CPAP 12 cmH₂O と 16 cmH₂O の呼吸循環動態への影響
中部大学

生命健康科学部

臨床工学科

和田結佳

要旨

心不全や OSAS 等の治療として使用される CPAP は，酸素化能を改善するが，心拍出量減少，血圧低下等，呼吸循環動態へ影響があるとされている．患者へ負荷する CPAP の大きさによってそれらの影響がどのように変化するかを調査するため，健常者を対象に CPAP 12 cmH₂O と 16 cmH₂O の比較実験を行った．その結果，CPAP 16 cmH₂O で呼吸数のみが有意に減少したが，その他の呼吸循環動態の指標に有意差は認めなかった．
許容される最大圧が 17-18 cmH₂O となっている 6）．

１. はじめに

また，人工呼吸器の取り扱い代理店が，愛知県と岐阜

呼吸療法とは，「人の生命に直接関係のある呼吸循

県で auto CPAP を用いた在宅治療を行う OSAS 患者環機能を適正に維持管理することを目的とし，心肺1,541 名に対して行ったヒアリング調査によると，機能に障害のある人に対して，質的，量的な診断，治CPAP の上限圧として設定される値は，15 cmH2O が療，病状経過の追跡，さらには社会的生活への適応訓

31.5 ％と一番多く，次いで 20 cmH2O が 23.5 ％とな練（リハビリテーション）を行い，生活機能の増進にっている事が分かった．これらのことから，CPAP 利

重要な役割を果たすために進歩発展を遂げてきてい用の現状と，また過負荷とならないように配慮して，る医療の一分野」と定義されており１），呼吸循環系に12 cmH₂O と 16 cmH₂O の気道内陽圧で比較実験を行障害のある患者を対象とした包括的な呼吸管理の事うこととした．

を指す．その中で，機器を用いて患者の呼吸を代行，サポートを行うものを人工呼吸療法と言う．

２. 目的

非侵襲的陽圧換気（non-invasive positive pressure

健常者に対して，CPAP 12 cmH₂O と 16 cmH₂O のventilation：NPPV）は，気管挿管を行わずマスクを用気道内陽圧を加えた際，非侵襲的手法を用いて呼吸いて換気を行う人工呼吸療法であり，持続陽圧呼吸療法（continuous positive airway pressure：CPAP）を用循環動態への影響を比較する．

（obstructive sleep apnea syndrome：OSAS），慢性閉塞

３. 方法などの一般的な治療法として普及している 2，3，4)．今1) 使用機器OSAS，心不全，COPD などの疾患背景を反映するこクス株式会社，BiPAP シンクロニー），ベッドサイドいによる影響を検討することを目的として研究計画

連続推定心拍出量（estimated continuous cardiac output：

いた NPPV は，心不全や閉塞性睡眠時無呼吸症候群性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease：COPD）
回の研究では，こうした CPAP 治療の適応となる

本研究では，人工呼吸器（フィリップスレスピロニとはできないが，健常者における CPAP の設定圧の違モニタ（日本光電工業株式会社，BSM6701），非侵襲を立案した．

esCCO）測定専用パルスオキシメータプローブ（日本CPAP 治療の効果としては，肺胞拡張や機能的残気光電工業株式会社，TL-281T-IB）を使用した．

量の増加，酸素化改善と肺コンプライアンス改善に

2) 対象

よる呼吸筋仕事量の低下等が挙げられる．その一方

20-23 歳の男性健常者 23 名を測定対象とした．まで，高い陽圧で胸腔内圧を上昇させる事で心拍出量た，本研究は中部大学倫理委員会の倫理審査の承認の減少や血圧の低下といった影響を引き起こすと言を得て行った（承認番号：20210006 承認年月日：われている．また，設定圧が適切でないと，患者に不2021 年 4 月 30 日から 2024 年 3 月 31 日まで）．

