心拍出量とは？計算式・正常値・血圧との関係をリハビリ職向けに解説

心拍出量とは？計算式・正常値・臨床での見方

心拍出量（cardiac output：CO）とは、心室が1分間に送り出す血液量です。基本式はCO＝一回拍出量（SV）×心拍数（HR）で、成人安静時は約5L/分が代表的な目安です。ただし、心拍数が増えても心拍出量が十分に増えるとは限らず、血圧だけで心拍出量を判断することもできません。本記事では、新人PT・リハビリ職に向けて、計算式、正常値、前負荷・後負荷との関係、離床・運動時の循環反応と安全確認を整理します。

通常、全身循環を考える際の心拍出量は左心室から大動脈へ送り出される血液量を指します。左右の心室の拍出量は、定常状態では基本的に等しくなります。

心拍出量は組織灌流を考える重要な指標ですが、通常のリハビリ場面で測定する血圧や脈拍だけから直接算出することはできません。

心拍出量の計算式と計算例

心拍出量は、一回の拍動で送り出す血液量（SV）と、1分間の心拍数（HR）を掛けて求めます。単位をL/分にそろえる場合は、mLからLへの換算が必要です。

CO（L/分）＝SV（mL/拍）×HR（回/分）÷1,000

たとえば、SVが70mL/拍、HRが70回/分なら、70×70＝4,900mL/分です。1,000で割ると4.9L/分になります。

3例目では心拍数が110回/分でも、一回拍出量が40mL/拍のため、心拍出量は4.4L/分です。つまり、心拍数が高いことと心拍出量が十分であることは同じではありません。

一回拍出量は、心室の拡張末期容積（EDV）から収縮末期容積（ESV）を引いて求めます。

SV＝EDV−ESV

EDVが120mL、ESVが50mLなら、SVは70mLです。なお、これらの容積は通常の血圧・脈拍測定だけでは得られません。

心拍出量の正常値と心係数

成人安静時の心拍出量は約4〜8L/分、代表値として約5L/分が一般的な目安です。ただし、体格、年齢、姿勢、活動量、疾患、測定方法によって変化します。

心係数（cardiac index：CI）は、心拍出量を体表面積（BSA）で補正した値です。

CI＝CO÷BSA

COが5.0L/分、BSAが1.7m²なら、CIは約2.94L/分/m²です。体格差を考慮して循環状態を評価する際に用いられます。

これらは参考値であり、正常・異常やリハビリ開始・中止を一律に決める基準ではありません。Cattermoleらの研究でも、循環指標の分布には年齢や体格による違いが報告されています。

一回拍出量を決める前負荷・収縮力・後負荷

一回拍出量（SV）は、主に前負荷・心収縮力・後負荷の影響を受けます。心拍数が同じでも、これらの条件が変化すると心拍出量も変わります。

前負荷：心室の充満と静脈還流

前負荷は、心室が収縮する直前の心筋の伸展状態を表します。静脈還流や心室充満の影響を受け、生理的な範囲では充満が増えると一回拍出量も増える傾向があります。これをFrank-Starling機序と呼びます。

起立時には血液が下肢や腹部の静脈系へ移動し、静脈還流と一回拍出量が一時的に減少することがあります。通常は心拍数増加や血管収縮によって血圧が調整されます。

ただし、前負荷は多いほどよいわけではありません。心不全では過剰な充満が肺うっ血や浮腫につながる場合があります。

心収縮力：血液を送り出す能力

心収縮力が低下すると、他の条件が同じなら一回拍出量は減少しやすくなります。心筋虚血や心筋障害などが関係しますが、息切れや疲労だけで心収縮力低下を断定することはできません。

後負荷：血液を送り出す際の負荷

後負荷は心室が血液を駆出する際に受ける負荷です。左心室では動脈圧や血管の性質などが関係し、後負荷が過度に高くなると一回拍出量が減少する場合があります。

実際の患者では、前負荷・収縮力・後負荷が同時に変化することもあります。ひとつの要素だけで循環状態を説明しないことが重要です。

心拍数が増えても心拍出量が増えるとは限らない

心拍数の増加は心拍出量を増やす方法のひとつですが、一回拍出量が保たれることが前提です。過度の頻脈では拡張期が短くなり、心室充満が不十分になることで一回拍出量が減少する場合があります。

β遮断薬などを使用している患者では、運動時の心拍数増加が抑えられる場合があります。また、不整脈では心電図上の心拍数と末梢で触れる脈拍数が一致しない場合もあります。

心拍数だけで運動負荷の適否を判断せず、血圧、自覚症状、呼吸、活動量、休息後の回復を組み合わせます。

心拍出量と血圧・組織灌流の関係

血圧は心拍出量だけで決まりません。平均動脈圧（MAP）は、心拍出量（CO）、全身血管抵抗（SVR）、中心静脈圧（CVP）と関係します。

MAP−CVP＝CO×SVR

これは単位を整合させた場合の循環生理学的な関係式です。臨床で一般的な単位を用いてSVRを計算する場合は、換算係数が必要です。

CVPがMAPに比べて十分小さい場合は、概念的に「MAP≒CO×SVR」と近似して説明することがあります。ただし、実際の計算では単位とCVPの扱いに注意します。

たとえば、血圧が低下した場合には心拍出量の低下だけでなく、血管抵抗の低下や静脈還流の変化なども考える必要があります。

心拍出量と酸素運搬量（DO2）の関係

組織への酸素供給を考える際には、心拍出量だけでなく、血液がどの程度の酸素を運べるかも重要です。

DO₂＝CO×CaO₂

DO₂は酸素運搬量、CaO₂は動脈血酸素含有量です。COをL/分、CaO₂をmL/dLで表す場合は、単位換算のため10を掛けます。

DO₂（mL/分）＝CO（L/分）×CaO₂（mL/dL）×10

動脈血酸素含有量にはヘモグロビン濃度と酸素飽和度などが関係します。そのため、SpO2が正常でも、貧血や心拍出量低下があれば酸素運搬量が不足する場合があります。

ただし、DO₂は全身への酸素運搬を示す指標であり、個々の臓器の灌流や酸素利用を直接示すものではありません。

通常のリハビリ場面で測定する血圧・脈拍・SpO2だけでは、心拍出量や酸素運搬量を定量的に確定できません。心拍出量の評価には、心エコーや専用の循環動態モニタリングなどが用いられます。

