人工呼吸◉短Jpn J Respir Care 2020；37：103-106

報◉

体外式膜型人工肺装着時における人工呼吸回路選択の検討鈴木英正 1）・鈴木健一 1）・市場晋吾 2）

キーワード：ECMO，人工呼吸回路，低換気，加温加湿

Ⅰ．は じ め に
体外式膜型人工肺（extra-corporeal membrane oxygenation：ECMO）を導入した患者は肺傷害回復のた
め Lung Rest 設定とするが、veno-venous ECMO（V-VECMO）では一回換気量（VT）＜30mL まで減少する症例を多く経験している。低換気状態では加温加湿式
成人回路での温度・湿度コントロールは困難であり、人工呼吸器・加温加湿器のアラームが頻回に発生してA：22mm 回路（スリーブ有）しまう。この対策として、当院では人工呼吸器を小児

図1

B：15mm 回路（スリーブ無）人工呼吸回路モード設定にて、加温加湿式小児用回路に切換え呼吸

フレックスタイプシングルヒーティング人工呼吸回路管理を行っている。また、回復期には換気状態の改善（INTERSURGICAL 社、イギリス）

により VT の著明な増加がみられる。しかし、採用している人工呼吸回路は患者適応に対する指標がなく、MR850（Fisher & Paykel 社、ニュージーランド）、人換気に対する性能特性についての情報は非公開となっ

工呼吸器回路：フレックス吸気熱線回路（INTERSUR-ているため、症例に合わせた回路選択が困難であった。

GICAL 社、イギリス、シングルヒーティング回路）のⅡ．目

的ECMO 導入患者における低換気時や回復期の換気変化に対する加温加湿式回路のサイズ選択について検討

回路（スリーブ無低流量タイプ、小児用：図 1-B）
、テスト肺：Self Test Lung（ドレーゲル社、ドイツ）を使用した。
方法 1：各回路の回路コンプライアンスと呼気抵抗、したので報告する。

Ⅲ．方

22mm 回路（スリーブ付、成人用：図 1-A）、・15mm法

人工呼吸器：Evita Infinity V500（ドレーゲル社、ドイツ、小児モード、base flow 3L/ 分）、加温加湿器：
1）日本医科大学付属病院 ME 部
2）同 外科系集中治療科［受付日：2018 年 12 月 17 日 採択日：2020 年 4 月 24 日］

吸気抵抗の測定のため、人工呼吸器にて呼吸回路点検機能を用いて各回路を 10 回ずつ測定した。回路抵抗は流量 2.5L/ 分、15L/ 分、30L/ 分、60L/ 分時を計測した。
方法 2：各回路の吸気回路内容量の測定のため、加温加湿された吸気が通過する人工呼吸回路構成部品である吸気熱線回路（図 2- ①）、回路内熱線先端からエMay 30, 2020103

Suzuki H, et al

アウェイ温測定部位の近位部である吸気回路先端（図25 分、30 分後のチャンバ温・エアウェイ温の加温加湿

2- ②）、Y ピースとカプノメータコネクタ、カテーテ器表示温度を 2 回測定した。その際、テスト肺を使用

ルマウントに対し、回路内に貯留させた蒸留水量を各し、外装を冷温水層にて 37℃で保温状態とした。

6 回測定した。22mm 回路はメスコネクタをオスコネⅣ．結クタ挿入分閉塞し、15mm 回路は同様の回路条件となるよう測定した。

果

各測定結果について平均値±標準偏差にて表記する。

方法 3：各回路の VT に対する加温加湿制御能の測定のため、室温（23.7±0.2℃）で回路が直接空調に当た

1．回路コンプライアンス測定結果らない環境下にて、加温加湿設定は結露コントロール

15mm、22mm 回路にて 1.28±0.04mL/cmH2O、2.13による制御を抑制するためチャンバ温 38℃エアウェイ±0.05mL/cmH2O となり、15mm 回路に対し 22mm 回

温 40℃固定のマニュアルモードとし、各回路に対し換路は 1.64 倍となった。回路抵抗は、22mm 回路に対し気設定 VC（PEEP 5cmH2O、Flow 20L/ 分、Ti 1.0 秒）

15mm 回路は吸気時に 6 倍以上、呼気時に 2.5 倍以上

にて VT 300mL ～ 20mL を 20mL 間隔で減少させ、呼の抵抗が生じた（図 3）。

吸回数（RR）10bpm、20bpm、30bpm で換気後 20 分、2．吸気回路内容量15mm、22mm 回路にて、吸気熱線回路は 605±10.8mL、224±5.5mL、回路内熱線先端－吸気回路先端は78.2±1.8mL、9.2±0.4mL、Y ピ ー ス は 22.5±0.3mL、②④①10.1±0.2mL となり、カプノメータコネクタは 5.0±0.1mL、カテーテルマウントは 25.3±0.6mL であった。また、挿管チューブ内の体積は、30cm チューブとして円柱体積を算出すると 7、8mm にて 11.5、15.1mL となる。

③3．人工呼吸回路の温度変化①

吸気熱線回路②回路内熱線先端〜吸気回路先端

22mm 回路にて RR 30bpm、20bpm、10bpm で換気熱線包囲範囲した際のチャンバ温とエアウェイ温を図 4-A に示す。

③チャンバ温測定部

チャンバ温は全換気設定において大きく変動せず設定④

エアウェイ温測定部

温を維持したが、エアウェイ温は呼吸回数が少ないほ

図2

人工呼吸回路の容量・温度測定部位

ど高い VT から低下する結果となった。22mm 回路で

図3（cmH2O/L/sec）
40.0■ 22mm circuit
35.0■ 15mm circuit
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
3.9
5.0
1.2
0.5 1.3
0.0
152.5
resistanceresistance（cmH2O/L/sec）
37.2
40.0
■ 22mm circuit
35.0■ 15mm circuit
30.0
25.0
20.1
20.0
15.0
11.6
10.0
5.3
4.4
2.9
5.0
1.7
0.7
0.0
153060（L/min）
2.5ﬂow（a）Inspiratory circuit resistanceMay 30, 2020

