序人工呼吸の歴史は比較的浅く，1950 年代にポリオが大流行した際に陽圧人工呼吸が死亡率を大幅に低下させることが知られ，人工呼吸器，気管チューブ等の器具などを中心に大きく発達してきた．人工呼吸器の技術的発達はまず自発呼吸との同調性改善に向けられ，ガス供給の精密化とセンサー技術の発展によるフィードバックシステムの改良が行われた．また
陽圧人工呼吸の副作用が認識されるようになり，人工呼吸器関連肺傷害という概念が現れた．急性呼吸不全の代表的な病態である急性呼吸窮迫症候群に対する適切な人工呼吸を考える際には，それまでの主要評価項目であった血液ガスや自発呼吸との同調性に代わって，人工呼吸器関連肺傷害をいかに減らすかということが主目的となった．適切な人工呼吸を行う
ためには人工呼吸器を理解するだけでは十分でなく，呼吸不全の病態を深く理解することが必須となった．
呼吸管理に関する知識と技術は日進月歩であるため多数の解説書がすでに存在する．しかしながら，それらの多くは呼吸管理の初学者向けであり，用語の解説や Q＆A 集なのが実態である．これは，わが国における呼吸管理の主体が看護師や臨床工学技師であるということと無関係ではないと考えている．ここで本書を世に問う目的として，①できる限り最新の知識を解説すること，②各項目の内容を生理学的基礎や歴史的経緯を含めて記述し現在の立ち位置を理解できるようにすること，③現時点で判明していることと不明なことを明らかにすること，④将来の展望を記載すること，とした．人工呼吸器に新しい換気モードが搭載されたような場合に，過去に解決済みである問題が蒸し返された経験から，単に流行のトピックを追うだけでは混乱を生じる危険性があるとの反省によるものである．
編集にあたって，それぞれの項目の執筆者には上記の方針にのっとり追記や修正をお願いすることとなったが，快く応じていただき大変感謝している．用語に関しても項目ごとの齟齬がないように統一するように勉めたが，適当な日本語の用語が存在していないものもあり
奇異な印象を受けられた場合はご容赦願いたい．項目間の矛盾はできるだけないように配慮したつもりであるが，執筆者の主張を尊重する観点から相反する部分がまったくないわけではない．しかし，どちらかが誤っているわけではなく，論争中の領域であるとご理解いただ
ければ幸いである．
本書にも頁数の制約がありすべての領域を網羅することはできなかったが，急性期呼吸管理に関する主要部は解説されており，本書を通読することで呼吸管理に関して専門家に相応しい知識を得ることができると自負している．本書が，呼吸管理のさらなる質の向上と，臨床家の実践に少しでも役立てられればと祈念している．
2016 年 3 月

藤野裕士
大阪大学大学院医学系研究科生体統御医学講座麻酔・集中治療医学教室教授

救急・集中治療アドバンス

急性呼吸不全

Contents
1章

急性呼吸不全の病態

1‑1 急性呼吸窮迫症候群
ARDSの病態 2 ／岳，山田芳嗣 2

河村

ARDSの定義 5 ／病態と定義の乖離 7 ／今後の課題 9Column アルコール依存症患者と ARDS 2

1‑2 慢性閉塞性肺疾患の増悪と気管支喘息発作
COPD の増悪と治療上の注意点

11 ／蝶名林直彦，仁多寅彦，西村直樹 11

気管支喘息発作と治療上の注意点

20

Column 内因性 PEEP とは 17

1‑3 間質性肺炎の急性増悪
急性増悪の病態と診断基準

近藤康博 25
25 ／

治療

28 ／

予後

31

Column 急性間質性肺炎（AIP） 26

1‑4 術後呼吸不全
定義

34 ／

下薗崇宏，讃井將満 34
原因，機序

34 ／

リスク因子

36 ／

予防

1‑5 胸部外傷による急性呼吸不全
胸部外傷の初期評価で行う検査

37 ／

治療

中原貴志，鶴田良介 45

45 ／急性呼吸不全をきたす胸部外傷

46

1‑6 人工呼吸器関連肺傷害
stressとは 52 ／吉田健史 52stressの肺内分布 54 ／人工呼吸器関連肺傷害（VALI）の構成要素 56

1‑7 人工呼吸器関連肺炎
定義と疫学
ンス指標

61 ／

62 ／

志馬伸朗，細川康二 61

診断 61 ／

病態生理

64 ／

VAP 発症の予後への影響予防法とエビデンス

1‑8 人工呼吸の循環への影響
静脈還流量と心拍出量 70 ／及ぼす影響 73 ／

41

65 ／

62 ／
治療

橘
自発呼吸が循環に及ぼす影響 73 ／

左心不全症例の自発呼吸の影響 74 ／

肺傷害が循環に及ぼす影響：陽圧換気と右心機能新しいサーベイラ
67

一也，竹内宗之 70
陽圧換気が循環に左心不全症例への陽圧換気 75 ／

77

v

2章

換気様式とパラメータ

2‑1 アシストコントロール換気
アシストコントロール換気の概念

81 ／

量制御，圧制御：どちらを選ぶ？

シストコントロール換気の欠点を補う換気モード

星

邦彦 80

81 ／

ア

85

Column 強制換気と補助換気の違い 81
Advice日本呼吸療法医学会の推奨する換気様式の選択と適正換気条件 84

2‑2 間欠的強制換気

大塚将秀 86

間欠的強制換気（IMV）とは
その注意点

90 ／

86 ／

設定の実際

同期式間欠的強制換気（SIMV） 89 ／91

2‑3 圧支持換気長江正晴，江木盛時 94

圧支持換気（PSV）とはがり時間の調整 96 ／94 ／PSV の作動

94 ／PSV の利点

PSV を使用しない患者 96 ／ているかどうかを評価する方法 97 ／95 ／PSV の立ち上

PSV によって呼吸仕事量が軽減し吸気トリガー（圧トリガー，流量トリガー） 97 ／呼気トリガー（termination criterion） 98 ／PSV を用いたウィーニング

