人工呼吸

特Jpn J Respir Care 2013；30：15-21

集

自動ウィーニング機構

ドレーゲル：SmartCare Ⓡ
石川晴士
キーワード：ウィーニング，コンフォートゾーン，プレッシャーサポート，EvitaⓇ XL，Evita InfinityⓇ V500

Ⅰ．SmartCare Ⓡの概要

流れであるが、この自動制御機構をより深く理解する

SmartCare は人工呼吸器からの自動的なウィーニンⓇグを可能にするソフトウェアである。本邦では 2005 年
2 月 24 日に発売され、ドレーゲル社製の人工呼吸器である Evita Ⓡ XL および Evita Infinity Ⓡ V500 にオプショ

ために、SmartCare Ⓡ特有の概念や用語、実際の使い方や有用性などについて以下に解説を加える。

Ⅱ．コンフォートゾーン

ンで搭載が可能である。従来は医療従事者がガイドライ

SmartCare Ⓡ では knowledge-based weaning、すなンや自身の経験に基づいて換気モードやサポート圧を調

わち臨床知識をデータベースとして開発されたクリニ

整することでウィーニングを行っていたが、SmartCare Ⓡ

カルガイドラインに基づいて、人工呼吸管理下にあるではウィーニングに関するさまざまなエビデンスをもと患者のウィーニングを自動制御で行う。SmartCare Ⓡに自動的にきめ細かくプレッシャーサポート圧を調整すにおけるエビデンスに基づく自動制御を理解するためる（knowledge-based weaning）ため、医療従事者が患には、コンフォートゾーンの概念が不可欠である。

者につきっきりになる必要がない。すなわち SmartCareⓇ

コンフォートゾーンとは患者が正常もしくは異常な呼では患者の呼吸状態を表現する上で 3 つのパラメータ吸状態にあることを 3 つの指標を用いて示した概念で（呼吸数〈respiratory rate：RR〉、呼気終末二酸化炭あり、RR、PETCO2、VT をそれぞれ垂直に交わる 3 軸

素分圧〈partial pressure of end-tidal carbon dioxide：にとると、コンフォートゾーンを三次元的に視覚化する

PETCO2〉、一回換気量〈tidal volume：VT〉）を用いてことができる（図 1）。これら 3 つの指標がそれぞれおり、2 分または 5 分おきの自動診断に基づいてこれ正常範囲内にあれば、患者の呼吸状態を示す座標はコらのパラメータが適正な状態（コンフォートゾーン）にンフォートゾーンの内側にあることになり、SmartCare Ⓡおさまるようにプレッシャーサポート圧を増減するこは患者の呼吸状態が正常だと判断する。逆に 3 つの指とで正常な換気を維持しつつウィーニングを進めてい標のうち一つでも正常範囲になければ座標はコンフォく。そしてあらかじめ設定されたゴール圧までプレッートゾーンの外側にあり、呼吸状態は異常だと診断さシャーサポート圧を下げることができ、さらに 1 〜 2れることになる。

時間の自発呼吸トライアルに耐えられると、ディスプ患者の呼吸状態が正常でない場合、コンフォートゾレイに人工呼吸器からの離脱の準備ができたことを伝ーン外の座標の位置によって、SmartCare Ⓡは「効果えるメッセージが表示される。

的でない換気の増加」「低換気」「中枢性低換気」「頻以上が SmartCare を用いたウィーニングの全体のⓇ

東京医科歯科大学医学部附属病院 麻酔・蘇生・ペインクリニッ
ク科呼吸」「重度の頻呼吸」「過換気」「説明のつかない過換気」の 7 つのうちから自動的に診断を行う（図 2）。
その結果、「過換気」であればプレッシャーサポート圧

May 30, 201315

Ishikawa S

頻呼吸（＋2/ ＋4cmH2O）

RR
PETCO2（mmHg）

55

重度の頻呼吸（＋4cmH2O）

効果的でない換気の増加（＋4cmH2O）

低換気（＋2cmH2O）

PETCO2VT
20《コンフォートゾーンの定義》◦呼吸回数（RR）：15 〜 30 回 / 分◦一回換気量（VT）の下限：体重 15 〜 35kg 6mL/kg
36 〜 55kg 250mL
＞55kg
300mL
◦呼気終末二酸化炭素分圧（PETCO2）の上限：
COPD 非合併患者 55mmHg
COPD 合併患者65mmHg

