人工呼吸

第 28 巻第2号

193 〜 197 頁（2011 年）◉短報◉

BiPAP Vision におけるヘルメット型マスク（CaSter “R”）を用いた際のⓇ

圧モニター位置と呼気ポートについての検討
吉岡淳 1）・小田真也 2）・中根正樹 2, 3）・川前金幸 2）

キーワード：ヘルメット型マスク，圧モニター位置，呼気ポート，同期性，リーク量，換気効率

はじめに
LUNGOO
解析ソフト

近年、慢性閉塞性肺疾患（chronic obstructive pulmo­nary disease：COPD）や心原性の呼吸不全などに対し顔型人形て、非侵襲的陽圧換気（noninvasive positive pressure

自発呼吸肺シミュレータ
LUNGOOventilation：NPPV）が普及し 1）、新しいインターフェ
イスマスクとしてヘルメット型マスク（Starmed, Mirandola,PCItaly）が検討されている 2, 3）。しかし反面では、フードCaSter “R”

内の騒音 4）、フードの高コンプライアンスによる自発呼吸開始の認識の遅延、大きなフード内容量による再図1

自発呼吸肺シミュレータ LUNGOO と顔型人形呼吸 2）が問題視されている。これらは、呼気終末陽圧（positive end-expiratory pressure：PEEP）やトリガ1）。LUNGOO とは、肺の換気運動モデルから制御理ー感度の設定、呼気ポートからのリーク量を調節する論を組み立てて作られた自発呼吸シミュレーター 7）でことで改善されると考えられているが 5）、中でも人工ある。顔型人形はオリジナル（特注品）で、ガラスマ

呼吸器 BiPAP Vision （Philips-Respironics, USA）でット土台のエポキシ系樹脂製である。口腔から気管にNPPV を行う際は、ミストリガー発生と呼気ポートリかけて空洞（内径 18〜22mm）になっており、気管チーク量不足による呼気再呼吸が懸念されている。そューブやテストラングを装着できるようになっている。

こで今回、へルメット型マスクの呼気ポートリーク量ヘルメット型マスクは NIV 用の CaSter “R”、サイズ M、と BiPAP Vision の圧モニター位置が同期性や換気効

人工呼吸器は BiPAP Vision Ⓡを使用した。

率に与える影響について検討した。

2．測定方法Ⓡ2, 6）Ⓡ

Ⅰ．対象と方法
1．対象

LUNGOO の設定を Pmus（呼吸筋発生圧）：5、R（気道抵抗）：5、C（コンプライアンス）：80、F（呼吸回数）：10 とし、健常肺を模擬した。LUNGOO に顔型人形を自発呼吸肺シミュレーター LUNGOO（エア・ウォー接続し、CaSter “R” を装着した。フード内の死腔を減ター防災社製）を接続した顔型人形を対象とした（図らすために、インフレーター（オプション）を用いてネッククッションを膨らませ、ストラップにて CaSter “R”

1）山形大学医学部附属病院 臨床工学部
2）山形大学 医学部 麻酔科学講座
3）山形大学医学部附属病院 集中治療部［受付日：2010 年 11 月 2 日 採択日：2011 年 8 月 8 日］と顔型人形を固定した。この際、CaSter “R” のネックフ
レームの下端と顔型人形の固定台とのすき間を 1 cm 離すようにした。人工呼吸器に用いる回路は BiPAP Vision Ⓡ（193）47

2011 年 12 月 15 日

純正品の Disposable Invasive Circuit を使用した。
方法は、CaSter “R” の 2 つある人工呼吸回路接続口

Vt〈1 回換気量〉/ Vision Ⓡ本体画面：PIP〈最高気道内圧〉、リーク量）を比較した。の一方に Disposable Invasive Circuit、他方に呼気ポーⅡ．結トを接続した。また、ネッククッションを膨らませる密果閉ポートを利用して圧力測定用チューブを作製し、ヘ圧モニター位置を Vision Ⓡ側におく方が、ミストリ

ルメット内圧をモニターした。BiPAP Vision Ⓡにおいてガーが少なく同期性が良好であった。また、圧モニタは、呼吸器回路の一つである Proximal pressure lineー位置を CaSter “R” 側におくとミストリガーが増加し、（圧モニター）からの圧情報によって自発呼吸を感知す高い PS ほど、リーク穴が大きい呼気ポートほど、ミるポイントが変化することを推測して、圧モニター位ストリガーが増加した（図 3）。市販の専用呼気ポート

置を CaSter “R” 側（ヘルメット型マスクの人工呼吸回路接続口と Disposable Invasive Circuit の間）、またProximal pressure line
（圧モニター位置）
CaSter “R” 側

