人工呼吸

特Jpn J Respir Care 2018；35：144-50

集

在宅人工呼吸の問題点

COPD、拘束性胸郭疾患、慢性心不全
松岡洋人
キーワード：COPD，拘束性胸郭疾患，慢性心不全，bilevel PAP，CPAP，ASV

どを引き起こす。睡眠呼吸障害の症状としては、夜間

Ⅰ．は じ め にの呼吸困難、不眠、頻回の中途覚醒、起床時の頭痛、

高二酸化炭素血症を伴うⅡ型呼吸不全においては、

昼間の傾眠、倦怠感などがあり、そのような症状があ

個々の疾患により複数の病態が関与し全体の病状を呈れば、睡眠呼吸障害の合併を疑って検索を行い対処すする。主要病態である肺胞低換気に加え、それを修飾ることが必要となる 1）。ポリソムノグラフィー（PSG）

する呼吸調節、呼吸筋負荷、睡眠呼吸障害が問題となでなくとも、夜間の SpO2 モニタリングでもスクリーる。高二酸化炭素血症における呼吸調節の変調というニング可能である。

問題は、腎臓により代償性に血中 HCO が増加し脳脊2010 年の我が国の全国規模のアンケート調査による

髄液の pH も代償されることでさらなる血中 CO2 の増と、慢性在宅 NPPV：2,753 人（375 施設）の基礎疾患

加が起こった場合に呼吸中枢における呼吸調節反応がは COPD：26％、肺結核後遺症：23％、神経筋疾患：

低下するというものである。これに対して、非侵襲的18％、睡眠時無呼吸症候群：14％、脊柱後側弯症：5％、陽圧換気（noninvasive positive pressure ventilation：

肺胞低換気症候群：3％、肺線維症・間質性肺炎：2％、NPPV）の使用は血中 CO2 を低下させることにより呼びまん性汎細気管支炎：1％という内訳であった 2）。

吸中枢の CO2 のセットポイントを下げて反応性を改

本稿では慢性期呼吸器疾患の主な NPPV 適応疾患で善させると考えられている。呼吸筋負荷の問題は特にある COPD、拘束性胸郭疾患（restrictive thoracic dis-

呼吸仕事量が多く呼吸筋疲労をきたしやすい慢性閉塞

ease：RTD；肺結核後遺症、脊柱後側弯症など）に加性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease：

え、Ⅱ型呼吸不全が主病態ではないが、最近増加してCOPD）でよくみられる。Bilevel positive airway pres-いる慢性心不全における NPPV について概説する。一sure（bilevel PAP）のモードを使用することで、inspi-

般的な定義として、持続陽圧呼吸（continuous positive

ratory positive airway pressure（IPAP）による吸気補airway pressure：CPAP）を含めた非侵襲的陽圧換気助が可能となり呼吸筋負荷の軽減を図ることができる。

療法が NPPV であり、さらに体外式陰圧式人工呼吸器

睡眠呼吸障害には主に閉塞性睡眠時無呼吸（obstruc-を使用する陰圧換気療法（negative pressure ventila-

tive sleep apnea：OSA）や心不全に合併するチェーン・tion）を含めて非侵襲的人工換気（noninvasive ventila-

ストークス呼吸、REM 睡眠時に多く見られる睡眠時低tion：NIV）と呼称する。最近は欧米の傾向にならい、換気があり、低酸素血症、高二酸化炭素血症の増悪因

非侵襲的陽圧換気療法を NIV と記載している報告が多子となり、呼吸不全のさらなる悪化、心不全の合併なく、本稿でも原著の記載に従い表記が混在する。

－
3

大阪はびきの医療センター

144

November 30, 2018

呼吸器内科

人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.35 No.2

クアップ呼吸回数（back-up respiratory rate：BURR）

Ⅱ．C O P Dを用いた high intensity-NIV（HI-NIV）の概念を提唱

1．COPD に対する陽圧換気療法の導入

している 17）。実際に IPAP 約 27cmH2O の HI-NIV と進行した COPD には高二酸化炭素血症を伴うⅡ型呼IPAP 約 15cmH2O の low-intensity NIV を 比 較 し た

