人工呼吸

特Jpn J Respir Care 2017；34：118-23

集

特殊な状況での呼吸療法

ロボット支援前立腺手術における呼吸管理
平林剛

キーワード：ロボット支援前立腺手術，圧規定換気，死腔，auto PEEP

Ⅰ．は じ め にロボット支援前立腺手術（robot-assisted laparoscopic radical prostatectomy：RLRP）は腹腔鏡および頭低位で行われる。RLRP の麻酔管理を行うに当たり、気道内圧の上昇、無気肺の増加、頭低位と高二酸化炭素行う圧規定換気（pressure control ventilation：PCV）を推奨する。本稿では呼吸器系コンプライアンスが著しく低下した RLRP の全身麻酔中の呼吸管理について述べたい。

Ⅱ．量規定換気（VCV）vs 圧規定換気（PCV）

血症による頭蓋内圧の上昇、眼圧上昇による失明の危1．量規定換気（VCV）と圧規定換気（PCV）の特徴

険、気道浮腫、皮下気腫、下肢コンパートメント症候

量規定換気（volume control ventilation：VCV）は群などに留意する必要がある 1, 2）。多くの症例では問題吸気流速を一定に制御して設定時間どおりに吸気を終なく呼吸管理をできると思うが、肥満患者、呼吸器疾了する。吸気ポーズを設定することもできるが、ポー患患者、長時間の気腹・頭低位では、著しい気道内圧ズ設定をしなければ吸気プラトーがない（図 1）。無気上昇、低酸素および高二酸化炭素血症を来たして呼吸肺などにより抵抗が増加した状態で吸気流速が増加し管理に苦慮することがある。呼吸器系コンプライアン

た場合は、「抵抗によって生じる圧」が増加して著しいスが著しく低下しているため気道内圧は増加し、一回気道内圧上昇を来たす。
「抵抗によって生じる圧」は最換気量を増やすことは困難である。PEEP 増加は低換高気道内圧と吸気プラトー圧の差として反映されるが、気による高二酸化炭素血症を増長するため困難である。

一般名がなく、以降これを垂下圧（pressure drop）と呼吸回数を増やすのが一般的だが、呼吸回数を増やしして表記する。一回換気量増加、呼吸回数増加、I：Eても呼気二酸化炭素濃度（ETCO2）は低下するが動脈比低下、吸気ポーズ延長は吸気流速を増加させるため、血二酸化炭素分圧（PaCO2）はあまり改善せず（死腔の垂下圧および最高気道内圧が増加する。吸気ポーズを増加）、気道内圧はさらに上昇し（吸気流速増加によ設定しなければ垂下圧を判別することはできないが、る）、場合によっては低酸素血症を悪化させることがあ

その場合、垂下圧は最高気道内圧増加として反映される。結局、高二酸化炭素血症を許容することになるが、る。

高二酸化炭素血症もどこまで許容できるか明らかでは

PCV は吸気圧を一定に制御して設定時間どおりに吸気を終了する。特徴は垂下圧がなく、吸気プラトーをない。
このように RLRP で呼吸器系コンプライアンスが著有することである（図 1）。PCV は呼吸器系コンプライ

しく低下している場合、十分な吸気時間（2 ～ 4 秒）でアンスが低い症例（急性呼吸促迫症候群〈acute respi-

帝京大学医学部附属溝口病院

118

November 30, 2017

麻酔科ratory distress syndrome：ARDS〉、分離肺換気、肥満）では推奨されている一方 3, 4）、VCV による垂下圧

人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.34 No.2

PCV の圧波形

VCV の圧波形
気道内圧

気道内圧

ピーク圧
垂下圧
抵抗によって生じる圧（抵抗 X 流速）

プラトー圧

吸気プラトー

コンプライアンス圧（換気量 / コンプライアンス）
PEEP

0時間
吸入相

ポーズ相

吸気相

PEEP

0時間
吸気相

呼気相

呼気相

VCV の流速波形

PCV の流速波形
吸気流速

吸気流速

0

吸入相

0

ポーズ相

吸気相時間

呼気流速

呼気流速

時間

吸気相

呼気相

呼気相

図1

VCV、PCV それぞれの圧、フロー波形

および最高気道内圧上昇は肺胞に及ばないとして PCV

いて（VCV を除いて）吸気時間と生理学的死腔率は負と VCV に差はないとする意見もある。VCV と PCVの相関を認め（r ＝－0.52，p＜0.001）、PCV におけるの臨床的な有意性については議論が尽きないが、吸気吸気時間延長は生理学的死腔率を改善することが示唆

