岩手看護学会誌/ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｗａ
ｔｅＳｏｃｉｅｔｙｏ
ｆＮｕｒｓｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ. Ｖｏ
ｌ４. , Ｎｏ２. , ２０１０

<原著>

栄養状態が気管内吸引による粘膜損傷に及ぼす影響についての基礎研究−ウサギ気管を用いた検討−
平野昭彦
岩手県立大学看護学部

要旨
安全な気管内吸引圧の基礎研究は，健常な動物を用いていたが，吸引を受けるのは健常な人間ではなく患者であることから，動物実験でも様々な病態を想定して実施する必要がある．
今回，臨床で行われている吸引の状況を考慮し，病的な状態の１つである栄養不良に着目した吸引圧の基礎研究を行った．
ウサギ11匹を，餌を与えず水のみで20日間以上飼育し，栄養不良のウサギを作製した．このウサギを深麻酔下で犠牲死させ，気管を摘出し，切開した．この粘膜上に３孔式カテーテ
ルの２孔を塞ぎ，塞がなかった１側孔を粘膜上に置き，密着させて横に移動させた．１匹のウサギに気管の３〜４か所を異なる圧で吸引した．吸引した粘膜は切り出して，組織標本を作製し，組織学的に観察した．その結果，吸引圧100mmHg，200mmHg，300mmHgでは，栄養不良状態のウサギの方が健常なウサギよりも広範囲に基底膜まで達する損傷が生じる頻度は高かった．栄養状態は吸引による粘膜損傷に影響を及ぼすものと考えられた．
キーワード；気管内吸引

吸引圧

気管粘膜損傷はじめに栄養状態ウサギ

されているが，吸引圧に関するエビデンスとしている文献には新たなものは見当たらなかった．2007年に日気管の内面は皮膚のような角化性重層扁平上皮とは19）異なり角質層がなく多列線毛上皮に分類される粘膜上本呼吸療法医学会も気管内吸引のガイドライン

皮で覆われ，しかも構造は重層ではなく単層であるた表しているが，アメリカ呼吸療法医学会が参考にしてめ非常に損傷を受けやすい．気管内吸引は，気道内のいる文献をほぼ踏襲するものであった．

を発分泌物を除去するために陰圧（以下，吸引圧）をかけガイドラインの根拠とされていたのは，粘膜損傷をるが，気管粘膜にカテーテル孔が吸着して吸引圧がか生じさせる危険性のある圧で患者に吸引をすることはかると粘膜は損傷し，上皮細胞の剥離，潰瘍，出血ができないため，主に動物実験生じることもある

1）
〜3）
,5）
〜9）

1）〜9）の結果であった．

．粘膜損傷の危険を低減するに

これらの動物実験では，健常な動物に対して吸引実験はこの吸引圧を低く設定することが考えられるが，そを行っていた．しかし，気管内吸引を受けているのはの場合，気道内の分泌物を効果的に除去できないため健常な人間ではなく病気をもった患者である．患者は，感染あるいは低酸素症の危険が増大してくる．したが病気により様々な病態にあり，その病態によっては気って，吸引圧をどのレベルに設定するかということは管内吸引による粘膜損傷に影響を及ぼすであろうこと非常に重要である．

が考えられる．例えば，気管に感染症を合併しているところが看護技術書では，吸引圧は80〜120mmHg
100〜150mmHg12），120〜150mmHg13）

10）11），100〜200mmHg

場合には，気管内吸引による粘膜損傷に影響を及ぼす，14）〜16）可能性があることが指摘されている20）．したがって，と様々な記述がなされている．1993年，アメリカ呼吸動物実験においても様々な病態を想定して実験条件を療法医学会は気管内吸引のガイドラインを作成してい設定する必要があるものと思われる．そこで，今回，るが，適切な最大吸引圧については，エビデンスが十臨床で行われている吸引の状況を考慮し，病的な状態

17）分ではないと述べている ．この指針は2004年に改定

18）-の１つである栄養不良に着目して吸引圧の基礎研究を３-

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した．他の３匹は，６ヶ所の部位を吸引した．ウサギ

行った．
吸引により粘膜損傷がどの程度生じるかを検討する

計11匹に対して計41ヶ所を吸引した．それぞれの部位には組織学的検索が有用であるが，実験対象を人間とに加える吸引圧は，気管の部位の相違による影響を排することは困難なため，ウサギを対象とする動物実験除するため，１匹のウサギに同じ圧で吸引しないようで実施することとした．先に筆者らは，健常なウサギにし，部位を変えるごとに吸引圧を変えた．さらに，を用いて気管吸引実験を行い，組織学的に検討を行いウサギの個体差による影響を排除する目的で，ウサギ報告した