は Vision Ⓡ側（BiPAP Vision Ⓡ本体の吸気出口）に設置した場合における自発呼吸のミストリガーの回数を測定し同期性の検討を行った。また、呼気ポートは、市販の専用呼気ポート（穴の直径 4 mm）と、リーク穴の大きなリユーザブルコネクタ 900MR406（穴の直径 7 mm）を使用し、穴の大きさの違いによるリーク発生量の検討を行った（図 2）。

（呼気ポート）
専用：穴の直径 4 mm
900MR406：穴の直径 7 mm

BiPAP Vision Ⓡ

CaSter “R”

3．測定項目BiPAP Vision Ⓡの設定は S/T モードとし、IPAP（inspi­ratory positive airway pressure）：10、15、20cmH2O、顔型人形

EPAP（expiratory positive airway pressure）：5 cmH2O〈一定〉とした。S/T モードでの呼吸回数を 4 回 /minと最低にし、プレッシャーサポート（pressure support：PS＝IPAP-EPAP）圧を 5、10、15cmH2O に変化させたときの各種パラメーター（LUNGOO 専用ソフト：PHP〈最高ヘルメット内圧〉、
Palv〈肺内圧力〉、F〈呼吸回数〉、《市販の専用呼気ポート》

図27070圧モニター位置
CaSter “R”側
Vision Ⓡ側

3027（回）2010060
圧モニター位置50

CaSter “R”側

40

Vision Ⓡ側

301005706968（回）20184

ミストリガー回数

ミストリガー回数

6040

測定方法

Proximal pressure line（圧モニター）位置（CaSter “R” 側、Vision Ⓡ側）と、呼気ポート（専用ポート、900MR406 コネクタ）のおのおのを変えた 4 通りについて、各種パラメーターを比較検討した。

《リーク穴の大きな呼気ポート》
808050

ヘルメット内圧（圧モニター位置）
モニター
Vision Ⓡ側

000

1015PS（cmH2O）

図305

12

1015PS（cmH2O）

圧モニター位置によるミストリガー回数

LUNGOO で、呼吸回数：10 回 /min の自発呼吸をさせる。
PS を 5、10、15cmH2O と変化させて、10 分間で計 100 呼吸中におけるミストリガー回数を比較した（1 分間で 10 回を超えるものをミストリガーとした）。

48（194）

人工呼吸

表1

第 28 巻第2号

各ポートにおける PIP、PHP、Palv、Vt、リーク量の比較

リーク穴の大きな呼気ポートは、専用の呼気ポートと比べて圧の保持、換気量の維持が困難であった。
また、圧モニター位置をヘルメットから離す（Vision Ⓡ側）ほど、PHP、Palv、換気量の低減が大きくなった。
PIP（cmH2O）
PHP（cmH2O）
最高気道内圧
最高ヘルメット内圧
EPAP：5cmH2O

CaSter “R” 側

Vision Ⓡ側

専用
リーク大 専用
ポート ポート
ポート

Palv（cmH2O）
肺内圧力Vt（mL）
1 回換気量リーク量（L/min）

リーク大 専用
リーク大 専用
リーク大 専用
リーク大ポート
ポート ポート
ポート ポート
ポート ポートPS
5 cmH2O

10101110.2

9.6

6.5

370

300

2345

PS
10cmH2O

151516.2

1313.6

10680

400

2362

PS
15cmH2O

202020.6

16.8

17.3

15980

780

2480PS5 cmH2O

10109.86.69.55.5370

250

2342PS
10cmH2O

151514.59.8

13.58.8650

350

2459PS
15cmH2O

202019.2

14.8

17.1

12.3

980

550

2477

PIP：peak inspiratory pressure, PHP：peak helmet pressure, Palv：alveolar pressure, Vt：tidal volume

は、圧力の保持に優れ、圧モニター位置や PS の変化加する必要があり、この圧モニター位置の違いによっにおいても、リーク量を一定に維持していた。一方で、てベースフローが増減する。よって、フロー設定がでリーク穴の大きい呼気ポートでは、Vision 本体画面

きない BiPAP Vision Ⓡでも、圧モニター位置の違いにの最高気道内圧は設定どおりの圧を示すが、ヘルメッよって起こるフロー変化が、トリガーを感知している

ト内圧、肺内（肺胞）圧力は低下し、換気量が減少し流量センサーに影響をして、自発呼吸のトリガーポイた。また、リーク穴の大きな呼気ポートは、PS を高くントや感度を変化させているものと思われた。

Ⓡしていくとリーク量も増加した（表 1）。

Ⅲ．考圧モニター位置をヘルメットに近い CaSter “R” 側におき、なおかつリーク穴の大きな呼気ポートを使用し察た場合、ミストリガーが多発する傾向にあった。第一