プラトーに意味があるのか否か、垂下圧に肺障害性がされた。呼吸回数 10 回以上、呼気時間 1.5 ～ 2 秒以上ないかどうかを明らかにする必要があるだろう。

必要であったことから、吸気時間を少なくとも 2 秒以5, 6）

上、できれば 3 秒から 4 秒とすることにより、PCV で2．吸気プラトーに意味はあるだろうか？

大幅に死腔を改善することが期待できると考える。

PCV において十分な吸気時間は死腔を減少させる。

この PCV における吸気プラトーおよび吸気時間延長

我々は、RLRP 20 例において、VCV 群（I/E 0.5）、PCVによる生理学的死腔率改善の機序は明らかではないが、群（I/E 0.5）、逆比従圧式換気（PC-IRV）群（呼気フPCV の早い初期吸気流速による気道・肺胞間のガス攪

ロー波形を指標として I：E 比を設定）を 30 分ずつ無拌の促進、吸気プラトーおよび吸気時間延長による気作為に順次行うランダマイズド・クロスオーバー試験

道・肺胞間のガス拡散の促進、また無気肺改善によるを行った 。生理学的死腔率｛（生理学的死腔量／呼気シャント改善などが予想される。

7）

一回換気量）＝（1－平均呼気 CO2 濃度／PaCO2）｝は一方で、ロボット支援前立腺全摘術および肥満患者

VCV 43±8.5％、PCV 35.9±3.9％と比較して、PC-IRVの全身麻酔で PCV と VCV を比較した研究で、いずれ29.2±4.7％で大幅に改善した（表 1）。また、PCV におも最高気道内圧を低下させる以外は PCV に臨床的メリNovember 30, 2017119

Hirabayashi G

表1

VCV 群（I/E 0.5）
、PCV 群（I/E 0.5）
、PC-IRV 群の結果

換気設定
一回換気量（mL）
呼吸回数（beats min－1）
I/E 比
吸気時間（sec）
呼吸パラメーター
呼気一回換気量 VTE（mL）
最高気道内圧 PIP（cmH2O）
プラトー圧 Pplat（cmH2O）
平均気道内圧（cmH2O）
PaO2/FIO2 比PaCO2（mmHg）
ETCO2（mmHg）
生理学的死腔率（%）
循環パラメーター
平均血圧（mmHg）
心拍数（beats min－1）
Cardiac index（L min－1 m－2）
Stroke volume variation（%）
平均±標準偏差

VCV

PCV

PC-IRV517±3911±10.5
1.8±0.16517±3911±10.5
1.8±0.16517±3911±1
1.6±0.3
3.3±0.46

501±4324.7±2.5－
9.5±0.7
401±8848.5±5.942.3±5.4
43±8.5510±42－21.7±2.7
10.5±1＊   
412±8946.3±5.3＊
41.4±5.2
35.9±3.9＊529±44＊－20.8±2.5＃
14.6±1.6＊＃
419±88＊42.6±5.1＊＃
39.5±5.1＊＃
29.2±4.7＊＃

86.7±10  
68.8±12.2
2.2±0.7
11.4±3.3

86.1±9.565.1±8.2  2±0.3＊
12.4±2.487.3±8.864.9±8.8
1.9±0.3＊
14±3.1＊＊ P＜0.05 vs VCV，＃ P＜0.05 vs PCV．