2‑4 呼気終末陽圧

99

聡 100

中川

静的圧容量曲線と肺容量
方法

臨床応用と

100 ／

高い PEEP と低い PEEP 102 ／最良の PEEP の選択

103

2‑5 逆比換気

盛

逆比換気（IRV）の定義 106 ／換気設定における考え方

108 ／

換能が改善しない理由 109 ／タによる IRV のエビデンス

直博，桑迫勇登 106

IRV における酸素化改善のメカニズム 107 ／IRV の換気設定の実際

109 ／

IRV の

IRV を使用してもガス交

IRV の考えられうる副作用 109 ／動物および臨床デー

109

2‑6 人工呼吸器との同調性

内山昭則 112

不同調の診断法

112 ／

不同調の分類112 ／吸気トリガー相の不同調

113 ／

換

気モードと不同調

117 ／

吸気相の不同調117 ／吸気から呼気への転換相（吸気サイクルオフ相）の不同調

119 ／不同調の影響121

Column proportional assist ventilation（PAV）と NAVA 122

2‑7 非侵襲的陽圧換気
NPPV のメカニズム
管理上の注意点

Advicevi

129 ／方山真朱，布宮
124 ／NPPV で用いる換気モード

NPPV が有効な疾患

130

NPPV を成功させるためのコツ 130

126 ／

伸 124

NPPV の適応と禁忌，

3章

特殊な人工呼吸様式

3‑1 high frequency oscillatory ventilation（HFOV）
high frequency oscillatory ventilation（HFOV）とは 136 ／人 で HFOV が 可 能 な 人 工 呼 吸 器 138 ／中根正樹 136

HFOV の原理 136 ／成成 人 ARDS に 対 す る HFOV の 有 用 性 139 ／ARDS 以外の患者へのHFOV の適応 143

AdviceHFOV の禁忌 138

3‑2 airway pressure release ventilation（APRV）
APRV の「定義」と換気メカニズム 144 ／か？ 146 ／APRV の設定方法 145 ／APRVの適応と世界での使用状況 147 ／APRV はなぜ必要

APRV 使用上の注意点と問題点 148

3‑3 proportional assist ventilation（PAV）
PAV 開発の経緯 152 ／PAV モードの活用

透 144

小谷

換気メカニズムと動作原理

齋藤伸行 152
153 ／

使用上の注意155 ／156

Column PAVTM ＋の ％support（サポート率）の設定方法 155

3‑4 neurally adjusted ventilatory assist（NAVA）
NAVA の原理および換気メカニズム
点

160 ／

臨床データ

小寺厚志 159

162 ／適応と使用上の注意

163

Column NAVA モードの問題点と今後の展望 163

3‑5 tracheal gas insufflation（TGI）
メカニズム 165 ／モニタリング

4章

方法

165 ／

今中秀光 165

臨床データ 167 ／注意点 167 ／TGI 中の169

人工呼吸中の管理

4‑1 人工呼吸の適応

萩谷圭一，水谷太郎 172

人工呼吸管理の適応となる各病態について
NPPV か，気管挿管か172 ／

人工呼吸開始の判断

175

4‑2 肺保護的換気法
肺保護的換気法とはTopics174 ／吉田健史 179
179 ／肺保護的換気法を補助する治療

185

どの呼吸器パラメータが無作為比較試験の結果に最も影響を与えたのか

183

vii

4‑3 ウィーニングと抜管基準離脱開始の基準191 ／小野寺睦雄 191

自発呼吸トライアル（SBT） 192 ／吸からの離脱を促進する方法はあるのか？

抜管 193 ／194

4‑4 鎮静，鎮痛

土井松幸 197

人工呼吸中の鎮静，鎮痛の目的
ん妄の管理 204 ／
での鎮静法

人工呼

197 ／

疼痛の管理

197 ／

気管挿管下人工呼吸での鎮静法 205 ／

不穏の管理

201 ／

せ

非侵襲的陽圧換気（NPPV）

205

4‑5 筋弛緩

内山昭則 207

急性呼吸不全と筋弛緩薬の歴史 207 ／筋弛緩の利点209 ／

自発呼吸努力を温存した人工呼吸の利点 208 ／筋弛緩施行時の注意点など

212

4‑6 腹臥位療法

柴田純平，西田

腹臥位の生理学的利点 214 ／療法のエビデンス的意義

217 ／における合併症と注意点

219

Advice人工呼吸器関連肺傷害（VALI）の予防 217 ／腹臥位療法の適応とその条件

218 ／

修 214

腹臥位

腹臥位療法実施

腹臥位では腹部にかかる圧をできるだけ解放する 216

Column 前傾側臥位療法はマンパワー不足の解決策となりうるか？ 220

4‑7 分離肺換気

岡原修司，森松博史 223

分離肺換気とは 223 ／／分離肺換気の合併症

Topics

適応 223 ／分離肺換気の実際 223 ／229

一側肺換気（OLV）と術中肺保護換気225

4‑8 加温・加湿
加温・加湿が必要な理由 231 ／／人工鼻

疾患別の留意点 227

収，富田敏司 231

平尾
人工呼吸中の推奨加湿レベル 231 ／

加温加湿器 232

235

Column 加温・加湿を理解するうえで必要な用語 232

4‑9 モニタリング
経皮的酸素飽和度（SpO2） 241 ／渡邊具史，川前金幸 241
呼気終末二酸化炭素モニタリング（PETCO2） 243 ／人工呼吸器のグラフィックモニター 244 ／electrical impedance tomography（EIT） 247