吸不全を呈する症例が少なくない。これらの症例におRCT を行い、HI-NIV で 9.2mmHg の夜間 PaCO2 の低

いては、生活に支障をきたすほどの呼吸困難を自覚し、下を可能とし、呼吸機能、使用時間、労作時呼吸困難、健康関連の quality of life（HR QOL）がかなり障害さ

日中 PaCO2、HR QOL において有効性があったと報告れている。また、Ⅱ型呼吸不全のある慢性期 COPD でしている 18）。しかし、すべての患者で HI-NIV を適用すは、生命予後の悪化、入院の増加、呼吸機能などの低ることはできず、IPAP と BURR を増加させるのには下傾向の増悪が認められるようになる 3 ～ 6）。

限界があった。ところがその後、2014 年に 2 報、2017

安定期 COPD に対する NIV の最初の報告は 1980 年
代までさかのぼる。この頃は陽圧換気療法が使用され年に 1 報の HI-NIV の RCT が発表され、うち 2 報で生命予後の改善が報告された。

る前で、体外式陰圧式人工呼吸器が広く使用されておKohnlein らは高二酸化炭素血症を改善させることをり、ガス交換、呼吸筋筋力、入院率、呼吸困難などの目標にして安定期 COPD に対する長期 NPPV の生存自覚症状に有効性があるという報告はあったが症例数への効果を検討した。安定期の GOLD Ⅳ期で PaCO2＞の少ないものばかりで、大規模ランダム化比較試験

51.9mmHg かつ pH＞7.35 の患者を対象とし、NPPV は（RCT）では NIV の有効性は示せなかった

PaCO2 をベースラインから 20％以上低下させるか、48.1

。

7, 8）

1980 年代中期から NIV の中で NPPV が広く使用さmmHg 未満に低下させるように条件を設定された。主れるようになり、忍容性や成績が期待され、その使用

要評価項目は 1 年後の全死因による死亡率とし、患者が普及した 。COPD 急性増悪時の NPPV の有用性に

195 例を NPPV 群 102 例と対照群（標準治療を続行）

ついては多数の報告があり、死亡率の低下、挿管人工93 例に無作為に割り付けたところ、1 年での死亡率は呼吸の回避、入院期間の短縮が証明されている 10, 11）。

NPPV 群で 12％、対照群で 33％と有意差をもってまた、RTD や神経筋疾患に対する長期 NPPV の有効性

NPPV の有効性が証明された。また、一秒量や運動耐も疑いのないところである 12, 13）が、慢性期 COPD に対容能、HR QOL も改善した。NPPV の換気圧に関して、する有効性については確定的なエビデンスは示されな

平均 IPAP は 21.6cmH2O、平均 EPAP（expiratory pos-

かった。1991 年以降、比較的最近までいくつかの RCT

itive airway pressure）は 4.8cmH2O であった 19）。

9）を含んだ研究が発表されているが、ガス交換、呼吸機

Murphy らは 2010 年から 2015 年に英国の 13 施設で能、症状および HR QOL においてその有用性は示せな症例を登録した RCT を行っている。COPD 急性増悪でいか、かなり限定的であった。これらの RCT の対象

入院した患者のうち 2 ～ 4 週間持続する高二酸化炭素者の NPPV 導入前の平均 PaCO2 は 53mmHg であり、血症（PaCO2＞53mmHg）を対象とし、BMI＞35、OSA

NPPV の設定としては、短期試験では IPAP 14.7cmH2O、症候群、他疾患による呼吸不全は除外した。59 例を

使用時間 6.7 時間、長期試験では IPAP 13.6cmH2O、使home oxygen therapy（HOT）alone 群 に、57 例 を用時間 6.6 時間というものであった。COPD における

