人工呼吸

特Jpn J Respir Care 2015；32：163-8

集

呼吸管理における最近のモニタリング

換気を可視化するモニタリング：
Electrical impedance tomography による換気の局在性中村直久 1）・中根正樹 2）
キーワード：electrical impedance tomography，EIT，モニタリング，換気との間に流れた交流電流を測定する。この測定を、通Ⅰ．EIT と は電電極を順々に交換しながら体表一周分を行い、各電Electrical impedance tomography（EIT）は、体表極方向への電流のデータを重ね合わせて得られた体内面の皮膚に接触させるように巻きつけた電極を用いての電気抵抗（impedance）の強弱をマッピングするこ

電極間における生体内の電気抵抗を測定し、それを画とで、CT 検査のような断層画像が得られる（図 1）。
測定はリアルタイムで連続して行われるため、測定像化するモニタリング法である。
原理としては、体表面上に等間隔に 16 個の電極を範囲内の電気抵抗の変化を鋭敏に画像データに反映貼付し、このうちの隣り合った 2 電極を通電電極としし、動画として確認することが可能である（図 2）。て微弱な交流電流を流し、通電電極とそれ以外の電極

生体内で最も電気抵抗の変化に富む組織は肺であ1611621531412153141341341251256111098161102157981612153146117314134134125125611107986111079

図18EIT image 構成原理

1）山形大学医学部附属病院 麻酔科
2）同 高度集中治療センター

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Nakamura N, et al

図2電気抵抗変化の反映画像

呼気終末（左上）から徐々に吸気が始まり（上段左→右）、肺容量の増加に伴い青い色の領域が増えていく（中段左→右）。
最大に伸展した部分は白で示される（下段左→右）。

る。生体内の水分は電気抵抗が低く、空気は電気抵抗が非常に高いため、呼吸によって胸腔内に空気が流入すると、胸腔内の電気抵抗は極端に高くなる。
そのため、EIT 検査を胸部に用いることで、換気による胸郭内の電気抵抗の変化、すなわち含気状態の変化を観測することができる。測定範囲内の電気抵抗の相対値で画像が描出されるため、内部に空気を含まない心臓をゼロ点として較正に用いている。
そのため、前胸部における第 5 肋間前後の高さで EIT の測定が行われることが多い（図 3）。
Dräger Medical 社製の EIT では、電気抵抗が極端に低い含気の無い部位から、少しずつ含気が増えてきて、電気抵抗が高く含気が非常に多い部位になるにつれて、画像の表示色は黒→青→白と変化するようになっている。

Ⅱ．これまでの画像検査と異なる点、特に CT との比較（表 1）
SpO2 モニタリングや血液ガス所見などの呼吸生理学的パラメータからでは分からない肺の局所情報を得るための手段として、通常は胸部レントゲン検査やCT 検査などの画像診断が用いられる。ここでは、特に同じ断層画像である CT 検査と EIT の相違点を挙げる。

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図3EIT 測定中の様子

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表1

Jpn J Respir Care Vol.32 No.2能である。なお、図 4 では肺を画像上で Ventral（腹EIT と CT を比較して放射線被曝簡便さ

解像度画像側）から Dorsal（背側）までの 4 区域に分けたうえで、EIT無し

ベッドサイドで施行可能低い

動画

Mid-ventral 領域では全体の換気量の 35 ～ 40% を占CT

有り

移動が必要高い

静止画めていることが分かる。
ただし、EIT は CT よりも解像度が低いため、肺の1．検査としての比較含気が良好な部位と悪い部位が隣り合っている場合な

EIT では、胸郭に電極を巻き付けることができれどに、その境界が CT と比べて不明瞭なものとなる。

ば画像が得られるため、CT 検査のような放射線被曝同時に、臓器同士の境界や組織の識別能では CT 検査の心配がない。よって検査の回数制限がなく、24 時よりも劣るといえる 2，3）。

間連続での測定も可能である。また、ベッドサイドかⅢ．EIT の有効性らの患者移動の必要性がないため、搬送によるリスクや人工呼吸の中断が無くなり、人工呼吸器の設定変更

動 物 実 験 で は、 呼 気 終 末 陽 圧（positive end-や体位変換など、呼吸条件の変化に伴う局所換気状態expiratory pressure：PEEP）の増減による肺容量のの変化を経時的に測定する場合においては CT よりも変化は EIT と CT との間で有意な相関関係が認めらはるかに有利であるといえる。

れており 4）、EIT を用いての肺容量変化の評価は信頼性が高いといえる。また、肺局所の換気状況が把握で

2．画像所見の比較（図 4）

きるため、肺の区域ごとのエア入りの均一性も把握でEIT の大きな特徴として、肺の換気状態をリアルきる 1）。呼吸におけるリアルタイムの動画を経時的にタイムに動画で見ることができるので、肺の 1 断面に見ることが可能であるため、人工呼吸器の設定変更やおける呼気から吸気にかけてのガスの流入のタイミン

