人工呼吸◉講

Jpn J Respir Care 2017；34：149-53

座◉

呼吸管理のデバイス

経皮ガスモニター籏智武志・竹内宗之

キーワード：経皮，動脈血酸素分圧，動脈血二酸化炭素分圧，非侵襲

けて組織を潅流した後にループを描いて皮下の静脈にⅠ．は じ め に戻っていく。毛細血管から拡散された酸素は一部が皮経皮ガスモニターは皮膚表面の酸素分圧や二酸化炭

膚組織で消費され、毛細血管から拡散された二酸化炭素分圧を測定し、温度による補正を行って、動脈血酸素に産生された二酸化炭素が加わり組織を透過して皮素分圧（PaO2）および動脈血二酸化炭素分圧（PaCO2）膚表面に拡散している。

を推定し、経皮酸素分圧（tcPO2）および経皮二酸化炭センサーにより皮膚を加温すると毛細血管が拡張し、素分圧（tcPCO2）として表示する機器で、非侵襲で連毛細血管と動脈のガス分圧が近くなる。さらに毛細血続的な測定が可能である。

管から組織、皮膚表面へのガスの透過性が上がり測定1793 年、英国の外科医 Abernethy は自身の腕を水銀が安定する。しかしながら、加温は組織での酸素消費に沈めて皮膚表面から気泡が出ていることを示した。

や二酸化炭素産生を亢進させ、組織液へのガスの溶解

また 1851 年、VonGerlach は気体を満たした馬の膀胱量やヘモグロビン結合量を変化させるため、それらをを自身の胸に張り付けて皮膚表面から二酸化炭素が出補正する必要がある。ていることを示し「皮膚の毛細血管が呼吸をしている」

皮膚表面のセンサーでは、テフロンの電極膜を通過と述べた。1950 年代になって Stow と Severinghaus ら

した酸素が白金電極と銀電極により測定され、二酸化が皮膚から拡散する二酸化炭素を測定し、動脈血の二炭素は内部の緩衝液と化学反応を起こし水素イオンが酸化炭素分圧を推定する方法を考案した 。この経皮発生する、その際の pH の低下をガラス電極と銀電極ガスモニターは、皮膚を加温することでより正確に測で捉えることで二酸化炭素が測定される（図 1）。

1）定ができるようになり、1980 年頃に製品化された。現在では tcPCO2 と tcPO2 を同時に測定する製品や、パルⅢ．呼吸管理における経皮ガスモニター

スオキシメーターを内蔵し tcPCO2 と動脈血酸素飽和度

呼吸管理において動脈血を採取して血液ガス分析を（SpO2）を同時に測定する製品があり、非侵襲かつ連続行うのが標準的であるが、連続的な測定は難しく、血的に測定ができ、新生児から成人領域へ、呼吸の評価

管穿刺や動脈カテーテルの留置が必要で、痛み、血腫、から循環の評価へと用途が広がってきている 2）。

神経損傷、血管損傷、感染、採血による貧血などの侵Ⅱ．測 定 原 理
皮下の動脈から分岐した毛細血管は、皮膚表面に向大阪母子医療センター

集中治療科

襲性が問題となる。非侵襲で連続的な血液ガスモニタ
ーとしては、パルスオキシメーター、カプノグラフィ、経皮ガスモニターなどがある。
パルスオキシメーターは、ヘモグロビンの吸光度が酸素化により変化することを利用して動脈血酸素飽和November 30, 2017149

Hatachi T, et al

銀電極
白金電極：O2

ガラス電極：CO2

温度センサー
加温素子

緩衝液
電極膜

図1

皮膚とセンサーの模式図

度の測定ができ、臨床現場で広く普及している。しか吸の評価にとどまらず、クループ症候群の治療効果判しながら PaCO2 は測定できず、また PaO2 は測定できな定や 7）、気管支喘息の評価 8）に有用であったと報告さいため SaO2 が 100％に飽和するとそれ以上の高酸素血れている。
非侵襲的人工換気（noninvasive ventilation：NIV）症の評価はできない。
カプノグラフィは気管チューブや特殊な鼻カニューや睡眠時の呼吸の評価には、非侵襲で連続的な経皮ガレなどを使用して呼気を採取し、赤外光を当てて呼気スモニターはより有用と考えられ 6）、神経筋疾患の患者

