人工呼吸

特Jpn J Respir Care 2016；33：143-9

集

人工呼吸療法 ―今後の展望

挿管しない陽圧換気
齋藤浩二
キーワード：気管挿管，NPPV，HFNC，NHFT

Ⅰ．は じ め にflow nasal cannula：HFNC）を用いた呼吸管理を経鼻高流量療法（nasal high flow therapy：NHFT）という。

近代の人工呼吸は 1800 年代のいわゆる「鉄の肺」に歴史が浅いためエビデンスは多くないが、臨床的にさよる体外式の陰圧呼吸に始まり、1950 年代ポリオの大まざまな呼吸生理学的効果が謳われており使用される流行をきっかけに呼吸不全に対して陽圧型人工呼吸が状況は拡大している。厳密には NHFT は「陽圧」要使用され始めた 。気道確保の手法も気管切開が主で素は少なく「換気」ではないが、本稿では挿管しないあったが、19 世紀末には気管チューブが開発され麻酔

陽圧換気として NPPV と NHFT について述べる。

1）

領域で使用されるようになり 2）、陽圧人工呼吸との組合せで広く用いられるようになった。
慢性呼吸不全症例でも陰圧型人工呼吸器や気管切開

Ⅱ．気管挿管する陽圧換気
1．気管挿管の適応による人工呼吸管理が行われてきたが、1980 年代頃か人工呼吸を行う際の気道管理として気管挿管が望ま

ら喀痰の量が少なく誤嚥の可能性が少ない症例に対ししい状況は、①自発呼吸が消失または著しく減弱しててはマスクによる間欠陽圧換気が行われるようになっいる、②上気道に閉塞や狭窄がある、③高度意識障害てきた 。
同じく 1980 年代に睡眠時無呼吸症候群（sleepがある、④全身状態が不良、などである。全身麻酔やapnea syndrome：SAS）に対して鼻マスクによる持続挿管困難時の気道確保目的にマスクや声門上器具を使

気道陽圧（continuous positive airway pressure：CPAP）

用する場合は別として、上記のような状態の患者に人が用いられ 、マスクによる陽圧換気の適応は徐々に拡

工呼吸管理を継続するのであれば、気道確保が確実な大していった。非侵襲的陽圧換気（non-invasive posi-気管挿管（気管切開）が適している。気管挿管が「確tive pressure ventilation：NPPV）という言葉は 1989

実」とされる所以は気道と食道を分離し、呼吸回路を年の Meduri らの報告以降広がったとされ、急性呼閉鎖回路として陽圧換気を行うことが可能な点にあ吸不全への使用が活発化したのは 1990 年代半ばである。マスクや声門上器具による気道確保では気管と食る 6）。この時期に酸素ブレンダーを内蔵し高い酸素濃道の分離ができないため、陽圧での送気が食道にも送度の供給を可能にした急性期用の NPPV 専用機が発売り込まれることを阻止できない。その結果、呑気が起されたことは、本邦で 1998 年に保険適用となったこと

き腹部膨満から嘔吐を誘発する危険性がある。さらにとあわせて NPPV 普及に大きく貢献した。

口腔内の分泌物や消化管から逆流したものが気道へ流3）4）5）2000 年代になり開発された高流量鼻カニューラ（high東北大学病院

集中治療部入する可能性もあり、患者の気道反射が減弱もしくは消失している場合は誤嚥性肺炎の原因となる。また肺胞虚脱を伴う急性呼吸不全では、低酸素血症の改善やNovember 30, 2016143

Saito K

肺保護を目的として高い呼気終末陽圧（positive end

表1

expiratory pressure：PEEP）が必要になることがある。挿管以外の気道確保ではリークを防ぐことが難しいため、一定以上の圧を維持する場合は気管挿管を行い呼吸回路を閉鎖回路としたほうが確実である。
2．気管挿管のデメリット‌急性呼吸不全における NPPV のエビデンス（文献 9 より引用）

レベル 1 ランダム化比較試験
推奨

COPD 急性増悪
COPD の抜管およびウィーニング
心原性肺水腫
免疫不全患者

レベル 2 コホート研究

推奨

挿管拒否
緩和手段としての終末期使用
COPD、心不全の抜管失敗予防COPD の市中肺炎
術後呼吸不全の治療と予防
喘息における急性増悪予防を選択することで改善または回避がある程度可能であ要注意る。気管挿管による人工呼吸の深刻な合併症として問

