人工呼吸◉総Jpn J Respir Care 2014；31：24-30

説◉

呼吸管理と体位

大塚将秀

キーワード：体位，肺気量分画，腹臥位，重症呼吸不全

要旨

体組織や肺内血液が受ける地球の重力の作用は体位によって異なり、呼吸機能にも影響を生じる。立位や座位に比べ、仰臥位では機能的残気量・肺コンプライアンス・解剖学的死腔は減少し、気道抵抗は増大する。換気分布や肺循環も影響を受けるが、自発換気時と強制換気時では異なる。
片側性肺疾患では健側を下にした側臥位で酸素化が改善する。重症呼吸不全患者への腹臥位療法は、酸素化の改善を認めるものの、今のところ死亡率を改善させる効果は明らかでない。サブグループ解析などでは、重症・背側病変・早期導入・長時間施行の場合に死亡率を低下させる可能性が示唆されている。

はじめに地球には重力が存在し、地上で生活するすべてのヒトにも重力の影響が及ぶ。
換気・ガス交換・酸素化など呼吸に関連するさまざ
まな事象は体位の影響を受けるが、このすべては重力の作用に起因し、重力が肺循環の血液や腹部内臓などの体組織に作用することで生じる。

Ⅰ．体位と健常者の肺気量分画・換気メカニクス
1．機能的残気量
体位が、ヒトの機能的残気量（functional residualcapacity：FRC）に与える影響を図 1 に示す。FRC は、仰臥位からファーラー位、逆トレンデレンブルグ位、座

図1

体位と機能的残気量の関係

仰臥位からファーラー位、逆トレンデレンブルグ位、座位、立位となるにしたがって増加し、頭低位になると減少する。
（文献 1 より許可を得て転載Ⓒ Elsevier）

位、立位となるにしたがって増加し、逆に頭低位（トレンデレンブルグ位）になると減少する 1, 2）。これは、2．肺コンプライアンス・胸郭コンプライアンス

腹部臓器が横隔膜を圧迫するため 3）とされている。側肺コンプライアンスは、座位・側臥位に比べて仰臥臥位と腹臥位では、仰臥位に比べて 15 〜 20％増加す位で減少する 4）。肺内血液量の増加、無気肺の発生、一る 1, 3）。

部の細気道閉塞などの関与 5）が推測されている。

横浜市立大学附属市民総合医療センター

24May 30, 2014

集中治療部

胸郭コンプライアンスは、胸壁と腹部の剛性の変化が相殺しあい、立位と仰臥位でほとんど変化しない 6）。

人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.31 No.1

その結果、肺コンプライアンスと胸郭コンプライアン
スの合成値である肺胸郭コンプライアンスは仰臥位で減少する。
3．気道抵抗気道抵抗は、立位に比べて仰臥位で 30 〜 40％増大する 5, 7）。気道径の変化の関与 3）が推測されている。
4．解剖学的死腔
解剖学的死腔量は肺容量の変化に依存し、座位に比べて仰臥位では約 2/3 に減少する 8）。

Ⅱ．体位と換気分布
換気分布は、複数の因子 3）に左右される。横隔膜に限らず、筋肉は収縮前の筋線維長が長いほど大きな収縮力を発揮する。仰臥位では腹側に比べて背側の横隔膜は腹部内臓の圧迫を受けて伸張しているので、自発

図2

West の zone model

肺を肺胞内圧と肺動静脈圧との大小関係で 3 つの zone に分ける。
肺胞内圧が肺動脈圧より高い zone 1 では、血流が流れないため死腔換気となる。肺胞内圧が肺動脈圧より低いが肺静脈圧より高い zone 2 では、肺動脈圧と肺胞内圧の圧差に比例した血流が流れる。上方になるほど肺動脈圧が低下するため、血流分布の高さ依存性は大きい。肺胞内圧が肺静脈圧より低い zone 3 では、血流は肺動静脈の圧差に比例して流れ、高さによる影響を受け（文献 9 より転載）にくくなる。

換気時は立位に比べて横隔膜に近接した下側肺の換気量が増加する。一方、周囲の構造物に囲まれている下る。高い位置になるほど肺動脈圧は低下するので、高側肺は、コンプライアンスが小さく無気肺も生じやすい低差による流量の変化が著しくなる。肺胞内圧が肺静ため拡張しにくい。これは、強制換気時に顕著となる。