終末二酸化炭素分圧（PETCO2）を測定し PaCO2 を推定や 9）、長期 NIV の小児において 10）、低酸素を伴わない、する。気管挿管された患者では有用であり、手術室やしたがってパルスオキシメーターでは発見のできない

集中治療室では普及し、1 呼吸ごとの評価が可能であ夜間の低換気が診断できるため呼吸管理に有用である

るが、気管チューブがない、エアリークがある、高頻と報告されている。同様に、術後や検査時の鎮静にお度振動（high frequency oscillation：HFO）を使用しける低換気の診断も可能で患者の安全管理に役立つ可ているなどの状況や、一回換気量が小さい小児などで能性がある。開頭手術後の高二酸化炭素血症が診断では測定が不正確になる。

き、予後と関連したとの報告 11）、手術後の自己調節鎮

経皮ガスモニターは非侵襲で連続的に PaO2 と PaCO2

痛法における低換気の診断 12）、胸腔鏡検査、大腸内視が推定できる。経皮ガスモニターによる tcPCO2 は PaCO2

鏡検査の鎮静による低換気の診断の報告がある 13, 14）。

より高めに表示される傾向があるが相関は良い 1）。またカプノグラフィと比較してより正確とされ、小児に

2．新生児における呼吸の評価

おいて PaCO2 との差は、経皮ガスモニターが 2.3±1.3

経皮ガスモニターは高酸素血症が評価できるので未mmHg で、カプノグラフィの 6.8±5.1mmHg より小さ

熟児網膜症の予防に、また PaCO2 が測定できるので、3）かったと報告されている 。換気血流不均衡がある片過換気や低換気を防ぎ慢性肺疾患や脳室周囲白質軟化

肺換気の場合や 、チアノーゼ性の先天性心疾患でシ症の予防に役立つ可能性がある。また、HFO による人

ャントがある場合 5）でも PaCO2 をよく反映する。経皮工呼吸中は振動のためにパルスオキシメーターでの測ガスモニターは動脈血と比較して 2 分程度測定値が遅定が難しい場合があり、また換気量が小さいためカプれる 6）。

ノグラフィでの測定も難しく、経皮ガスモニターが有4）

Ⅳ．経皮ガスモニターの臨床応用
1．成人、小児における呼吸の評価用かもしれない 15）。
3．循環の評価

経皮ガスモニターはパルスオキシメーターでは測定循環不全で組織潅流が悪くなると組織に二酸化炭素できない tcPCO2 測定での有用性の報告が多く、人工呼が貯留し、経皮ガスモニターの測定値が PaCO2 より高150

November 30, 2017

人工呼吸

図2

コーケンメディカル iP9200

図3くなる。この解離がショックの重症度を反映すると報Jpn J Respir Care Vol.34 No.2

ラジオメーター TCM45．センサーの装着位置。また熱傷患者の皮膚移植において、皮膚の循環が良く、体動の影響を受けにくい部位に移植片の血管新生が進むと tcPCO2 が低下していくとの装着する。新生児では鎖骨下の前胸壁が多いが、肩、報告腹壁も選択できる。新生児以外では胸部、上腕、大腿告されている

16）、下肢虚血の評価での有用性の報告がある

17）。

18）などが選択できるが、四肢は皮膚の循環が不良になり4．その他の臨床応用やすく測定には適していない場合がある。測定誤差を

経皮ガスモニターは病院間搬送における呼吸のモニ
タリング、心肺蘇生での予後予測19）、脳死判定の無20, 21）

呼吸試験における動脈採血のタイミングの決定など

22）

小さくするため、泡が入らないようにコンタクトゲルをセンサーにつけ、皮膚接着用のリングで隙間のないように体表面に装着する。の報告があり、糖尿病性ケトアシドーシスでは呼吸性の代償のため過換気となっているが、tcPCO2 を用いることにより治療効果が判定できると報告されている 23）。