ットがないと報告された 8, 9）。しかし、いずれの研究も突発的な最高気道内圧上昇は気管支および肺胞には到

I：E 比を 1：2、ETCO2 を指標に呼吸回数を調節して結達しないとする意見もある。Philip らは、婦人科手術

果的に 18 回 / 分、すなわち吸気時間はおよそ 1 秒程度における気腹・頭低位手術において、気管チューブ内で行われていた。したがって、これらの研究結果からに圧センサーを通して気管支レベルでの圧を測定し、導かれる結論は、「PCV に臨床的メリットがない」でY ピースでの圧と比較した 6）。VCV では、Y ピースではなく、「PCV であっても吸気時間が 1 秒程度では VCVの最高気道内圧が著しく上昇したが、気管支レベルでと差がない」ということであろう。PCV のメリットはの圧はゆっくりとプラトー圧に達した。VCV による突死腔を改善することであり、そのためには吸気時間を発的な最高気道内圧上昇は 40cmH2O 以上でも気管支・少なくとも 2 秒以上、できれば 3 秒から 4 秒とするこ肺胞に到達するわけでもなく、肺障害を来たすわけでとが必要である。

もなく、PCV に劣るわけでもないと述べている。しかし、その研究では気管チューブは細めのチューブを使

3．VCV の垂下圧（抵抗によって生じる圧）は肺障害的？

用し（φ6.5 ～ 7.5mm）、さらにチューブ内の圧センサ

VCV では、肺胞・気道抵抗が上昇した状態で吸気流ーによる圧損も無視できるものではなかった。チュー速が増加した場合は垂下圧が増加して著しい気道内圧

ブ内径が狭いダブルルーメンチューブ使用時の一側肺上昇を来たす（垂下圧＝抵抗×吸気流速）。したがって、換気や 5）、細いチューブを使用した時などは気管チュRLRP など肺胞・気道抵抗が上昇した低呼吸器系コンーブによる圧損失は大きなものであるかもしれない。

プライアンス症例において、一回換気量増加、呼吸回

しかし、通常の気管チューブ使用時では圧損失も大き数増加、I：E 比低下、吸気ポーズ延長は吸気流速を増なものではなく、したがって VCV での高い気道内圧加させ、垂下圧および最高気道内圧が増加する。このが気管支および肺胞に到達しないというわけでもない

著しく上昇した突発的な垂下圧および最高気道内圧上と考える。

昇は、無気肺など閉塞した肺胞に到達せずに健常肺胞PCV では VCV のような垂下圧はないため、垂下圧を過膨張させ、そのずり応力により健常肺胞を障害すによる肺障害性はない。プラトー圧が高い場合は肺障ると考える。

害性が増加する可能性はある。しかし十分な吸気時間

一方で、気管チューブの圧損失により、VCV による

120

November 30, 2017の PCV では死腔が改善し、必要換気量も減少し、プラ人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.34 No.2

トー圧もより低くなる。長時間の低いプラトー圧は健在せず、我々の研究では吸気開始ポイントが呼気変曲

常肺胞の過膨張の危険性が低く、側副細気管支を通じ点と予想基線復帰点のおよそ中間となるように I：E 比てじっくりと閉塞肺胞を開通させることに貢献するとを個々に設定した。似たようなものとして、ドレーゲ考える。

ル社製 Evita® に備わる auto release がある。ドレーゲ

PCV と VCV の肺障害性については明らかでなく、ル社製 Evita® で気道圧開放換気（airway pressure re-VCV における垂下圧による肺障害性については今後のlease ventilation：APRV）を行う際、呼気フローが最研究課題である。

大呼気フローの 40％ぐらいに復帰した時点で吸気を開Ⅲ．PC-IRV を安全に行うために1．expiratory-flow initiated inflation

始する機構を auto release という。APRV では呼気時間はおよそ 0.5 ～ 1 秒と短いのに対し、我々の研究では1.6 ～ 2.5 秒と長いものであった。健常肺・重症 ARDS、PCV のメリットは死腔を改善することであり、その肥満などの患者要因と、手術操作、気腹・頭低位の影響、ためには吸気時間を少なくとも 2 秒以上、できれば 3

筋弛緩薬の有無などの手術・麻酔要因によって呼気フ秒から 4 秒とすることが必要である。吸気時間を延長ローは影響を受ける。また、重症 ARDS 患者ではよりするには呼気時間を短縮する必要があるが、呼気時間高い auto PEEP 効果を必要とするが、健常肺の RLRP短縮による肺過膨張リスクを考慮しなければならない。

ではそれほど高い auto PEEP を必要としない。したが一方、呼気時間短縮は auto PEEP 効果を期待でき、設って、auto release が RLRP の呼吸管理に有効か疑問

