心血管系：胎児循環

🧠 胎児循環の本質は、静脈管ductus venosus静脈管（ductus venosus）ductus venosus（静脈管）・卵円孔foramen ovale卵円孔（foramen ovale）foramen ovale（卵円孔）・動脈管で肺と肝循環を部分的に迂回し、より酸素化された血液を脳と心筋へ優先配分すること。 出生後の切り替えは一斉ではなく、肺換気と臍帯遮断による圧較差 pressure gradient 圧較差（pressure gradient） pressure gradient（圧較差） の変化を起点に、各短絡が異なる時間経過 time course 時間経過（time course） time course（時間経過） で機能的・解剖学的に閉じる過程として理解する。

胎児循環の3つのバイパス

胎盤（07-2-placenta-fetal-membranes）から酸素化血 oxygenated blood 酸素化血（oxygenated blood） oxygenated blood（酸素化血） を受け取った胎児循環は、ガス交換を行わない胎児肺と肝内 intrahepatic 肝内（intrahepatic） intrahepatic（肝内） 循環を部分的にバイパスするため、3つの短絡路をもつ。¹

胎児循環の血流経路

flowchart TD
  A["胎盤で酸素化された血液（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='umbilical veins'>臍静脈</span>）"]
  A --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ductus venosus'>静脈管</span>を通り一部が肝臓をバイパスして下大静脈へ"]
  B --> C["右心房：下大静脈からの比較的酸素の多い血が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='foramen ovale'>卵円孔</span>を優先的に通過"]
  C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='left atrium'>左心房</span>→左心室→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ascending aorta'>上行大動脈</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='coronary circulation'>冠循環</span>・頭部・上肢へ<span class='jp-term jp-term-diagram' title='oxygenated blood'>酸素化血</span>を優先配分"]
  E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='superior vena cava (SVC)'>上大静脈</span>からの静脈血（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='deoxygenated blood'>脱酸素化血</span>）"]
  E --> F["右心房→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='right ventricle'>右心室</span>→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pulmonary trunk'>肺動脈幹</span>"]
  F --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pulmonary vascular resistance'>肺血管抵抗</span>が高いため大部分が動脈管を通り<span class='jp-term jp-term-diagram' title='descending aorta'>下行大動脈</span>へ"]
  G --> H["体幹・下肢を灌流し、<span class='jp-term jp-term-diagram' title='umbilical arteries'>臍動脈</span>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='internal iliac artery'>内腸骨動脈</span>の枝）を介して胎盤へ戻る"]

⭐ 下大静脈からの比較的酸素の多い血が卵円孔 foramen ovale 卵円孔（foramen ovale） foramen ovale（卵円孔） を優先的に通って左心房 left atrium 左心房（left atrium） left atrium（左心房） へ向かい、上大静脈superior vena cava (SVC) 上大静脈（superior vena cava (SVC)）superior vena cava (SVC)（上大静脈） からの低酸素血は主に右心室 right ventricle右心室（right ventricle） right ventricle（右心室）・肺動脈・動脈管を経て下行大動脈 descending aorta 下行大動脈（descending aorta） descending aorta（下行大動脈） へ向かう。 完全に分離されるわけではないが、下大静脈弁valve of the IVC 下大静脈弁（valve of the IVC）valve of the IVC（下大静脈弁） が流れを方向付け、脳と心筋へより酸素化された血液を配分する。

出生時の循環変化

flowchart TD
  A["呼吸開始・肺換気"]
  A --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pulmonary vascular resistance'>肺血管抵抗</span>低下・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pulmonary blood flow'>肺血流</span>増加"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pulmonary vein'>肺静脈</span>還流増加・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='left atrial pressure'>左房圧</span>上昇"]
  D["臍帯遮断"]
  D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='placental circulation'>胎盤循環</span>消失・体血管抵抗上昇"]
  C --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='left atrial pressure'>左房圧</span>が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='right atrial pressure'>右房圧</span>を上回る"]
  E --> F
  F --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='septum primum'>第一中隔</span>の弁が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='foramen ovale'>卵円孔</span>縁へ<span class='jp-term jp-term-diagram' title='crimp'>圧着</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='foramen ovale'>卵円孔</span>が機能的に閉鎖"]
  A --> H["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='arterial partial pressure of oxygen, PaO₂'>動脈血酸素分圧</span>上昇"]
  D --> I["循環PGE₂低下"]
  H --> J["動脈管<span class='jp-term jp-term-diagram' title='smooth muscle contraction'>平滑筋収縮</span>"]
  I --> J
  J --> K["機能的閉鎖の後に壁が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='remodel'>再構築</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='ligamentum arteriosum'>動脈管索</span>へ"]

出生時の循環移行には、肺換気だけでなく臍帯遮断による体血管抵抗上昇も不可欠である。² 卵円孔foramen ovale 卵円孔（foramen ovale）foramen ovale（卵円孔） は圧較差 pressure gradient 圧較差（pressure gradient） pressure gradient（圧較差） の反転でまず機能的に閉じ、動脈管も収縮による機能的閉鎖に続いて数日から数週かけて解剖学的に閉鎖する。静脈管ductus venosus 静脈管（ductus venosus）ductus venosus（静脈管） は同時ではなく数日間残存しうる。