4‑10 小児の人工呼吸

文

小児の呼吸器系の解剖学的・生理学的特徴 249 ／小児の人工呼吸管理の実際と問題点

viii

253

一恵，竹内宗之 249

小児の呼吸不全と ARDS 251 ／4‑11 麻酔中の人工呼吸

森松博史 257

麻酔中および術後呼吸器合併症
中の無気肺の予防と肺血流護的換気のエビデンス

258 ／

257 ／

麻酔による肺容量と呼吸の変化

集中治療室での肺保護的換気

258 ／

麻酔

麻酔中の肺保260

4‑12 人工呼吸患者の搬送
患者搬送の問題点 263 ／ける有害事象と対策 266 ／

5章

257 ／

中村利秋 263
病院間搬送における有害事象と対策 263 ／用手換気と機械換気の違い 268 ／

院内搬送にお搬送用人工呼吸器 270

extracorporeal membrane oxygenation（ECMO）

5‑1 ECMO の概要
定義 274 ／市場晋吾 274
ECMO に関連する用語

績およびエビデンス

278 ／

274 ／

ECMO の種類

ECMO の歴史

279 ／ECMO の今後

5‑2 VV‑ECMO の適応と今後の展望

現代の治療成281

梅井菜央，竹田晋浩 283

急性重症呼吸不全に対する VV‑ECMO の適応

6章

275 ／

283 ／

VV‑ECMO の今後の展望

286

急性呼吸不全の薬物療法

6‑1 ステロイド療法

松田直之 290

グルココルチコイド受容体の抗炎症作用 290 ／／敗血症性ショックにおけるステロイド療法

急性呼吸不全に対するステロイド療法 290
293

Column グルココルチコイド受容体の抗炎症作用機序 291

6‑2 特殊医療ガス付加療法
一酸化窒素

295 ／

藤野裕士 295

ヘリウム

297 ／

他のガス

298

6‑3 その他の薬物療法
サーファクタント
チン

303 ／

その他

付録

索引

301 ／

橋本
タンパク分解酵素阻害薬

β2 刺激薬 303 ／抗免疫療法 303 ／

302 ／

抗凝固薬

302 ／

悟 301
スタ

同種幹細胞による治療 303 ／304

1．加温加湿器一覧

平尾収，富田敏司 308

2．HMEF 一覧

平尾収，富田敏司 311

316

ix

1章

急性呼吸不全の病態

1‑1 急性呼吸窮迫症候群
はじめに●

急性呼吸窮迫症候群（acute respiratory distress syndrome：ARDS）は，原因疾患に罹患した後，急性に発症する非心原性肺水腫である 1）．病理学的にはびまん性肺胞傷害（diffuse alveolar damage：DAD）を呈することが典型
2）

である ．
●

臨床診断基準として 2012 年に Berlin 定義とよばれる定義が発表された．しかしながら，この定義は原因疾患や病理学的病態を必ずしも反映しておらず，ARDS は多種多様な病態・病因的背景をもつ疾患群として認識することが重要であると考えられる．

1 ARDS の病態●

ARDS は，原因となる疾患に引き続いて発症する肺胞隔壁（血管内皮，肺胞上皮）の透過性亢進によって起こる非心原性肺水腫である 1）．臨床的にはさ
まざまな傷害を契機に 6〜72 時間以内に急速に発症することが多い．血液ガス分析では肺胞気動脈血酸素分圧較差が開大し，低酸素血症のため高濃度酸素投与や人工呼吸管理が必要となる．

a ─ 原因，リスクファクター●

ARDS の原因は従来，肺の直接傷害と間接傷害に分けて考えられていた（表 1）1）．このなかでも敗血症は最も多い原因とされ，間接的に肺傷害をきたす．敗血症ではさまざまな炎症性サイトカインが過剰に誘導されていることから，サイトカイン刺激や各種メディエータにより主に好中球が肺に集積することによって ARDS が惹起されると考えられている．直接傷害としては，重症肺炎と誤嚥性肺炎の頻度が高いとされている．
●

また，直接傷害と間接傷害とにリスクファクターを分けることの意義についColumn アルコール依存症患者と ARDS
興味深いことに敗血症の中でもアルコール多飲者が，敗血症から ARDS の発症のハイリスク患者であるという報告 3）がある．220 例の ARDS 患者における前向きコホートスタディ 4）では，慢性アルコール依存症患者では 70％が敗血症から ARDS を発症したのに対し，非依存者では 30％であった．メカニズムとして，アルコールが内皮細胞への不適切な白血球接着を増強する可能性が示唆されている．

2

こ こ が ポ イ ント！

ARDS は急性に発症する非心原性肺水腫であり，典型
的には DAD を呈する

1-1

表1

表2

臨床上の ARDS 原因疾患
直接肺傷害

間接肺傷害

頻度が高いもの肺炎
胃内容の誤嚥

頻度が高いもの
敗血症
ショック，大量輸血を伴う
重症外傷

●

●
●

●

●

●

●

頻度が低いもの
頻度が低いもの
肺挫傷
人工心肺
脂肪塞栓
薬物大量摂取
溺水
急性膵炎
吸入傷害
輸血
再灌流性肺水腫（肺移植もしくは肺塞栓摘出術後）

●
●
●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●
●

1）

（Ware LB, et al. N Engl J Med 2000；342：1334‑49 より）●

急性呼吸窮迫症候群

Berlin 定義における ARDS のリス
クファクター

肺炎
肺以外が原因の敗血症
胃内容の誤嚥
大きな外傷
肺挫傷
膵炎
吸入傷害
重症熱傷
非心原性ショック
薬物大量摂取輸血 輸血関連急性肺障害（TRALI）
肺血管炎
溺水（Ferguson ND, et al. Intensive Care Med 2012；
38：1573‑82. 5）より）ても議論がある★1．直接的または間接的な性質に関係なく，むしろ，個々の患者で ARDS に関連するリスクファクターの識別が，ARDS につながっている基礎疾患の治療を導くのに役立つという考えから，後述する Berlin 定
義では ARDS のリスクファクターとして直接傷害・間接傷害の区別なく提示されている（表 2）5）．

以外の敗血症によって発症し た ARDS は， 肺 に 限 ってみれば肺保護的換気などの適切な支持療法が主体にする治療で有効性の確立したものはない．一方，肺に病因によって引き起こされた炎症性刺激によって，上皮細胞傷害，内皮細胞傷害が惹起され血管透過性が亢進することにより，肺胞内は高タンパクの滲
出性肺水腫が生じ，肺のガス交換能の悪化，肺コンプライアンスの低下，肺高血圧が引き起こされる 6）．

