特集
呼吸管理 ─上級編─

肺保護換気戦略の最新知識
─臨床的なアプローチ─
横浜市立大学附属市民総合医療センター集中治療部

刈谷隆之

KARIYA, Takayuki

大塚

将秀

OHTSUKA, Masahide

概要
人工呼吸管理は人工呼吸器関連肺傷害の発症の最少化が目標となり，肺保護換気戦略と呼ばれている．従来の指標である気道内圧・一回換気量とその問題点，新たな指標である駆動圧・経肺圧，そして肺保護換気戦略の非肺傷害患者への適用について述べる．

VALI（人工呼吸器関連肺傷害） 肺保護換気戦略 駆動圧 経肺圧1
人工呼吸器関連肺傷害を行ったモデルで肺傷害が生じていること，臨
床では高い気道内圧で換気されているときに肺傷害の発症が多かったことから，高い気道内陽圧 が 肺 傷 害 発 症 の 原 因 と 考 え ら れ， 圧 外 傷

人工呼吸療法は，重症呼吸不全の患者に対（barotrauma）とも呼ばれた．

し，酸素化の維持・換気量の維持・呼吸仕事量

その後，胸郭の拡張を抑え，高い気道内圧での軽減を目的として行われる．一方，呼吸不全

あっても肺気量の増加を伴わないようにした動治療として行われるものでありながら，人工呼物実験モデルでは，肺傷害が生じないことが示

吸を続けていると肺傷害が進行し，呼吸不全がさ れ， 肺 胞 腔 へ の 過 大 な 容 量 負 荷 が VALI/

悪化するケースがあることも知られていた．

VILI の原因であるとする，容量外傷（volutrau-

1970〜1980 年代には動物実験で不適切な換気ma）の概念が提唱された 1）．

設定により肺傷害を生じることが示され，ven-tilator‑induced lung injury（ VILI ）と 呼 ば れた．臨床では人工呼吸管理以外にも種々の因子
が 影 響 す る た め，ventilator‑associated lunginjury（VALI，人工呼吸器関連肺傷害）と呼ばれる．動物実験では非常に高い気道内圧で換気

ARDS：acute respiratory distress syndrome
CT：computed tomography
ICU：intensive care unit
PEEP：positive end‑expiratory pressure
RCT：randomized controlled trial
VALI：ventilator‑associated lung injury
VILI：ventilator‑induced lung injury

VOL.30 NO.8 2019749

barotrauma，volutrauma は，ともに VALI/

ma/volutrauma を防ぐために一回換気量を少VILI 発症の原因として吸気時の状態に着目しなくし，プラトー圧を低く抑え，atelectrauma

た概念である．一方，呼気時の状態に着目し，を防ぐために PEEP を高く設定することであ

高い PEEP と低い PEEP で換気を行った動物る．しかし，これらを織り込んだ人工呼吸器設実験では，低 PEEP 群で肺傷害が生じること

定では，分時換気量の低下は避けられず，高二が示された．この機序として換気に伴って肺胞

酸化炭素血症と呼吸性アシドーシスを招きやすが拡張─虚脱を繰り返すことが原因と推定さい．換気・酸素化の最適化を重視していた当時

2）

れ，atelectrauma の概念が提唱された ．

は，日常臨床では 10〜12 mL/kg 程度の大きな一回換気量が用いられるのが通例であった．
そ の よ う な な か， 1995 年 に Amato ら は，

2

ARDS 患 者 の 人 工 呼 吸 管 理 に お い て， 高 い

肺保護換気戦略の始まり

PEEP， 6 mL/kg 未 満 の 一 回 換 気 量， 40

barotrauma/volutrauma， atelectrauma の研究から導かれる肺傷害の予防は，barotrau-

cmH2O 未満の最高気道内圧，高二酸化炭素血症の許容（permissive hypercapnia）という新しいアプローチと，従来通りの管理〔12 mL/

肺保護換気戦略にかかわる気道内圧①プラトー圧
従量式換気における吸気ポーズ相終末の気道内圧のこと．気流がないので，気道抵抗で生じる圧を含まない，肺胞を拡張させるのに必要な気道内圧で，吸気時の肺胞内圧と等しいとされる（図 1a）．従圧式換気では，設定された吸気圧が吸気時の肺胞内圧に相当する（図 1b）．ただし，吸気相終末に気流が０になっていない場合は，肺胞内圧が吸気圧に達していないので，吸気圧は肺胞内圧を反映しない．
②駆動圧
肺の拡張─収縮サイクルにおける，肺胞内圧の変化の大きさのこと．従量式換気では「プラトー圧−PEEP」，従圧式換気では「吸気圧−PEEP」で求める（図 1）．

a）従量式換気b）従圧式換気

気道内圧

気道内圧

ピーク圧
プラトー圧

吸気圧
駆動圧

駆動圧

PEEP

PEEP

0

0

図 1 従量式および従圧式換気での気道内圧波形と各種の圧

750VOL.30 NO.8 2019

表 1 ARMA study 4）で使用された PEEP table
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

1. 0

1. 0

1. 0

PEEP
［cmH2O］

5

5

8

8

10

10

10

12

14

14

14

16

18

18

20

22

24

表の FIO2 と PEEP の組み合わせで人工呼吸器を設定し，酸素化の目標を PaO2 で 55〜80 Torr，SpO2 で 88〜95％とする．この目標を下回ったら 1 列右の FIO2 と PEEP の組み合わせに，目標を超えたら 1 列左の組み合わせに変更する．
例：FIO2 0. 7，PEEP 10 cmH2O の設定で，PaO2 が 50 Torr となったら FIO2 0. 7，PEEP 12 cmH2O に設定を変更する．

kg の一回換気量，吸入気酸素分画（FIO2）と血行動態をガイドにした最低限の PEEP，正常な

3‑1

barotrauma/volutrauma と換気量/プラトー圧制限

PaCO2 の維持〕を比較する，28 例の小規模なARDS などの傷害肺では，正常な含気を保っ

無作為化比較試験（RCT）を行い，前者で VALIた肺胞が減少し，5〜6 歳の小児相当の体積と3）も報告されている（baby lung concept）5）．こが減少することを報告した ．
この新しいアプローチは，さらに大規模な多のため，一回換気量が制限されなければ，この施設無作為化比較試験で検証された．2000 年「小さな肺」に過剰な容量・圧がかかることにに発表された，通称 ARMA study と呼ばれる

なり，barotrauma/volutrauma を生じてしま

研究では，一回換気量を 6 mL/kg（予測体重）に低く抑えた群を 12 mL/kg の対照群と比較
4）う．また，正常な含気を保っている領域の大きさは肺傷害の重症度によって異なるため，適正し，死亡率の有意な低下を報告した ．この研な一回換気量を推定することは困難である．

究により，VALI とその発症予防を考慮した換

ARMA study 以降，6 mL/kg が 1 つの目安と気設定の重要性が広く認識されるようになり，されることも多いが，実際には 6 mL/kg でも

人工呼吸管理の目標が，「ガス交換の最適化」

過剰となる症例が存在する．このため，気道内から「ガス交換を生命維持に必要な最低限に抑圧の制限（プラトー圧制限）も併用する必要が

えて VALI の発症を最少化する」ことに変化し

ある．

た．

3
肺保護換気戦略の基本

3 ‑ 2 atelectrauma と PEEP 付加
肺保護換気戦略における PEEP の役割は，
呼気終末時に肺胞が虚脱することを防ぎ，肺胞が周期的に虚脱・再拡張を繰り返すことによる

VALI と肺保護換気戦略の研究は，ARDS の肺傷害（atelectrauma）を予防することである．

研究とともに進んできている．これは，ARDS

しかし，PEEP の設定方法について確立された患者の肺では，正常な換気が行われる肺胞領域

方法はない．肺保護換気戦略が注目される端緒が体格から予測されるよりも非常に小さいたとなった ARMA study4）では，酸素化の目標とめ，肺胞過伸展が発生しやすいこと，傷害肺でし て PaO2 で あ れ ば 55〜80 Torr，SpO2 で あは肺重量が増加して下側肺が虚脱しやすいこと

れば 88〜95％とし，ここから逸脱した場合は，から VALI を発症しやすく，ARDS 患者の人工PEEP table と呼ばれる表（表 1）に基づいて，呼吸管理において大きなテーマとなるためであFIO2 と PEEP を組み合わせで変更する方法がる．

採用されている． 表 1 に示された PEEP は，VOL.30 NO.8 2019751

当時の一般的な設定に比べて高いものであっる場合（＝駆動圧が一定）は死亡率が上昇せず，た．その値に確固たる根拠があるわけではない

プラトー圧が一定でも PEEP が上昇しているが，その後も標準的な値として用いられてい場合（＝駆動圧が低下する）は死亡率が低下す

る． こ の PEEP を 対 照 群 と し， よ り 高 いることが示された．

PEEP 設定を被験群としたその後の 3 つの大こ の 結 果 を 前 述 の 状 態 に 当 て は め る と，

規模臨床研究では，いずれも死亡率に有意差がPEEP を上げた際にプラトー圧が上昇しても駆なかった．その後，この 3 つの研究のメタ解

動圧が不変なので，死亡率は上昇しないことに析が行われたが，やはり死亡率に有意差は示さなる．

れなかった．ただし，PaO2/FIO2≦200 の中等【ARDS 患者と駆動圧（driving pressure）の関係】〜重症の ARDS 患者においては，死亡率の低