快感やストレスを与えるなどのデメリットもある．

3) 測定項目

日本では，COPD に対する CPAP 治療では，吸気気心電図電極，esCCO 測定専用パルスオキシメータ

道陽圧（inspiratory positive airway pressure：IPAP）の設定は，12 cmH₂O が中央値であるとされているが，海プローブ，非観血血圧カフを被験者に装着し，次の項行われているケースもある 5）．日本での IPAP の中央・呼吸数（respiratory rate：RR［/min］）

外では，20 cmH₂O 以上と非常に高い IPAP で治療が目を連続的に測定した．

値は，12 cmH₂O であるが，COPD の治療で IPAP の・経皮的動脈血酸素飽和度（percutaneous oxygensaturation：SpO₂［%］）

1

・心拍数（heart rate：HR［/min］）

表 1：結果・脈動率（pulse-amplitude index：PI［%］）・非侵襲連続推定心拍出量（estimated continuouscardiac output：esCCO［L/min］）

・非侵襲連続推定心係数（estimated continuous cardiac）
index：esCCI［L/min/m2］

測定項目

12 cmH2O

16 cmH2O

ｐ値

呼RR [/min]12.4 [10.7-15.2]

10.1 [9.0-11.2]

0.008

吸SpO₂ [％]

99.1 ± 0.8

98.9 ± 0.7

0.468

循HR [/min]

65.2 [59.0-71.2]

66.9 [64.1-72.3]

0.315

環PI [％]

1.87 [0.82-2.79]

1.63 [1.02-2.51]

0.595

動

esCCO [L/min]

5.98 [5.56-6.44]

6.13 [5.73-6.38]

0.128

態

esCCI [L/min/m²]

3.45 [3.31-3.71]

3.48 [3.36-3.67]

0.280

NIBP(拡張期) [mmHg]

73.7 ± 5.8

74.3 ± 6.1

0.675

NIBP(収縮期) [mmHg]

119.2 ± 7.9

120.9 ± 8.2

0.281

NIBP(平均) [mmHg]

88.5 ± 5.9

89.4 ± 6.20.469

1856.5 ± 184.3

1860.2 ± 187.00.916

動・非観血血圧（non-invasive blood pressure：NIBP態［mmHg］）

・体血管抵抗係数（systemic vascular resistance index：）
SVRI［Dyne･sec/cm5/m2］

補足) esCCO とは，心電図，血圧，SpO₂から非侵襲的かつ連続的に心拍出量を算出できる計測システ
ムである．従来は，血管内にカテーテルを挿入し侵襲的に測定する方法が一般的であったが，esCCO は，非侵襲で測定できるパラメータを用いて心拍出量

SVRI [Dyn･sec/cm /m ]5を推定することができる７,８）．
4) 測定手順2４. 結果CPAP 負荷圧は，12 cmH₂O と 16 cmH₂O で同一被験者に対し，それぞれ別日に測定を行った．

1) RR

測定の手順を次に示す．

平均値±標準偏差・中央値[四分位範囲]・最大値・①ベッドサイドモニタに被験者情報（生年月日・身最小値は，CPAP 12 cmH₂O の時 13.0±3.6 /min・長・体重・性別）を入力する．

12.4[10.7-15.2] /min・20.1 /min・6.2 /min，CPAP 16②被験者に検査台で安静臥位の状態をとらせる．

cmH₂O の時 10.6±3.6 /min・10.1[9.0-11.2] /min・21.4③被験者に心電図電極（Ⅱ誘導）と esCCO 測定専/min・4.6 /min であった．一方の RR に正規性が認め用パルスオキシメータプローブ，非観血血圧カられなかったため，比較は Wilcoxon 符号付き順位検フを装着する．

定を用い，CPAP 12 cmH₂O に比べ CPAP 16 cmH₂O で④NIBP を測定し，esCCO の校正を行う．

有意に RR が減少していた（p=0.008）（表 1）.