過換気正常換気（−4cmH2O） （0/ −2/ −4cmH2O）説明のつかない
過換気（0cmH2O）
15

図230

RR（/min）

35

呼吸状態の診断とサポート圧変更へのフィードバック

呼気終末二酸化炭素分圧（PETCO2）と呼吸回数（RR）の組み合わせによって、呼吸状態が正常か異常か、異常だとすればどのような異常なのかを診断する。その結果によって、プレッシャーサポート圧は増加または減少するか、もしくは不変のままとなる。「中枢性低換気」はこの図には含まれていない。

図 1 三次元的に視覚化されたコンフォートゾーン
定義の数値は代表的な例を示した。実際には中枢神経障害の有無や体重によって、呼吸回数の正常範囲は異なる。また、Evita Infinity Ⓡ V500 では、ユーザーがコンフォートゾーンの範囲の設定を一部変更することができる。

表1は減少もしくは不変となるが、「効果的ではない換気設定の違いによるゴール圧の変化

自動チューブ補正（ATC）

気道確保方法

加湿方法

ゴール圧なし気管切開加温加湿器

5 cmH2Oの増加」「低換気」「頻呼吸」の場合はサポート圧が逆なし

気管挿管

加温加湿器

7 cmH2Oに増加することになる。
「正常換気」だと診断されたなし気管切開人工鼻

9 cmH2O

なし

気管挿管

人工鼻

12cmH2Oあり

加温加湿器

0 cmH2Oあり

人工鼻

5 cmH2O

場合は、サポート圧は不変、もしくはゴール圧に向かってサポート圧が減少する。

Ⅲ．ゴール圧SmartCare Ⓡでは、高いプレッシャーサポート圧がチューブ補正を用いる場合は、用いない場合よりも少必要な状態から徐々にサポート圧を下げていき、十分ないプレッシャーサポート圧しか必要としないため、ゴにサポート圧が低くなったのちに自発呼吸トライアルール圧の設定は低くなる。また、加温加湿器を用いるに移る。この自発呼吸トライアルに移る直前のプレッ場合は人工鼻よりも回路の抵抗が小さいため、ゴールシャーサポート圧をゴール圧と呼ぶが、ゴール圧は患圧は低く設定されることになる。

者の気道確保方法（気管挿管または気管切開）や回路の加湿方法（加温加湿器または人工鼻）、さらに自動チューブ補正（automatic tube compensation：ATC）の使用の有無によって異なる（表 1）。

Ⅳ．SmartCare Ⓡを用いたウィーニングの実際
1．準備

実際に SmartCare Ⓡを使用するにあたっては、まず自動チューブ補正は挿管チューブのような人工気道医療従事者が患者がウィーニングする準備段階にあるこによって生じた流量依存性の抵抗を代償するためのしとを確認する必要がある。SmartCare Ⓡを使用するにはくみで、あらゆる換気モードと組み合わせることがで患者に自発呼吸があり、プレッシャーサポートで管理できる。自動チューブ補正では吸気相に自動的に計算されきる呼吸状態になければならない。自発呼吸がない患

た強度の圧を加え、一方、呼気相では回路内圧が PEEP者に対する使用は禁忌である。さらに呼吸が不安定なレベルを下回るようにすることで呼気を促す 。自動患者、体重が 15kg 未満または 200kg を超えている患

1）

16May 30, 2013

人工呼吸

図3

Jpn J Respir Care Vol.30 No.1

患者情報の入力

画面左下に現在の設定が表示されているのが見える。

表2
タ患

SmartCare Ⓡ開始前の入力項目

ブ者項目

身長、PEEP 最大値、FIO2 最大値

挿管方法

自動チューブ補正、気管挿管か気管切開、チューブ内径患者状態

中枢神経障害の有無、COPD の有無

就寝設定

就寝設定の有無、就寝時刻、起床時刻

ガイドライン変更

ガイドライン変更の有無、自発呼吸数の上限と下限、一回換気量の下限、呼気終末二酸化炭素分圧の上限

注 1：理想体重（ideal body weight：IBW）は自動的に算出される。
注 2：自動チューブ補正の程度も 0 〜 100％の間で設定できる。
注 3：一回換気量の下限は理想体重あたりの値で入力する。