●

現時点では，原因臓器が肺なり，肺に直接効果を発揮b ─ 病態●★1

原 因 が あ る ARDS に お いて，ARDS に対する支持療法とともに肺の原疾患に対する治療が奏効すれば回復できる可能性が高まると考えられる．

ARDS では種々の機序によりガス交換能が低下する．肺水腫により肺胞が虚脱するが，血流はまだ保たれるためシャントが増加する．肺重量増加や，換気に有効な肺容積の減少，サーファクタント機能不全により肺コンプライア
ンスが低下する．

●

また，低酸素性肺血管収縮，呼気終末陽圧（positive end‑expiratory pressure：PEEP）による気道圧排，肺実質組織破壊や気道閉塞，高二酸化炭素血症や血管収縮薬の使用などが関与して肺高血圧が生じると考えられている 6）．上皮細胞傷害，血管透過性亢進については好中球が中心的な役割を果たすとされるが，さまざまなサイトカインが肺内の炎症に関与していると考1）

えられる ．
●

ここに 注 意！

さまざまなサイトカインが近年，血管透過性亢進に対してレニン ‑ アンギオテンシン系が重要な役割を7）果たす可能性が指摘されている ．IL‑6，IL‑1β，IL‑8，TNF‑αなどさまざ
まなサイトカインが発症に寄与している可能性が考えられるが，いまだ明確な発症メカニズム，ならびに特異的なバイオマーカーについても現時点では
8）

有用なものはなく，さまざまな検討がなされている ．

肺内の炎症に関与している▶IL：

interleukin▶TNF：

tumor necrosis factor

3

1章

●

急性呼吸不全の病態

患者は頻呼吸，呼吸苦，低酸素血症を呈し，大多数で人工呼吸管理が必要となる．ARDS 肺は一様に傷害されるのではなく，不均一に傷害されている9）．
人工呼吸管理の際には重力の影響を受け，仰臥位では肺水腫による重量の増加により背側の含気が減少するが，腹側の含気は保たれる傾向がある．

●

人工呼吸器による陽圧換気の際に，このような不均一に傷害された肺においては，一部では肺胞が過伸展され，一部では無気肺が残存する．過膨張した
腹側肺は容量傷害による肺組織傷害が起こり，さらに病態を悪化させる．一方，背側肺では無気肺の虚脱・再開通の繰り返しによって局所の上皮傷害や内皮傷害が惹起され，サイトカイン産生が増加し，全身性臓器障害が惹起される（biotrauma）可能性が示唆されている．背側・腹側ともに人工呼吸器関連肺傷害（VALI）を引き起こし，肺傷害が増悪する可能性がある 10）．

▶VALI：

ventilator‑associatedc ─ 病理学的所見●

lung injuries

病理学的には，びまん性肺胞傷害（DAD）を呈することが典型である．DADの組織学的所見はリスクファクターによる差はほとんどなく，傷害期間に相関するとされる．ただし，原因疾患の違いにより，筋線維芽細胞増生など組織学的所見の相違が認められる2）．DAD の病理像について以下に示す（表 3）．

滲出期の DAD●CT 像として両側性不均一な浸潤影が認められるが，重力の影響で下側肺領域の肺浸潤影が主に認められることが多い 9）．呼吸不全発症から 3〜7 日以内
であり，この期間での死亡例の肺所見は重量の増加である 2）．

●

組織学的には，きわめて早期の所見は肺毛細血管のうっ血，間質ならびに肺胞腔内浮腫であり，最も特徴的な所見は肺胞道を主体とする硝子膜
2）

●

★2

形成

2）

である ．加えて I 型肺胞上皮細胞の傷害，剥離，消失を認める ．

この硝子膜の構成成分は，器質化（増殖）期の DAD

細胞崩壊物質，表面活性物

肺を満たしていた液体が肺から再吸収され，修復機転が働き肺の間質，気腔の線維芽細胞反応が進行し，組織化が進行していく段階となる 5）．呼吸不全発症から 1〜3 週間後には炎症と器質化が混在し，間葉系細胞をはじめとし
2）た細胞増殖が生ずる ．II 型肺胞上皮細胞の増殖は，早い場合には ARDS 発
表3

●

●

間質性・肺胞性浮腫
硝子膜形成
I 型肺胞上皮細胞壊死

器質化（増殖）期（7 〜 21 日）
●
●

●
●

●
●
●

質 の ほ か， フ ィ ブ リ ノ ゲン，免疫グロブリン，補体などの血漿成分であり，表面にはフィブロネクチンなどが認められる 2）．

びまん性肺胞傷害（DAD）の病理像
滲出期（3 〜 7 日以内）

●

★2

白血球凝集
血管内皮細胞壊死
微小血栓●

間質・気腔内の筋線維芽細胞増殖
硝子膜の器質化II 型肺胞上皮細胞の過形成
軽度の慢性炎症
肺動脈内の早期器質化血栓

線維化期（21 〜 28 日以降）
●

●
●

●
●

膠原線維の沈着
II 型肺胞上皮細胞の過形成時に顕微鏡的蜂巣状肺様変化
肺動脈内器質化血栓
血管壁の中膜肥厚（日本呼吸器学会 ARDS ガイドライン作成委員会，編．ALI／ARDS 診療のためのガイドライン．第 2 版．学研メディカル秀潤社；
2010．p.22‑6 2）より）

4

1-1

急性呼吸窮迫症候群症から 3 日後に，また筋線維芽細胞増殖は 7 日以降に認められる 2）．
●肺の重量はさらに重く，硬くなる．肺の全体的な X 線撮影および CT 密度は減少し，肺構造が広範囲に変化していくことが観察される 9）．