駆動圧（⊿P）とは，「気流が０となる吸気終6）下傾向を示した ．本邦の「ARDS 診療ガイド
7）

末と呼気終末の気道内圧の差」のことで，肺おライン 2016」 では，「中等度以上の ARDS によび胸郭を拡張させるために必要な圧力のこと

は高めの PEEP を用いることを提案する」とさである（図 1）．

れている．

⊿P＝プラトー圧−PEEP
で求められる．

4
新しい知見

ARDS 患者に対して，俗に「肺が硬い」という 言 い 方 が な さ れ る こ と が あ る． こ れ は，ARDS 患者を用手換気した際に，換気量を得るために高い圧力（⊿P）が必要なことから生ま

4 ‑ 1 駆動圧（driving pressure）

れた表現と思われるが，ARDS 患者の肺の状態を適切に表すものではない．気道抵抗に打ち

肺保護換気戦略の新たな指標に，プラトー圧

勝って気流を流すために必要な圧を除いた患者と PEEP の 差 で あ る 駆 動 圧（ driving pres-の肺・胸郭を拡張する際に必要な圧力（⊿P）sure）がある．

は，呼吸器系コンプライアンス（CRS）によってARDS に対する人工呼吸療法の研究から，「少ない一回換気量」「低いプラトー圧」「高い

PEEP 設定」は，肺保護換気戦略の標準的な管理方針となった．しかし，実際の医療現場では

決まり，
⊿P＝

一回換気量（VT）

CRSという関係にある．

このすべてを満たすことがしばしば困難とな

コンプライアンスは膨らみやすさの指標である．たとえば，PEEP を上げることでプラトー

り，値が大きいほど膨らみやすいことになる．

圧制限を守れなくなる状況である．

CRS は，肺コンプライアンス（CL）と胸壁コン2015 年 に Amato ら は， 過 去 に 行 わ れ た 9
つの RCT の 3562 例のデータを対象として，

プライアンス（CCW）に分けられ，

上記 3 つの指標に駆動圧を加えた 4 つの因子

1
1
1
＝
＋
CRS
CL
CCW

のいずれが RCT の結果に最も影響を与えたか，という関係にある．

統計学的な解析を行った 8）．その結果，PEEPARDS 患者では，背側優位に肺胞虚脱が生が一定の場合は，プラトー圧が高くなるほど

じており，虚脱した肺胞の大部分は換気に関与（＝駆動圧が大きくなるほど）死亡率は上昇し，しないため，換気に関与する正常な肺胞領域はプラトー圧が上昇しても PEEP も上昇してい大きく減少している（図 2）．しかし正常な肺胞752VOL.30 NO.8 2019

正常な肺胞領域

虚脱した肺胞領域

図 2 ARDS 患者の胸部 CT の模式図
肺全体としてのコンプライアンス（CL）は，正常な肺胞領域の大きさを反映する．

領域に限れば，コンプライアンスは保たれており，「硬くない」のである．

4 ‑ 2 経肺圧

ARDS 患者では，肺全体としてのコンプラ

VALI・肺保護換気戦略に関するエビデンス

イアンス（CL）は，換気にかかわる正常な肺胞の多くは，自発呼吸がない条件下での研究の蓄領域の大きさを反映している．CCW は短時間積である．また，人工呼吸療法で治療者がモニでは変化しないので，CL の低下は CRS の低下

タリングして設定を調整できるのは気道内圧やとなり，CRS は正常な肺胞領域の大きさの指標

ガス流量なので，プラトー圧や PEEP，駆動となる．そして，⊿P を指標として一回換気量

圧，一回換気量といった指標が検討されてきを決定することで，体格ではなく，正常肺領域

た．

の大きさ（ARDS の重症度）に合わせて一回換気量を設定することができる．
ここで注意すべき点は，駆動圧に関するデー
タは自発呼吸がない患者から得られたものであ

現在では，酸素化能の維持や背側無気肺の減少，呼吸筋の廃用性萎縮予防などを考慮して，自発呼吸を温存した部分換気補助による人工呼吸管理を行うことが多くなってきている．

るということである．吸気努力がある患者の場

肺を拡張させる圧は，臓側胸膜を挟んだ肺胞合，肺を広げようとする力は，人工呼吸器によ内圧と胸腔内圧の差，すなわち経肺圧であるる陽圧と呼吸筋の収縮による陰圧の胸腔内圧の

（図 3）
．

合算になるので，駆動圧のみでの評価は，CRS

経肺圧＝肺胞内圧−胸腔内圧（正常肺胞の大きさ）を過大評価してしまうこ

肺胞過伸展を避ける肺保護換気戦略を行うにとになる．吸気努力が強い患者では，プラトー

当たり，自発呼吸のない状態ではプラトー圧や圧を下げても吸気努力が増して一回換気量が低駆動圧といった気道内圧を指標にした管理は有

下しないこともよく経験する．この状態は，決用である．これは，自発吸気がなければ胸腔内して「肺保護的ではない」ことに注意が必要でに強い陰圧が生じることはなく，気道内圧の制ある．

限 は， 経 肺 圧 の 制 限 に な る か ら で あ る（図3a → b，d）．

VOL.30 NO.8 2019753b）吸気終末（吸気圧 25）

d）
25
10

肺胞内圧
25
経肺圧 25a）呼気終末（PEEP 10）

胸郭は受動的に拡張される

胸腔内圧 0
肺胞

0
－5

気道内圧

経肺圧

胸腔内圧

肺胞内圧
10
胸腔内圧－5c）吸気終末（吸気圧 25）

胸郭

e）
25
10

：肺胞内圧による
肺の拡張

肺胞内圧
25

0
－5

経肺圧

－15

：自発吸気で発生した
胸 腔 内 陰 圧 に よる
肺の拡張

経肺圧 40
胸腔内圧－15

呼吸筋による
能動的な胸郭の拡張

図 3 自発呼吸の有無と経肺圧の関係
a）〜c）：肺胞・胸腔の模式図（b は自発呼吸なし，c は自発呼吸あり）

d），e）：気道内圧・胸腔内圧・経肺圧の関係と推移の模式図（d は自発呼吸なし，e は自発呼吸あり）

対して，自発呼吸を温存した人工呼吸管理でている．重症の ARDS 患者で筋弛緩薬を 48 時

は，胸腔内圧は呼吸筋の収縮により低下し，吸間投与して，自発呼吸を抑制した群を対照群と気努力が強いと大きく陰圧になる．呼吸不全患

比較し，死亡率を低下させることが報告されて者の人工呼吸管理で，患者の吸気努力が強く，いる 9）．一方，完全な調節換気では呼吸筋の廃

陥没呼吸となり，設定の調整を要することはよ用性萎縮が数日間で発生することも報告されてく経験される．このような状況では，経肺圧はいる．食道内圧測定による経肺圧の測定は，筋人工呼吸器でモニタされる気道内圧よりも大き弛緩薬の使用が有益になる患者を判断するのにくなり，プラトー圧や駆動圧の制限だけでは肺有用かもしれない．

の過膨張を防ぐことができない（図 3a → c，e）．

食道内圧からの経肺圧の推定は，PEEP の設

肺保護のためには，経肺圧をモニタして適切定に用いることもできる．ARMA study 4）よりなレベルに管理することが理論的には望ましも高い PEEP の有用性を検証しようとした大い．胸腔内圧を直接測定するのは侵襲的なの

規模臨床研究 3 つでは，いずれも予後の差がで，代用として食道内圧を測定し，気道内圧と認められなかったことは前述した．肺胞のサイの差を経肺圧としてモニタすることが試みられズは経肺圧によって決まる．肺は腹側から背側754

VOL.30 NO.8 2019

になるにしたがって肺自体の重さがより大きく加わる．傷害肺では炎症などにより肺の重量が4 ‑ 3 肺傷害患者以外での肺保護換気戦略

増加しているため，この勾配はより大きくな

前述のように，肺保護換気戦略は ARDS 患

る．また心臓などの縦隔の重さ，腹部臓器の重者を対象とした研究で進歩してきたが，近年はさも背側に大きくかかる．よって，背側ほど胸正常肺患者への適用も研究されている．

腔内圧は高くなって呼気終末に経肺圧が小さく

15 編 の RCT の， 全 身 麻 酔 手 術 を 受 け たなり，肺胞は虚脱しやすくなる．食道内圧測定

2127 例のデータをメタ解析した研究では，一から経肺圧を推定し，呼気終末でも 0 cmH2O

回換気量を制限すると，大きな一回換気量かつ以上となるように PEEP を設定した群を通常

低 PEEP の群に比べて術後肺合併症の減少がで認められた 11）．また，小さな一回換気量であれは，酸素化能・肺コンプライアンスの改善・死ば PEEP 値 と 肺 合 併 症 の 発 生 率 に 関 連 は な