21）が変わるごとに同一部位に対して異なる吸引圧を順番．本研究においては，同様の方法で栄養不に加えるようにした．

良状態のウサギを用いて吸引実験を行い，両者を比較

カテーテルは，臨床で最も使用されている先端開口することにより栄養状態が気管吸引による粘膜損傷に／２側孔（３孔式）の気管内挿管用12Fr（㈱トップ社及ぼす影響を検討したので報告する．

製）を使用した．３孔式カテーテルでは３孔全てが塞

研究目的

がっていないと，吸引中に孔にかかる圧が設定圧より低下するので，先端開口孔と１側孔を接着材で塞ぎ，栄養状態が吸引による気管粘膜の損傷に影響を及ぼ

塞がなかった１つの側孔を気管の粘膜に軽く密着させすかどうかを明らかにする．

ることとした．

方法

臨床現場では，吸引中にカテーテルは回転させながら引き抜いてくる．この時，側孔が気管粘膜に吸着し1）実験動物実験動物として生後14週齢以上の日本白色種雄性ウた場合，吸着したまま粘膜上を移動することが予想さサギ（北山ラべス株式会社）11匹を用いた．２週間以れる．したがって，吸引器圧メーターが設定吸引圧（以上馴化飼育の後，ウサギをヒトと同様の栄養不良状態下，「設定圧」と略）になったことを確認してから粘を導くには餌を与えず水道水のみで20日間飼育するこ

膜上のカテーテルを静かに横に移動させた．とが必要であるという報告

22）

設定圧は，実態調査23）24）と看護技術書を基に，本研究において10）〜16）の記述内もこの方法に準じて飼育し，栄養不良状態のウサギを容を参考にして，先に筆者らが行った健常ウサギの実得た．

験と同様に100mmHg，200mmHg，300mmHg，400mmHgとし2）吸引方法た．設定圧は，カテーテルを折り曲げてカテーテル内深麻酔下で犠牲死させた直後のウサギの気管を摘出に生じる陰圧を計測する吸引器圧メーターの値が安定した後，気管の背側面を気管上下軸に沿って正中線上した時点の測定値を吸引圧とした．に切開し，粘膜面を表となるように開き，ピンで木板

吸引にはハイスタンダード小型吸引器ミニックＷ（新上に固定した．この気管粘膜上に吸引カテーテル（以鋭工業）を使用した．

下，カテーテル）を気管上下軸に対して直交する方向

3）組織標本の作製に置き，カテーテルの１つの側孔を粘膜上に当て，吸図２に気管粘膜吸引部位と観察組織部位の摘出につ引した（図１）．

いて概説した．気管粘膜よりカテーテル移動軸を中心

ウサギ８匹は，気管粘膜の口側２〜４ヶ所の部位と線として，口側，気管分岐側の合わせて約５mmの幅を

気管分岐側２〜４ヶ所の部位をそれぞれ４匹ずつ吸引切り出し，組織片とした．この組織片より連続しない約４mm幅の２つの組織片を切り出した．さらにこれらの組織片の吸引方向に対して垂直の面で，気管を切開した時の中心側となる面にマーキュロクロム液（丸石製薬）を塗布し，組織標本とする薄切面とした．これ
らの採取組織片は，中性緩衝ホルマリン液（和光純薬）で固定した後，パラフィンブロックとして包埋した．
その後，約５μm厚に薄切して得た切片に対して，ヘマトキシリン＆エオジン染色を施し，観察標本とした．
4）組織学的検索

図１ ウサギ気管の吸引切開したウサギ気管にカテーテル孔を密着させ，矢印の方向（→）に粘膜上を移動しながら吸引する

１つの吸引部位より得られた２個の標本を１組とし，-４-岩手看護学会誌/ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｗａ
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図２

吸引した気管粘膜の切り出しから組織標本とする組織片の作製までの過程

その組織切片を光学顕微鏡で観察し，損傷強度の高い細胞と基底細胞の剥離があり，幅600μm未満に限局的方の標本から得られた結果をその組の損傷と判定した．に基底膜にまで達する損傷が観察され，限局的に基底粘膜損傷の強度の判定は，損傷なし（−），上皮上層膜まで達する損傷と判定した（図５ａ,ｂ）．さらに円の幅600μm未満の損傷（±）（以下，「一部の上皮細胞柱上皮細胞と基底細胞を含むすべての上皮細胞が剥離の損傷」と略），基底膜まで達しないが上皮の幅600μmして，幅600μm以上の広範囲に基底膜まで達する損傷