●

組織学的には，肺胞腔内の硝子膜形成部位に一致して筋線維芽細胞の増生，膠原線維などの細胞外基質の沈着が認められる 2）．また病態と関連して，免疫組織学的には TNF‑αや IL‑1βが II 型肺胞上皮細胞や肺胞マクロファージに証明される 2）．

線維化期の DAD●ARDS 発症から 3〜4 週間以降で，膠原線維の増生などによってリモデリン
グが進行する 2）．肺胞腔内および壁には膠原線維が沈着し，空気血液関門間の肥厚が顕著になる 2）．

d ─ 死亡原因●

ARDS の死亡原因は，呼吸不全よりも多臓器不全が多いことが報告されている 11）．この報告によれば，ARDS 患者 217 例において 126 例（58％）が院内死亡した．最も多い原因は多臓器不全で 69％（88 例）であった．次いで敗血症が 66％（84 例），治療抵抗性低酸素血症 15％（19 例）,その他が 15％（19 例）であった．そして死亡した患者の 56％には複数の死因が認められ，治療抵抗性低酸素血症で死亡した患者の 89％（17／19 例）には多臓器不全もしくは敗血症が併存していた．

2 ARDS の定義
a ─ American‑European Consensus Conference（AECC）定義●12）

1994 年 の American‑European Consensus Conference（AECC）に よ っ て 発
表された定義が，近年まで 20 年近くにわたり使用されてきた．その定義は，①急性に発症し，②胸部 X 線において両側浸潤影を呈し，③肺動脈楔入圧（PAWP）が 18 mmHg 未満もしくは左房圧の上昇所見がない患者において， ▶PAWP：④ PaO2 ／FIO2 比が 300 mmHg 以下を急性肺傷害（ALI），200 mmHg 以下をARDS とするというものであった．
●

この定義は長年使用され続けていたが，疾患に対するさまざまな知見が得ら

pulmonary artery wedge
pressure▶PaO2：

arterial oxygen tension

れるにつれ，問題点の指摘も増加してきた．指摘された問題点 5, 13）としては （動脈血酸素分圧）
下記があげられる●

急性の定義があいまいであること．

●

酸素化能により ARDS／ALI が診断されるが，酸素化能に影響を及ぼすと▶FIO2：

fraction of inspiratory
oxygen（吸入酸素濃度）考えられる人工呼吸器設定や PEEP，FIO2 について記載がないことから， ▶

たとえば本来 ARDS と診断されるべきでない患者が，不適切な人工呼吸

ALI：

acute lung injury

管理などで ARDS と診断されることがあること，そして P/F 比が必ずしも予後と相関しないこと．

5

1章

急性呼吸不全の病態●

ALIという疾患概念が臨床的に適切に理解されていない可能性があること．

●

画像診断として胸部 X 線があげられているが，胸部 X 線の解釈には読影者によるばらつきが大きいことが考えられ，特異性に欠け，より詳細な画像検査を用いるべきではないかということ．

●

ARDS 患者においては治療過程による輸液投与によって静水圧の上昇や，高い PAWP が併存することがあり，また，PAWP 高値が必ずしも左房圧の亢進を示さないこともあることに加え，近年，肺動脈カテーテルの使用頻度が少なくなってきたことから診断基準に PAWP を用いるべきか検討する必要があること．

●

これらの問題点から改訂・改善の必要性が指摘されるようになり，2012 年に Berlin 定義 13）が発表された．

b ─ Berlin 定義（表 4）

13）●Berlin 定義におけるAECC 定義からの主な変更点として以下の点があげられる．
①明確には定義されていなかった急性に発症するという点を「原因となる侵襲または新しい／悪化した呼吸器症状から 1 週間以内に発症」と定義した．
② ALIという定義を廃止し，酸素化能により軽症（mild），中等症（moderate），
重症（severe）の 3 段階の ARDS とした．
③酸素化能は PEEP などによって変化するにもかかわらず，PEEP の値によらずに PaO2 ／FIO2 比が 300 mmHg 以下を診断基準としていた点を，少なくとも 5 cmH2O 以上の PEEP もしくは CPAP が使用された状況とした．
④胸部 X 線による両側浸潤影の診断については，診断精度の向上を目的として「両側浸潤影 ─ 胸水，無気肺，結節影のみで説明できない」という▶CPAP：

continuous positive airway pressure（持続性気道
内陽圧）定義を作成した．また，胸部単純 X 線だけでなく CT scan による画像診断も可能であることについて言及した

★3

．

★3

⑤心不全の否定に用いられる PAWP 18 mmHg 未満という診断基準について

CT に よ る 診 断 は，Berlin
定義における診断基準にお表4

いては，安全性，コストのARDS の Berlin 定義

急性発症
胸部画像

＊1

肺水腫の原因問題があり，また撮影可能原因となる侵襲または新しい／悪化した呼吸器症状から 1 週間以内に発症でない地域が多く想定され

両側浸潤影 ─ 胸水，無気肺，結節影のみで説明できないくの施設で CT 撮影が可能

心不全もしくは過剰輸液のみでは説明できない肺水腫
リスクのない場合，客観的評価（心エコーなど）が必要はないとされている 11）．

酸素化 ＊ 2
軽症（mild）

200＜PaO2 ／FIO2≦300 mmHg

中等症（moderate） 100＜PaO2 ／FIO2≦200 mmHg
重症（severe）

PaO2 ／FIO2≦100 mmHg

PEEP or CPAP≧5 cmH2O ＊ 3
PEEP≧5 cmH2O

PEEP≧5 cmH2O＊1：胸部 X 線もしくは CT．
：標高 1, 000 m 以上の場合，以下の式を用いて補正する．
［PaO2 ／FIO2 ×気圧／760］＊3：軽症の場合，非侵襲的換気が用いられることもある．
＊2（ARDS Definition Task Force, et al. JAMA 2012；307：2526‑3313）より）