運動・起立時に心拍出量はどう変化するか

動的運動では活動筋の酸素需要が増えるため、通常は心拍数と一回拍出量の変化によって心拍出量が増加します。一方、起立直後には静脈還流の減少によって一回拍出量が低下することがあります。

心機能低下、循環血液量の減少、不整脈、貧血、呼吸器疾患、廃用などがある場合は、軽い負荷でも息切れや疲労が強くなることがあります。ただし、これらの症状だけで心拍出量低下を診断することはできません。

PTが循環変化を確認する臨床5ステップ

リハビリ中に循環状態の変化を認めた場合は、原因を決めつける前に安全を確保し、症状とバイタルの変化を整理します。

1. 安全を確保する：運動を中断し、転倒を防ぐ。症状や呼吸状態に応じて安全な体位を確保する。
2. 何が変化したか確認する：血圧、脈拍、呼吸数、SpO2、意識、顔色、冷汗、自覚症状を確認する。
3. 出現条件を整理する：臥位、端座位、立位、歩行、運動直後など、いつ変化したかを確認する。
4. 循環生理から考える：心拍数、静脈還流、前負荷、心収縮力、血管抵抗などの可能性を整理する。
5. 回復と報告の必要性を判断する：休息後の症状・バイタルを確認し、改善しない場合や危険徴候がある場合は院内手順に沿って報告する。

危険な症状を意図的に再現させて原因を確かめようとしないことが重要です。失神前症状や胸痛などが出現した場合は、負荷の再開より安全確保と報告を優先します。

起立時の血圧低下を詳しく評価する場合は、起立性低血圧のリハビリで見るポイントも参考にしてください。

リハビリを中断・報告すべき循環不安定のサイン

急な意識変化、失神、胸痛、強い呼吸困難などが出現した場合は、運動を直ちに中止し、院内の緊急対応手順に従います。休息して様子を見るだけでは不十分な場合があります。

意識障害や失神を認める場合は、反応・呼吸・循環を評価し、必要に応じて院内の救急対応を開始します。体位は呼吸状態や病態に応じて選択し、すべての患者に同じ体位を強制しないようにします。

具体的な開始・中止基準は、疾患、医師指示、術後経過、薬剤、患者の安静時値、施設基準によって異なります。離床プロトコル｜開始基準・中止基準・5分フローも確認し、個別の判断につなげてください。

臨床例：端座位で血圧低下と頻脈が生じた場合

心拍出量の知識は、バイタル変化を説明する仮説を立てる際に役立ちます。以下は考え方を示す仮想症例であり、実際の診断例ではありません。

この場面から考えられること

体位変換によって静脈還流が減少し、一回拍出量が低下した可能性があります。心拍数の増加は代償反応の可能性がありますが、血管収縮反応の不足、薬剤、脱水、心疾患なども関係し得ます。

血圧低下と頻脈だけでは、実際に一回拍出量や心拍出量がどの程度変化したかはわかりません。

一般的な起立性低血圧の診断では、立位またはヘッドアップティルト後3分以内の持続的な収縮期血圧20mmHg以上、または拡張期血圧10mmHg以上の低下が基準として用いられます。ただし、測定条件や病態による解釈が必要です。

今回の仮想症例は端座位での測定であり、この結果だけで一般的な起立性低血圧の診断基準を満たしたとは判断できません。症状を伴う体位変換時の血圧低下として、安全確保と追加評価を優先します。

SOAP記録例：観察事実と推測を分ける

SOAPでは、実測値と観察事実をO、患者の訴えをS、病態の推測と判断の限界をA、対応と今後の方針をPに分けます。実際の記録には測定時刻、症状の経過、報告先、指示内容など、確認できた事実を追加してください。

心拍出量に関するよくある誤解

心拍出量を臨床に活用する際は、単一の数値から原因を断定しないことが重要です。

まとめ：CO＝SV×HRを循環反応の理解に活用する

心拍出量は心室が1分間に送り出す血液量であり、CO＝SV×HRで求めます。成人安静時は約5L/分が代表的な目安ですが、体格、姿勢、運動、疾患などによって変化します。

一回拍出量には前負荷、心収縮力、後負荷が関係します。心拍数が増えても、一回拍出量が低下すれば心拍出量は十分に増えない場合があります。また、血圧やSpO2が正常でも、心拍出量や酸素運搬量が十分とは限りません。

PTの臨床では、心拍出量を直接測定していない限り、低下したと断定しないことが重要です。血圧、脈拍、呼吸、意識、顔色、自覚症状、休息後の回復を組み合わせ、患者固有の状態と医師指示を踏まえて安全に判断します。

心拍出量についてよくある質問

次の一手

心拍出量の基本式を理解したら、循環生理の全体像と離床時の安全判断を結びつけて確認しましょう。

• リハビリ職に必要な生理学｜循環・呼吸・神経の全体像
• 離床プロトコル｜開始基準・中止基準・5分フロー

参考文献

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2. Khalil B, Foster C, Launico MV. Physiology, Stroke Volume. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. Available from: NCBI Bookshelf
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