HOT＋home NIV 群に組み入れた。両群ともに平均酸であり、これは 1980

素流量は 1L で、NIV の条件は平均 IPAP 24cmH2O、平年代の酸素療法のコホート研究である NOTT 研究 15）

均 EPAP 4cmH2O、平均 back up rate 14 回 / 分であっや MRC 研究 16） の長期酸素療法（long term oxygen

た。症例の NIV 導入前の平均一秒量は 0.6L、平均 PaCO2

therapy：LTOT）のみの生存率と同等であった。

は 59mmHg であった。主要評価項目は 12 カ月間の観

5 年間の NPPV 継続率は 43％

13）

14）

察期間における再入院か死亡までの期間とした。HOT
2．High intensity-NIV（HI-NIV）＋NIV 群では再入院か死亡までの中央値は 4.3 カ月にWindisch らは初期の研究における不十分な呼吸器の対し、HOT alone 群は 1.4 カ月であった。観察期間終設定条件が COPD における NPPV の有用性を示せない

了時の再入院もしくは死亡は HOT＋NIV 群で 63.4％、理由であると考え、2002 年には高い吸気圧と多いバッ

HOT alone 群は 80.4％であった。COPD 急性増悪後にNovember 30, 2018145

Matsuoka H

表1

COPD 慢性期における NPPV 導入基準（文献 21 より引用）

下記 1 あるいは 2 に示すような自・他覚症状があり、3 の①～③いずれかを満たす場合。
1．呼吸困難感，起床時の頭痛・頭重感、過度の眠気などの自覚症状がある。
2．体重増加・頸静脈の怒張・下肢の浮腫などの肺性心の徴候。
3．① PaCO2≧55mmHg
P
 aCO2 の評価は、酸素吸入症例では、処方流量下の酸素吸入時の PaCO2、酸素吸入をしていない症例の場合、室内気下で評価する。
② ‌PaCO2＜55mmHg であるが、夜間の低換気による低酸素血症を認める症例。夜間の酸素処方流量下に終夜 PSG あるいは SpO2
モニターを実施し、SpO2＜90％が 5 分間以上継続するか、あるいは全体の 10％以上を占める症例。また、OSAS 合併症例で、nCPAP のみでは夜間の無呼吸、自覚症状が改善しない症例。
③ 安定期で PaCO2＜55mmHg であるが、高二酸化炭素血症を伴う増悪入院を繰り返す症例。

持続する高二酸化炭素血症の患者では NIV を HOT に定した S/T モードと同様に使用できた 24, 25）。

加えることにより 12 カ月以内の再入院や死亡までの期間を延長することが示された 20）。このような生命予後

5．呼吸リハビリテーション時の NPPV 使用

へのインパクトが発表される一方でいまだに HI-NIV の

重症 COPD のリハビリテーション時に NPPV を使用

適応患者、アドヒアランスを含めた問題点、至適条件

することにより、リハビリテーション中の歩行距離の設定などは欧州でも問題のままである。ましてや体格

延長や呼吸困難の軽減を認めたという急性効果をみたの小さい、やせ形の COPD 患者が圧倒的に多い我が国

もの 26）や NPPV を使用した 6 週間のリハビリテーショ

においてはこれほどの IPAP が必要であるかは疑問でン後に乳酸増加率、最大吸気筋力、6 分間歩行距離がある。ただ、HI-NIV の RCT の発表から、生命予後改改善したという長期効果 27）など複数の報告があるが、

善には PaCO2 の低下を目標にする条件設定の戦略が必

被験者数が少ないなどの理由で 2014 年のメタ解析では要なのかもしれないということを学べるのではないか

有意な効果とは認められなかった 28）。

と考える。表 1 に COPD 慢性期における NPPV の導入基準を示す 21）。

Ⅲ．拘束性胸郭疾患（RTD）
1．RTD に対する NPPV の有効性

3．OSA とのオーバーラップ

肺結核後遺症や脊柱後側弯症などの RTD は NPPV

睡眠呼吸障害の合併は COPD に多く、中でも OSAの合併は NPPV（CPAP）のよい適応であるのよい適応疾患である。

。Marin

肺結核に対しては有効な化学療法がなかった 1960 年

らは OSA の合併により COPD の予後が悪化し、CPAP

代まで、空洞や肺を虚脱させる人工気胸術や胸郭成形の導入によりその予後悪化がキャンセルされることを術などの虚脱療法や病巣を切除する肺切除術などが治示した療の主体であり盛んに行われていた 29）。たとえば、人