亡率の低下が認められている．

かった．これは，一回換気量制限の健常肺に対の PEEP 設定を行った群と比較した研究10）

ただし，食道内圧にはいくつかの問題があする肺保護効果を示すものである．

る．それは，食道内圧で代用している胸腔内圧

ICU に入室した非 ARDS 患者 2184 例を対は重力の影響により上部ほど低くなるため，経象として一回換気量の影響を分析したメタ解析

肺圧は肺の部位によって異なり，食道内圧は胸で は， 一 回 換 気 量 を 7 mL/kg 以 下， 7〜10

腔内圧全体を表しているわけではないことであmL/kg， 10 mL/kg 以 上 の 3 群 に 分 け る と，

る．また，食道内圧・経肺圧のモニタリングがARDS または肺炎の発症率は，それぞれ 23％，

できる人工呼吸器は限られており，広く普及し28％，31％であったことが報告されている 12）．

ているものではない．したがって，経肺圧を直また，17 編の RCT の，全身麻酔手術を受けた接患者管理に利用するのではなく，そのコンセ

2250 例のデータをメタ解析した研究では，駆プトを理解して臨床的な兆候（呼吸補助筋の使動圧のみが術後肺合併症の発生に寄与してい用，胸腔ドレーンが挿入されている患者では水た 13）．

封部の液面の動きなど）から強い吸気努力を示

これらから，全身麻酔下手術や非 ARDS のしている患者を察知し，経肺圧の上昇を疑ってICU 患者においても，ARDS 患者と同様な肺対処することが重要である．

保護的人工呼吸管理が有用であることが示唆される．
■著者連絡先メールアドレス
刈谷隆之：tkariya@yokohama-cu.ac.jp■文献1） Dreyfuss D, Soler P, Basset G, et al：High inflation pressure pulmonary edema. Respective effects of high airway
pressure, high tidal volume, and positive end‑expiratory pressure, Am Rev Respir Dis 137(5): 1159‑1164, 1988
2） Muscedere JG, Mullen JB, Gan K, et al：Tidal ventilation at low airway pressures can augment lung injury, Am J
Respir Crit Care Med 149(5): 1327‑1334, 1994
3） Amato MB, Barbas CS, Medeiros DM, et al：Beneficial effects of the open lung approach with low distending
pressures in acute respiratory distress syndrome. A prospective randomized study on mechanical ventilation, Am
J Respir Crit Care Med 152(6 Pt 1): 1835‑1846, 1995
4） Acute Respirator y Distress Syndrome Network, Brower RG, Matthay MA, et al：Ventilation with lower tidal

volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respirator y distresssyndrome, N Engl J Med 342(18): 1301‑1308, 2000

VOL.30 NO.8 2019755

5） Gattinoni L, Pesenti A：The concept of baby lung , Intensive Care Med 31(6): 776‑784, 2005
6） Briel M, Meade M, Mercat A, et al：Higher vs lower positive end‑expiratory pressure in patients with acute lunginjury and acute respiratory distress syndrome: systematic review and meta‑analysis, JAMA 303(9): 865‑873,
20107） 一般社団法人日本集中治療医学会 , 一般社団法人日本呼吸療法医学会 , 一般社団法人日本呼吸器学会：ARDS 診療ガイド
ライン 2016
https://www.jsicm.org/pdf/ARDSGL2016.pdf（2019 年 6 月 7 日現在）
8） Amato MB, Meade MO, Slutsky AS, et al：Driving pressure and sur vival in the acute respirator y distresssyndrome, N Engl J Med 372(8): 747‑755, 20159） Papazian L, Forel JM, Gacouin A, et al：Neuromuscular blockers in early acute respiratory distress syndrome, N
Engl J Med 363(12): 1107‑1116, 201010）Talmor D, Sarge T, Malhotra A, et al：Mechanical ventilation guided by esophageal pressure in acute lung injury,
N Engl J Med 359(20): 2095‑2104, 200811）Serpa Neto A , Hemmes SN , Barbas CS , et al ： Protective versus Conventional Ventilation for Surger y: A
Systematic Review and Individual Patient Data Meta‑analysis, Anesthesiology 123(1): 66‑78, 201512）Neto AS, Simonis FD, Barbas CS, et al：Lung‑Protective Ventilation With Low Tidal Volumes and the Occurrenceof Pulmonary Complications in Patients Without Acute Respiratory Distress Syndrome: A Systematic Review andIndividual Patient Data Analysis, Crit Care Med 43(10): 2155‑2163, 201513）Neto AS, Hemmes SN, Barbas CS, et al：Association between driving pressure and development of postoperative
pulmonary complications in patients undergoing mechanical ventilation for general anaesthesia: a meta‑analysis
of individual patient data, Lancet Respir Med 4(4): 272‑280, 2016

●月刊誌・毎月25日発行 ●B5判
●定価：本体 1,900円（税別）〒141-8414 東京都品川区西五反田2-11-8

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VOL.30 NO.8 2019

特集
呼吸管理 ─上級編─

腹臥位療法
昭和大学大学院保健医療学研究科呼吸ケア領域

宮川哲夫

MIYAGAWA, Tetsuo

杏林大学保健学部理学療法学科

一場友実

ICHIBA, Tomomi

概要
重症 ARDS（PaO2/FIO2＜150 ｍｍ Hg）に対する腹臥位療法は，酸素化能と生存率が改善する．最良の効果は，肺保護戦略と併用し，発症 48 時間以内に導入する 16 時間
以上の腹臥位で得られ，高 PEEP，肺リクルートメント，血管拡張薬の吸入，ECMO の併用により，さらに相乗効果を認め，VALI を減少させ，生存率の有意な改善を認める．

ARDS 腹臥位 酸素化 生存率

1
はじめにも報告されている．現在，腹臥位療法は，重症ARDS の呼吸戦略の 1 つにあげられている．

腹臥位療法は，ARDS における重度の低酸素血症を治療するために 1970 年代以来使用され て お り， 40 年 以 上 に 及 ぶ 臨 床 試 験 で，

ARDS 患者の約 70 ％で酸素化の改善が報告されている．その後，酸素化改善のメカニズムにおいて，ガス交換能や肺メカニクスの観点から，CT スキャンを用いた荷重側肺のスポンジモデルによる解明が行われてきた 1）．そして，

PEEP 併用によるリクルートメント効果と低一回換気量による肺保護戦略の併用効果もいわれるようになってきた．さらに，20 年前から 10の大規模臨床試験が行われ，それらのメタ分析

ARDS：acute respiratory distress syndrome
CPP：cerebral perfusion pressure
CPR：cardio pulmonary resuscitation
CT：computed tomography
ECMO：extracorporeal membrane oxygenation
FRC：functional residual capacity
ICP：intracranial pressure
ICU：intensive care unit
IL：interleukin
NO：nitric oxide
PEEP：positive end‑expiratory pressure
SAPS：simplified acute physiology score
VALI：ventilator‑associated lung injury
VAP：ventilator‑associated pneumonia
VT：tidal volume

VOL.30 NO.8 2019757

表 1 おもな腹臥位に関する大規模臨床試験〔Gattinoni ほか 1）より一部改変転載〕
2001

年

Gattinoni, et al

2004
2）

Guérin, et al

2006
3）

Mancebo, et al

2009
4）

Taccone, et al

2013
7）

Guérin, et al 14）

研究期間

1996〜1999

1998〜2002

1998〜2002

2004〜2008

2008〜2011

患者数

304

802

142

344

466

入院時平均
PaO2/FIO2

127

152

105

113

100

入院時 PEEP

10

8

7

10

10

SAPS Ⅱスコア

40

46

41

41

46

腹臥位の時間

7 hr×5 days

9 hr×4 days

17 hr×10 days

18 hr×8 days

17 hr×4 days

肺保護戦略

no

no

VT＜10 mL/kg

VT＜10 mL/kg

6 mL/kg

フォローアップ

6 months

90 dayshospitaldischarge

6 months

90 days

背臥位

58. 3

42. 2

60

52. 9

41

腹臥位

62. 2

43. 3

50

47. 6

23. 6

0. 5

0. 74

0. 22

0. 33

0. 001

死亡率［％］

P値

mmHg の 重 症 ARDS を 対 象 に， PEEP 102

cmH2O，低一回換気量（6 mL/kg 以下，ある

大規模臨床試験とメタ分析

いはプラトー圧 30 cmH2O 以下），発症 24 時
間位以内の早期に腹臥位を 17 時間以上行い，先の大規模臨床研究では 10 のランダム化比2）28 日および 90 日死亡率を有意に改善させてい較 試 験 が 行 わ れ，Gattinoni（2001），Guérin

る（表 1）1），14）．注目すべきは，重症 ARDS に

3）
4）
5）
（2004），Mancebo（2006），Abroug（2008），

おいて，肺保護戦略，高 PEEP の併用は，先6）7）Alsaghir（ 2008 ） ， Taccone（ 2009 ） ， Sud
8）

9）

10 ）

の 4 つの大規模研究のメタ分析の腹臥位より（ 2010 ） ，Lee（ 2014 ） ，Hu（ 2014 ） ，Beitler

も PROSEVA 研究では背臥位の生存率が高く，

11）（2014）
らの報告では，ARDS の腹臥位は酸素

さらに，早期の長時間の腹臥位を併用すること化を改善させるが，生存率の改善は認めなかっにより，さらに生存率が改善していることであ1），12），13）

た（表 1）．10 論文・1867 例を対象とる 15）．

したメタ分析でも，酸素化は有意に改善するも

7 論文・2119 例 ARDS（1088 例腹臥位，1031のの，死亡率の改善は認めなかったが，PaO2/

背臥位）のメタ分析 11）では，腹臥位は 60 日死FIO2＜100 mmHg の重症 ARDS においては，

亡リスクを改善させないが，低一回換気量（88）

生存率の改善を認めている ．さらに腹臥位のmL/kg 以下）で腹臥位を併用すると死亡リス合併症として，人工呼吸器関連肺炎（VAP）のクが改善し，一回換気量が 1 mL/kg 低下する増加，顔面の褥瘡，挿管チューブの閉塞，胸腔と死亡リスクが 16. 7 ％改善する．また，12 時