重症市中肺炎抜管失敗予防レベル 3 症例比較研究

気管挿管の合併症としては、挿管手技や異物としての気管チューブによる上気道の外傷性のもの（喉頭浮腫、反回神経麻痺、喉頭肉芽腫など）があるが、これらは気管挿管による人工呼吸が長期に及ぶ際に気管切開題になるのが人工呼吸関連肺炎（ventilator associatedpneumonia：VAP）である。VAP の定義は「人工呼吸推奨

神経筋疾患、亀背側彎症
上気道の部分的閉塞
胸部外傷
喘息の急性呼吸不全

要注意

SARS

管理開始前には肺炎がなく、気管挿管による人工呼吸開始 48 時間以降に発症する肺炎」とされ、ICU における感染症の中で最も多い感染症の 1 つである。VAP の予防は人工呼吸管理における重要な課題といえるが、レベル 4 症例報告
推奨75 歳以上の高齢者囊胞性線維症
肥満低換気

要注意

IPF（特発性肺線維症）

VAP の危険因子に「長期の人工呼吸」があり 7）、人工呼吸が 1 日延びるごとに VAP が 1％発生するとの報告もある 8）。気管挿管および鎮静によって①口腔内自浄作用低下、②咳反射抑制、③チューブによる咳の阻害、えているものもあり、自動的にリーク補正やアラーム④粘液線毛系による気道クリアランス低下が起き、免設定を行うことで以前よりも使用しやすくなっている。

疫能低下と相まって VAP が発症する。このことから、これらの機種では、NPPV から挿管人工呼吸への移行

気管挿管の絶対的適応以外の呼吸不全に対しては、他や抜管後の NPPV 導入が機種変更や回路交換なしで行の気道確保による陽圧換気を選択することで気管挿管えるという利点があり、人工呼吸器に備わっている換の合併症を減らす、もしくは回避することができる可気モードは基本的に全てが選択可能である。

能性がある。

Ⅲ．気管挿管しない陽圧換気
1．NPPV

日本での NPPV ガイドラインは 2006 年に初版が、2015 年に改訂第 2 版が作成された 9）。エビデンスの提示から具体的な導入についても詳細に記述されており、NPPV を使用する医療従事者は通読をお薦めする。本

気管挿管または気管切開などの人工気道を介さずに稿では疾患ごとの各論については誌面の関係上言及し上気道から陽圧を用いて行う換気が NPPV である。原ないが、急性呼吸不全における NPPV のエビデンスを則として自発呼吸が可能な患者に呼吸補助として使用ガイドラインから引用させていただく（表 1）。慢性閉する。従来急性期で NPPV を行う場合は専用機種が使塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary diseases：用されることが多かったが、これは気管挿管で用いるCOPD）の急性増悪、心原性肺水腫、免疫不全患者につクリティカルケア型人工呼吸器が本来閉鎖回路で使用いては 10 年前と同様エビデンスレベルが高く、人工呼される前提のため、リークをうまく補正できないなど吸管理の第一選択となっている。

使用感が専用機種に及ばなかったのが一因である。しかし最近のクリティカルケア型人工呼吸器は非侵襲的人工換気（non-invasive ventilation：NIV）モードを備

144

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2．NPPV のモード
NPPV は急性期、慢性期を問わず確立された呼吸療人工呼吸

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法であるが、施設や医師、スタッフの経験や習熟度にっそう悪化するという悪循環に陥るため、CSR 自体のよって成功率や気管挿管への移行の判断などがさまざ治療が必要となる。ASV は CSR の過換気に対してはまである。導入にあたっては患者ごとに最適なモード最小限の PS を加え、無呼吸時にはバックアップ換気を選択するのは当然だが、最近は従来のモードに加えを行い、EPAP によって気道の開存を維持することでて新しいモードが搭載されている機種が増えてきてい異常な換気パターンを是正する換気モードである。慢る。

性心不全患者の治療の一環として期待されており、多1）一般的な換気モード国籍、多施設での大規模な ASV の臨床試験（SERVE-NPPV 専用機種での一般的な換気モードは CPAP とHF 試験）が行われた。左室駆出率 45％以下の安定し二相性陽圧呼吸（bi-level positive airway pressure：た心不全患者に合併した、中等度から高度の中枢型優BiPAP）である。CPAP は低酸素血症に対する PEEP

位の睡眠時無呼吸の治療における ASV の効果を調べた付加を目的とし、換気補助が必要でない場合に用いる。

ものである。2015 年に中間報告が発表されたが 12）、死BiPAPは吸気圧（inspiratory positive airway pressure：亡率などの 1 次エンドポイントについて ASV 群と対照IPAP）と呼気圧（expiratory positve airway pressure：群の間に統計学的な有意差はなく、さらに心血管死亡EPAP）を設定する。IPAP と EPAP の差はクリティカ率の年間リスクが ASV 群の方が高かったという内容でルケア型人工呼吸器での圧支持（pressure support：あった。この結果により現時点では当該患者への ASVPS）に相当し、換気補助を必要とする場合、高二酸化導入は慎重にならざるを得ないが、最終報告や他の大炭素血症を認める場合などが適応となる。