⑤安静臥位のまま 5 分間データを測定する

2) SpO₂（コントロール）．

平均値±標準偏差・中央値[四分位範囲]・最大値・⑥人工呼吸器のマスクを装着し 5 分間データを測

最小値は，CPAP 12 cmH₂O の時 99.1±0.8 %・99.1[98.7-定する．

99.7] %・100 %・97.1 %，CPAP 16 cmH₂O の時 98.9±⑦CPAP 負荷をかけ，5 分間データを測定する．

0.7 %・99.0[98.7-99.4] ％・100 %・96.9 ％であった．

⑧マスクを外し，安静臥位の状態で 5 分間データ双方の圧条件で SpO2 に正規性が認められたため，比を測定する．測定項目の回復を確認したのち実較は t 検定を用い，両群間で有意差を認めなかった

験を終了する．

（表 1）．

今回の研究では，CPAP 使用時の短期的な影響を調査するために，負荷をかける時間は 5 分とした.

3) HR

5) 検定方法

平均値±標準偏差・中央値[四分位範囲]・最大値・最小値は，CPAP 12 cmH₂O の時 66.3±10.4 /min・

気道内陽圧 12 cmH₂O と 16 cmH₂O の各データの正規性を求めた後，両方の値で正規性が見られた場合

65.2[59.0-71.2] /min・85.7 /min・44.3 /min であり，CPAP方でも正規性がなければ，中央値[四分位範囲]の値を95.7 /min・58.8 /min であった．一方の HR に正規性が16 cmH₂O の時 69.5±9.0 /min・66.9[64.1-72.3] /min・

は，平均値±標準偏差の値を用いて t 検定を行う．片認められなかったため，比較は Wilcoxon 符号付き順用いて Wilcoxon 符号付き順位検定を行う．ｐ値はど位検定を用い，両群間で有意差を認めなかった（表 1）．

ちらの検定も 0.05 未満で有意差ありとした．

4) PI
平均値±標準偏差・中央値[四分位範囲]・最大値・最小値は，CPAP 12 cmH₂O の時 2.08±1.24 ％・2

1.87[0.82-2.79] ％・4.27 ％・0.49 ％であり，CPAP 1616 cmH ₂ O の 時 89.4 ± 6.2 mmHg ・ 89.6[85.0-93.4]5.82 ％・0.59 ％であった．双方の圧条件で PI に正規（平均）に正規性が認められたため，比較は t 検定を

cmH ₂ O の 時 2.09 ± 1.35 ％・ 1.63[1.02-2.51] ％・mmHg・98.8 mmHg・77.8 mmHg であった．
双方で NIBP性が認められなかったため比較は Wilcoxon 符号付き用い，両群間に有意差を認めなかった（表 1）．

順位検定を用い，両群間で有意差を認めなかった（表10) SVRI

1）．

平均値±標準偏差・中央値[四分位範囲]・最大値・最5) esCCO

小値は，CPAP 12 cmH₂O の時 1856.5±184.3 Dyn･

平均値±標準偏差・中央値[四分位範囲]・最大値・sec/cm5/m2 ・1853.5[1671.6-2001.5] Dyn ･sec/cm5/m2 ・5.98[5.56-6.44] L/min・7.36 L/min・4.56 L/min であり，16 cmH ₂ O の 時 1860.2 ± 187.0 Dyn ･ sec/cm5/m2 ・9.21 L/min・5.19 L/min であった．一方の esCCO に正sec/cm5/m2・1453.2 Dyn･sec/cm5/m2 であった．双方の2172.4 Dyn･sec/cm5/m2・1573.9 Dyn･sec/cm5/m2，CPAP

最小値は，CPAP 12 cmH₂O の時 5.99±0.73 L/min・1852.5[1735.1-1988.2] Dyn ･ sec/cm5/m2 ・2230.4 Dyn ･CPAP 16 cmH₂O の時 6.23 L/min・6.13[5.73-6.38] L/min・

圧条件で SVRI に正規性が認められたため，比較は t

規性が認められなかったため，比較は Wilcoxon 符号検定を用い，両群間に有意差を認めなかった（表 1）．

付き順位検定を用い，両群間で有意差を認めなかった（表 1）
．

５. 考察

6) esCCI
平均値±標準偏差・中央値[四分位範囲]・最大値・

健常者に対し CPAP 12 cmH₂O と 16 cmH₂O の気道最小値は，CPAP 12 cmH₂O の時 3.47±0.32 L/min/m²･内陽圧を負荷した結果，呼吸動態のうち RR にのみ有3.45[3.31-3.71] L/min/m²･4.02 L/min/m²・2.80 L/min/m²，