ドレーンの位置異常，気胸，血行動態の変動，間/日以上の腹臥位でも，死亡リスクが有意に心停止などが報告されている

1），8），12），13）．そ

改善している 11）．

の 後， Guérin（ 2013 ）の 大 規 模 臨 床 研 究

新しい 8 論文・2129 例を対象としたメタ分（ PROSEVA 研 究 ） で は， PaO2/FIO2＜150析 で も， 死 亡 率 の 有 意 な 改 善 を 認 め な か っ758

VOL.30 NO.8 2019

た 16）．そして，肺保護戦略の併用でも死亡率の一な換気血流分布が均等になること，肺の質量改善は認めなかった．しかし，そのサブグルーと形状による効果，胸壁のエラスタンスの改善

プ解析において，5 論文・1002 例のメタ分析である（図 1）1），15）．また，二酸化炭素の減少

では 12 時間以上の腹臥位で死亡率が改善し，の理由は，過膨張肺ユニットの肺胞換気を減少

5 論文・1006 例のメタ分析では，中等症からさせ，肺血流の相対的変化によるものとされ，重症（PaO2/FIO2＜200 mmHg）の ARDS で死二酸化炭素排泄の高い症例での生存率の改善も亡率が改善している． また，4 日目の PaO2/

FIO2 は腹臥位で有意に高いが，挿管チューブの閉塞や顔面の褥瘡が多く認められた16）．

報告されている 1），15）．
背臥位と比較して腹臥位は，背側領域でより負になる垂直の胸腔内圧勾配を逆転させること

Guérin（2018）の APRONET 研究において，によって，より均一な一回換気量の換気分布を20 カ国・141 ICU の 6723 例のうち 735 例のもたらす（図 1）1），15）．そして，呼気終末容量

ARDS を対象とした大規模研究 17）では，101が増大し，肺リクルートメントにより肺メカニ

例の ARDS（13. 7％）に，少なくとも 1 セッショ

クスが改善する．腹臥位はまた，心臓と腹部のン の 腹 臥 位 を 施 行 し て い た． 軽 症 5. 9 ％重力を減少させることによって，背側領域の安（11/187 例）， 中等症 10. 3 ％（41/399 例），重静時肺容量を改善する．これと対照的に，肺血症 32. 9％（49/149 例）で，最初の腹臥位の時間

流は腹側肺領域に優先的に分布したままであは 18（ 16〜23 ）時 間 で， 背 臥 位 の PaO2/FIO2

り，したがって，全体的な肺の換気/血流を改は 101（76〜136）mmHg から腹臥位 171（118

善する．さらに，より広い背側胸郭から吊り下〜220 ）mmHg と 有 意 に 増 加 し た（ P＝げられたより大きい肺組織は，肺全体にわたっ

0. 0001）．人工呼吸器の駆動圧（⊿P＝プラトーてより均一な胸腔内圧の分布をもたらし，それ圧−PEEP ）は， 14（ 11〜17 ）cmH2O か ら 13が異常な緊張およびストレスの発生を減少さ（10〜16）cmH2O に有意に減少し（P＝0. 001），

せ，人工呼吸器関連肺損傷（VALI）の発症を改

プラトー圧は 26（23〜29）cmH2O から 25（23

善 す る と 考 え ら れ て お り， 腹 臥 位 が 重 度 の〜28 ）cmH2O に 有 意 に 減 少 し た（ P＝0. 04 ）．

ARDS で 死 亡 率 を 低 下 さ せ る と 思 わ れ て い

ARDS の生存率に関しては，近年ではプラトー

る 12）．

圧 や 低 一 回 換 気 量 よ り も ⊿P 減 少（ 15〜17

cmH2O 以 下）の 影 響 が 大 き い と い わ れ て いる

12）．腹臥位を用いなかった理由は，重症の低腹臥位の生理学的効果 13）には，以下の多くの因子が関与していると思われる．

1）肺メカニクスの変化

酸素血症ではなかったためで（64. 3 ％），合併

肋骨の圧迫による 20 ％の胸郭コンプライア症はわずか 12 例（11. 9 ％）で（褥瘡 5 例，低酸

ン ス の 低 下 と， 肺 リ ク ル ー ト メ ン ト に よ る

素血症 2 例，挿管チューブの閉塞 2 例，頭蓋20 ％の肺コンプライアンスの増加，そして機

内圧上昇 1 例認め）
，安全に施行されていた．

能的残気量（FRC）が 220％増加する．

2）換気血流関係の改善

3
腹臥位の生理学

元々，重力の血流に及ぼす影響は 25 ％以下
で，気管支や肺血管のフラクタルな分岐による影響が大きいとされる．肺血管構造は背臥位では背部で大きく，経肺圧は腹側肺から背側肺にARDS における人工呼吸中の腹臥位は酸素減少し，肺胞サイズが小さくなるだけでなく，化を改善させる．酸素化の改善の理由は，不均1 回換気中の吸気容量の変化が大きくなる．腹VOL.30 NO.8 2019759

absence of gravity

gravity7

supinegas：tissue ratio

6

normal supine
ARDS supine

5
4
3
2
1
0

0

20

40

60

80

100

lung height［％］

7

prone

gas：tissue ratio

6
4
3
2
1
0

isolated lungshape matchingnormal prone
ARDS prone

5

0

20

shape matching
and gravity

40

60

80

100

lung height［％］

図 1 より均質な肺拡張/換気分布〔Gattinoni ほか 15）より転載〕
孤立した肺は円錐と考えることができ，重力が仮定されていない場合，実質全体を通して同じサイズの肺胞単位を有する．肺が胸郭内に配置されると，より円筒形に適合するためコーンの頂点が伸張され，この領域の肺ユニットのサイズが増加する．重力が加わると，肺の下部のユニットは上のユニットの荷重圧により虚脱する．腹臥位では，重力効果と形状の不一致が反対方向に作用し，より均一な換気分布が得られる．

ARDS 肺は，健常肺の 2〜3 倍の重量でその荷重圧で背側が虚脱する．腹臥位では，肺虚脱よりも通気肺が大きい．ガスと組織の比（肺の膨張を表す）は，健常人では背臥位の腹側 6，背側 2. 5 が，腹臥位ではそれぞれ
4. 5 と 3. 5 となり，ストレスや変形が小さい．

臥位では，重力による血流分布の影響が少な

ント率は 30％も改善する．

く，血流は均等に分布する．

5）気道閉塞の改善

3）換気分布の改善

スリンキー効果（階段を降りる玩具のばね）

背臥位では，約 20 ％の肺組織が腹側に存在により，背臥位の背側肺はばねの自重で虚脱す

し，背側には 50％（心臓の高さより下）が存在

るが，腹臥位の腹側の肺の虚脱は減少する（図する．腹臥位では，心臓は胸骨にほぼ完全にと

2）1）．背臥位では，全体的に等重力平面内でもどまり，左下葉の圧迫が減少する．腹側肺の面

換気分布に大きな不均一性が増加し，PEEP

積が大きいほど，腹臥位では肺全体に均等な応10 cmH2O の付加でも改善しないが，腹臥位

力分布が生じるため，肺胞サイズがより均一にで は 重 力 の 不 均 一 性 は 少 な く， PEEP 10なる（図 2）1）．

cmH2O を適用するとさらに均一な換気分布が4）血流分布の改善得られる．

荷重側肺では，シャント血は背臥位で 91 ％に，腹臥位では 23 ％に減少し，肺全体でシャ7606）酸素化の改善
腹臥位による酸素化の改善は，肺損傷スコア

VOL.30 NO.8 2019

a）original hypotesis
PaO 2

PaO 2

high perfusionhigh perfusionb）confirmed hypotesis
75％

25％

0％

U

U
50％

L

L
100％

図 2 スポンジモデルによる虚脱肺〔Gattinoni ほか 1）より転載〕
酸素化の改善についての最初の仮説（a）は，患者が腹臥位にされたときにARDS に影響されないと考えられていた腹側領域は，より多くの血流を受け換気血流比を最大にするというものであった．しかし確認された仮説（b）では，肺の背側の肺組織量は，実際には腹側よりも大きかった．肺の虚脱を「その高さの 50％未満にすることができる荷重圧」と仮定すると，腹側の荷重側肺よりも背側のリクルートされる非荷重側肺がより大きいことが明らかである．

U：上方，L：下方．

や ARDS の原因疾患には関係なく，滲出期のは異論はない．

早期（発症より 3 日以内）の導入で大きい．酸

7）肺胞換気とリクルートメントの改善

素化の改善のカットオフ値は，PaO2 や PaO2/ARDS で腹臥位にした際のガス交換の改善

FIO2 で 20 mmHg あるいは 20 ％以上である．

には，おそらくいくつかのメカニズムが関与し酸素化の改善が 20％以上あったメタ分析では，ている．それらには，横隔膜の位置や動きの改

生存率の改善が期待できる．酸素化の改善に要善，心臓による肺の圧迫の減少，後尾側肺の肺する時間に関しては，30 分〜2 時間以内で改胞内圧の上昇が含まれる．肺胞内圧のより均一