出生後、各バイパスは以下のように閉鎖し、成人の血管系の一部として名残をとどめる。

💡 表がわざわざ「遠位部pars distalis遠位部（pars distalis）pars distalis（遠位部）」と断っているのは、臍動脈umbilical arteries 臍動脈（umbilical arteries）umbilical arteries（臍動脈） が全長にわたって閉じるわけではないから。 臍動脈umbilical arteries 臍動脈（umbilical arteries）umbilical arteries（臍動脈） の近位部は内腸骨動脈 internal iliac artery 内腸骨動脈（internal iliac artery） internal iliac artery（内腸骨動脈） 前枝 ventral ramus 前枝（ventral ramus） ventral ramus（前枝） の一部として開存したまま残り、上膀胱動脈superior vesical artery 上膀胱動脈（superior vesical artery）superior vesical artery（上膀胱動脈） を分枝する。閉塞するのは前腹壁へ向かう遠位部 pars distalis 遠位部（pars distalis） pars distalis（遠位部） で、これが内側臍索medial umbilical ligaments内側臍索（medial umbilical ligaments）medial umbilical ligaments（内側臍索）になる。³ 同じように、卵円孔foramen ovale 卵円孔（foramen ovale）foramen ovale（卵円孔） も全例で閉じるわけではなく、第一中隔septum primum 第一中隔（septum primum）septum primum（第一中隔） と第二中隔 septum secundum 第二中隔（septum secundum） septum secundum（第二中隔） が癒合しないまま残った場合は卵円孔開存patent foramen ovale, PFO卵円孔開存（patent foramen ovale, PFO）patent foramen ovale, PFO（卵円孔開存）として成人期まで持ち越される。

💡 動脈管閉鎖ductus arteriosus closure 動脈管閉鎖（ductus arteriosus closure）ductus arteriosus closure（動脈管閉鎖） の中心は酸素分圧partial pressure of oxygen 酸素分圧（partial pressure of oxygen）partial pressure of oxygen（酸素分圧） の上昇とプロスタグランジンE₂の低下である。PGE₂低下には胎盤循環 placental circulation 胎盤循環（placental circulation） placental circulation（胎盤循環） の消失だけでなく肺での代謝増加も関わり、さらに一酸化窒素 nitric oxide, NO一酸化窒素（nitric oxide, NO） nitric oxide, NO（一酸化窒素）、アデノシン、エンドセリンendothelinエンドセリン（endothelin）endothelin（エンドセリン）、イオンチャネル、壁の構造成熟などが閉鎖の成否を調節する。⁴ 臨床的にインドメタシンindomethacinインドメタシン（indomethacin）indomethacin（インドメタシン）で閉鎖を促せるのは、プロスタグランジン合成阻害prostaglandin synthesis inhibition プロスタグランジン合成阻害（prostaglandin synthesis inhibition）prostaglandin synthesis inhibition（プロスタグランジン合成阻害） を利用したものである。

まとめ

• 胎児循環は静脈管 ductus venosus 静脈管（ductus venosus） ductus venosus（静脈管） （肝臓バイパス）・卵円孔foramen ovale 卵円孔（foramen ovale）foramen ovale（卵円孔） （肺循環pulmonary circulation 肺循環（pulmonary circulation）pulmonary circulation（肺循環） バイパス、心房間）・動脈管（肺循環pulmonary circulation 肺循環（pulmonary circulation）pulmonary circulation（肺循環） バイパス、肺動脈-大動脈間）の3つの短絡路をもつ。
• 下大静脈からのより酸素化された血は卵円孔 foramen ovale 卵円孔（foramen ovale） foramen ovale（卵円孔） を優先通過して脳・心筋へ向かい、上大静脈superior vena cava (SVC) 上大静脈（superior vena cava (SVC)）superior vena cava (SVC)（上大静脈） 由来血は主に動脈管経由で下行大動脈 descending aorta 下行大動脈（descending aorta） descending aorta（下行大動脈） へ向かう。
• 出生後、肺換気による肺血管抵抗 pulmonary vascular resistance 肺血管抵抗（pulmonary vascular resistance） pulmonary vascular resistance（肺血管抵抗） 低下と臍帯遮断による体血管抵抗上昇が引き金となり、卵円孔foramen ovale卵円孔（foramen ovale）foramen ovale（卵円孔）・動脈管・静脈管ductus venosus 静脈管（ductus venosus）ductus venosus（静脈管） は異なる時間経過 time course 時間経過（time course） time course（時間経過） で閉鎖する。
• 動脈管閉鎖ductus arteriosus closure 動脈管閉鎖（ductus arteriosus closure）ductus arteriosus closure（動脈管閉鎖） は酸素分圧 partial pressure of oxygen 酸素分圧（partial pressure of oxygen） partial pressure of oxygen（酸素分圧） 上昇とプロスタグランジン低下を中心とする多因子過程である。各構造は出生後、卵円窩fossa ovalis卵円窩（fossa ovalis）fossa ovalis（卵円窩）・動脈管索ligamentum arteriosum動脈管索（ligamentum arteriosum）ligamentum arteriosum（動脈管索）・静脈管索ligamentum venosum静脈管索（ligamentum venosum）ligamentum venosum（静脈管索）・肝円索ligamentum teres hepatis肝円索（ligamentum teres hepatis）ligamentum teres hepatis（肝円索）・内側臍索medial umbilical ligaments 内側臍索（medial umbilical ligaments）medial umbilical ligaments（内側臍索） などの名残を残す（臍動脈umbilical arteries 臍動脈（umbilical arteries）umbilical arteries（臍動脈） は近位部が開存して上膀胱動脈 superior vesical artery 上膀胱動脈（superior vesical artery） superior vesical artery（上膀胱動脈） を分枝し、遠位部pars distalis 遠位部（pars distalis）pars distalis（遠位部） だけが内側臍索 medial umbilical ligaments 内側臍索（medial umbilical ligaments） medial umbilical ligaments（内側臍索） になる）。