（chronic obstructive pulmonary disease：COPD）の有無の入力はコンフォートゾーンの設定と関係があり、中枢神経の障害があれば呼吸回数の上限が、COPD があれば PETCO2 の上限が自動的に変化する。就寝設定は夜間にウィーニングを進めるかどうかを決めるもので、YES に設定すればあらかじめ設定しておいた時間帯は自発呼吸トライアルを行わない。また、ガイドライン変更タブで必要に応じてコンフォートゾーンの範囲を変更することができる。そして最終的に患者セッションタブ
で ”ON” ボタンを押すことで、SmartCare Ⓡでのウィーニングが始まることになる（図 4）。加湿方法の選択（人工鼻か加温加湿器か）については人工換気を開始する時の入力がそのまま反映されるため、SmartCare Ⓡ開者、新生児、シャントが高い患者、20cmH2O を超える始時に改めて入力する必要はない。

高い PEEP が必要な患者も禁忌項目に含まれているので、これらに当てはまらないことも確認する。Evita Ⓡ

3．導入期

V500 では多少、入力項目や用SmartCare Ⓡよるウィーニング初期を「導入期」と呼語に違いがあるので、ここでは Evita Infinity Ⓡ V500

ぶ。導入期では 2 分または 5 分おきに、患者の呼吸状を使用している仮定のもとに説明し、Evita Ⓡ XL との態を自動的に診断する。「正常換気」または「過換気」

相違については後述する。

はウィーニング中の患者においては正常な状態とみなXL と Evita InfinityⓇされ、サポート圧が 2 〜 4 cmH2O 下げられる。実際に
2．患者情報の入力どの程度サポート圧が下げられるかは、加湿器の種類、まず患者情報の入力を、ディスプレイのタッチパネ

自動チューブ補正の有無、気道確保方法（気管挿管かルを用いて行う（図 3）。画面の一番左の目次タブは患気管切開か）などによって決められる。「説明のつか者情報の設定を確認するためのもので、その一つ右のない過換気」および「中枢性低換気」ではサポート圧

患者タブからガイドライン変更タブにかけて順に入力は維持され、その診断がディスプレイに表示されるこする（表 2）。中枢神経の障害および慢性閉塞性肺疾患とで医療従事者の注意を喚起する。
「説明のつかない過May 30, 201317

Ishikawa S

図4

SmartCare Ⓡの開始

図 5 自発呼吸トライアル終了時の表示換気」では患者が痛みを感じている可能性も考えられれば 1 時間となる。自発呼吸トライアル中に「正常換るため、注意深い診察が必要になる。その他の異常な気」の状態からはずれ、不安定な状態になると、導入状態と診断された場合は、その内容によってサポート期と同様に診断内容に応じてプレッシャーサポートレ圧が増加する（図 2）。このようにして自動診断とサベルが自動的に変更される。この不安定な状態が SBT

ポート圧の変更を繰り返しつつ、サポート圧がゴール期の経過時間の 20％を超えない限りにおいては自発呼圧に到達すると「導入期」は終わり、自発呼吸トライ吸トライアルは継続するが、20％を超えると自発呼吸アル（spontaneous breathing trial：SBT）を行う「SBTトライアルは中断され、導入期に戻ることになる。患期」の段階へ移行する。

者の呼吸状態が安定した状態で所定の時間が経過すると、「SBT が完了しました」というメッセージがディ

4．SBT 期

スプレイに表示される（図 5）。

SBT 期では自発呼吸トライアル、すなわち患者が一定期間にわたって最低限のプレッシャーサポートレベ

5．維持期

ルで正常な呼吸を維持できるかどうかのモニターを行

自発呼吸トライアルが終了すると、SmartCare Ⓡはう。原則として導入期初期のプレッシャーサポートレ「維持期」に移行する。維持期では医療従事者が人工呼ベルが高ければ SBT 期は 2 時間となり、レベルが低け吸器を取り外すまで、それまでと同様にプレッシャー18