以上にわたる損傷（＋）（以下，「広範囲の上皮細胞のが生じた標本が観察され，広範囲に基底膜まで達する損傷」と略），限局的に基底膜まで達するが幅600μm損傷と判定した（図6ａ,ｂ）．

未満の損傷（＋＋）（以下，「限局的に基底膜まで達す吸引での粘膜損傷の検索結果を表１に示した．

る損傷」と略），幅600μm以上に及ぶ広範囲で基底膜吸引圧100mmHgでは，11組織標本中，粘膜損傷なしにまで達する損傷（＋＋＋）（以下，「広範囲に基底膜３標本，一部の上皮細胞の損傷１標本，広範囲の上皮まで達する損傷」と略）の５段階に分類した．

細胞の損傷２標本，限局的に基底膜まで達する損傷１標本，広範囲に基底膜まで達する損傷４標本であった．

なお，実験は，動物実験に関する指針（日本実験動25）

吸引圧200mmHgでは，10組織標本中，粘膜損傷なし

物学会，1987） に準拠し，動物福祉の観点から適正２標本，広範囲の上皮細胞の損傷２標本，限局的に基に実施した．

底膜まで達する損傷１標本，広範囲に基底膜まで達す

結果る損傷５標本であった．

ウサギの体重は，絶食開始時3,630±165gであった

吸引圧300mmHgでは，11組織標本中，粘膜損傷なしが実験時は2,230±185gに有意に低下していた（P<.001）．

１標本，広範囲の上皮細胞の損傷２標本，限局的に基体重比で見ると32％〜47％（平均37.5％）の栄養不良

底膜まで達する損傷１標本，広範囲に基底膜まで達すによる体重低下があった．

る損傷６標本であった．

吸引した気管粘膜から作製した組織標本を組織学的吸引圧400mmHgでは，９組織標本中，粘膜損傷なしに検索したところ，組織標本には，上皮細胞の一部の１標本，広範囲の上皮細胞の損傷２標本，限局的に基みに剥離が生じる損傷がある標本が観察され，一部の底膜まで達する損傷１標本，広範囲に基底膜まで達す上皮細胞の損傷と判定した（図３ａ,ｂ）．また，線毛る損傷５標本であった．

上皮細胞や杯細胞の背の高い円柱上皮細胞が幅600μm

考察以上の広範囲に剥離しているが基底細胞の残存が認められる標本が観察され，広範囲の上皮細胞の損傷と判粘膜上皮細胞は不断に脱落と再生のターンオーバー定した（図４ａ,ｂ）．標本によっては表層の円柱上皮を繰り返し再生力の強い組織であることから，上皮細-５-

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表１

吸引圧と気管粘膜損傷

胞の一部が損傷しても速やかに修復されるため上皮細る損傷は１組織標本であったのに対して，栄養不良ウ胞に限局した損傷では重篤とはいえず，その吸引圧はサギでは，上皮細胞一部の損傷の頻度は減少したが広危険であるとは考えられない．しかし，基底膜まで損範囲に基底膜まで達する損傷の頻度は高くなった．

26）27）．これも範囲同300mmHgでは，健常ウサギに広範囲な上皮細胞のが小さく限局している場合は修復に時間がかからない

損傷と限局的に基底細胞まで損傷した頻度が高く同数ので重篤とはいえず，その吸引圧も危険であるとは考程度にあったが，栄養不良ウサギでは，広範囲の上皮えられない．だが，基底膜の損傷が広い範囲では粘膜細胞の損傷と限局的な基底細胞まで損傷の頻度は減少の修復には時間を要する．したがって，広範囲に基底したが，広範囲に基底膜まで達する損傷の頻度は高く膜まで達する損傷は重篤であり，その吸引圧は危険でなった．

傷が及ぶと粘膜の修復は困難である

28）．そこで，本研究では粘膜損傷のさらに，同400mmHgでは，健常ウサギに広範囲に基強度を基底膜まで損傷の有無とその幅から５段階に判底膜まで達する損傷が半数近くで最も頻度が高かった