規模研究の結果が待たれるところである。

2）特殊な換気モード④その他①‌比例補助換気（proportional assisted ventilation：

吸気終末や呼気の開始時に圧レベルを下げ、患者のPAV）・proportional pressure ventilation（PPV）

不快感を軽減する機能（C-Flex、pressure-relief）や、BiPAP モードでの PS（IPAP-EPAP）は一定の圧で睡眠開始時に圧レベルを下げ、設定した時間経過中に換気をサポートするが、患者の換気量は一定ではない

徐々に増加させることで違和感を軽減する機能（Ramp）

ため換気ごとにサポートが過少もしくは過大となる可など、快適度や使用感を向上させる機能を備えた機種能性がある。PAV（PPV）は患者の呼吸筋が発生するもある。

圧やフローをサポートし呼吸仕事量を軽減させるモーこのように NPPV は呼吸仕事量軽減、換気量保証なドである。同調性に優れているため患者の快適度が高どクリティカルケア型人工呼吸器のようなモードを備い。

える一方、患者の快適性を向上するための機能も増え②volume assured pressure support（VAPS）

つつあり、さらに適応が広がる可能性がある。

従圧式のモードで使用する。目標換気量を設定しておくと、IPAP（PS）を調節することによって換気量を自動的に維持するモードである。換気量が保証されるため低換気になりにくいという利点がある。

3．経鼻高流量療法（NHFT）
NHFT は原則として鼻カニューラをデバイスとして使用し、陽圧換気ではなく酸素療法に位置付けられる。

③‌adaptive support ventilation（ASV）＊在宅用のみ

高流量で正確な濃度設定による酸素投与が可能であり、クリティカルケア型人工呼吸にも ASV というモード

加温加湿を十分に行うことで不快感を軽減している。
さまざまな呼吸生理学的効果（表 2）が報告されておが存在するが全く別のモードである。
慢性心不全患者が高率に SAS を合併することが報告されている 10）。慢性心不全に合併するチェーン・ストり 13）、挿管人工呼吸や NPPV よりも比較的導入しやすい点から多数の使用が報告されている（表 3）。

ークス呼吸（Cheyne-Stokes’ respiration：CSR）は予

1）高流量・正確な酸素濃度

後不良因子であり、Javaheri らは CSR を伴う心不全患

従来の酸素投与法は、低流量システムでは患者の一者における生存率の有意な低下を報告している 。CSR

回換気量の増減によって吸気酸素濃度が一定せず、高の発症メカニズムにはさまざまな要因があるが、慢性流量システムでは吸気酸素濃度の上限が 50 ～ 60％に心不全に CSR が合併すると低下した左心機能がよりい制限されるという欠点があった。NHFT は患者の吸気11）

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Saito K表2‌NHFT の呼吸生理学的効果（文献 13 より引用・改変）

1．咽頭死腔のウォッシュアウト効果
2．鼻咽頭抵抗の減少
3．PEEP 効果
4．肺胞リクルートメント
5．十分な加湿による快適性と耐容性
6．吸入酸素濃度の調節性と粘膜線毛クリアランスが良好（electrical impedance tomography：EIT） を 用 い て
NHFT が肺容量に与える影響を調べた 18）。低流量酸素投与群と比較して HFNC 群では有意に呼気終末肺容量と平均気道内圧が増加し、呼吸回数が減少した。肥満患者ほど肺容量増加の割合が高いという結果も得られている。
5）二酸化炭素のウォッシュアウト効果

表3‌NHFT の臨床使用報告例（文献 13 より引用・改変）

・急性呼吸不全・抜管後・挿管前・救急部門
・気管支鏡やその他の侵襲的手技
・緩和ケア
・急性心不全・慢性呼吸疾患
・その他（重症呼吸器感染症など）

NHFT で二酸化炭素を洗い流せる鼻腔、咽頭の容量はあまり多くないが、生理学的死腔を減らすことで分時換気量を低下させる効果が期待できる。
NHFT は新しいデバイスであるためエビデンスは少ない。上記に挙げた効果についての研究もほとんどが小規模の臨床研究であったが、2015 年に NHFT に関する 2 つの RCT（randomized controlled trial）結果が発表された。Stéphan らは胸部外科術後患者のうち急性呼吸不全症例か、またはそのリスクのある症例を対象に NHFT と NPPV の効果を比較した 19）。再挿管率、要求量よりも高流量のガスを供給することで、酸素濃ICU 内死亡率で両群に差はなく、皮膚障害は HFNC 群度が換気量にあまり影響を受けないという利点がある。