22）

。

23）

工気胸術後に経年変化で生じる胸膜の肥厚、強度の癒
4．VAPS

着などで胸郭コンプライアンスが著明に低下すること

COPD 患者において REM 睡眠時に睡眠時低換気がにより拘束性換気障害を起こす。化学療法による内科起こったり、体位により呼吸様式が変わったりと肺胞治療例においても、以前は気管支拡張、空洞、気腫性

換気量の変化は当然のこととして起こる。また、機器変化などの病変が広範囲に存在するいわゆる荒蕪肺とによるトリガーミスや高い IPAP によるマスクリーク

なり、著明な拘束性換気障害を呈する症例は少なくななどによる睡眠障害も問題となる。これらに患者の時々かった。外科治療例に比べ内科治療例では気道病変の刻々と変化する肺胞換気量や呼吸回数を担保するよう残存や気腫性変化が多く、閉塞性障害の合併も多い 30）。

に、NPPV 機器では IPAP、EPAP、呼吸回数を変化さ

脊柱後側弯症の原因として、以前は結核性脊椎炎（脊せるモードが開発され VAPS（volume-assured pres-

椎カリエス）が多かったが、現在でも先天性、神経筋

sure support）などと呼ばれている。これについても原性などがあり、拘束性換気障害を呈しⅡ型呼吸不全

いくつかの報告があり、血液ガスなどの生理学的指標を発症する症例がある 31）。

に影響を及ぼすことなく IPAP、EPAP、呼吸回数を固146

November 30, 2018

RTD に対する NPPV について、臨床症状、生活の質、

人工呼吸

表2

Jpn J Respir Care Vol.35 No.2

RTD における長期 NPPV の適応基準（文献 21 より引用）

1．‌自・他覚症状として、起床時の頭痛、昼間の眠気、疲労感、不眠、昼間のイライラ感、性格変化、知能の低下、夜間頻尿、労作時
呼吸困難、および、体重増加・頸静脈の怒張・下肢の浮腫などの肺性心の徴候のいずれかがある場合、以下の①、②の両方あるいはどちらか一方を満たせば長期 NPPV の適応となる。
① 昼間覚醒時低換気（PaCO2≧45mmHg）② 夜間睡眠時低換気（室内気吸入下の睡眠で SpO2＜90％が 5 分間以上継続するか、あるいは全体の 10％以上を占める）
2．上記の自・他覚症状のない場合でも、著しい昼間覚醒時低換気（PaCO2≧60mmHg）がある場合。
3．高二酸化炭素血症を伴う急性増悪入院を繰り返す場合。

生存率の改善を認めたコホート研究が 1990 年から複数表3行われている。Leger らによると、NPPV 導入前後で

方法 1
モード：T
IPAP：16cmH2O
EPAP：4cmH2O
呼吸回数：24 回 / 分％IPAPmax：40％の入院日数は脊椎後側弯症において導入前 1 年で 34 日
間の入院が必要であったのに比し、導入後 1 年では 10日に減少したことが示され、結核後遺症でも同様であった 12）。Simonds らは高二酸化炭素血症を伴った側弯症と結核後遺症における NPPV の 5 年間の継続率を 79％と 94％としており、COPD の 43％より継続率が良好であったとしている 13）。Petitjean らは在宅 NPPV で安定していた拘束性障害の症例で NPPV を一時中止した
ところ、平均 6.8 日で呼吸不全が代償できなくなったと

RTD における代表的な設定条件（文献 21 より引用）

方法 2
モード：S/T
IPAP：14 cmH2O
EPAP：4 cmH2O
呼吸回数：20 回 / 分
IPAPmax：1.2 秒
IPAPmin：0.8 秒

報告している 32）。LTOT 下の結核後遺症患者の予後については NPPV の保険収載前である 1985 年から 1993mode）より 5 年、10 年での継続率がよく、生命予後を年の 3,028 人を対象とした日本の調査で、5 年生存率は改善したと報告している。一見すると T mode は呼吸48.2％となっており 33）、このデータに比較して上記のの同調が危惧されるが、多めの換気回数と高めの IPAPNPPV 継続率は明らかに良好である。血液ガス所見にに設定することで患者の呼吸努力を減弱させ人工呼吸