善する早期反応群と，12〜20 時間かけて徐々な分布は，肺胞サイズおよび局所の呼気終末容に改善する晩期反応群で特徴は明らかでなく，量を均一にし，局所のコンプライアンスや一回

肺外性 ARDS（肺全体のびまん性型）が肺内性換気量の分布もより均一とする．さらに，これARDS（荷重側の無気肺型）よりも改善が早い

らの効果は，局所的低酸素性肺血管収縮を減少との報告もあるが，一致していない．しかし，させ，全体的換気血流のマッチングを増加させより早期の長時間の腹臥位が有効であることにることにより，肺血管抵抗の不均一性を減少さ

VOL.30 NO.8 2019

761

せる．

14）補助療法（高 PEEP，肺リクルートメント，

8）排痰効果血管拡張薬の吸入）の併用の効果

背臥位で背側の無気肺をきたした荷重側肺障

PEEP を 0 から 15 cmH2O に段階的に上げ

害 で は 腹 臥 位 に よ り 排 痰 効 果 を 認 め る が，ていくと酸素化の改善を認めるが，背臥位より

ARDS のほとんどでは，目立った気道分泌物も腹臥位での改善が大きく，PEEP 13 cmH2Oのドレナージを伴わずに酸素化が改善する．一（16〜20 cmH2O）以 上 で よ り 有 効 で あ っ た．

方，腹臥位は VAP の発症が背臥位に比べ有意

肺リクルートメントはびまん性浸潤肺よりも肺に低いとの報告を多く認める．腹臥位でも頭高

葉性虚脱肺や無気肺において有効であり，腹臥腹臥位のほうが，胃食道逆流および誤嚥のリス

位でのリクルートメントは，背臥位での腹側肺クが減り，酸素化の改善も高い．

の過剰膨張を抑制して虚脱した背側肺を拡張さ

9）肺胞内液のクリアランスの改善

せ， VALI の リ ス ク を 減 ら す． 一 酸 化 窒 素

長時間の腹臥位は，肺リクルートメントでは（NO）の吸入による血管拡張は，重度の ARDS

血管外肺水分量の排泄を促進し，酸素化を改善

で酸素化を改善するために行われるが，腹臥位させる．

との併用により，肺血管抵抗や平均肺動脈の減10）血行動態や腹腔内圧の変動

少などの相加効果を得られる．

腹臥位による血行動態や腹腔内圧の大きい変動はなく，変動の予防にはエアマットレスが有効とされる．

11）右心機能の改善

4
腹臥位管理の実際 18），19）

重症 ARDS の 22〜25 ％に肺性心を伴うが，その理由としては高い陽圧換気が影響してお腹 臥 位 の 適 応 は 重 症 ARDS（ PaO2/FIO2＜

り，肺性心の合併は死亡率を 36〜60 ％に増加

150 mmHg）で， より早期に導入（48 時間以

させてしまう．腹臥位により，酸素化とガス交内）すると有効で，最良の効果を得るには，肺換が改善し，肺血管抵抗が減少して右心機能を保護戦略（プラトー圧＜27〜30 cmH2O，⊿P改善させる．

＜15〜17 cmH2O，低一回換気量＜6 mL/kg）

12）急性脳損傷への影響と神経筋遮断薬の併用が有効である．腹臥位を急 性 脳 損 傷 で 腹 臥 位 を 行 う と， 頭 蓋 内 圧

とるには，3〜5 人で，挿管チューブなどのラ（ICP）の上昇や脳灌流圧（CPP）の減少が起こ

インに注意し，学習用ビデオ ＊1 やチェックリ

る．よって，ベースラインの ICP 20 mmHg

ストを活用する．事前の準備段階では，酸素化に維持可能で血行動態が安定している症例に行の評価と胃内容物がないことを確認し，挿管うべきである．

チューブ内と口腔内およびカフ上の吸引を行っ

13）VALI の回避た後にカフ圧を確認して腹臥位にする．腹臥位

VALI は，腹臥位での発症が背臥位に比べ約にしたら心電図の電極を背中に貼付し，血行動50％少なく，腹臥位により発症を 50〜80％遅態モニタリングのトランスデューサのゼロ設定

くすることができる．また，炎症性サイトカイを行い，顔面・肩・骨盤前部の圧迫の除圧を行ン（IL‑6）や好中球を減少させた症例では，生う．腹臥位は，成功例では 1 日少なくとも 16

存率が改善している．

時間であり，長時間の腹臥位は虚脱を改善させる．
腹臥位の禁忌には，顔面/頸部の外傷，不安762

VOL.30 NO.8 2019

定な脊柱，新しい胸骨切開術，広範囲腹部熱

肺 リ ク ル ー ト メ ン ト し， 酸 素 化 を 改 善 さ せ傷，ICP の上昇，大量の喀血，CPR や除細動

VALI の発症を予防し，生命予後が改善する．

が必要な高リスク患者などである

18）

．血行動態

ARDS で ECMO を使用し腹臥位療法を併用しが不安定な場合は循環血液量を確認し，腹臥位た 7 論文（97 例）の報告では，生存率 65 ％で，の適応となるか判断する必要があり，カテコラ

ECMO のみは 61. 2 ％であった．ECMO 中のミン投与は腹臥位の禁忌にはならない．血行動

カニューラの抜去はまったくなく，2 論文では

態が不安定な場合は，4 分の 3 の腹臥位 19）やカニューラからの出血があったものの，胸腔ド

kinetic bed（40〜60 °の持続的回旋療法）13）をレーン・挿管チューブの抜去はまったくなかっ使用する．腹部膨満や腎・肝臓機能障害のある

た．52 例 で 合 併 症 は ま っ た く な く， 胸 腔 ド

患者の腹臥位では注意が必要で，体位を変える

レーンからの出血は 1 論文で，血行動態の不場合は ICP をモニタし，体幹を回旋させる場

安定は 2 論文で報告があるが，合併症はいず

合には頸部は正中位にすべきであり，重症患者

れもすぐに解決し，ECMO 中の腹臥位は安全

では血行動態，肺ガス交換，呼吸器系に悪影響に実施可能である 20）．

が出るので頭低位は行わない 19）．

2013 年 の 調 査 で は， 17 論 文・672 例 で腹臥位の合併症には，口腔・気道内分泌物増ARDS は ECMO を行っており，208 例（31％）

加による気道閉塞，挿管チューブの移動や捻は ECMO 導 入 前 に 腹 臥 位 を 行 っ て い た が，れ，血管カテーテルの捻れ，腹腔内圧の上昇，464 例（69％）は行っていなかった．2013 年以

胃 残 渣 の 増 加， 顔 面 褥 瘡， 顔 面 浮 腫， 挿 管後の調査では，452 例中 84 例（19％）が腹臥位

チューブによる口唇外傷，腕神経叢損傷（上肢を行っていたが，2013 年以前の調査〔210 例中伸展）などが報告されている

18）．

腹 臥 位 の 終 了 は， PROSEVA 研 究

116 例（55 ％）〕よりも低かった．このことは，
14 ）

で は，

データ収集のバイアスがあることと，ECMO

背 臥 位 に 戻 し て も PaO2/FIO2＞150 mmHg，と腹臥位の併用の有効性について十分な理解がPEEP＜10 cmH2O，FIO2＜0. 6 を 4 時 間 以 上

なされていないためと考えられる 21）．

維持可能な状態としているが，最適な時間は不ECMO 14 例に 45 回の腹臥位を中央値 8（6明で，ガス交換・肺メカニクス・臨床経過が改〜10）時間行った報告では，血管ライン，挿管善するまで腹臥位を継続する．

チューブ，胸腔ドレーンの抜去や血流の減少などの合併症は認めず，腹臥位は，酸素化の改善

5腹臥位と ECMO（体外式膜型人工肺）が大きく，安全で信頼できる技術であるとしている 22）．また近年，168 例の ECMO 装着患者
で腹臥位を併用した 91 例（54 ％）と併用しなかった 77 例（46 ％）の 30 日生存率は，腹臥位

ARDS に対する ECMO と腹臥位の併用は，71％（65 例），背臥位 43％（33 例），60 日生存＊ 1 学習用ビデオ：腹臥位の習得には，NEJMvideo 14）の以下映像が参考になるので参照してほしい（URL は，
いずれも 2019 年 6 月 25 日現在で有効）．
・Prone Positioning in Severe Acute Respiratory Distress Syndrome
https://www.youtube.com/watch?v=E_6jT9R7WJs
・Prone Tutorial
https://www.youtube.com/watch?v=Hd5o4ldp3c0
・Turning patient from prone to supine
https://www.youtube.com/watch?v=vcNDOzVSDlk