定した．のに対して，栄養不良ウサギでも，ほぼ同等の頻度であると考えられる広範囲に基底膜まで達する粘膜損傷が生じていた．

ウサギを20日間水のみによる飼育（絶食）をするこ
29）

は絶食前

以上から，先に筆者らが行った健常なウサギの結果3,470g〜3,810gから絶食後2,190g〜2,540gに減少，武と今回の栄養不良状態のウサギとの結果を比較すると，とによって，ウサギの体重が，Takedaら
30）

31）

32）

は34％

吸引圧100mmHg，200mmHg，300mmHgでは栄養状態不良減少したと述べ，絶食後の血清総タンパク値及びアルのウサギの方が広範囲に基底膜まで達する損傷が生じブミン値は，いずれも絶食前と比較し有意に低下し，る頻度は高かった．したがって，栄養状態は吸引によ田は20〜30％減少，約30％減少，片倉ら29）〜32）．絶食

る粘膜損傷に影響を及ぼすことが明らかになり，栄養後，血清アルブミン値は健常時より0.6〜0.8g/dl減少

状態が不良となると粘膜損傷は強くなると考えられた．

しており，これはヒトでは血清アルブミン値3.08g/dl

低栄養状態が粘膜損傷に影響をしている要因として，栄養不良の状態となったと報告している程度に相当する栄養不良状態である

30）

次の３点が考えられた．

．これらの研究から，ウサギを20日間水のみで飼育することによって第１点として，上皮細胞を裏うち支持している基底血清アルブミンは有意に低下し，栄養不良状態となる膜の脆弱化である．基底膜の主要成分はⅣ型コラーゲ

ことを確認している

22）

ンであり，上皮細胞が産生していると述べている．本研究でも同様

33）

が，基底膜成分34）に飼育した結果，ウサギの体重は，上述した研究と同を上皮細胞に供給しているのが線維芽細胞である程度からそれ以上に減少していることから，強度の低ところが，栄養状態が低下することによって線維芽細栄養状態になっていたと考えられた．

胞のタンパク質合成は不良となる吸引による粘膜損傷の程度について，先に筆者らが健常ウサギに対して行った実験結果

21）

22）

．

ことから，線維芽細胞から上皮細胞への基底膜成分の供給が減少している可能性がある．と比較してみると，吸引圧100mmHgでは，健常ウサギに損傷が見られ第２点として，フィブロネクチンの減少により基底なかったのに対して，栄養不良ウサギでは広範囲に基膜とコラーゲンとの接着の脆弱化が推測されることで底膜まで達する損傷が4／11組織標本にあり損傷出現ある．フィブロネクチンは結合組織の細胞外マトリッ頻度が著明に高くなった．

クスの主要な接着分子である．フィブロネクチンを産生しているのも線維芽細胞である

また，吸引圧200mmHgでは，健常ウサギに一部の上

33）．栄養状態の低下
22）

皮細胞の損傷の頻度が高く，広範囲に基底膜まで達すによる線維芽細胞のタンパク質合成の不良 により，-６

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線維芽細胞でのフィブロネクチンの産生は低下していサギとの結果を比較すると，本実験条件下では，る可能性がある．

吸引圧100mmHg，200mmHg，300mmHgにおいて栄養状態不良のウサギの方が広範囲に基底膜まで達す第３点として，ラミニンの減少によって上皮細胞とる損傷が生じる頻度は高かった．

基底膜との接着が脆弱化するのではないかと考えられ
35）

た．ラミニンもまた基底膜の構成成分であり ，上皮細２．栄養状態は吸引による粘膜損傷に影響を及ぼし，胞と基底膜のⅣ型コラーゲンとを接着することにより栄養状態が不良となると粘膜損傷は強くなると考

33）

えられた．

上皮細胞を基底膜につなぎ留めている ．上皮細胞が３．気管内吸引による粘膜損傷を検討するには，健常ラミニンを産生しているが，線維芽細胞が基底膜成分
34）な動物モデルだけではなく，臨床現場の患者を想を上皮細胞に供給している ．栄養状態の低下による
22）

線維芽細胞のタンパク質合成の不良 から，線維芽細定し，さまざまな病態を考慮した基礎研究の必要胞でのラミニン成分の合成と上皮細胞への供給が減少性が示唆された．

することにより，上皮細胞でのラミニンの産生も減少

謝辞することが考えられた．
これまで栄養状態と吸引による粘膜損傷との関係に

本研究を行うにあたりご助言をいただきました岩手県

ついて言及されたことはなかった．気管内吸引を実施

立大学看護学部武田利明教授に深く感謝申し上げます．

する患者には，意識障害者，ALSのように経口摂取が困難になった患者がいる．この場合，経管栄養または引用文献

中心静脈内注射が行われるが，これが長期になると経1）Plum F, Dunning MF. Technics for minimizing

口摂取に比べての栄養供給は十分でないため栄養状態

trauma to the tracheobronchial tree after tracheotomy.の低下が生じる．そこで看護師は，気管内吸引を受け

N Engl J Med 1956; 254（5）:193-200.