ついても NPPV 導入により NPPV 非装着時の PaCO2 の器との同調をよくさせることができる。呼吸努力を減低下がみられる。これは呼吸筋負荷の改善、呼吸調節

弱させることにより呼吸筋負荷も減らすことができた

系のリセット（PaCO2 の低値でのリセット）などの機と推察している 36）。

序が考えられている 1）。また、この血液ガス所見の改

また、NPPV 導入の効果を得るためには高二酸化炭

善は約 5 年間維持されることが観察研究で言われてい素血症をどれほど是正するべきかという問題がある。

る

Budweiser らは NPPV 中の RTD の予後因子として。さらに、RTD にしばしば合併する肺高血12, 13, 34）

35）。

NPPV 導入前の夜間 PaCO2、ヘモグロビン値、Base

RTD に対する慢性期 NPPV 導入基準としては、表 2 のexcess が有意であったと報告している。特に夜間 PaCO2

ように、自他覚症状、睡眠時、覚醒時の低換気の程度、については 65mmHg をカットオフとして予後に有意差繰り返す急性増悪などにより適応を決定するがみられた 37）。Marti らは NPPV 導入前の PaCO2 56.4

圧症に対しても NPPV によりよい効果が得られる。

21）mmHg が導入後 1 カ月で日中 PaCO2 が 50mmHg 未満
2．RTD に対する NPPV 条件設定に低下すると予後が改善する独立因子であると言って

Tsuboi らは 184 人の結核後遺症に対し NPPV を導入

いる 38）。Tsuboi らは自発呼吸での PaCO2 が 71.1 ～ 90.2

し、モードによる NPPV 継続率を調査しており、決まっ

mmHg であった RTD に対し NPPV を導入し 3 ～ 6 カ

た呼吸回数で送気が開始されるモード（Timed mode；

月後に PaCO2 が 70mmHg 未満まで低下することが予後

T mode、Control mode）を用いたほうが患者の吸気に因子であったと報告している 39）。表 3 に RTD に対す合わせて送気するモード（Spontaneous mode；S mode、る NPPV の設定条件を示す 21）。T mode と S/T mode

Spontaneous/Timed mode；S/T mode、Assist/Controlの両者を試して、患者が心地よく感じるほうを選択す

November 30, 2018147

Matsuoka H

ることが勧められる。また、PaCO2 を低下させるよう

薬物療法のみの対照群よりも有意に心移植回避生存率

な IPAP の設定にも留意する必要がある。

が優れていたことが報告されている 47）。
ASV は患者の呼吸パタンをモニタリングし、緩やか

Ⅳ．慢性心不全な吸気圧増加と無呼吸時のバックアップ換気で換気量急性心筋梗塞などの致死率の高い心疾患に対する治を維持するモードである。CPAP と同様に慢性心不全

療が進歩し急性期の生存率の向上がもたらされているの血行動態を改善する急性効果があることが示されてが、その結果として慢性心不全の有病率は非常に高くいる 48）。NYHA 心機能分類Ⅱ度以上で LVEF＜55％のなっている。慢性期に十分な薬物治療が行われても肺心不全患者を、中等度以上の睡眠呼吸障害を有する群

うっ血がコントロールできず、呼吸困難などの症状がと軽症睡眠呼吸障害または睡眠呼吸障害のない群に分持続する重症心不全患者に対して、CPAP あるいは適けてそれぞれ 1 年間追跡した結果、中等度以上の睡眠呼応補助換気（adaptive servo-ventilation：ASV）とい

吸障害群および軽症以下のいずれの群においても ASVった NPPV を行うことにより症状の改善が得られるこ治療に伴い心血管イベントは有意に減少し、LVEF はとが多々経験された。また、慢性心不全患者では高有意に増加、BNP は有意に低下したという報告 49）や、頻度に睡眠呼吸障害の合併が起こり、予後が悪化する