本研究では、BiPAP Vision でヘルメット型マスクをの要因は、BiPAP Vision Ⓡ特有のトリガー感度アルゴ用いて人工呼吸を行う場合、圧モニター位置を Vision Ⓡリズム（患者の呼吸を継続して追跡し、呼吸パターン側とする方が、ミストリガーが少ないことが示された。

や患者リークの変化に合わせて自動的にトリガー感度

また、ヘルメット型マスクによる呼気 CO2 の再呼吸を閾値を調整する機能）の一つであるフローリバーサル防ぐために呼気ポートのリーク量を増大させた場合に（IPAP to EPAP）が影響しているものと考えられた。

は、ヘルメット内圧が低下することでサポート圧が低フローリバーサルとは、IPAP 時に大量のリークを感下し、一回換気量が減少することが示唆された。

知した場合に、自動的に IPAP から EPAP へ移る安全Ⓡ

BiPAP Vision Ⓡでは、患者の吸気努力を本体吸気口機構である。圧モニター位置を CaSter “R” 側におくと、に内蔵している流量センサーで感知し、トリガーして呼気ポートとフロー測定に関与している圧モニターがいる。Proximal pressure line は単なる圧モニターで近いために、呼気ポートからの大量リークを鋭敏に感あり、圧モニター自体にトリガー感知機能は存在しな知し、自動的に吸気（IPAP）を終了し、呼気（EPAP）い。しかし、圧モニターから得た IPAP や EPAP の設へと移ってしまうものと考えられた。そして、呼気へ定圧になるように流量を調整しているのが流量センサと移った後も LUNGOO 自体はまだ自発吸気を続けてーである。例えば、圧モニター位置が BiPAP VisionⓇいるため、再度 IPAP をトリガーしてしまう（図 4）。

から遠くなれば回路抵抗に打ち勝つためにフローを増

この IPAP to EPAP to IPAP が連続することによって、（195）49

2011 年 12 月 15 日

20

圧力200s

4.0s

吸気-20

吸気

吸気

吸気

吸気

ミストリガー-2020-200s

4.0s

-20

㊤通常の気道内圧波形㊦フローリバーサル（IPAP to EPAP to IPAP）が発生した時のミストリガー波形

図4フローリバーサル発生時の気道内圧波形

呼吸回数（＝ミストリガー）が増えたものと考えられ

吸気

吸気

吸気0s

吸気

吸気

15s

30s

㊤ Vision Ⓡ側に圧モニターをおいた場合：トリガー正常㊦ CaSter “R”側に圧モニターをおいた場合：ミストリガー多発

図5

代表的なモデル肺における気道内圧波形

LUNGOO 専用ソフトからみた気道内圧波形（airway pressure：Paw）の一例。
圧モニター位置を、Vision Ⓡ側と CaSter “R” 側に置いた場合のトリガー回数の違い。
圧モニター位置が CaSter “R” 側の時にミストリガーが発生している。
（PS：15cmH2O、リーク大ポート使用時）た。このことは、従来の安全機構としての役割を持っているトリガー感度アルゴリズムがヘルメット型マスク使用時には裏目に出てしまうことにもなる。第二のれるリーク穴の大きな呼気ポート（リユーザブルコネ

要因として、ヘルメットのフードが膨張、収縮するこ

クタ 900MR406）を選んだ。しかし、リーク穴の大きとで起こる振動が考えられた。従来の口・鼻といったな呼気ポートを使用した場合、リーク量の増大によっポリカーボネイト製のインターフェイスマスクは低コンてヘルメット内圧の保持が困難になり、一回換気量のプライアンスなため、圧力変化においてもマスク自体減少を引き起こしてしまう可能性があった。の伸縮はない。しかし、高コンプラインアンスである

そこで、ヘルメット内圧、肺内圧力以外の圧力変化

ヘルメット型マスクは、吸気相（IPAP）と呼気相（EPAP）を見るために、顔型人形の口元から LUNGOO 手前の気とでフードに伸び、縮みが生じてしまう。特に吸気か道内圧（airway pressure：Paw）を LUNGOO 専用ソら呼気への転換時は呼気ポートからのフローリークもフトより計測した。そして、Vision Ⓡ本体画面の EPAP、重なりヘルメット内圧が急激に低下するため BiPAP