VOL.30 NO.8 2019763

率は腹臥位 62％（57 例），背臥位 40％（31 例），

mmHg）に対し，発症 48 時間以内の早期に導90 日 生 存 率 は 腹 臥 位 58 ％（ 53 例）， 背 臥 位

入し，最良の効果は，肺保護戦略（プラトー圧

38 ％（29 例）と， いずれも腹臥位の併用で高＜27〜30 cmH2O， ⊿P＜15〜17 cmH2O， 低

かった

23）

．さらに，11 病院の ICU で ECMO

一回換気量＜6 mL/kg）を併用し， 腹臥位は装着に腹臥位を併用した 28 例と背臥位 34 例

16 時間/セッション行うことで得られる．まの比較では，30 日死亡率は腹臥位で 21％，背た，高い PEEP（10〜13 cmH2O），肺リクルー

臥位で 41％であり，腹臥位での合併症はなく，トメント，血管拡張薬の吸入，ECMO の併用

ECMO 離脱困難例は少なく，人工呼吸器離脱により，相乗効果を認め，VALI を減少させ，率は高かった24）．ARDS に対する ECMO 中の

生 存 率 の 有 意 な 改 善 を 認 め て い る． ま た，

腹臥位は，カニューラの抜去や変位の問題およARDS の腹臥位の併用を 16％から 65％に増加

び時間の制約がある場合には，kinetic bed をさせることにより，追加の長期コストはかかる

20〜22 時間使用すると合併症を起こさず，腹が寿命が延長された報告があり 26），1 人当たり

臥位と同様の効果があったとする報告もあの ARDS の医療費（生存から退院まで）が 10

る

25）

．

万ドルかかるとすれば，腹臥位の介入により患者 1 人当たり 5140 ドル安くなるとしている．

6
おわりに今後，腹臥位の普及による ARDS の生存率の向上や医療費の軽減に期待したい．
■著者連絡先メールアドレス

腹 臥 位 は， 重 症 ARDS（ PaO2/FIO2＜150

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VOL.30 NO.8 2019

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Positioning for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome, Crit Care Med 47(3): e198‑e205, 2019VOL.30 NO.8 2019

765

特集
呼吸管理 ─上級編─

呼吸管理における ECMO
医療法人社団康幸会かわぐち心臓呼吸器病院

大山慶介

OYAMA, Keisuke

竹田晋浩

TAKEDA, Shinhiro

概要

ECMO は，肺保護戦略に基づく人工呼吸管理に継続して行われる呼吸管理方法である．
導入と管理に技術と知識をもたなければ，合併症を生じる可能性がある．本稿では，ICU のベッドサイドにおける ECMO 管理について必要なことを述べたので，みなさんと共有したい．

ARDS ECMO カニューレ 管理

1
はじめに持を目的とした機械管理である．ECMO 管理を工夫すれば患者が助かるわけではない．しかし，適切に管理しなければ生命維持ができな
い．それが ECMO 管理の難しさであると思わ

ARDS という広義の重症成人呼吸不全に対しての ECMO 使用目的は，人工呼吸器関連肺れる．本稿では，ECMO 管理に必要な知識を各項目に分けて提示する．

傷害（VALI）を防ぎながら， 原疾患治療を行い，自己肺の修復を待つための治療期間を確保することである．自己肺の機能が完全消失しても，管理方法を習得していれば，ECMO のみ
で生命維持に必要な酸素投与と二酸化炭素除去を行うことは可能である．

ECMO 管理で大事なことは大きく３つある．
①適応と原疾患治療，②適切なデバイス，③合
併症の早期発見である．ECMO 治療は，原疾患治療を的確に行い，治療期間をかせぐ生命維

766

APRV：airway pressure release ventilation
ARDS：acute respiratory distress syndrome
CT：computed tomography
ECCO2R：extracorporeal CO2 removal
ECMO：extracorporeal membrane oxygenation
ELSO：Extracorporeal Life Support Organization
HFO：high frequency oscillatory
HIV：human immunodeficiency virus
ICU：intensive care unit
PEEP：positive and expiratory pressure
PIP：peak inspiratory pressure
VALI：ventilator︲associated lung injury
VV：veno venous

VOL.30 NO.8 2019

許諾の都合により，この電子版では図は掲載しておりません

図 1 ベルリン定義の治療オプション〔倉橋 1）より転載〕

2
VV ECMO に対する適応となる．つまり，重症度が高い場合に導入を決定することとなり，増悪を見込んでなど予防的に ECMO を導入することは推奨されていな
い．原疾患に関しては「可逆的な」との記載のま ず， The International ECMO Network

みで，原疾患に言及している適応基準は認めな（ECMONet）による position paper にも記載い．また，客観的に呼吸不全の状態をスコア化があるように，ECMO 導入のための大前提としているのが，ELSO ガイドラインや CESAR

して人工呼吸管理が適切に行われているか検討

trial で の ECMO の適応基準に使用されていが必要になる．ベルリン定義での治療戦略（図る Murray score（769 ページの表 4）3）である．

1）1），2）に示されたように，腹臥位療法や筋弛

Murray が 作 成 し た ス コ ア で あ り， PaO2/

緩薬投与，HFO や APRV などを行い，それでFIO2，X 線所見，PEEP，肺コンプライアンス

も呼吸不全に対する適切な管理が困難な場合にをそれぞれ 0～4 点で点数化し，平均値をとる．

最終的に ECMO を導入する必要がある． 現

2. 5～3 点以上が ECMO の適応となる．

在，ECMO 導入基準として使用されているのは，ELSO ガイドライン（表 1）3），4），CESAR

trial での適応基準（表 2）3），5），2011 年に New
England Journal of Medicine に 掲 載 さ れ た

3
VV ECMO の導入が向いていない場合

ECMO の総説（表 3）3），6）が一般的である．
最も一般的な ELSO ガイドラインでは，予高度な人工呼吸管理（FIO2 0. 8～0. 9，PIP が

測死亡率が 50 ％を超えた時点で考慮が必要で30 cmH2O，プラトー圧が 30 cmH2O 以上）をあり，80％を超えた時点で ECMO 導入の適応

1 週間継続していることや，併存疾患に予後不VOL.30 NO.8 2019767

表 1 ELSO ガイドラインにおける ECMO の適応〔片岡ほか 3）より転載〕
適応基準①予測死亡率が 50％以上のときは考慮とし，80％以上のときを適応とする
・死亡予測が 50％以上とは，Murray score が 2 ～ 3 か FIO2 が 90％以上の状態で PaO2/FIO2 比＜150
・死亡予測が 80％以上とは，Murray score が 3 ～ 4 か FIO2 が 90％以上の状態で PaO2/FIO2 比＜80②喘息や permissive hypercapnia のために PaCO2 が 80 mmHg を超えてしまう場合や PIP ＜ 30 cmH2O を達成できない場合③重症な air leak がある場合
除外基準
絶対的な禁忌はなく，それぞれの患者においてリスクとベネフィットを考えなければならない
相対的禁忌① FIO2＞90％，PIP＞30 cmH2O のような人工呼吸設定が 7 日以上続いている場合②薬物による免疫不全（好中球数＜400 μL）③現在または最近の頭蓋内出血がある場合

注：年齢には禁忌はないが，年齢が上がれば上がるほどリスクも上昇する．

表 2 CESAR trial における ECMO 適応基準〔片岡ほか 3）より転載〕
適応基準
・18 ～ 65 歳
・可逆的な呼吸不全
・Murray score が 3 点以上（Murray score：PaO2/FIO2 比，PEEP，肺コンプライアンス，X 線所見）もしくはあらゆる治療を行っても pH＜7. 2 となってしまう非代償性高二酸化炭素症
・Murray score が 2. 5 以上で上記基準に相当する場合
除外基準
・PIP＞30 cmH2O や FIO2＞80％が 7 日以上続いている場合
・脳出血
・その他ヘパリンが禁忌となる場合
・治療継続不可能な場合

表 3 New England Journal of Medicine による重症 ARDS における ECMO の適応と禁忌〔片岡ほか 3）より転載〕
適応・重度な低酸素血症（改善可能な呼吸不全患者に対して少なくとも 6 時間は PEEP を 15 ～ 20 cmH2O かけても

PaO2/FIO2 比＜80 となる場合）
・標準的な人工呼吸管理を行っても pH＜7. 15 となるような高二酸化炭素症
・標準的な人工呼吸管理を行ってもプラトー圧が 35 ～ 40 cmH2O を超えてしまう場合
相対的禁忌

・プラトー圧が 30 cmH2O を超える期間が 7 日を超える場合
・FIO2＞80％を超える期間が 7 日を超える場合・血管確保に制限がある場合
・重度の不可逆的脳障害がある，または，治療不能な悪性腫瘍などの ECMO を施行するうえでのメリットがない場合
絶対的禁忌
・抗凝固療法ができない場合

768

VOL.30 NO.8 2019

表 4 Murray score についての説明〔片岡ほか 3）より転載〕① PaO2/FIO2 比（20 分間の 100％酸素投与後）③ PEEP≧300

0点≦5 cmH2O

0点

225 ～ 299

1点

6 ～ 8 cmH2O

1点

175 ～ 224

2点

9 ～ 11 cmH2O

2点

100 ～ 174

3点

12 ～ 14 cmH2O

3点

＜100

4点

≧15 cmH2O

4点② X 線所見（肺を 4 等分してその浸潤影の領域数）④肺コンプライアンス：一回換気量（PIP−PEEP）

肺胞浸潤影なし

0点

≧80

0点

肺野の 1/4 に肺胞浸潤影

1点

60 ～ 79

1点

2点

40 ～ 59

2点

3点

20 ～ 39

3点

4点

≦19

4点

肺野の 2/4 に肺胞浸潤影
肺野の 3/4 に肺胞浸潤影
肺野の 4/4 に肺胞浸潤影①～④の 4 つの所見の合計点の平均．

良な疾患（HIV 感染）があること，重度の不可逆的脳障害があがっていることも共通している．
しかし，人工呼吸管理期間に関しては，高い4ECMO 導入に関するポイント