内科治療が十分に行われた心不全患者を対象に、睡眠ことが報告されている。心不全に合併する睡眠呼呼吸障害の重症度にかかわらず ASV 治療を追加し 1 年

吸障害の主たる病態は睡眠時無呼吸であり、上気道閉間の追跡を行ったところ、予後因子となったのは睡眠塞に起因する OSA と呼吸中枢の呼吸ドライブの消失に呼吸障害の重症度や LVEF、BNP ではなく、ASV による中枢性睡眠時無呼吸（central sleep apnea：CSA）

対するアドヒアランスであったとの報告 50）がある。実の 2 種類に分けられる。CSA が心不全に合併する場合

臨床でもわが国では重症心不全患者に対してうっ血には、チェーン・ストークス呼吸（Cheyne-Stokes respi-

もとづく症状の緩和などを目的として ASV が使用さ

ration：CSR）を伴い、CSR-CSA（central sleep apnea

れてきた。しかし、AHI≧15 の CSA 優位の睡眠呼吸with Cheyne-Stokes respiration）とよばれる。CSR

障害を合併する LVEF≦45％の慢性心不全患者についとは一回換気量が漸増漸減する過呼吸のサイクルを繰

て ASV の予後改善効果を検討したランダム化大規模

り返す周期性異常呼吸である。CSR の起こる機序は、臨床試験 SERVE-HF では、対照群に比して ASV 群で左室拡張末期圧の上昇と肺うっ血に伴い肺の伸展受容

総死亡と心血管死亡はむしろ有意に増加するという結体が刺激され過換気が起こり PaCO2 の低下をきたし、果となった 51）。これを受けて日本循環器学会および日PaCO2 が呼吸中枢の無呼吸の閾値を下回ると中枢性の本心不全学会から ASV の適正使用に関するステートメ

無呼吸が生じるとされている。また中枢および末梢のント（第 2 報）52）が出され、中枢型優位の睡眠時無呼CO2 化学受容体の感受性が亢進しているのでわずかな吸を伴い安定状態にある左室収縮機能低下（LVEF≦

CO2 上昇で過換気が生じる

44）45％）にもとづく心不全患者（SERVE-HF 試験の被験

重症 OSA を合併し左室駆出率（LVEF）の低下した者と同じ状態の患者）に対する ASV の導入・継続は心不全（heart failure with reduced ejection fraction：

禁忌ではないが、慎重を期する必要があるという記載

HFrEF）患者を対象としたランダム化比較試験によりになっている。実臨床においてはまず CPAP の導入をCPAP による LVEF の改善が報告されており検討し、CPAP では睡眠時無呼吸の改善が不十分な場

40）

41 ～ 43）

。

、中等

45）

度以上の OSA を CPAP で治療することにより心不全の予後改善につながるとの観察研究の結果もある 46）。
OSA を有する HFrEF 患者に対しては、LVEF の改善合などに ASV 導入を考慮することが望ましい。

Ⅴ．お わ り にを目的として CPAP を考慮すべきである 40）。CPAP の

Bilevel PAP、CPAP、ASV といった NPPV の主要有効性としては OSA のみではなく、CSA を伴う慢性適応疾患について概説した。COPD や CSR-CSA を合心不全に対しても CANPAP 試験（258 例、平均追跡期

併した慢性心不全に対する生命予後改善効果および間 2 年）が行われ、その事後解析において CPAP によNPPV 設定条件についてはさらなる検討が必要である

り睡眠時無呼吸が抑制された群（AHI＜15/ 時）では、が、NPPV 導入後の各症例の自覚症状、activities of148

November 30, 2018

人工呼吸

daily living（ADL）、HR QOL などの改善を見ること
は実臨床で多々経験され、現時点では症例ごとに適応を考慮することが必要かと考える。慢性期 NPPV 導入には、条件設定のみならず、マスクフィッティング、
患者教育、社会保障、地域連携などさまざまな側面への対応が必要となるため、多職種によるチーム医療、
包括的ケアが必要になる。

Jpn J Respir Care Vol.35 No.2

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