定 PEEP はオフでよい。つまり、肺過膨張リスクを軽である。より繊細な呼吸管理を可能とする expiratory-

減しつつ auto PEEP 効果を期待できる適切な呼気時間

flow initiated inflation 機構を有する麻酔器の開発を望（吸気開始ポイント）が存在する（図 2）。

む。

図 2 に示すように、呼気フローが存在している時点
では肺胞圧は気道内圧よりも高く（auto PEEP が存在）、

2．循環動態への影響

予想基線復帰点との間にできる面積がΔ残気量となる。

肺リクルートメント操作で循環が虚脱して酸素飽和Δ残気量が設定％一回換気量となるポイントで吸気を濃度が著しく低下することがある。PC-IRV でも同様に開始する機構を expiratory-flow initiated inflation とし循環抑制作用がある。循環が適切に管理されていない

た。設定Δ残気量を増加させれば呼気時間は短縮し、状態で PC-IRV を行った場合、換気肺胞の肺血流が減auto PEEP 効果は大きくなるが、肺過膨張リスクは増̇ ）ミスマッチによる死腔増加
少して換気血流比（V̇A/Q加する。しかし、このような機構を有する麻酔器は存を来たし、また非換気肺胞の血流増加（シャント増加）による死腔増加を来たす可能性がある。我々の研究では PC-IRV は VCV と比較して心係数（cardiac index：吸気相気道内圧CI）が低下し、一回拍出量変化率（stroke volume vari-呼気相圧肺胞圧ation：SVV）が増加した。特に VCV および PCV からauto PEEP

PC-IRV に変更した直後に、SVV 増加・CI 低下を認めたが、輸液負荷およびカテコラミン投与などを積極的に行い、全例で平均血圧を 60cmH2O 以上に管理するなど、適切に循環管理をした。また、肺過膨張を来たさ

ガス流速

呼気変曲点ないよう、吸気開始ポイントが呼気変曲点と予想基線予想基線復帰点復帰点のおよそ中間となるように I：E 比を設定したことも適切な循環管理に貢献したと考える。我々の研究

Δ残気量
吸気開始ポイント：Δ残気量＝％一回換気量

図2

では全例で PC-IRV の生理学的死腔率が著しく改善したが、適切な呼気時間で行われ、適切な循環管理が行われていることが前提であることは強調しておきたい。

expiratory-flow initiated inflation

November 30, 2017

121Hirabayashi G

3．PC-IRV を行うための条件

器系コンプライアンスの変化に応じて換気量が変化す

患者要因、手術要因などにより呼気フローは様々にるのが煩雑である。呼吸器系コンプライアンスが高く、変化し、また必要 auto PEEP も様々であることから、問題がない場合は VCV でも構わない（VCV が優れる

安全に PC-IRV を行うためには expiratory-flow initiat-というわけではない）。ここでは PCvt あるいは PCV モ

ed inflation 機構を有する麻酔器が望ましい。しかし、ードを選択したものとする。

そのような麻酔器は存在しないため、安全に PC-IRV2）I：E 比の設定を行えるものではない。しかし、肥満患者、長時間のI：E 比を 1：1 に設定する。呼気フロー波形モニター

気腹・頭低位など、著しい気道内圧上昇、低酸素およを麻酔器が備え、肺過膨張を来たさないよう随時 I：E

び高二酸化炭素血症を来たして呼吸管理に苦慮する場

比を調節するならば PC-IRV を行ってもよい。

合は以下の点を注意して PC-IRV を行ってもよい。

3）換気量および吸気プラトー圧の設定

PCvt モードでは目標換気量を設定し、PCV モードで1）呼気フロー波形をモニターできる麻酔器か？

肥満、気腹・頭低位で呼気フローは速くなる。気腹は吸気圧を設定する。VCV では低一回換気量 6 ～ 8mL/を解除し、水平位になると呼気フローは遅くなる。そkg で最高気道内圧を 30 ～ 35cmH2O 以下で行われるが、れぞれの患者、それぞれの手術手技に応じて、肺過膨VCV の最高気道内圧と PCV の吸気プラトー圧は異な張を来たさぬよう適切な吸気開始とするために呼気フるものであり、PCV で吸気プラトー圧 30cmH2O といロー波形モニターは必須である。呼気フロー波形モニうのは高すぎるようである。エビデンスはないが、筆ターを備えていない麻酔器で PC-IRV を行うことを推者は吸気プラトー圧 25cmH2O 以下で行っている。死腔奨しない。