生存率の治療成績を残す ECMO センターを有するスウェーデンのカロリンスカ大学での講義

ECMO の管理に関しては，導入期と ICU 入によると，近年では，1 週間の高度な人工呼吸

室後の維持期に大きく分けて考える必要があ

設定が継続していても絶対的禁忌ではなく，る． 導 入 時 に 最 も 大 き く か か わ る の は， カ

個々の症例に応じて考慮すべきであり，病態がニューレの選択とアプローチ部位である．維持可逆性である可能性があれば考慮してもよいとに関しては，遠心ポンプ，人工肺，ECMO 回されている．相対的に使用制限を考慮される事

路でのトラブルをいかに早く察知できるかが合項として，高度肥満，HIV 感染/肝炎，慢性疾併症対策となる．

患での急性増悪，肺高血圧症に伴う 2 次性右心不全，骨髄移植がある．これらは，予後不良
な疾患が併存症にないか，管理中に感染や穿刺部出血などの合併症が出現しやすい状況はない
かというメッセージである．

4 ‑ 1 カニューレ
カニューレという単語は，ECMO に接続するカテーテルを意味している．基本的には，でまた，年齢に関して数値化して定めているもきるだけ大口径でショートサイズのカニューレのはなく，患者ごとに適宜考慮が必要であり，を選定する必要がある．なぜなら，カニューレ

退院生存が望めることや長期予後を見込める状の抵抗は，直接の長さに比例し，内径の 4 乗態であるかを検討する必要がある．

に反比例するためである．カニューレに関して
は，リサーキュレーションを防ぐことより，脱血量の安定さと，酸素投与量を一定に保持して脱血不良に伴う輸液負荷を減らしていくことが，長期管理を目指すのであれば必須となる．
また，覚醒していくと首の可動性も上がるた

VOL.30 NO.8 2019769

め，kinking（屈曲）しにくいワイヤ補強された師および臨床工学技士が連携して，紙ベースのカニューレを使用することが望ましいと思われ管理項目を掲載し施行している．なお，当院でる．これらに関しては，「望ましい」というだ

は医療安全委員会活動の一貫として，ECMO

けで，ほかのものの使用を禁忌とするものではチームを設置し，導入・管理に関する問題点のない．しかし，これ以外の状態で管理を行うに

整理，院内教育の業務を行っている．

は，カニューレ位置や輸液量などの工夫が必要になる可能性が高い．

4 ‑ 2 アプローチ部位
基本的には，アプローチ部位は大腿静脈か内プライミング時のチェックリスト使用とレコード作成（図 2）

5‑1

プライミング時は，必ずチェックリストを使用して確認する．また，レコードを作成し，後日検討ができるように記録している．

頸静脈になるが，施設ごとに採用しているカニューレによって決まる．ショートサイズのカ
ニューレを採用しているのであれば，大腿静脈5 ‑ 2 ECMO 指示簿（772 ページの図 3）より血管径が太いことと前述の理由も踏まえ，

ECMO 中は目標とする流量と sweep gas の右内頸静脈を脱血側にすることを推奨する．大記載を指示簿に行っている．流量に関しては，

腿静脈を選ぶことが悪いわけではないが，カ

試験的に施行しているところであるが，±0.5

ニューレの長さにより，必要血流量を獲得する

L/min 程 度 を 許 容 範 囲 と し て い る． 変 化 がには，脱血不良を発生させやすく，後腹膜出血あった場合は臨床工学技士もしくは集中治療医などの合併症の際には静脈径が圧排され，さらに報告してもらい，適宜調整を行うようにしてに脱血不良を生じる可能性が高くなる．しかいる．

し，内頸静脈の使用が困難な場合には，大腿静脈脱血─大腿静脈送血を選ぶことを推奨する．
左内頸静脈は基本的には選定しないことが多5 ‑ 3 ECMO 経過表（773 ページの図 4）

い．なぜなら，腕頭静脈から上大静脈への走行

設定項目および回路内圧，アラーム設定，凝は蛇行しており，カニューレの先端が接触しや固系に関しては 1 時間ごとに記載している．ますいため，脱血不良を起こすたびにカニューレ

た，各項目に記載する職種を明確にしている．

を抜浅する必要があり，カニューレの抜去事故物品チェックや人工肺前後の血液ガス，回路内が生じる可能性が高く，また，留置そのものが圧チェックなどは，日勤・夜勤の交代時に施行

静脈系を損傷する可能性が高くなるためであ

している．

る．

5
管理に関するポイント

5‑4

移動時に使用するチェックリスト（774 ページの図 5）ECMO 管 理 で は 原 疾 患 に 対 す る CT フ ォ
ローを行う必要性が高い．検査室への移動にはリスクがあると思われるが，画像診断を行わず管理に関しては，個々の症例に応じて必要なに治療方針を決定することのほうがリスクが高ことは異なると思われるが，基本的な管理項目

いと考える．当院では，記載の通りに，検査室は存在すると考える．当院では，ICU の看護への移動前後に臨床工学技士が点検した後に移770VOL.30 NO.8 2019a）
チェックリスト

機器 No.000《回路組立時》 確認者□ 回路接続位置・組み□ 圧モニタラインの向き（3 カ所）□ 結束バンドによる接続部の固定（8 カ所）□ 三方活栓のロック・蓋の緩み□ 酸素チューブの接続□ 人工肺の向き（血液出口が上向き）□ Pressure Box の電源・回路準備□ 酸素ブレンダの設定（FIO 2＝1.0，FLOW＝0）□ リザーバ下をクランプ□ 本体動作確認 □ AC 主電源 ON・充電確認《物品》□ 鉗子 5 本□ 生理食塩水 1.5 L□ ハンドクランク□ 各種シリンジ□ 懐中電灯□ 三方活栓□ ケラチンクリーム□ Q サイト14 個□ サランラップ ®
□ 脱血圧測定圧力セパレータ□ 酸素ボンベ残圧（）MPa《プライミング後》 確認者□ ガスアウトレットへの接続□ 酸素チューブの接続□ 酸素ブレンダの設定（FIO 2＝1.0，FLOW＝0）□ 回路接続位置・緩み□ 三方活栓のロック・蓋の緩み□ 回路内気泡の有無□ 遠心ポンプの装着□ ケラチンクリーム塗布（流量表示）□ 遠心ポンプの 0 点□ 結束バンドによる接続部の固定（8 カ所）□ 人工肺の向き（ガス入口が上向き）□ 清潔回路前後のクランプ（4カ所）□ 脱血圧モニタラインのプライミング
《導入後》
確認者
□ 酸素の吹送□ 脱血圧確認，アラームON□ 送・脱血の色□ FlowアラームON□ ACT・血ガス測定□ AC 主電源 ON・充電確認□ 送・脱血管タイガン

経過・特記事項b）
No.2018－

ECMO Record
Date：

/

/

Birthday：

（

/

HT：
Diag：

cm
・

Age：

V－V ECMO

PUMP ON ：月

PUMP OFF ：

月

□IABP

kg

・
時

日

時

□T－PM

・

V－A ECMO

日

Name：
Sex：

BSA：

Cardiac ECMO

補助循環法：

：

ID

/
BW：

導入目的：ECPR

Others

）

m2

（

）

Respiratory ECMO・

V－VA ECMO

分

回路交換回数：

分

旅行時間：

□CRRT

Blood Type：
導入場所：

・

VV－A ECMO

回
時間

分（

日）

□HD

Circuit
Tubing：ECMO－P （Lot.

） Oxygenator：BIOCUBE 6000・Excelung NSH－R

Pump：Rota Flow （Lot.

）

（Lot.

（Lot.

）

Saturation Cell：TMC38

Reservoir：Dideco Cardiotomy Reservoir
）

（Lot.

）

図 2 プライミング時に使用するチェックリスト（a），作成するレコード（b）

動している．移動では，医師 1 名，臨床工学技士および看護師が共同で確認用の用紙（775

技士 2 名，看護師 1 名を最低限の人数としてページの図 6）を用いてチェックを行うようにいる．

している．回路内，特に人工肺後，送血側に血栓が付着し，浮遊性，可動性が高いものや，約5 ‑ 5 回路内血栓
回路内血栓に関しては 1 日 2 回，臨床工学

5 mm 以上のものを認めた場合には該当の回路をトリミングし，部分交換を積極的に行うようにしている．人工肺内に生じた血栓に関してVOL.30 NO.8 2019

771

〈ICU

ECMO 指示簿〉

ID（

）

Name（

）

日付

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

時間

：

：

：

：

：

：

：

：

：

：

：

：

：

：

ECMO 流量［L/min］
FIO 2［％］sweep gas 流量［L/min］
Dr.
Ns.
日付

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

時間

：

：

：

：

：

：

：

：

：

：

：

：

：

：

ECMO 流量［L/min］
FIO 2［％］sweep gas 流量［L/min］
Dr.
Ns.