May 30, 2013

人工呼吸

図6

Jpn J Respir Care Vol.30 No.1

ログ

ログは 5,000 件まで保存が可能で、この容量を超えると最も古いものから削除される。

オレンジ（異常換気）
緑（正常換気）赤（異常換気）黄（過換気）

青線（プレッシャーサポートレベルの経時的変化）

緑線（ゴール圧）

サポートを行いつつ、患者の呼吸状態を 2 分または 5

図7

トレンド

上：自動診断の経時的変化を表しており、緑色は正常換気、黄色は過換気、それ以外の異常換気がオレンジと赤で色分けされている。
下：青線はプレッシャーサポートレベルの経時的変化を、緑線はゴール圧を意味する。

度通過し、自発呼吸トライアルに合格する必要がある。

分ごとに自動診断を行う。したがって維持期においても、呼吸が不安定になるたびに一時的にプレッシャーサポー6．ログとトレンドトレベルを上昇させる。呼吸が不安定な状態が頻発しウィーニングの過程におけるイベントを時系列で示したり長時間続いたりするような場合は、患者はまだ呼たものが「ログ」である（図 6）。2 分または 5 分ごとの吸サポートが必要な状態だと判断され、「SBT が完了し自動診断の内容だけでなく、その時の RR、VT、PETCO2ました」というメッセージは表示されなくなる。このよといったコンフォートゾーンに関わる呼吸状態のパラうにいったん人工換気から離脱可能ではないと判断さメータや、SmartCare Ⓡによる介入（プレッシャーサれてしまうと、それまでのウィーニングの過程にかかわポートレベルの変化など）が表示される。こういったらず、最初からウィーニングをやり直す必要があること

データをグラフで見やすくしたものが「トレンド」でに注意が必要である。すなわち、導入期と SBT 期を再ある（図 7）。ログもトレンドもともに USB メモリにMay 30, 201319

Ishikawa S保存することができるため、データを解析する上で非常に便利である。

この研究ではウィーニングの準備状態にある 144 人の患者を無作為に 2 つのグループに分け、一方の群では自動化したウィーニングプロトコールに基づいて、Ⅴ．人工呼吸器による違いすなわち SmartCare Ⓡの原型となるシステムを用いてEvita Ⓡ XL と Evita Infinity Ⓡ V500 とでは、ユーザウィーニングを行い、他方の群では通常通り、ガイドーの入力項目や用語、ガイドライン変更の可否など、ラインに基づいて医師がウィーニングを行った。結果

SmartCare Ⓡの使い勝手が多少異なる。2005 年に Smart­

として自動化したプロトコールを用いることでウィー

Care Ⓡがリリースされた当初は Evita Ⓡ XL にのみ搭載

ニング期間、ICU 滞在期間が短くなり、このプロトコされていたが、2011 年夏の V500 発売にあわせて V500ールの有用性が示された。さらに再挿管率に群間差がにも搭載されるようになったという経緯があり、V500

なかったことから、ただ単に早く抜管にこぎつけたとバージョンでは XL バージョンにはない新しい機能がいうわけではなく、抜管の可否の判断が従来のやり方いくつか見られる。に決して劣らないものであることが示唆された。
V500 ではさらに本邦では Naritaka らが食道手術を受けた 8 人

ガイドラインの変更が可能となったことが挙げられる。の患者を対象に SmartCare Ⓡ用いた自動的なウィーニ

これは患者の状態に応じて医療従事者の判断でコンフングを試み、全ての患者で抜管に成功したと報告してォートゾーンを変化させるものであり、VT の上限といる 3）。この研究では、再挿管を必要とした患者はいPETCO2 の下限を除いて調節が可能である。また、Evitaなかった。また、われわれの施設では 7 人の食道切除