で有意に少なかった。また Flat らは高二酸化炭素血症

NHFT 導入時の流量設定については議論のあるところのない急性低酸素血症性呼吸不全患者を対象に酸素投だが、患者の吸気流速が一定ではないこと、また病態

与、NHFT、NPPV での比較検討を行った 20）。28 日以

によっては吸気流速が著しく増加している点を考慮し内の挿管率に差はなかったが、ICU 内死亡率、90 日死つつ患者の状態に応じて設定を決めるのが望ましい。

亡率が HFNC 群で有意に少なかった。また HFNC 群

2）快適性・認容性

では P/F 比≦200 の患者での挿管率が低く、人工呼吸従来の酸素投与法である酸素マスクや高流量酸素マ非使用日数が長いという結果であった。この研究ではスクと比較して有意に酸素化の改善や呼吸回数の減少

NPPV 群の 90 日死亡率が酸素投与群よりも高いなど解を認め、不快感が少ない

釈が難しい部分はあるが、NHFT の有用性が示されて。

14, 15）3）PEEP 効果いる。

心臓外科の定期手術後患者を対象に、NHFT 施行中の鼻咽頭圧を測定した研究 16）では流量を 30、40、50L/

4．NPPV vs NHFT

分と増量すると平均呼気圧はそれぞれ 2.1±0.83、2.88

1）在宅±1.04、3.81±1.33cmH2O と上昇し、マスク CPAP に

日本呼吸器学会の調査によると、在宅酸素療法の対は及ばないものの PEEP 効果があると結論づけている。

象疾患は COPD（45％）、肺線維症・間質性肺炎（18しかし成人ボランティアを対象として同様に鼻咽頭圧％）、肺結核後遺症（12％）
、在宅 NPPV 療法についてを測定した研究 17）では、開口すると閉口時と比較しては COPD（26％）
、肺結核後遺症（23％）
、神経筋疾患圧がかなり低下していた。その他、気道の陽圧はプロ（18％）
、SAS（14％）、在宅気管切開下陽圧換気療法はング（鼻カニューラのツノ部分）と鼻腔の密着度や上神経筋疾患（72％）、COPD（6％）、肺結核後遺症（4

気道の解剖学的構造などにも影響を受ける。このよう％）であった 21）。NPPV については導入の契機となるに NHFT 施行中の気道内圧は不確定要素が多いため、主な自覚症状が「呼吸困難感」「起床時の頭痛・頭重感」

陽圧を期待して使用する場合は注意が必要である。

「日中傾眠」であり、換気補助か気道の陽圧が必要な場

4）肺リクルートメント効果合であった。気管切開下陽圧換気は喀痰吸引などで気Corley らは電気インピーダンス・トモグラフィー

道確保が必要な場合か自発呼吸での換気の維持が困難

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である場合に適応となる。NHFT に関しては海外では呼吸を適宜使い分けるのが一般的である。NPPV 導入

在宅用の機種が販売されているが本邦では未発売であを考慮すべきポイントは気道の陽圧、すなわち PEEP

り現時点では保険適応がないが、将来的には急性期と（酸素化補助）や PS（換気補助）の要否であろう。喀

同様に在宅人工呼吸管理で用いられる可能性はある。

痰が多い、NPPV 受け入れが悪い、せん妄でマスクを2）検査その他外してしまうなどの状況下では患者の状態に応じてNHFT は酸素療法の発展型であるため、従来酸素投NHFT 継続か挿管人工呼吸を選択する必要がある。

与を行っていた状況下でより優れた効果を発揮すると急性呼吸促迫症候群（acute respiratory distress syn-いう報告が多い。全身麻酔導入時や ICU での挿管前にdrome：ARDS）に対する NHFT の有効性についてはは前酸素化を行い、操作時の無換気による低酸素血症報告が少ない。Messika らは単施設での 1 年間の観察を予防する。前酸素化における NPPV の有用性につい研究を行った 25）。呼吸管理を行った 560 症例のうちての報告もあるが 22）、NHFT は挿管操作時にも酸素投HFNC を使用した症例は 87 例であり、急性呼吸不全与を継続することができるため有用であると考えられに対しての第一選択として NHFT を導入したのは 51