意差が見られ，SpO₂とその他循環動態には，両群間にCPAP 16 cmH₂O の時 3.56 L/min/ｍ²･3.48[3.36-3.67]

有意差は見られなかった．

L/min/m²･4.85 L/min/m²･3.09 L/min/m²であった．一方RR については，CPAP 療法は，吸気や呼気に関わの esCCI に正規性が認められなかったため，比較はらず常に一定の気道内陽圧を加える方法であるため，Wilcoxon 符号付き順位検定を用い，両群間で有意差

吸気時は吸い込みやすいが，呼気時には CPAP 負荷がを認めなかった（表 1）．

呼気抵抗となることで 16 cmH₂O でより長い呼気時

7) NIBP（収縮期）間を要し，1 呼吸サイクルの時間が延長することで平均値±標準偏差・中央値[四分位範囲]・最大値・RR が減少したと考えられる．

最小値は，CPAP 12 cmH₂O の時 119.2±7.9 mmHg・

また，今回，呼気終末二酸化炭素分圧（end tidal CO2：

118.2[114.1-124.7] mmHg・137.0 mmHg・107.8 mmHg，etCO2）は，全例で計測していなかったため比較研究

126.0] mmHg・138.4 mmHg・102.6 mmHg であった．の 6 例と CPAP 16 cmH₂O の 23 例の比較では，コンたため，比較は t 検定を用い，両群間に有意差を認め

12 cmH₂O で 41.2[40.4-42.0] mmHg，34.8[33.8-37.2]

CPAP 16 cmH₂O の時 120.9±8.2 mmHg・12.5[115.8-の対象から除外したが，計測し得た CPAP 12 cmH₂O双方の圧条件で NIBP（収縮期）に正規性が認められトロール時と負荷時の中央値[四分位範囲]は，CPAPなかった（表 1）．

mmHg，CPAP 16 cmH₂O で 43.5[41.7-45.6] mmHg，34.5[31.1-38.7] mmHg であった. etCO2 の正常値が, 35-8) NIBP（拡張期）

45 mmHg でありどちらの負荷でも CPAP による同程平均値±標準偏差・中央値[四分位範囲]・最大値・度の etCO2 の低下が見られることから，CPAP を加え最小値は，CPAP 12 cmH₂O の時 73.7±5.8 mmHg・たことにより過換気を生じていたと考えられる．

74.2[70.4-76.8] mmHg・82.4 mmHg・59.2 mmHg，CPAP

CPAP 12 cmH2O と 16 cmH2O の比較において，HR，16 cmH ₂ O の 時 74.3 ± 6.1 mmHg ・ 76.2[69.4-78.5]

PI，esCCO，esCCI のいずれにも有意な差が認められ

mmHg・83.2 mmHg・64.0 mmHg であった．双方の圧なかったが，健常者において，胸腔内圧上昇による静条件で NIBP（拡張期）に正規性が認められたため，脈還流量の減少やバルサルバ洞刺激による副交感神比較は t 検定を用い，両群間に有意差を認めなかった

経亢進など生理的な反応に基づく循環動態への適応

（表 1）
．

が関与している可能性がある．しかし，心拍出量の低

9) NIBP（平均）下原因としては静脈還流量の過度な減少，過膨張し平均値±標準偏差・中央値[四分位範囲]・最大値・た肺による外部からの心室コンプライアンスの低下

最小値は，CPAP 12cmH₂O の時 88.5±5.9 mmHg・などが挙げられている９）．また，健常心において陽圧

88.8[85.9 -91.3] mmHg・100.4 mmHg・75.4 mmHg，CPAP

換気による心拍出量の減少は，循環血液量の減少し3た患者で特に顕著となると言われている 10）．これら

する非侵襲的陽圧換気（NPPV）療法の実態調査．日本のことから，今回の研究で使用した CPAP 12 cmH2O

呼吸ケア・リハビリテーション学会誌．第 25 巻第３号：

cmH2O では，肺の過膨張が，静脈灌流量の低下や心7) Sugo Y, Ukawa T, Takeda S, Ishihara H, Kazama T, Takeda J.