腹臥位療法など、肺理学療法の治療効果判定にも非常グがわかり、また、肺の領域毎に含気の多い部位と少に有用であるといえる。

ない部位とを、測定範囲内での相対値ではあるものの、さらには、現時点では人工呼吸器関連肺損傷（ven-

これまでの検査より詳細に評価することが可能であ

tilator-associated lung injury：VALI）の予防のため

る 1）。さらに、記録した画像データを解析することで、の指標として、人工呼吸設定を決める際にも有効では分割した肺領域毎の換気量の割合を算出することも可ないかといわれている。VALI は、不適切な人工呼吸

腹側左側

右側
CT：Lung imaging

図4

背側EIT：Lung function imaging

CT 画像と EIT 画像の比較

右図は腹側から背側までを 4 分割した際の標準的な換気分布の割合を示す。

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図5

症例 1 の CT 画像と EIT 画像

換気の左右差が大きいことが分かる。

図 6 症例 1 に CPAP および前傾側臥位を施行した後の EIT 画像
左右の換気がより均等になっている。

器設定による肺胞の過伸展と虚脱再開放が原因となっに対し、PO2 を指標に換気設定を行った群をコントローて惹起される肺損傷であり、肺保護換気戦略では、ルして EIT を用いた換気設定を行うことで、組織学PEEP などによる肺胞虚脱予防および換気量制限によ的に VALI を減少させたという報告もある 7）。これは、る肺胞過伸展の予防が主軸を担っている 5）。しかし、

EIT 使用群の呼吸管理として、EIT 画像上で無気肺換気量制限を行っても患者の肺に低換気の領域が多いと考えられる黒色で表示される領域が見られる際にはと肺胞過伸展が回避できないとする報告もある 6）。

PEEP 設定を高くすることを試み、過伸展と思われるEIT 検査を行うことでその達成度を客観的に評価し、無気肺および肺胞過伸展を生じている可能性を監視しながら人工呼吸設定を調整することで、より肺保護的な人工呼吸器設定を探ることができる可能性がある。豚の急性肺傷害（acute lung injury：ALI）モデル

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白色の領域を生じた際には最高気道内圧設定を下げるという操作を継続的に行うものであった。

Ⅳ．EIT の安全性
基本的に安全であるが、微弱な電流を流すためペー

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図7

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症例 2 の CT 画像と EIT 画像

左右肺での換気が不均一であることが分かる。

スメーカー埋め込み患者への使用は制限される。ベル

理中の症例。CT 画像では両側の背側無気肺が存在しトの長時間装着や浮腫の強い患者においては、ベルトており、また無気肺の領域以外にも間質影が散在しての皮膚面への接触が原因で水疱形成したり表皮剝離を認められる（図 7 左）。EIT では、呼気終末から吸気生じたりすることもあるので注意すべきである。になるにつれて、左肺は比較的均一に換気されている

Ⅴ．症 例 解 説
【症例 1】のに対し、右肺では一部の領域で、画像上で白くなるほど換気されている部位と黒いままで換気不良となっている部位があり、換気の不均一性が確認できる（図36 歳女性の呼吸不全症例、自発呼吸下の吸気終末7 右）。EIT 検査を行いながら無気肺を改善できるべの EIT 画像を示す（図 5 右）。CT 上では両側の背側く高い PEEP 設定とし、換気がなるべく均等になる無気肺が存在し、特に右肺に無気肺が目立っている（図ように、また過伸展が生じないように、プラトー圧な5 左）。EIT では右肺に黒～青の領域が多く、左肺にども考慮した適切な人工呼吸設定や、腹臥位や前傾側青～白の領域が多くなっている。つまり、エア入りが臥位などの適切な体位を模索することが必要であると右肺よりも左肺に偏っており、左右の肺で非常に不均考えられる。

等な換気になっている。背側無気肺のリクルートメン

この症例の右肺腹側のように、CT 画像上で含気がトおよび左前傾側臥位などの体位療法を含む呼吸理学あるように見える部位でも、EIT を測定してみると療法が検討される。

実際の吸気ではエア入りが不良であることが分かる。

持続気道陽圧（continuous positive airway pressure：

逆に、この症例の左肺背側のように、呼気終末で撮像CPAP）および左前傾側臥位療法を施行したところ、されている CT 画像では無気肺に見える部位において左肺の無気肺が軽減し、左右の領域で電気抵抗の高低も、EIT で確認すると吸気時にはエア入りが存在す差（黒～青～白の色彩変化）が少なくなっており、換ることがわかる場合がある。吸気に伴い虚脱肺が再開

気の不均等が解消されつつあることがわかる（図 6）。

放した可能性や、吸気に伴い肺の位置が尾側に移動した可能性などが考えられる。

【症例 2】
78 歳男性、急性呼吸促迫症候群（acute respiratory

本稿の全ての著者には規定された COI はない。

distress syndrome：ARDS）のため挿管人工呼吸管

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参考文献
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trial based on electrical impedance tomography. IntensiveCare Med. 2008；34：543-50.

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November 30, 20155） Gattinoni L, Caironi P, Cressoni M, et al：Lung recruitment in patients with the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med. 2006；354：1775-86.
6） Terragni PP, Rosboch G, Tealdi A, et al：Tidal hyperinflation during low tidal volume ventilation in acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med.
2007；175：160-6.
7） Wolf GK, Gomez-Laberge C, Rettig JS, et al：Mechanicalventilation guided by electrical impedance tomography inexperimental acute lung injury. Crit Care Med. 2013；41：1296-304.