率が改善しており、また一回換気量にこだわる必要性

2）適切な循環管理を感じないが、吸気プラトー圧 25cmH2O 以下となる範

適切な循環管理は必須条件である。必要ならフロー囲内で一回換気量 6 ～ 10mL/kg で行う。

トラックセンサーを用いて適切な輸液管理およびカテ4）呼吸回数の設定

コラミン投与を行う。

十分な吸気時間（2 ～ 4 秒）で行いたい。そのため

3）患者適応に呼吸回数の初期設定は 10 ～ 12 回 / 分とする。吸気

原則的に PEEP 適応患者であれば PC-IRV は可能で時間および呼気時間ともに十分確保でき、死腔率は低ある。しかし著しい 1 秒率低下患者、気胸・肺外科手下しながらも肺過膨張のリスクが少ない設定である。

術既往患者、心不全患者などでは PC-IRV を推奨しな

ETCO2 を指標に呼吸回数を調節する。呼吸回数は 15い。また、多くの症例は通常の呼吸管理で十分可能で回 / 分以下が望ましい。それ以上の呼吸回数増加は吸あり、そのような場合は PC-IRV を行う必要はない。

気時間および呼気時間を短縮し、十分な吸気時間（2～ 4 秒）を得られない。呼吸回数 15 回以上では死腔率

Ⅳ．RLRP における呼吸管理の実際の改善が少なく、肺過膨張のリスクが増加する。さら1．まずは PCV・I：E 比 1：1 から始めてみように呼吸数を増加させる際は呼気時間が短縮するため、

expiratory-flow initiated inflation 機構を有する麻酔随時 I：E 比を調節する必要がある。ETCO2 を指標に器が存在しない現在、まずは PCV・I：E 比 1：1 から呼吸回数を調節する際、生理学的死腔率の程度により始めることを推奨する。多くはこれで対応できると考ETCO2 と PaCO2 が解離していることを留意する必要がえる。手順を以下に示す。

ある。動脈血液ガス分析をすることで ETCO2 と PaCO21）呼吸モードの選択の解離の程度を把握し、目標の PaCO2 となるように換気量を目標とした圧規定式 volume targeted pres-ETCO2 を指標として換気設定を行うのが望ましい。どsure control：PCvt（ドレーゲル社では Auto flow、GEこまで高二酸化炭素血症を許容していいのか明らかで社では pressure control ventilation volume guarantee：はないが、筆者は目標 PaCO2 を 50cmH2O 以下としてPCV-VG）が便利であり、PC を備えた麻酔器を使用行っている。

vt

する場合、全ての症例で PC を行ってもよい。PC を5）PEEP の設定備えていない場合は PCV を推奨するが、PCV は呼吸呼気フロー波形モニターを麻酔器が備え、肺過膨張

vt

122

November 30, 2017vt

人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.34 No.2を来たさぬよう随時適切に I：E 比を調節する場合は適量の減少は気道プラトー圧をさらに減少させ、肺保護

切な auto PEEP が期待され、PEEP 設定はオフでよい。

的であることも期待される。

しかし、PCV・I：E 比 1：1 では必ずしも適切な auto

Ⅴ．まPEEP が存在するとは限らない。呼吸回数が増加したとめ

場合は auto PEEP が高すぎることもある。auto PEEPRLRP など低呼吸器系コンプライアンス症例では、を直接測定することは臨床では困難であり、呼気フロ十分な吸気時間（2 ～ 4 秒）で行う PCV は生理学的死ー波形から適切な I：E 比・呼吸回数であることを判断