脈圧よりも低い部位（zone 3）では、一般の臓器と同Ⅲ．体位と肺循環様に動静脈圧差に依存して血流が流れる。高い位置になれば肺動脈圧は低下するが、静脈弁のない肺静脈で肺は、頭尾方向で 30 〜 40cm、前後方向でおよそ 20cmは肺静脈圧も同様に低下するため動静脈圧差は高さのと巨大な臓器であるにもかかわらず、肺循環は体循環影響を受けない。しかし、低い位置ほど肺血管内圧がの 1/6 〜 1/5 の血圧しかない低圧系なので、体位の影高いため、血管が拡張して血管抵抗が低下する。その響を非常に大きく受ける。40cm の高低差は、血液にため低い位置ほど血流量は多くなるが、zone 2 に比べとって 40cmH2O（約 30mmHg）の圧差に相当する。こて部位による流量の差は小さくなる。

れは肺循環圧にとっては無視できない値であり、低い健常者の自発換気時に zone 1 は存在しないとされて位置と高い位置では流れる肺血流に大きな変化を生じいるが、強制換気時や気道閉塞を伴う肺疾患患者ではる。仰臥位に比べて高低差の大きい立位・座位・側臥出現する場合がある。

位では、より大きな影響を受ける。
肺動静脈圧と肺胞内圧の関係から肺循環系の特徴を説明する古典的なモデルに、West の zone model（図Ⅳ．呼吸不全と体位
1．片側性肺障害と体位2）9）がある。一般的に、動静脈の圧差に比例して血流含気・換気が低下した肺疾患では、病変部を灌流す量は決まるが、低圧系で灌流される肺循環では肺胞内る血液の酸素化が悪化するため、動脈血酸素分圧が低圧が肺動脈圧や肺静脈圧を上回る部分が出現する可能下する。肺障害が片側性の場合は、病変部を上方、健性があり、この部位では血流量が動静脈圧差に依存し常部が下側になるように体位変換すると、動脈血の酸なくなる。肺胞内圧が肺動脈圧を上回る部分（zone 1）素化が改善する 10 〜 15）。

では、血流が流れないので肺胞死腔となる。肺胞内圧が肺動脈圧より低いが肺静脈圧より高い部位（zone 2）では、肺動脈圧と肺胞内圧の差に依存して血流が流れ

2．重症呼吸不全と腹臥位療法
低酸素血症を伴う重症呼吸不全に対する腹臥位療法

May 30, 201425

Ohtsuka M

表1

重症呼吸不全に対して行われた腹臥位療法の無作為比較試験

ほとんどの報告で、酸素化は改善するものの転帰の改善を認めていない。
最新の Guerin（2013 年）の報告だけ死亡率の低下が得られている。
報告者

Gattinoni

GuerinVoggenreiter

CurleyMancebo

Chan

Fernandez

TacconeGuerin

報告年

2001

2004

2005

2005

2006

2007

2008

2009

2013

文献番号212223242526272829

ALI/
ARDS

急性呼吸不全

ALI/
ARDS

ALI

重症 ARDSARDS

早期 ARDSARDS

重症 ARDS

外傷

小児

症例数

304791401021362240342

466

腹臥位時間
（hr/日）

78.6

1118

1772hr＞20hr

8.4

17回数・期間

10 日

4.1 日

7回

4日

10.1 日

1回

51％

73％

ICU死亡率

不変

NA

NA

NA

不変

NA

NA

不変

NA

病院死亡率

NA

NA

NA

NA

不変

NA

NA

NA

NA

10日死亡率

不変

NA

NA

NA

NA

NA

NA

NA

NA

28 or 30日死亡率

NA

不変

NA

不変

NA

NA

NA

不変

改善

60日死亡率

NA

NA

NA

NA

NA

NA

不変

NA

NA

90日死亡率

NA

不変

不変

NA

NA

NA

NA

NA

改善

180日死亡率

不変

NA

NA

NA

NA

NA

NA

不変

NA

酸素化

改善

改善

改善

改善

改善

改善

改善

NA

NA

増加

不変
心停止減少

対象原疾患

合併症

不変

VAP 減少

肺炎減少

NA

市中肺炎

不変不変

不変

NA：not assessed，VAP：ventilator-associated pneumoniaの有用性を示した最初の報告 16）は、1974 年に Bryan

とんどの報告で死亡率の改善は得られていない（表 2）。

によって行われた。

唯一、2011 年の Abroug の報告 37）の中で、対象疾患腹臥位療法が低酸素血症を改善するメカニズムには、を ARDS に限った 4 つの無作為比較試験を解析すると、FRC の増加、換気血流比異常の是正、横隔膜の動きのICU 死亡率の改善（総症例数 540、オッズ比 0.708、95改善、気道分泌物のドレナージ、血行動態の改善、血％信頼限界 0.503 〜 0.997）が得られた。

管外肺内水分量分布の変化、胸腔内圧低下による細気道閉塞の減少など死亡率の評価が一定しない理由は、症例数が少ないことによるパワー不足のほか、原疾患の不均一性・重が示されている。