389-394，2015と 16 cmH2O において，その気道内陽圧の差である 4A novel continuous cardiac output monitor based on pulse

室コンプライアンスの有意な減少をもたらさず，心wave transit time. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc.

拍出量の低下が認められなかった可能性が考えられ2010;2010:2853-2856.

る．そのため，比較する気道内陽圧の差をさらに大き8) Ishihara H, Okawa H, Tanabe K, et al. A new non-invasive

くした際に心拍出量がどのように変化するのか，検continuous cardiac output trend solely utilizing routine

討する必要があると考える．

cardiovascular monitors. J Clin Monit Comput. 2004;18(5-また，今回は治療目的で平均的に使用されている

6):313-320.

9) 弓野 大．重症心不全における陽圧呼吸療法の急性効果．

CPAP の 12 cmH₂O と高圧の 16 cmH₂O の比較を目的

第4 回心不全陽圧治療研究会心臓Vol.42No11(2010)1515-としたが，大気圧をコントロールとした CPAP の影響

1518．

についても今後，検討していきたい．

10) Marini JJ, Culver BH, Butler J. Mechanical effect of lung

本研究では，健常者を対象としているため，CPAP

distention with positive pressure on cardiac function. Am Rev

12 cmH₂O に比較し CPAP 16 cmH₂O で循環動態の悪Respir Dis. 1981;124(4):382-386.

化は認められなかったが，CPAP 治療が必要な患者に

11) Cassidy SS, Robertson CH Jr, Pierce AK, Johnson RL Jr.

対しても呼吸循環動態への影響がないとは言い切れ

Cardiovascular effects of positive end-expiratory pressure inない．CPAP を使用して心拍出量の低下が見られたと

dogs. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol.

動が消失するという報告 13）があることからも，実際

12) Sturgeon CL Jr, Douglas ME, Downs JB, Dannemiller FJ.

1978;44(5):743-750.

いう報告 11，12）や，高い気道内陽圧によって吸気筋活

PEEP and CPAP: cardiopulmonary effects during spontaneousに患者へ使用する際には，気道内陽圧と，血圧，心拍ventilation. Anesth Analg. 1977;56(5):633-641.

出量，尿量などの生体情報を観察しながら，最も

13) Lukácsovits J, Carlucci A, Hill N, et al. Physiological changes

CPAP が有益に働く設定を検討していく必要がある

during low- and high-intensity noninvasive ventilation. Eurと考える．

Respir J. 2012;39(4):869-875.

指導教員

中部大学 生命健康科学部 臨床工学科

６. 結論

中井 浩司，平手 裕市

健常者に対して，CPAP で 12 cmH₂O と 16 cmH₂Oの気道内陽圧を加えた際，16 cmH₂O で呼吸数は有意に減少したが，呼吸循環動態に変調をきたすような影響は観察されなかった．

キーワード：CPAP，NPPV，呼吸循環動態，esCCO，心拍出量，血圧

参考文献
1) 岩井誠三. 呼吸療法とは. 呼吸療法テキスト.克誠堂出版.
ｐ1-5. 1992

2) 日本循環器学会/日本心不全学会合同ガイドライン.急性・慢性心不全診療ガイドライン（2017 年改訂版）

3) 日本呼吸器学会.睡眠時無呼吸症候群（SAS）の診療ガイ
ドライン 20204) 日本呼吸器学会．COPD（慢性閉塞性肺疾患）診断と治療のためのガイドライン 2022〔第 6 版〕

5) Kohnlein T, Windisch W, Kohler D, et al.: Non-invasive
positive pressure ventilation for the treatment of severe stablechronic obstructive pulmonary disease: a prospective,
multicentre, randomised, controlled clinical trial. Lancet Respir
Med 2 :698-705, 20146) 立川 良，室 繁郎，谷澤 公伸ほか：慢性期 COPD に対4