Ⅴ．測定上の注意点
1．電極膜の交換電極膜の定期的な交換が必要である（10 ～ 14 日経過した場合など）。

6．温度設定二酸化炭素は拡散しやすく 37℃から測定ができるが低温では応答時間が長くなる。酸素分圧を測定する場
合は、酸素は拡散が温度に依存するため 42℃以上が必要である。熱傷予防のためセンサーの定期的な位置変更が必要で、新生児では 42 ～ 43℃で 4 時間以内、小児や成人では 43℃以下で 8 時間以内、44 ～ 45℃で 2～ 4 時間以内であれば熱傷のリスクは低いとされる。

2．電極の安定化、皮膚加温測定開始時に電極の安定化や皮膚加温に時間を要する。

最初の装着時には 1 ～ 2 時間後に皮膚の状態を確認し温度や連続測定時間を調節する。また循環不全、低体温、血管収縮薬、センサーが体の下に入るなどの圧迫

3．キャリブレーション
測定開始時、センサーの装着位置を変更した時、連続測定時間が長くなった時は、既知の濃度の酸素、二酸化炭素を含んだ較正用ガスでキャリブレーションが必要である。

で熱傷のリスクは高くなる。

Ⅵ．代表的な製品
代表的な製品には、コーケンメディカルの iP9200（図2）、ラジオメーターの TCM4（図 3）、新生電子の PO850A などがある。

4．誤差
皮膚の異常や浮腫がある場合、循環不全、低体温の患者では誤差が大きくなる。

Ⅶ．まとめ

経皮ガスモニターは非侵襲で連続的に PaO2 と PaCO2が推定でき、急性期の呼吸管理から、慢性期の呼吸管理、

November 30, 2017151

Hatachi T, et al（参考）保険収載
経皮的血液ガス分圧測定、血液ガス連続測定
1 時間以内又は 1 時間につき 100 点
5 時間を超えた場合 1 日につき 600 点
ア ‌循環及び呼吸不全があり酸素療法を行う新生児（出生時体重が 1,000g 未満又は 1,000g 以上 1,500g 未満の新生児の場合は、それぞれ 90 日又は 60 日を限度）
イ ‌神経筋疾患又は慢性呼吸器疾患の患者に対し、NPPV の適応判定及び機器の調整を目的として経皮的に血中の pCO2 を測定した場合。1 入院につき 2 日を限度。
経皮的酸素ガス分圧測定
1 日につき 100 点‌重症下肢血流障害が疑われる患者に対し、虚血肢の切断若しくは血行再建に係る治療方針の決定又は治療効果の判定のために経皮的に血中の pO2 を測定した場合に、3 月に 1 回に限り算定。

組織循環の評価などに用途は拡大している。しかしながら、熱傷のリスクやキャリブレーション、電極膜の交換の煩雑さがあり、体温に近い低温での測定や 24）、ガラス電極の代わりに光学センサーを用いるなどでキャリブレーションや電極膜の交換が不要になることなどが期待される 25）。

transcutaneous carbon dioxide in home-ventilated neuromuscular patients. Respir Care. 2012；57：1425-30.
10） Paiva R, Krivec U, Aubertin G, et al：Carbon dioxide monitoring during long-term noninvasive respiratory support inchildren. Intensive Care Med. 2009；35：1068-74.
11） Drummond KJ, Fearnside MR, Chee A：Transcutaneous
carbon dioxide measurement after craniotomy in spontane-

本稿の全ての著者には規定された COI はない。
参考文献
1） Martin JT：Chapter 25 Transcutaneous monitoring of carbon dioxide tension. Principles and Practice of Intensive
Care Monitoring. USA, McGraw-Hill Inc, 1998, pp 401-14.
2） Restrepo RD, Hirst KR, Wittnebel L, et al：AARC clinicalpractice guideline：transcutaneous monitoring of carbon
dioxide and oxygen：2012. Respir Care. 2012；57：1955-62.
3） Tobias JD, Meyer DJ：Noninvasive monitoring of carbon
dioxide during respiratory failure in toddlers and infants：
end-tidal versus transcutaneous carbon dioxide. Anesth
Analg. 1997；85：55-8.
4） Tobias JD：Noninvasive carbon dioxide monitoring during
one-lung ventilation：end-tidal versus transcutaneous techniques. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2003；17：306-8.
5） Wilson J, Russo P, Russo J, et al：Noninvasive monitoringof carbon dioxide in infants and children with congenital
heart disease：end-tidal versus transcutaneous techniques.
J Intensive Care Med. 2005；20：291-5.
6） Storre JH, Steurer B, Kabitz HJ, et al：Transcutaneous
PCO2 monitoring during initiation of noninvasive ventilation. Chest. 2007；132：1810-6.
7） Fanconi S, Burger R, Maurer H, et al：Transcutaneous carbon dioxide pressure for monitoring patients with severe
croup. J Pediatr. 1990；117：701-5.
8） Holmgren D, Sixt R：Transcutaneous and arterial bloodgas monitoring during acute asthmatic symptoms in older
children. Pediatr Pulmonol. 1992；14：80-4.

