などの酸性物質が蓄積し、組織のpHが低下している。局所麻酔薬は弱塩基であり(リドカインのpKaは約7.8)、pHが低い環境では陽イオン型の割合が増えて、神経膜を通過できる非イオン型が減る。その結果、薬が神経内部に届きにくくなり、麻酔効果は減弱する。加えて炎症部位は血流が増えているため、薬が血中へ早く運び去られることも効きにくさの一因となる。膿瘍の切開で麻酔が効きにくいのはこのためで、臨床では炎症部位の外側から周囲を囲むように注射する(周囲浸潤)、あるいは伝達麻酔を用いるなどの工夫をする。

  4. ×d.  血液の逆流が見られたら麻酔薬の注入を中止する。

    正しい記述である。注射器の内筒を引いたときに血液が逆流してくるのは、針先が血管内に入っていることを意味する。そのまま注入すると局所麻酔薬が一気に血中へ入り、血中濃度が急上昇して、少ない量でも局所麻酔薬中毒(痙攣、意識障害、不整脈、心停止など)を起こしうる。そのため注入は直ちに中止し、針の位置を変える。安全のため、薬液を注入する前や針を進めるたびに内筒を軽く引いて逆流がないことを確認(吸引テスト)する習慣をつけることが大切である。

  5. ×e.  アドレナリンの添加によって麻酔薬の作用時間が延長する。

    正しい記述である。アドレナリン(エピネフリン)はα1受容体を介して注射部位の血管を収縮させる。その結果、局所麻酔薬が血中へ吸収されて運び去られる速度が遅くなり、薬が神経の周囲に長くとどまって作用時間が延長する。同時に、血中濃度の急上昇が抑えられるため中毒が起こりにくくなり(極量が引き上げられる)、術野の出血も減るという利点がある。一方で、指趾・陰茎・耳介のような終動脈で栄養される部位では血流障害による壊死が懸念され、従来は使用すべきでないとされてきた。また、アドレナリンは心拍数や血圧を上げ、血糖も上昇させるため、高血圧、重い心疾患、甲状腺機能亢進症、糖尿病などの患者では使用に注意を要する。

局所麻酔薬の作用機序

局所麻酔薬は、神経細胞膜の電位依存性Naチャネルを細胞内側から遮断し、活動電位の発生と伝導を抑える。非イオン型が膜を通過し、細胞内でイオン型に戻ってチャネルに結合するという2段階で作用する。

神経が遮断される順序

細い神経線維ほど、また髄鞘のない線維ほど遮断されやすい。一般に、自律神経(交感神経の節前線維など)→温痛覚→触覚・圧覚→運動神経の順に遮断され、回復はその逆の順に起こる。

局所麻酔薬の分類

エステル型:プロカイン、テトラカインなど。血中の偽コリンエステラーゼで分解され、分解産物のパラアミノ安息香酸(PABA)によりアレルギーを起こしやすい。 アミド型:リドカイン、メピバカイン、ブピバカイン、ロピバカインなど。主に肝臓で代謝され、アレルギーは比較的まれである。ブピバカインは心毒性が強いことで知られる。

局所麻酔薬中毒

血中濃度の上昇に伴い、中枢神経症状(口周囲や舌のしびれ、金属味、耳鳴り、めまい、多弁・興奮→痙攣→意識消失・呼吸停止)と循環器症状(高血圧・頻脈→徐脈・不整脈・低血圧→心停止)が現れる。対応は、投与の中止、気道確保と酸素投与、痙攣に対するベンゾジアゼピン系薬の投与、循環管理であり、重症例では脂肪乳剤の静注(lipid rescue)を行う。

浸潤麻酔を効かせるコツ

炎症部位では効きにくいため周囲から注射する。注射時の痛みを和らげるには、細い針を用い、ゆっくり注入する。

POINT

・局所麻酔薬は弱塩基。非イオン型が神経膜を通過し、細胞内からNaチャネルを遮断する。 ・感染・炎症部位は酸性で、非イオン型が減るため麻酔効果は減弱する。 ・すべての局所麻酔薬には極量がある(リドカイン:単独約4.5mg/kg、アドレナリン添加で約7mg/kg)。 ・注入前に吸引して血液の逆流がないか確認し、逆流があれば注入を中止する。 ・アドレナリン添加は血管収縮により吸収を遅らせ、作用時間延長・中毒予防・止血に役立つ。終動脈領域(指趾・陰茎・耳介など)では従来使用を避けるとされてきた。

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。