る。Engström らは急性肺障害の動物実験モデルを用例であった。そのうち ARDS の診断基準を満たしたのい、喉頭に酸素を吹送することで無換気時の酸素化をが 45 例であったが、挿管人工呼吸に移行したのが 18

ある程度維持できることを示しており、挿管操作中例、NHFT のみで管理し得たのが 26 例、NPPV を併用に HFNC を用いて高流量・高濃度の酸素を投与し続けしたのが 1 例という結果であった。多変量解析で気管ることで酸素化の低下を防ぐことができる可能性を示

挿管と関連があるのは SAPS Ⅱスコアであり、重症例した。抜管後の低酸素血症への対応、気管支鏡検査なでは NHFT の成功率が低かった。では NPPV はどうだ

どについても現在は NPPV が使用されているが、患者ろうか。NPPV で管理することで ARDS 患者の約半数の状態に応じて NHFT を使用するケースも増えていく

で挿管を回避することができたという報告もあるが 26）、可能性がある。侵襲的な検査に対して鎮静を行う際のAgarwal らが行ったメタアナリシスではほぼ 50％の症軽度の呼吸抑制や低酸素血症に対して NHFT を使用す例で NPPV が失敗しているという結果であった 27）。

ることも考えられるが、舌根沈下などの上気道閉塞に

以上より現時点では、ARDS に対する呼吸管理も患対する陽圧効果は確実ではないため呼吸のモニタリン者の状態により適切と思われるものを選択することにグを行うことが望ましい。

なりそうである。すなわち、酸素化障害が軽度の症例

23）3）終末期医療では NHFT から開始し、酸素化の改善と肺リクルート

NPPV ガイドラインでは、挿管人工呼吸を望まないメント効果、死腔低減効果による呼吸状態の改善を期（do not intubate：DNI）患者に対しては、心不全合併待する。より高い PEEP や換気補助が必要であったり、症例では推奨度 B、心不全を合併しない場合は推奨度

高二酸化炭素血症を伴う、または心不全や COPD など

C1 である。臨床試験が困難である領域のためエビデの基礎疾患がある場合は NPPV を導入する。これらのンスが乏しく、アウトカムの改善効果については不明

挿管しない呼吸管理によって気管挿管が回避できるこである。Peters らは低酸素血症を来した呼吸不全を合とが望ましいが、過信は禁物である。ARDS に対する

併した DNI 症例に対する NHFT の効果を検証した

24）。

呼吸管理はいわゆる肺保護戦略として「少ない一回換NHFT 導入後動脈血酸素飽和度（arterial oxygen sat-気量」「高めの PEEP」「低いプラトー圧」などが推奨

uration：SaO2）は有意に改善し（89.1→94.7％）、呼吸されている。自発呼吸を温存する NHFT や NPPV で回数は減少した（30.6→24.7 回 / 分）
。NPPV に移行しはこの条件を実現することは難しいため、必要な場合た症例は 18％と少なく、DNI 症例の低酸素血症性呼吸は気管挿管を行い、肺を守ることが重要になる。

10）不全に対して NHFT は NPPV の代わりに使用し得ると述べている。
4）ICU

Ⅳ．お わ り に
NHFT は従来の酸素療法全てに代わり得るデバイス

低酸素血症を呈する急性呼吸不全については、そのであるが、保険点数が低くコストの問題が常につきま

重症度に応じて酸素投与→NHFT→NPPV→挿管人工

とうため、今後の保険点数改定が望まれる。従来高流November 30, 2016147

Saito K

量酸素投与で酸素化が維持できず NPPV を導入していた症例でも NHFT で酸素化の維持が可能な症例があると考えられ、NPPV がない、もしくは習熟度が低い病棟などで使用される機会は増えていくと考えられる。
NHFT と NPPV を 1 台で施行可能な機種や、NHFT でも気道により陽圧をかけられるカニューラの開発も行われているという話もあり、治療の選択肢が増えることは望ましい。

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しかし安易に高濃度酸素を投与し続けることは避けなければならない。NPPV は施行後 1 ～ 2 時間で血液ガスや理学所見の改善を認めない場合は気管挿管への移行を考慮すべきというコンセプトが一般的だが、NHFT についても同様であると考える。NHFT を使用する際には呼吸のモニタリングや呼吸状態の観察・判断が的確に行われなければ患者を重篤な状況に陥らせかねないということを医療従事者に周知すべきであり、適応や使用に関するガイドラインの作成が望まれる。

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そして PEEP や PS という気道への陽圧付加に関しては NPPV の優位性は揺るがない。従来 NPPV を使用してきた呼吸管理のある程度は NHFT でも可能になる

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high flow oxygen during all phases of the respiratory cycle.

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