16 〜 20）

その後、低酸素血症の改善だけでなく救命率の改善

症度のばらつき・診断から腹臥位導入までの時間・腹も期待され、多くの研究が行われた。死亡率をエンド臥位で管理する一日あたりの時間・実施日数・人工呼の一覧を表 1 に示吸器の設定・肺保護換気の遵守度などが報告によってす。転帰を判断した時点はさまざまだが、最新の Guerin異なるからと考えられる。サブグループ解析や追加解（2013 年）の報告を除いて死亡率に差はなかった。

析などによると、重症・高度低酸素血症患者 21, 32, 33, 36, 42）、Guerin の結果がそれまでの報告と異なった理由につい診断後早期の導入 25）、背側病変 41）、長時間施行 35）でて、対象患者を選択する際に PEEP も含めて酸素化を有効である傾向または有意差があると報告されている。

評価したこと、急性呼吸促迫症候群（acute respiratory

一方、酸素化能の良否 35）や施行時間の長短 34）で死亡

distress syndrome：ARDS）の診断から 12 〜 24 時間率に有意差はないとする報告もあり、評価は一定してという早期に腹臥位療法を導入したこと、平均して人いない。転帰を左右する因子についても、血中インタ工呼吸時間の 73％という長期間にわたって実施したこーロイキン 6 の低下 26）のように組織損傷そのものの軽と、低一回換気量およびプラトー圧 30cmH2O 以下と減効果の可能性を示唆する報告もあり、まだ全容が明いう肺保護換気を遵守したことにあると著者らは分析らかにされたとはいえない。