腔率を改善して必要換気量を減少させ、さらに気道プするしかない。大雑把ではあるが、呼吸回数が 10 ～ 12ラトー圧を減少させるなど、極めて有効な手段となり

回 / 分であれば PEEP 設定は 3 ～ 5cmH2O の範囲内でうる。

あれば問題ないであろうと考える。呼吸回数を増加す

本稿の著者には規定された COI はない。

る場合は PEEP 設定はオフでよい。ただし、1 秒率低下症例、呼気ガスモニターで ETCO2 が右肩上がりに増加する症例では肺過膨張のリスクがあるため、呼気フロー波形をモニターできる麻酔器が必須である。
2．十分な吸気時間（2 ～ 4 秒）で行う PCV の効能

参考文献
1） Danic MJ, Chow M, Alexander G, et al：Anesthesia considerations for robotic-assisted laparoscopic prostatectomy：
a review of 1,500 cases. J Robot Surg. 2007；1：119-23.
2） Kalmar AF, Foubert L, Hendrickx JF, et al：Influence ofsteep Trendelenburg position and CO（2）pneumoperito-

十分な吸気時間で行う PCV の最大のメリットは生理

neum on cardiovascular, cerebrovascular, and respiratory

学的死腔率の改善である。しかし、生理学的死腔率のhomeostasis during robotic prostatectomy. Br J Anaesth.

改善は臨床では重要視されていないようである。実際、健常肺で通常の麻酔管理を行う場合、VCV・I：E 比 1：2 で行っても全く問題なく、PCV の生理学的死腔率改善のメリットは感じられない。また、低呼吸器系コンプライアンス症例でも一回換気量が同一であれば、PCVの生理学的死腔率改善で PaCO2 が低下しても、高二酸化炭素血症は許容しても構わないと思われているかもしれない。しかし、視点を変えてもらいたい。生理学

2010；104：433-9.
3） Rittayamai N, Katsios CM, Beloncle F, et al：Pressure-controlled versus volume-controlled ventilation in acute respiratory failure：a physiology-based narrative and systematic review. Chest. 2015；148：340-355. Downloaded From：http://journal.publications.chestnet.org/
4） Lohser J：Evidence-based management of one-lung ventilation. Anesthesiol Clin. 2008；26：241-72.
5） Roze H, Lafargue M, Batoz H, et al：Pressure-controlled
ventilation and intrabronchial pressure during one-lungventilation. Brit J Anaesth. 2010；105：377-81.

的死腔率が改善するということは、目標の PaCO2 を達

6） James HP：Airway pressure monitoring and ventilator

成するために必要な換気量が減少するということであcontrol. http://etherweb.bwh.harvard.edu/education/

る。例えば目標 PaCO2＜50cmH2O として、VCV・I：E
比 1：2 で一回換気量が 500mL 必要だったとする。十

PHILIP/2009_TTP_Tube_Tip_Pressure_Ventilator_
Control_Lecture_2009-08-19_J_Philip.pdf#search=%27Jam
es+H+Philip.+Airway+Pressure+Monitoring%27

分な吸気時間で行う PCV では 400mL 程度で同等の換

7） Hirabayashi G, Ogihara Y, Tsukakoshi S, et al：Effect of

気効率を得られるのである。この生理学的死腔率改善、

pressure-controlled inverse ratio ventilation on dead space

必要換気量の減少は、RLRP など低呼吸器系コンプライアンス症例では大きなメリットになる。

during robot-assisted laparoscopic radical prostatectomy.
Eur J Anaeth. 2017. inpress.
8） Choi EM, Na S, Choi SH, et al：Comparison of volume -con-VCV・I：E 比 1：2 で呼吸管理に苦慮する低呼吸器trolled and pressure-controlled ventilation in steep Tren-系コンプライアンス症例に対し、十分な吸気時間で行

delenburg position for robot-assisted laparoscopic radical

う PCV を試してもらいたい。VCV・I：E 比 1：2 から十分な吸気時間で行う PCV に変更した直後は一過性にETCO2 が上昇するかもしれない。生理学的死腔率が改善して二酸化炭素排出量が増えたためであり、時間とprostatectomy. J Clin Anesth. 2011；23：183-8.
9） Cadi P, Guenoun T, Journois D, et al：Pressure-controlled
ventilation improves oxygenation during laparoscopic obesity surgery compared with volume-controlled ventilation.
Brit J Anaesth. 2008；100：709-16.

ともに ETCO2 と PaCO2 は低下する。さらに、必要換気November 30, 2017123