図 3 ECMO 指示簿

は，ガス交換能の低下を認めない限り，交換は人工肺不全や回路内血栓に対しては，ポンプや人工肺の部分的交換を行う必要がある．これ

施行していない．

に関しては，普段からシミュレーショントレー
ニングを重ねる必要がある．リーダーは患者側

6と ECMO 側の両者の状況を確認しながら，バ

ECMO 患者の合併症

イタル管理を行い，プロトコルに従って臨床工学技士および ICU 看護師とともに回路交換をECMO 管理において大事なことは，導入し行う必要がある．

た原疾患に対する治療と抗凝固療法，および感出血に関しては，カニューレを行う際に十分染対策である．また，高い生存率を残すためにに注意を払う必要がある．海外ではエコーガイ

大事なことは，合併症を生じないようにするこ

ド下にて穿刺を行うことが多く，わが国では，とであり，生じたとしても迅速に対応すること

おそらく多くの施設で透視装置を使用して挿入である．

することが多いと思われる．また，高度肥満患

合併症には，ECMO 回路関連合併症と患者
6 ）， 7 ）者などの場合は，外科的に挿入することが望まが あ る．

しい場合がある．カニューレの挿入は一番重要

ECMO 回路関連合併症の発生率は，人工肺不な要素であり，穿刺の位置や止血操作が，その全が 17. 5 ％，人工肺内血栓が 12. 2 ％，人工肺後の長期管理に影響を及ぼす可能性がある．後以外の回路内血栓が 17. 8 ％である．患者関連

腹膜腔出血や外出血などの合併症は致命傷にな

合併症では，カニューレ穿刺部出血が 17. 1％，

る可能性がある．抗凝固療法を継続する必要が消化管出血が 5. 1 ％，頭蓋内出血が 3. 8 ％でああるため，トラネキサム酸投与や早期にカテーる．感染症（培養にて確認されているもの）にテル止血術が必要になる場合もある．また，急

関 し て は 21. 3 ％ 程 度 あ る． 以 上 の よ う に，性期は酸素需要量が多く，輸血を必要以上に行ECMO 管理中に合併症を生じる可能性は高い．

う場合がある．

関 連 合 併 症（ 775 ペ ー ジ の 表 5 ）772

VOL.30 NO.8 2019

ECMO 設定

ECMO モニタ

凝固

アラーム設定NS.

電源確認
ペアンの確認（5 本）
回路内血栓確認チェック項目

NS.

9時

17 時

P4：ガス［mmHg］［上限 / 下限］

P3：肺後［mmHg］［上限 / 下限］

P2：肺前［mmHg］［上限 / 下限］

P1：脱血［mmHg］［上限 / 下限］

ECMO Flow［L/min］［下限］

ECMO 総時間［hr］
ポンプ回転数［rpm］
ECMO Flow［L/min］
Sweep gas［L/min］
FIO 2［％］熱交換器設定温度［℃］
平均動脈圧［mmHg］
CVP［mmHg］
P1：脱血圧［mmHg］
P2：肺前［mmHg］
P3：肺後［mmHg］
P4：ガス［mmHg］
EtCO 2［mmHg］
SpO 2［％］（部位）
体温［℃］（部位）
脱血回路 cSvO 2［％］
Hct［％］
ヘパリン total 流量［mL/hr］
ヘパリンボーラス［mL］
APTT［sec］

図 4 ECMO 経過表

1日 2 回確認（Ns）

VOL.30 NO.8 2019773

1

人口肺機能チェック（ME）

3

ME

PH
pCO 2
pO 2
Sat O 2

チェック項目

2

ECMO 経過表

9時

20
4

6

17 時

年

肺前

5

9時

7

月

肺後
17 時

9

10

13

ME

14

） ID：

チェック項目

12

P1：脱血
P2：肺前
P3：肺後
P4：ガス

11

日 （ECMO 日数：8

定点確認（ME）

ICU

0

9時

16

名前：

17 時

15

17

回路・アラーム確認（ME）

19

20

ME

アラーム
経過記録確認

加圧バック（Aマークまで加圧）

ルアー（12 or 14カ所）

回路・人工肺・遠心ポンプ

本体・熱交換器・電源

チェック項目

18

9時

17 時

22

22 時

23

Ver.2018.12.01
21a）移動前
日付

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

回転数［bpm］
Flow［L/min］
FIO 2［％］Sweep gas［L/min］
酸素ボンベ残量が 5 MPa 以上
酸素チューブの接続（酸素ボンベ⇒人工肺）
鉗子 5 本
サイン

b）移動後
日付
回転数［bpm］
Flow［L/min］
FIO 2［％］Sweep gas［L/min］
ガスアウトレットへの接続
酸素チューブの接続（ガスブレンダ⇒人工肺）
回路固定
AC 主電源 ON・充電確認
酸素ボンベ残量が 5 MPa 以上
鉗子 5 本
サインc）ICU 帰室時
日付
冷温水槽の接続脱血圧モニタリング，アラーム設定（±50 mmHg）
肺前圧モニタリング，アラーム設定（±30 mmHg）
肺後圧モニタリング，アラーム設定（±30 mmHg）
ガス圧モニタリング，アラーム設定（±2 mmHg）
Flowアラーム設定（－0.5 L/min）
タイガン
三方活栓の蓋をQ サイト（シェアプラグ）へ変更（足送血14 個 orその他 12 個）
ハンドクランク
空気混入時の物品
緊急対応セット（人工肺 / 遠心ポンプ交換用物品）
サイン

図 5 移動時チェックリスト

ECMO では長期間カニューレを留置するこ応じて抗生物質を投与する施設がある．カロリとから，穿刺部感染を起こしたり，ときには人

ンスカ大学などの高い生存率の治療成績を残す

工肺感染を起こしたりすることがある．当初か

ECMO センターでは，多くの症例にバンコマら予防的に抗生物質を使用する施設や，状態にイシンの持続投与が行われており，血中濃度の774VOL.30 NO.8 2019

図 6 回路内血栓のチェックに用いる確認用紙

表 5 ECMO の合併症と頻度〔青景ほか7）より転載〕
発生率［％］

た，敗血症症例であれば，メロペネムの血中濃

人工肺不全

17. 5

回路内血栓
▶人工肺内
▶人工肺以外の回路内にはヒビテン ® パッチが添付されており，消毒

12. 2
17. 8

カニューレ関連合併症

8. 4

種々の意見があると思われるが，高い生存率を

その他の回路関連合併症

7. 9

出血
▶外科創部出血▶カニューレ穿刺部出血▶気管内・肺胞出血▶消化管出血▶頭蓋内出血維持している海外の ECMO センターで行われ

19. 0
17. 1
8. 1
5. 1
3. 8

溶血

6. 9

播種性血管内凝固3. 7

感染症（培養で確認されているもの）

21. 3

項目

回路関連
合併症

患者関連
合併症

測定を行いながら ECMO 中に継続される．ま度を測定しながら持続投与されている．穿刺部を定期的に行っている．原疾患治療にかかわらない ECMO 管理における抗生物質に関してはていることには意味があると思われる．

7
ECMO 管理に適切な施設
海外の ECMO センターは年間 20 例以上の症例管理を行っており，専門的トレーニングを

VOL.30 NO.8 2019775

行った ECMO specialist による ECMO チー

現在のわが国では自施設に ECMO 装備を有

ムが管理を行っている．周辺施設からコンサルする施設が多いが，年間 20 例以上を扱う施設

トがあり，ECMO チームがコンサルトのあっは限られている．（一社）日本呼吸療法医学会た病院まで ECMO 導入可能な資機材をもってによる ECMO プロジェクト 8）開始以降，自施

移動し，その病院の担当医師と症例について議設で ECMO トレーニングを行い，日々研鑽す論を行い，ECMO 導入を行う．しかし，適応る施設が増えている．しかし，わが国全体での基準を満たしていなければ ECMO 導入は行わ

ネ ッ ト ワ ー ク 形 成 は 完 成 さ れ て お ら ず，ず，症例に対して介入可能な治療を行い，改善

ECMO 適応のある疾患が ECMO を使用でき傾向であることを確認し撤退することもある．

る施設に搬送されているかを明らかにするデー

患者や資機材の搬送のトレーニングも行っタはない． わが国も ECMO センターを設立ており，ECMO 搬送専用の救急車やヘリコプ

し，症例の集約化を図る流れがあり，今後の動ター，小型飛行機もある．ECMO の資機材は向が気になるところである．今後も，ECMO

重 装 備 の イ メ ー ジ が あ る が， 海 外 に は治療成績のわが国全体での情報の集約化が必要

C A R D I O H E L P S Y S T E M（ M a q u e t

であり，ECMO 成績の向上を目指す必要があCardiopulmonary GmbH ）と い う 小 型 のる．

ECMO 装備があり，移動をより容易にできる．
他国からの要請に 8 時間以上の長時間かけて移動する場合もあるが，彼らにとっては日常で■著者連絡先メールアドレス
大山慶介：keke03261985@gmail.com

あり，特別なイベントではない．
■文献1） 倉橋清泰：急性呼吸窮迫症候群（ARDS）, クリニカルエンジニアリング 30(1): 30︲38, 20192） Ferguson ND, Fan E, Camporota L, et al：The Berlin definition of ARDS: an expanded rationale, justification, andsupplementary material, Intensive Care Med 38(10): 1573︲1582, 20123） 片岡 惇 , 安田英人：成人の適応疾患とその効果に関するエビデンス , INTENSIVIST 5(2): 331︲342, 2013
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VOL.30 NO.8 2019