6

るため（日本の病院では多であるが）， core part で

4章

人工呼吸中の管理

4 ‑2 肺保護的換気法
はじめに●

急性呼吸窮迫症候群（acute respiratory distress syndrome：ARDS

★1

）が初

めて報告されたのは 1967 年のことで，死亡率が 45％と非常に高く，また1）

ICU でよく遭遇する症候群として紹介された ．次第に，臨床だけでなく基★1
ただし当時は acute ではな
く adult であった．

礎研究でも集中治療分野における最優先課題へと発展していくのだが，当時，臨床・基礎研究を阻む大きな問題点は，ARDS の定義が定まっていなかったことにあった．
●

1994 年に American‑European Consensus criteria によって，ARDS は①急性発症，② X 線上，両側肺浸潤影，③低酸素血症，④左心不全の否定，を満たすものとして定義された 2）．診断基準ができたことで，肺保護的換気法（lung‑protective ventilation）に関するさまざまな臨床・基礎研究が精力的に行われるようになった．また，ARDS 定義の変遷は別項を参照いただきたい．
●

ARDS は病理組織学的には diffuse alveolar damage を呈し，肺全体に（浮腫のため）肺胞密度が上昇するが，不均一な胸膜圧 / 経肺圧分布のため腹側肺▶ ARDS 定義の変遷については 1 章「1‑1 急性呼吸窮迫症候群」（p.2）参照から背側肺にかけて不均一な肺含気分布を呈する 3）．仰臥位では，腹側肺領域は過膨張しやすく，背側肺領域は無気肺を形成する結果，正常肺はそのあいだの限られた領域に存在することになる（baby‑lung concept）4）．
●

こうした ARDS の不均一な肺内含気分布の理解や人工呼吸器関連肺傷害（ventilator‑associated lung injury：VALI）の 理 解 が 深 ま る に つ れ て，
ARDS に対する人工呼吸管理の概念に大きな変化をもたらすことになる．つまり，人工呼吸管理の目的が，呼吸仕事量を最小限にしつつガス交換を最適化することから，VALI を最小限にしつつ生命を維持するために最低限のガス交換を保つことに変化したのである 5）．これが ARDS に対する肺保護的換
気法の始まりである．
●

VALI を最小限にするために低 1 回換気量による肺保護的換気を行えば，高こ こ が ポ イ ント！

二酸化炭素血症になりやすく，たとえば頭蓋内圧亢進の危険性が増加するか

ガス交換の最適化より，低もしれない．逆にガス交換を最適化させようと大きな 1 回換気量で換気すれ

1 回 換 気 量 を 用 い た VALIば，VALI の危険性が増加するだろう．つまり何かを優先したければ別の何からの肺保護がより重要かを犠牲にする必要がある．以前は，間違いなく大きな 1 回換気量でガス交換の最適化を行っていたが，肺保護的換気法という概念の登場により，現在
は低 1 回換気量を用いた VALI からの肺保護に，より大きな関心が移った 5）．

1 肺保護的換気法とは●今までに VALI を最小限にするためにさまざまな換気戦略が行われてきた．

179

4章

人工呼吸中の管理

ECMO
ECCO 2R
高頻度換気
治療侵襲度増加

腹臥位筋弛緩薬使用非侵襲的陽圧換気

高 PEEP
低〜中等度 PEEP
低 1 回換気量換気
重症度増加
軽症 ARDS300

250

中等症 ARDS
200

150

重症 ARDS
100

PaO 2/FIO 2

図1

Berlin 定義による ARDS 重症度に応じた治療選択肢

ARDS 重症度に応じた肺保護的換気戦略を示している．低 1 回換気量，PEEP を基本に，より重症な ARDS に対しては，筋弛緩薬併用，腹臥位療法併用，さらには ECMO を選択してよい．
ECCO2R：extracorporeal CO2 removal， ECMO：extracorporeal membrane oxygenation（体外式膜型人工肺）．

（Ferguson ND, et al. Intensive Care Med 2012；38：1573‑82 11）より）

すなわち，高い stress（経肺圧）と strain（肺安静位から換気量が加わった結果，肺がどれだけ変形したかを示す）に関連する barotrauma と volutrauma
を 防 ぐ た め の 低 1 回 換 気 量， 低 プ ラ ト ー 圧， 低 駆 動 圧（＝ プ ラ ト ー 圧−PEEP，後述），呼吸ごとに繰り返される肺胞の開通と虚脱（tidal recruitment）に 関 連 す る atelectrauma を 防 ぐ た め の 高 い 呼 気 終 末 陽 圧（positiveend‑expiratory pressure：PEEP）付加がその根幹である 6‑8）．
●

低 1 回換気量法，低駆動圧と PEEP 付加は，ARDS の重症度にかかわらず必須の肺保護的換気である．より重症 ARDS の場合，肺保護的換気戦略を補助するものとして，重症 ARDS に対する筋弛緩薬併用，腹臥位療法併用などがあげられる 9，10）．Berlin 定義により ARDS の重症度分類がなされた結果，このように重症度別に ARDS に対する肺保護的換気戦略を行うことが可能となった（図 1）11）．

a ─ 低 1 回換気量●

上述のとおり，ARDS は不均一な胸膜圧 / 経肺圧分布のため腹側肺から背側肺にかけて不均一な肺含気分布を呈する結果，成人であっても換気に適した
正常な肺容量が 5 歳前後の男子程度と非常に減少する（baby‑lung concept）．

180

50

4-2

1.0

低 1 回換気量
生存退院
従来の 1 回換気量
生存
退院

0.9
0.8
0.7
患者の割合

肺保護的換気法

0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
00

20

40

60

80

100

120

140

160

180（日）

割り付け後の日数

図2

低 1 回換気量（6 mL/kg）と従来の 1 回換気量（12 mL/kg）の生存曲線

低 1 回換気量（6 mL/kg）と低プラトー圧（≦30 cmH2O）を用いた肺保護的換気戦略が，2000
年 ARDS Network による大規模無作為比較試験によっても確認された（1 回換気量：6 mL/kg
vs 12 mL/kg，死亡率：31％ vs 39. 8％， ＝0. 007）．