る患者の栄養状態について血液生化学検査などから注2）Thambiran AK, Ripley SH. Observation on tracheal

意を払うことが必要になるものと考えられる．加えてtrauma following suction: an experimental study. Br J

栄養不良の状態であることが確認された患者を吸引す

Anesth 1966; 38: 459-462.

る場合は，吸引痰中に粘膜損傷の兆候がないかこれま3）Sackner MA, Landa JF, Greenelch N, Robinson MJ.

で以上に注意深く観察する必要があると考える．

Pathogenesis

これまでの気管内吸引圧の安全性に関する基礎研究

andpreventionof tacheobronchialdamage with suction procedures; Chest 1973,64（ 3）:では健常な動物を用いたものがほとんどで，本研究の284-290.

ように健常ではなく何らかの病態を持っている患者を

4）Jung RC, Gottlieb LS. Comparison of tracheobronchial

想定した研究は行われてこなかった．本研究により，

suction catheter in humans: Visualization by fiberoptic

生理的条件を逸脱した何らかの病態をもっている場合

bronchoscopy; Chest 1976, 69（2）:179-181.には，吸引による気管粘膜損傷に影響があることが示

5）Link WJ, Speath EE, Wahle WM, Penny W, Glover

唆された．気管内吸引圧による粘膜損傷を検討する研JL. The influence of suction catheter tip design on

究においては，臨床現場にいる患者の病態を想定してtracheobronchial trauma and fluid aspiration efficiency.の計画立案が必要であると考えられた．

Anesth Analg 1976; 55（2）: 290-297.
6）Kuzennski BM. Effect of negative pressure on

本研究の課題tracheobronchial trauma. Nurs Res 1978; 27（4）: 260-263.
7）Chapman GA, Kim CS, Frankel J, Gazeroglu HB,

本研究により，栄養状態が不良になることによって，吸引による気管粘膜損傷が強くなることが明らかにな

Sackner MA. Evaluation of the safety and efficiency of aったが，その要因についてはさらなる組織学的検討がnew suction catheter design. Respir Care 1986; 31（10）:必要であるものと考えられる．

889-895.
8）Kleiber C, Krutzfield N, Rose EF. Acute histologic

結論changes in the tracheobronchial tree associated with

１．気管内吸引による粘膜損傷について，今回の栄養

different suction catheter insertion techniques. Heart Lung
1988; 17（1）: 10-14.

状態不良のウサギと先に筆者らが行った健常なウ-

７-

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基礎看護学

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根拠に基づいた実践をめざし

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イテク・リサーチ・プロジェクト研究成果発表プロ

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<Original Article>

Effect of Nutritional State on Susceptibility of theTracheal Mucous Membrane to Injury Caused byApplication of Suction Pressure: A Basic Study Using
Rabbits
Akihiko Hirano
Iwate Prefectural University, Faculty of Nursing

Abstract
Healthy animals were used in a basic study to determine the safe level of suction pressure. As suction
is not applied to healthy humans but to patients, any animal experimental study needs to be performed
with due consideration to the pathological states found in human patients. Therefore, the present basic
study of safe suction pressure was performed with reference to malnutrition as a representative
pathological state.
Eleven rabbits were supplied with water but deprived of food for 20 days to induce malnutrition. They
were then sacrificed under deep anesthesia, and their tracheae were removed and cut down the centerline.
A catheter with 3 holes, of which the one at the tip and one of the two on the side were closed, was thenplaced in apposition to the tracheal mucous membrane and moved sideways along it. Several parts ofthe tracheal mucosa were subjected to varying levels of suction pressure via the catheter holes. Afterapplication of suction, the mucous membranes were resected and prepared into histological specimens
for pathological assessment.
At suction pressures of 100, 200 and 300 mmHg, specimens taken from malnourished rabbits showeda higher frequency of wide injury to the basement membrane than specimens from healthy rabbits.
These findings indicate that nutritional state affects the susceptibility of the tracheal mucous membrane
to injury caused by application of suction pressure.
Keywords: tracheal suction, suction pressure, tracheal mucous membrane injury, nutrition state, rabbit-11-