IPAP 圧波形と顔型人形の気道内圧波形とを比較した。

Vision がフローを一時的に多く流してターゲット圧

すると、専用呼気ポート使用時は、圧モニター位置やを調整する。この時のフロー変化がヘルメットに振動

PS を変化させても EPAP、IPAP 圧波形と気道内圧波を与えてしまい、圧モニター位置がヘルメットに近い形は一致していた。一方で、リーク穴が大きい呼気ポと振動をとらえて図 5 のような気道内圧波形上の呼気ート使用時では、EPAP、IPAP 圧波形に変化は見ら相に波状となって現れていた。この波状部分を吸気とれなかったが顔型人形の気道内圧波形に変化が見られ誤認し、結果的に呼吸回数が増えてしまったものと考た。まず、Vision Ⓡで設定した EPAP（5 cmH2O）にあえられた。全体的には、後者が原因と考えられるミス

たる PEEP 値はいずれの測定においても維持されていトリガーが多く認められた。

た。しかし、IPAP 設定にあたる気道内圧波形の PIP 値Ⓡ

ヘルメット型マスクによる BiPAP Vision Ⓡ使用時にに関しては圧モニター位置が CaSter “R” 側、Vision Ⓡ

は、快適性と呼気 CO2 の再呼吸を考えた場合には、呼側とで IPAP：10cmH2O→PIP：9.8【6】cmH2O、IPAP：気ポートからのリーク量を増やすことが有効である 6）

15cmH2O→PIP：12.5【9.5】cmH2O、IPAP：20cmH2Oとの報告がある。今回の 2 種類の呼気ポートの選択は、→PIP：16.3【14.3】cmH2O となった（【付属の専用ポートと、もう 1 つは秋元らと合同研究をニター位置が Vision 側）。これは、表 1 のリーク大ポ

したヘルメット型インターフェイスにおける呼気ポーートにおける最高ヘルメット内圧と同様の傾向を示し、トリーク量の検討

より、ヘルメット内のガスが wash

気道内圧は Vision Ⓡで設定した IPAP 値まで圧力を得out され再呼吸される二酸化炭素が最も少ないと思わられていなかった。このことから、今回の呼気ポート

50（196）

6）

】内は圧モ

Ⓡ

人工呼吸や圧モニター位置の変更による換気量の減少は、必要な PS 圧が得られていないことが原因であると考えられた。
以上より、BiPAP Vision Ⓡでヘルメット型マスクを用いた際は、モニター位置を Vision 側に置いて同期Ⓡ性を高め、同時に呼気再呼吸防止や快適性の向上を求

第 28 巻第2号

参考文献
1） 石原英樹：COPD・気管支喘息に対する NPPV 療法．人工呼吸．2009；26：20-27．
2） 小田真也，篠崎克洋，高岡誠司ほか：非侵襲的陽圧換気における新しいインターフェイス “ ヘルメット ” の使用経験―吸気同調性の検討―．人工呼吸．2009；26：75-79.
3） 鳥谷部陽一郎，入江仁，太田正文ほか：ヘルメット型マスク（CaSter R）の使用経験．人工呼吸．2009；26：84-85．

めて呼気ポートからのリーク量を増やした場合は、圧4） 円山啓司，佐藤ワカナ，重臣宗伯ほか：ヘルメット型マス

力低下による換気量の減少が予想されるため、Vision Ⓡ

クを用いた noninvasive positive pressure ventilation の使側での IPAP 設定値をある程度上乗せして十分な PS

用経験．日集中医誌．2009；16：497-498．

を得ることで、一回換気量を補うような設定方法が必要になるかもしれない。

continuous positive airway pressure：influence of interfaces
and delivery systems. Acta Anaesthesiol Scand. 2008；52：

人 工 呼 吸 器 機 種 や、 人 工 呼 吸 器 の モ ー ド 設 定、
LUNGOO 設定により、同調性やリーク量に差があるか、また拘束性・閉塞性肺疾患モデルなどで影響はあるかどうかなど今後の検討が必要である。

結5） Cavaliere F, Conti G, Costa R, et al：Exposure to noise during

語CaSter “R” は圧モニター位置を Vision Ⓡ側におくこ

52-56.
6） 秋元亮，岩渕雅洋，中根正樹ほか：ヘルメット型インターフェイス（CaSter R™）における呼気ポートリーク量の検討．日本呼吸療法医学会会誌．2010；Suppl：176．
7） 吉岡淳，鈴木明日美，小田真也ほか：非線形コンプライ

アンス設定が可能な肺シミュレーターを使用した，人工呼吸器の教育分野における可能性と発展への検討．人工呼吸．
2008；25：227．とで、ミストリガーを低減させることができる。また、ヘルメット型マスクを用いた際の、呼気再呼吸防止や快適性の向上を求めて呼気ポートからのリーク量を増やす場合には、圧力低下による換気量の減少に注意する必要がある。
本稿の要旨は第 32 回日本呼吸療法医学会学術総会（2010 年 7 月、東京）において報告した。

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