（ARDS Network. N Engl J Med 2000；342：1301‑8 7）より）

すなわち，低 1 回換気量を用いることで比較的小さな正常肺領域の過膨張を防ごうという意味が込められている．
●

低 1 回換気量（6 mL/kg）と低プラトー圧（≦30 cmH2O）を用いた肺保護的換気戦略が，VALI を最小限にすることで ARDS 患者の生命予後を改善させる
ことが 1998 年ブラジルの Amato らによって初めて報告され 6），その後 2000
年に ARDS Network による大規模無作為比較試験（RCT）によっても確認され た（1 回 換 気 量：6 mL/kg vs 12 mL/kg， 死 亡 率：31％ vs 39. 8％， ＝0. 007）（図 2）7）．これにより初めて，VALI の臨床における重要性（ARDS の患者予後に影響を与えているのかどうか）が確認された． 表 1 と表 2 にARDS ガイドラインや ARDS Network による大規模 RCT から推奨される
ARDS に対する人工呼吸器設定をまとめた 7，9，10，12）．

●

ARDS に対して表 1 のような肺保護的換気法を行ったとき，われわれを悩ます状況がしばしば発生する．すなわち，（1 回換気量を制限したために）pH＜7. 2 を伴う呼吸性（混合性）アシドーシスが起こる場合と，（1 回換気量を制限したが）プラトー圧が 30 cmH2O を超えてしまう場合とである．
●

pH＜7. 2 を伴うアシドーシスに対しては，①人工鼻から加温加湿器に変更するなど死腔を減らす努力をする，②呼吸回数を上限の 35 回 / 分，1 回換
気量を上限の 8 mL/kg にする，③重炭酸ナトリウムの投与を行う．

●

プラトー圧が 30 cmH2O を超えてしまう場合には，① 1 回換気量を 4 mL/

kg まで減量する，② PEEP を 2 cmH2O ずつ減量する．

●▶PaO2：

このようなプロトコールが ARDS 患者を対象にした大規模 RCT で使用されarterial oxygen tensionているので参考にしていただきたい 7，9，10）．

（動脈血酸素分圧）7）

さらに 2000 年 ARDS Network 臨床試験 の結果で強調しておきたい点は，生存率と酸素化能（PaO2/FIO2）は相関していないという結果である．1 日目▶FIO2：

fraction of inspiratory
oxygen（吸入酸素濃度）

181

4章

人工呼吸中の管理

表1

ARDS に対する人工呼吸器設定 ─ ARDS Network による推奨
呼吸器設定

目標

注意事項

1 回換気量6〜8 mL/kg 以下

●

プラトー圧

30 cmH2O 以下●

0. 5〜1 秒吸気ホールドしたときの吸気圧

呼吸回数

6〜35 回 / 分●

pH 7. 2〜7. 45 になるように調節する

吸気：呼気時間比

1：1〜1：2

酸素化の目標PaO2：55〜80 mmHg
（SpO2：88〜95％）

PEEP/FIO2

PEEP/FIO2 表に準じる●

表 2 を参照

実体重でなく，予想体重で計算することに注意
予想体重（男性）＝50＋0. 91×（身長 cm−152. 4）
予想体重（女性）＝45. 5＋0. 91×（身長 cm−152. 4）

PaO2：動脈血酸素分圧，SpO2：経皮的酸素飽和度，PEEP：呼気終末陽圧，FIO2：吸入酸素濃度．

表2

PEEP/FIO2 表PEEP（cmH2O）

5

5

8

8

10

10

10

12

14

14

14

16

18

18〜24

FIO2

0. 3

0. 4

0. 4

0. 5

0. 5

0. 6

0. 7

0. 7

0. 7

0. 8

0. 9

0. 9

0. 9

1. 0

PEEP/FIO2 の組み合わせを示している．PEEP 決定の際に ARDS Network で用いられている表である．
PEEP：呼気終末陽圧，FIO2：吸入酸素濃度．

PaO2/FIO2：158±73 vs 176±76（1 回換気量 6 mL/kg vs 12 mL/kg， ＜0. 05），3日目 PaO2/FIO2：160±68 vs 177±81（1 回換気量 6 mL/kg vs 12 mL/kg， ＜0. 05）というように，死亡率の低かった低 1 回換気量群のほうが酸素化能は低かった．結果的には，7日目になると12 mL/kg 群はより高い PEEPを必要とし，PaO2/FIO2：165±71 vs 164±88（1回換気量 6 mL/kg vs 12 mL/kg，ns）と酸素化能に差がなくなってしまう．
●

短期的な酸素化能の改善のために大きな 1 回換気量を患者に与えたり

▶ns：

★2

，

また不用意に FIO2 を上昇させたりすることは，決して患者の長期予後にはつながらない．ARDS Network では，PaO2 の目標は 55〜80 mmHg（酸素飽
和度 88〜95％）であり，FIO2 は可及的すみやかに高濃度酸素障害を防ぐために 60％以下にするべきであるとしている．
●

また低 1 回換気量群が予後を改善した理由は，低 1 回換気量（6 mL/kg）によるものなのか，低プラトー圧（≦30 cmH2O）によるものなのかという議論があった．たとえば，プラトー圧 30 cmH2O 以下に制限すれば 1 回換気量制限
は必要ないという議論である 13）．しかし，プラトー圧が 30 cmH2O 以下に制限できていたとしても 1 回換気量を制限することでさらに死亡率を減少させていたこと，またプラトー圧の上昇と死亡率の上昇に正の相関があることか
ら，結果的には，どのプラトー圧であったとしても 1 回換気量は制限するべきだという結論に達している 14）．

182

not significant★2
多くの場合，大きな 1 回換
気量は tidal recruitment を増加させ，酸素化能は一時的に改善する．
ここに 注 意！