ポイントとした無作為比較試験
29）

21 〜 29）している。無作為比較試験のメタ解析

26

May 30, 2014

30 〜 37）

でも、ほ酸素化能に関しては、これを検討したすべての報告人工呼吸表2

Jpn J Respir Care Vol.31 No.1

重症呼吸不全に対して行われた腹臥位療法のメタ解析

報告者

AbrougTiruvoipati

Alsaghir

Kopterides

SudSudGattinoni

AbrougAbroug

報告年

20082008200820092008201020102011

2011

30

3132333435363737

ALI/
ARDS

ALI/
ARDS

ARDS

低酸素性呼吸不全

低酸素性呼吸不全

低酸素性呼吸不全

ALI/
ARDS

ALI/
ARDS

ARDS

文献番号
対象

文献数（死亡率）
分析文献番号

54

54

1094

7

4

21 〜 25

21 〜 23,
25

21 〜 23,
25, 3821 〜 23,
25

21 〜 26,
38 〜 41

21 〜 28,39

21, 22,25, 2821 〜 23,
25 〜 28

25 〜 28

NANA

NA

NA

不変

改善

死亡率

不変

不変

症例数

1,372

1,271

オッズ比

0.97

0.98

95％信頼限界0.77 〜 1.22

0.7 〜 1.3

ICU死亡率

NANA

不変

不変

不変

1,486

1,786

1,573

0.96

0.97

0.84 〜 1.09 0.88 〜 1.07
不変不変

症例数

466

1,271

1,675

540

オッズ比

0.790.970.916

0.708

95％信頼限界28〜30日死亡率

NANA

不変

オッズ比

0.950.71 〜 1.28
NA

NA

症例数

不変0.750 〜 1.12 0.503〜0.997

NANA

NA

NA

NA

NA

NA

NA

NA

NA

NA

NA

NA

改善

改善

NA

NA

NA

不変

不変

NA

不変

1,271

オッズ比

0.9995％信頼限界

0.77 〜 1.27

酸素化

改善

改善

改善
（10 日後）

症例数

1,178

1,287833

25.1221.2

24.89

95％信頼限界

NA

1,231

95％信頼限界

P/F変化（mmHg）

NA

0.45 〜 1.39 0.77 〜 1.22

症例数

90日死亡率

NA15.10〜35.15 12.4 〜 30.0 15.3〜34.48

合併症
気道関連チューブ閉塞

発生率不変

症例数

1,372

1,271

1,351

オッズ比

1.011.30

1.58

1.160.71 〜 1.43

0.94 〜 1.80

1.24 〜 2.01

0.753〜1.784

95％信頼限界
褥NANA

増加

1,675

瘡
発生率

NANANA

症例数
オッズ比
95％信頼限界

増加

増加

増加

1,135504

1,279

1.49

1.36

1.29

NANA

NA

NA

1.17 〜 1.89 1.07 〜 1.71 1.16 〜 1.44

VAP
発生率

不変

不変

不変

不変減少

症例数

1,017983

967

967

1,026

0.77

0.78

0.78

0.81

0.81

オッズ比
95％信頼限界

NA0.57 〜 1.04 0.46 〜 1.32 0.40 〜 1.51 0.61 〜 1.10 0.66 〜 0.99

NA：not assessed，VAP：ventilator-associated pneumonia

May 30, 201427

Ohtsuka M

で改善が認められているので、腹臥位療法の効果はほにして最善の実施のプロトコールを決めていく必要がぼ評価が固まっているといえる。これをもって腹臥位ある。

療法導入の意義があると考えることもできるが、それ著者には規定された開示すべき COI はない。

だけでは患者にとって真のメリットはない。酸素化が改善すれば吸入気酸素濃度や PEEP を低下させること参考文献ができるが、その究極の意義は酸素による組織毒性や

1） Lumb AB：Elastic forces and lung volumes. In：Nunn’s

高圧による組織損傷の低減であり、効果があれば最終

Applied Respiratory Physiology. 7th ed. Edinburgh, Churchill

的には死亡率に反映される。したがって、死亡率が低下しなければ、酸素化の改善は実質的な意味を持たない。また、ARDS では救命後の呼吸機能低下が認められ、生活の質の低下が問題となっている。腹臥位療法
が、死亡率までは影響を及ぼさないものの、酸素化の改善効果で長期的な呼吸機能を温存できるならば意義がある。長期経過を追った報告はほとんどないが、1年後に呼吸機能・CT 所見・St. George’s respiratory
questionnaire による生活の質を評価した報告 44）では腹臥位療法の効果は認められなかった。
腹臥位に伴う合併症には、気管チューブの屈曲や気管切開カニューレの誤抜去など気道に関するもの、顔面の圧迫などによる組織損傷・褥瘡、動脈ラインや静脈ラインのトラブル、急変時の処置の遅れなどがあるが、合併症が増加する 28, 33 〜 35）という報告は少なく、多くは合併症の増加はない 21 〜 27, 29 〜 32, 37）としている。しかし、これらの報告を行っている施設は腹臥位への体位変換や腹臥位の保持に関して経験豊富であることが推測される。また、とくに体位変換時には多くのマンパワーを必要とするので、これらの結果がすべての施設に当てはまるかどうかは疑問である。一方、肺炎が減少したという報告も複数ある。腹臥位によっ

22, 23, 34）て口腔・鼻腔・咽頭の分泌物が口や鼻孔からドレナージされ、気道内への侵入量が減少するためではないかと考えられる。
以上より、現時点での呼吸不全に対する腹臥位療法の評価をまとめると、死亡率を低下させる効果は明確

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でないが、死亡率を上昇させることはなく、酸素化は

13） Ibañez J, Raurich JM, Abizanda R, et al：The effect of改善させる。合併症を増加させる可能性はあるが肺炎

lateral positions on gas exchange in patients with unilateralを減少させるという副次的効果があるかもしれないと

lung disease during mechanical ventilation. Intensive CareMed. 1981；7：231-4.

なる。したがって、背側病変が強く致命的な低酸素血14） Gillespie DJ, Rehder K：Body position and ventilation-症を呈する症例では、導入を考慮してもいい治療法とperfusion relationships in unilateral pulmonary disease.

考えられる。そして、実施する場合は、早期から長時間行うと効果が期待できるかもしれない。今後は、有効であるサブグループを明らかにし、適応患者を明確

28May 30, 2014

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221-9.

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Ohtsuka M

Respiratory management and the positioning
Masahide OHTSUKA, MD
Intensive Care Unit, Yokohama City University Medical Center
Corresponding author：Masahide OHTSUKA, MD
Intensive Care Unit, Yokohama City University Medical Center
4-57 Urafune-cho, Minami-ku, Yokohama, 232-0024, Japan
Key words：positioning，fraction of the lung volume，prone position，severe respiratory failure
Abstract
Since the effect of gravity on intrapulmonary blood and tissue changes according to the positioning,
respiratory function is influenced by posture. Moving from a sitting or upright position to a supine one reduces
functional residual capacity, reduces lung compliance, increases airflow resistance, and decreases mechanicaldead space. Distributions of ventilation and perfusion are also influenced by posture, and their effects differ
between spontaneous breathing and mechanical ventilation.
Arterial oxygen tension of a patient with unilateral lung disease is improved by placing the healthy lung in
the dependent position. Prone positioning for a patient with severe respiratory failure improves oxygenation
but fails to improve overall mortality. However, the possibility of mortality reduction of a patient receiving
prone positioning is suggested by subgroup analysis if oxygenation of the patient is very severe, the main
lesion is localized in dorsal lung, and prone positioning is introduced early and for a long time.

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May 30, 2014