7.0
2.130
ﬂow
（b）Expiratory circuit resistance

人工呼吸回路の抵抗比較

測定値は、合計 10 回の測定による平均値＋標準偏差として表示している。

10413.1
3.860（L/min）

人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.37 No.1

A：22mm 人工呼吸回路（℃）

airway

40.0
39.0
38.0
37.0
36.0

35.0
300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80

6040VT（a）22mm circuit RR30bpm

20（℃）

Chamber

41.0

Indication temperature

Chamber

41.0

Indication temperature

Indication temperature（℃）

airway

40.0
39.0
38.0
37.0
36.035.0
300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80

VT（b）22mm circuit RR20bpm（mL）

604020Chamber

41.0

airway

40.0
39.0
38.0
37.0
36.035.0
300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80

VT（c）22mm circuit RR10bpm

（mL）

60

4020（mL）

B：15mm 人工呼吸回路
（℃）

41.0
40.0
39.0
38.0
37.0

Chamber

36.0

airway35.0
300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40VT（a）15mm circuit RR30bpm

20（mL）

図4（℃）

Indication temperature

Indication temperature

Indication temperature

（℃）

41.0
40.0
39.0
38.0
37.0

Chamber36.0airway
35.0
300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40VT（b）15mm circuit RR20bpm

2041.040.039.0
38.037.0

Chamber

36.0

airway35.0
300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40

VT（c）15mm circuit RR10bpm（mL）

20（mL）

一回換気量による人工呼吸回路の温度変化

温度測定は、回路内の安定した加温加湿状態から実施したため、高い換気量より低下させ測定している。
測定値は、合計 6 回の測定による平均値として表示している。のエアウェイ温の比較をすると、設定温が低下した VT響が生じると考える 3）。

は RR 30bpm、20bpm、10bpm に て 80mL、100mL、加温加湿制御については、エアウェイ温において 22220mL であった。これを分時換気量に換算すると、2.0mm 回路は分時換気量 2.0 ～ 2.4L/ 分にて温度湿度コン～ 2.4L/ 分で低下している。15mm 回路での測定結果

トロールが困難となり、3.0L/ 分以上では温度を保てては、全換気設定において大きく変動せず維持した（図いたため、本検証と同条件下では、分時換気量 3.0L/4-B）。

分以下では 15mm 回路へ切り換えを検討することが適Ⅴ．考察切であると考える。
これらの考察より Lung Rest 設定時の対策として、コンプライアンスは、22mm 回路よりも 15mm 回路

低換気時には 15mm 回路への切換え、回復期の換気増は内腔面積が小さいため、一定圧による compression

加時には 22mm 回路への切換え、回路への直接的な空volume が小さくなるため低減できていると考える。人調の影響を低減させることが重要であると推測できる。

工呼吸器には補正機能が装備されているものが多く、しかし、本検証の検討課題として、呼吸器により base

換気に対しての影響は軽減される。回路抵抗は、吸気・flow など駆動制御方式が異なるため他機種・回路にて呼気ともに 15mm 回路において抵抗が大きく増大し、対応時は検証が必要である。換気設定においても低換軽度ではあるが呼吸仕事量増加や換気応答性に影響が気時に吸気時間や休止時間、呼気時間、base flow を加生じる味した平均流量といった吸気滞留状態の調整による影。そのため、回路性能が保てる場合は 22mm1, 2）回路の選択が望ましいと考える。

響も今後検証していきたい。また、安定した換気下でまた、吸気回路容量測定結果から、低換気時には加模擬したため、不安定な換気時や気管吸引後では温度温されなくなる熱線先端－エアウェイ温測定部位（本制御が困難となる。さらには、成人の気管からの分泌検証では近位部の吸気回路先端として計測）の回路容物量は小児よりも多いため、成人患者への 15mm 回路量が大きくなることで回路内に吸気が滞留しやすくな使用時は回路への貯留に注意が必要となる。

り、熱線先端－挿管チューブの容量より少ない VT となることで吸気が肺へ到達しにくくなるため、環境温により回路内温度が冷却されやすくなり加温加湿へ影Ⅵ．結語

実験では低換気時において 15mm 回路への切換えに

May 30, 2020105

Suzuki H, et alよりエアウェイ温度を維持することができたが、換気流量の増加に伴い回路抵抗の上昇が呼吸仕事量増加につながると考えられるため、呼吸状態に合わせた回路選択が重要となる。

参考文献
1） 中大路多佳子，落合亮一，武田純三ほか：加温器ならびに人 工 呼 吸 回 路 が PSV の 換 気 量 に 及 ぼ す 影 響． 医 器 学．
1996；66：633-5．
2） 山下大輔，戸畑裕志，佐野茂ほか：小児用人工呼吸回路の回路抵抗に関する検討．人工呼吸．2001；18：207．
本稿の全ての著者には規定された COI はない。

3） 山下大輔，杉原学，山香修ほか：小児用人工呼吸回路の流量変化に対する温度変化の検討．医器学．2003；73：
601-2．

106May 30, 2020