Infinity

V500 では SBT の開始基準を設定できるよう後に予防的人工呼吸を行った患者を対象に SmartCare Ⓡになった。すなわち Evita Ⓡ XL では SBT を開始するを用い、問題なく抜管できたことを報告している 4）。

ためには PEEP は最大で 5 cmH2O、吸入酸素濃度は 40

報告の数自体は少ないものの、このようにいずれの％だったのに対し、Evita Infinity Ⓡ V500 では PEEP

研究においても SmartCare Ⓡは有用であったとの評価

は 5 〜 15cmH2O、吸入酸素濃度は 40 〜 100％の範囲を得ている。さらに最近では客観的なウィーニングが内で変更が可能である。さらに Evita Infinity Ⓡ V500可能だという理由から、SmartCare Ⓡがウィーニング

では自動チューブ補正の有無とゴール圧の関係がひとに関する研究のツールとして用いられる論文 5）も見らめでわかるように、SmartCare Ⓡの画面にまとめて表れる。

最も大きな違いとして、Evita InfinityⓇ示されるようになった。EvitaⓇⓇ

XL でも自動チューブ補正はゴール圧に影響するが、自動チューブ補正は別の画面で入力する必要がある。

Ⅶ．将来の展望
人口の高齢化が加速するわが国において、機械的人用語の面でも多少の変化があり、Evita

XL の調整工呼吸を必要とする患者はますます増えることが予測

V500 では SBT 期に相当する。まされる。したがって自動ウィーニングは医療従事者のた、自発呼吸トライアル終了後にディスプレーに表示さ仕事量を軽減する役割を果たすと考えられるが、同時れるメッセージも、Evitaに医療費を抑制する必要性があることから、人工呼吸期は Evita InfinityⓇⓇⓇ

XL では「呼吸器をはずせます！」だったのが、Evita InfinityⓇ

V500 では「SBT器を含む全システムの低廉化が期待される。
また、ウィーニングに関する知見は確実に増えていが完了しました」となっている。

ることから、SmartCare Ⓡのこまめなバージョンアップ

Ⅵ．有用性の評価も期待される。そういう意味では V500 バージョンでSmartCare が目指すのは従来よりもすばやく確実での機能拡張は大いに評価されるところではあるが、一安全なウィーニングだが、その有用性の評価を試みた

方で XL バージョンがいまだに初期の knowledge-based

臨床研究はあまり多くない。おそらく最もよく引用さsystem にとどまっている点が惜しまれる。

Ⓡれているのが、SmartCare の作成に携わった BrochardⓇらのグループ自身による多施設研究れる。

20

May 30, 2013

であろうと思わ2）

V500 バージョンでガイドラインの変更が可能になったが、ガイドラインの変更が患者の転帰にもたらした影響については、著者の知る限りではいまだに報告

人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.30 No.1がない。V500 バージョンの SmartCare Ⓡを用いた新たな知見が待たれる。転帰改善を目指してガイドラインを変更するのはまさに医療従事者の腕の見せどころであり、そういう意味では SmartCare Ⓡ は knowledgebased system の優れた面を残しつつ、医療従事者個々の臨床経験も同時に生かそうとしているように思われる。
本稿の著者には規定された COI はない。
参考文献
1） Guttmann J, Haberthur C, Mols G, et al：Automatic tubecompensation（ATC）．Minerva Anestesiol. 2002；68：369-77.
2） Lellouche F, Mancebo J, Jolliet P, et al：A multicenter
randomized trial of computer-driven protocolized weaningfrom mechanical ventilation. Am J Respir Crit Care Med.
2006；174：894-900.
3） Naritaka Y, Shimakawa T, Asaka S, et al：Clinical experience
with Smart Care for respiratory management after
esophageal cancer surgery. Ann Cancer Res Ther. 2009；17：11-3.
4） 石川晴士，武居哲洋，中澤弘一ほか：食道癌術後患者における SmartCareTM の使用経験．人工呼吸．2005；22：215．
5） Mekontso Dessap A, Roche-Campo F, Kouatchet A, et al：Natriuretic peptide-driven fluid management during
ventilator weaning：a randomized controlled trial. Am J
Respir Crit Care Med. 2012；186：1256-63.

May 30, 201321