高 1 回換気量設定，不用意な FIO2 の 上 昇 は 患 者 の 長
期予後につながらない

4-2b ─ 低駆動圧（driving pressure）★3●

上述の臨床研究の登場以降，VALI を引き起こす stress や strain を制限する
ために，低 1 回換気量，低プラトー圧，高 PEEP を基本とする肺保護的換気戦略が ARDS に対する人工呼吸管理の標準治療となった．しかし，実際に肺保護的換気法★3
駆動圧＝プラトー圧−
PEEP，いわゆる吸気圧のこと．

患者をみている救急 / 集中治療医は，呼吸器設定時にしばしばジレンマに直面する．たとえば，PEEP を上げると同時にプラトー圧も上がってしまい，
プラトー圧制限が困難になるという状況によく遭遇する．また，1 回換気量，プラトー圧，PEEP が ARDS の予後因子としてどれほど関与しているかは不明であった．
●

ARDS 患者では実際の換気に関与する正常肺の割合は激減しており（baby‑lung concept）4），その程度を正確に表す指標は呼吸器系コンプライアンス（compliance of respiratory system：CRS）の 低 下 で あ る．Amato ら は
ARDS の予後因子として，体格で標準化されただけの 1 回換気量そのものよりも，1 回換気量を CRS で標準化した値，つまり 機能的 な肺のサイズで標準化した値（駆動圧：ΔP＝1 回換気量 / CRS）のほうが優れているという仮説を立て解析した 8）．
●

Amato らの解析結果によれば，低 1 回換気量，低プラトー圧，高 PEEP を基本とする肺保護的換気戦略の効果は，同時に駆動圧の低下を伴う場合にのみ認められていたことがわかった（Topics 参照）．駆動圧は，1 回換気量を 機

こ こ が ポ イ ント！

能的 な肺のサイズで標準化した値であるので，換気に関与する正常肺（ba-高 PEEP で，かつ駆動圧がby‑lung）に加わる肺実質の変形をより直接的に示すと考えられる．そのた低下する場合のみ肺保護効

めに 1 回換気量や他の呼吸器パラメータよりも優れた ARDS の予後因子と果が認められた

Topics どの呼吸器パラメータが無作為比較試験の結果に最も影響を与えたのか

Amato らは，過去に行われた 9 つの RCT の ARDS 患者 3, 562 例のデータを対象に，mediation analysis という統計手法を用いて，どの呼吸器パラメータ（1 回換気量，プラトー圧，PEEP，駆動圧）が RCT の結果に最も影響を与えたのかを解析した．
結果，呼吸器パラメータの中で，駆動圧が最も強く生存率に関与していたことが明らかとなった．たとえ 1 回換気量やプラトー圧が正常上限以下に制限されていたとしても，駆動圧の増加は死亡率の増加に相関していた（相対リスク〈RR〉：1. 36，95％ CI：1. 17 1. 58， ＜0. 001）
（図 3）8）．またプラトー
圧の上昇は，必ずしも死亡率の増加には関連がなく，高い駆動圧に伴う場合にのみ，死亡率の増加に相関していた．
つまり，PEEP を上げると同時にプラトー圧も上がってしまうような場合（駆 動 圧 は 一 定）は， 死 亡 率 は 増 加 し な い の で あ る（図 4）8）． 逆 に い え ば，▶RR：

relative risk
▶CI：confidence interval

PEEP を上げても駆動圧が一定であれば，PEEP の肺保護効果（すなわち，死亡率の低下）は現れない．PEEP を上げて駆動圧が低下する場合にのみ，PEEPの肺保護効果が認められた（図 4）8）．

183

人工呼吸中の管理

院内死亡の多変量相対リスク

4章

2.5
2.0

＜0.001

図3
1.5（cmH2O）

0.5

リサンプリング A：
調整された PEEP

気道内圧
院内死亡の多変量相対リスク（Amato MB, et al. N Engl J Med 2015；
372：747‑55 8）より）

リサンプリング C：調整されたプラトー圧

40

30

40

30
ΔP

20
10

30
ΔP

20
10

PEEP

0

575 607 635 574 597

10
0566 577 696 568 582
サブサンプルの患者数

2.0

2.0

2.0

1.4

1.4

1.4

1.0

1.0

1.0

0.7

0.7
0.5
0.0

＜0.001S1 S2 S3 S4 S5
A

0.5
0.0
比較

ΔP

20

PEEP

PEEP
604 574 592 622 597

0.7
＝0.61
S1 S2 S3 S4 S5
B

高いプラトー圧：
リスクが高いとは限らない

図4

35

リサンプリング B：
調整されたΔP

400

全 1, 249 死亡事象を駆動圧の値で 15の群に分けプロットしている（黒点）．
すべての群の死亡平均リスクを 1. 0とし，それに対する各群の相対リスクが示されている．
1 回 換 気 量 が 正 常 上 限 以 下（6. 0〜
8.0 mL/kg）に制限されていたとしても，駆動圧の増加は院内死亡リスクの増加に相関している．

1.0

0.0
25
30
5
10
15
20
中央値 VT
駆動圧（ΔP）（cmH2O）（10〜90 パーセンタイル）
mL/kg（予想体重）6.0（5.9−7.5）6.1（5.8−9.2） 8.0（5.7−12.1）

院内死亡の相対リスクと駆
動圧の関係

0.5
0.0
比較

＜0.001S 1 S2 S 3 S 4 S5C

高 PEEP：
肺保護的でない場合もある

多変量調節後の院内死亡の相対リスク

プラトー圧の上昇は，必ずしも死亡率の増加には関連がなく（中央の上下），高い駆動圧に伴う場合にのみ，死亡率の増加に相関していた（左の上下）．つまり，PEEP を上げると同時にプラトー圧も上がってしまうような場合（駆動圧は一定）は，死亡率は増加しないのである（中央の上下）．逆にいえば，PEEP を上げても駆動圧が一定であれば，PEEP の肺保護効果（すなわち，死亡率の低下）は現れない（中央の上下）．PEEP を上げて駆動圧が低下する場合にのみ，PEEP の肺保護効果が認められた（右の上下）．

（Amato MB, et al. N Engl J Med 2015；372：747‑55 8）より）

184