局所麻酔薬中毒に関する数学的検討

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下顎孔伝達麻酔時に血管内に誤注入された局所麻酔薬は,総頸動脈まで逆流して内頸動脈に入ることがあるといわれているが,この説には賛否両論あり,意見の一致をみていない。本研究は誤注入された局所麻酔薬が動脈内の血液と経時的に混合してゆく様子をモデルにより調べ,脳に達する局所麻酔薬濃度を明らかにするものである。下顎孔伝達麻酔時の下歯槽動脈の誤穿刺を想定した流路モデル作成し,1188要素,700節点に分割したものを解析領域とした。流路モデルは総頸動脈で直径7mm,外頸動脈で3mm,下歯槽動脈で1mmとした。血流速度は血管中央で収縮期毎秒40cm,拡張期毎秒25cmとし,毎分脈拍は60回とした。なお血液は純粘性流体と見なし,血流速度は管中央から放物線状に分布するものとして各節点の血流速度を与えた。このモデルを有限要素分割し,各点の動脈血の流速を求めた。誤注入は局所麻酔薬(リドカイン)の濃度分布を針先において2%とすることで表現した。流路モデル内において流速により局所麻酔薬の濃度分布の変化を有限要素法を用いて演算した。演算のソフトウエアはFortranを用いた自作プログラムにより,ハードウエアは大阪大学大型演算機センターのACOS(NEC)を用いた。その結果、局所麻酔薬の濃度分布は血液の流速と密接に関係しており,誤注入時の血流速度が中毒発生に関与していることが分かった。また私のモデルでは内頸動脈に逆流させるには2.5秒に1.8cc注入するという,相当に速い速度で注入する必要がある事,誤注入時のタイミングも関係している事が分かった。