1529） Nardi J, Prigent H, Adala A, et al：Nocturnal oximetry andNovember 30, 2017

ously breathing patients. Neurosurgery. 1997；41：361-5；
discussion 365-7.
12） Kopka A, Wallace E, Reilly G, et al：Observational study of
perioperative PtcCO2 and SpO2 in non-ventilated patients
receiving epidural infusion or patient-controlled analgesia
using a single earlobe monitor（TOSCA）. Br J Anaesth.
2007；99：567-71.
13） Chhajed PN, Kaegi B, Rajasekaran R, et al：Detection ofhypoventilation during thoracoscopy：combined cutaneouscarbon dioxide tension and oximetry monitoring with a
new digital sensor. Chest. 2005；127：585-8.
14） Heuss LT, Chhajed PN, Schnieper P, et al：Combined pulse
oximetry/cutaneous carbon dioxide tension monitoring
during colonoscopies：pilot study with a smart ear clip.
Digestion. 2004；70：152-8.
15） Berkenbosch JW, Tobias JD：Transcutaneous carbon dioxide monitoring during high-frequency oscillatory ventilation in infants and children. Crit Care Med. 2002；30：1024-7.
16） Tremper KK, Shoemaker WC, Shippy CR, et al：Transcutaneous PCO2 monitoring on adult patients in the ICU andthe operating room. Crit Care Med. 1981；9：752-5.
17） Greenhalgh DG, Warden GD：Transcutaneous oxygen andcarbon dioxide measurements for determination of skingraft “take”. J Burn Care Rehabil. 1992；13：334-9.
18） Sugimoto I, Ohta T, Ishibashi H, et al：Transcutaneous
carbon dioxide tension for the evaluation of limb ischemia.
Surg Today. 2009；39：9-13.
19） Hinkelbein J, Floss F, Denz C, et al：Accuracy and precision of three different methods to determine Pco2（Paco2人工呼吸vs. Petco2 vs. Ptcco2）during interhospital ground transport of critically ill and ventilated adults. J Trauma. 2008；
65：10-8.
20） Tatevossian RG, Wo CC, Velmahos GC, et al：Transcutaneous oxygen and CO2 as early warning of tissue hypoxia
and hemodynamic shock in critically ill emergency patients. Crit Care Med. 2000；28：2248-53.
21） Choi SH, Kim JY, Yoon YH, et al：The use of transcutaneous CO2 monitoring in cardiac arrest patients：a feasibility study. Scand J Trauma Resusc Emerg Med. 2014；
22：70.
22） Lang CJ：Apnea testing guided by continuous transcuta-Jpn J Respir Care Vol.34 No.2

Care Med. 1998；26：868-72.
23） McBride ME, Berkenbosch JW, Tobias JD：Transcutaneous carbon dioxide monitoring during diabetic ketoacidosis in children and adolescents. Paediatr Anaesth. 2004；
14：167-71.
24） Aly S, El-Dib M, Mohamed M, et al：Transcutaneous carbon dioxide monitoring with reduced-temperature probes
in very low birth weight infants. Am J Perinatol. 2017；34：480-5.
25） Eberhard P：The design, use, and results of transcutaneous carbon dioxide analysis：current and future directions. Anesth Analg. 2007；105（6 Suppl）：S48-52.

neous monitoring of partial pressure of carbon dioxide. Crit

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