人工呼吸◉総Jpn J Respir Care 2019；36：144-50

説◉

肺胞リクルートメント

小谷透

キーワード：肺胞リクルートメント，ガス交換，換気分布，人工呼吸器関連肺傷害要旨

肺胞リクルートメントとは、虚脱肺胞に再びガスを入れガス交換にかかわらせる処置の総称である。リクルートメントに成功すると酸素化が改善するだけでなく、より均一な換気を実現することにより人工呼吸器関連肺傷害（ventilator-associated lung injury：VALI）を回避する効果も期待できる。リクルートメントは、肺胞内外圧格差を拡大させることにより行われ、その大きさは虚脱領域の状態により異なる。リクルートメントの方法には、短時間吸気ホールドを行うリクルートメントマニューバと、数時間かけて最終的に肺胞リクルートメントをもたらす換気設定や補助療法がある。再開通の評価には酸素化やコンプライアンスの改善などが用いられるが、放射線画像や換気分布評価はより確実である。肺胞リクルートメントは循環変動や圧傷害の原因となり得るため、実施にあたっては個々の症例でメリットとデメリットを十分に検討し適応や設定を決定する必要がある。

Ⅰ．はじめに；肺胞リクルートメントとはリクルートメントはこのような虚脱肺胞を再開通させる処置の総称である。さらに肺胞リクルートメントに低酸素血症をもたらす生理学的要因には、肺胞低換は均一な換気をもたらし人工呼吸器関連肺傷害（ven-気、拡散障害、換気血流比不均等、シャントの 4 つがtilator-associated lung injury：VALI）を回避する効果ある。シャントは文字通り肺でのガス交換をバイパスも期待できる 1）。

し静脈血が直接体循環に流入する現象で、ICU で遭遇するシャントの原因としては肺胞が含気を失う肺胞虚

Ⅱ．肺胞虚脱とは脱が多い。肺胞虚脱の範囲が限定的であれば、血流を肺胞壁は肺胞上皮細胞により形成され、隣り合う肺虚脱領域から開通領域にシフトさせる自動調節能（低胞同士が同じ肺胞壁を共有する構造となっている。つ酸素性肺血管攣縮）により代償できるが、個体の代償

まり、1 つの肺胞の虚脱は隣り合う肺胞の形態変化も起能力を超えて拡大すると虚脱領域への血流を止めるここして周辺肺胞の安定性を脅かし、次々と肺胞虚脱のとができなくなる。健常状態でも心拍出量の 2 ～ 3％連鎖をもたらす。さらに、不安定な肺胞が換気のたびはシャントしているが、さらに数％増加するだけでもに拡張と縮小を繰り返す（tidal recruitment）と、近隣著明な低酸素血症をもたらす。

肺胞との間にずり応力（shear stress）が発生し肺胞傷

虚脱肺胞に再びガス（酸素）を入れることができれ害の原因となる 2）。

ば、使えなかった肺胞が再びガス交換にかかわること

肺胞上皮細胞は肺胞壁の構成要素であるⅠ型細胞がになり（リクルート）、低酸素血症は解決できる。肺胞大多数を占め、界面活性物質であるサーファクタント

昭和大学医学部

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集中治療医学講座

November 30, 2019を分泌するⅡ型細胞が散在している。サーファクタン
トはその成分の約 90％が分子内に疎水性の部分と親水人工呼吸性の部分を持つリン脂質であり dipalmitoylphosphatidylcholine を主成分とする。残る 10％はサーファクタントタンパク（SP-）A 〜 D や遊離脂肪酸などである。

Jpn J Respir Care Vol.36 No.2

要がある。

Ⅳ．リクルートメントの方法

一般に球体の表面には縮まろうとする張力（表面張力）

リクルートメントの方法には、比較的短時間での効が発生している（ラプラスの法則）。サーファクタント

果を期待したリクルートメントマニューバと、長時間は界面活性効果により表面張力を小さくし肺胞が縮小かけて最終的に肺胞リクルートメントに繋がる換気設しにくい環境を提供している。

定や補助療法に分けることができる。

肺胞虚脱の原因は、物理的圧迫（長期臥床、胸水、気胸、占拠病変、腹圧や周辺組織圧の上昇など）、気道

1．加圧保持によるリクルートメント閉塞や高濃度酸素吸入時の吸収性無気肺、炎症などに一般に、リクルートメントマニューバでのガス流量よるサーファクタント機能や産生の障害、などさまざは緩やかなほうが急速な方法よりもより均一な変化をまである。長期間虚脱すると 2 次的な構造変化をもたもたらし、肺機能への悪影響も少ないといわれる 6）。緩らしリクルート困難になるといわれる 3）。

やかな方法には、6L/ 分の一定吸気流量を用いる低流虚脱の検出には放射線画像、とくに CT が有用であ量法がある。急速な方法としては 40－40（フォーティ・る。最近ではその簡便さから超音波による検索も積極

フォーティ、気道内圧を一気に 40cmH2O まで加圧し的に試みられている 。いずれの方法にも利点と欠点

40 秒間維持）や 30－15 などがある。肺の状態に応じがあり、状況に応じ使い分ける必要がある。古典的でて圧と時間を組み合わせる。すなわち、重症例ほど高はあるが、呼吸音の聴診も臨床上重要な検出法である。

圧長時間が選択される傾向にあるがその基準はない。

4）

Ⅲ．リクルートメントの機序

リクルートメントマニューバを実施している間は換気が中断され循環も抑制されるため、実施時間は制限さリクルートメントは、どの方法を用いたとしても、れる。徒手的に実施できるが、圧管理が厳格に行えな一過性に気道内圧を増やし肺胞外圧（胸膜圧）と肺胞い、人工呼吸器を再装着する時に気道が大気に開放さ内圧との圧格差（経肺圧）を拡大させることにより行れ肺胞の再虚脱が起こる、などの欠点があるため、人われる。経肺圧がダイナミックに増大しリクルートの工呼吸器を用いて実施するほうがよい。

ために必要な閾値圧（critical opening pressure：COP）に達すれば、虚脱肺胞は再開通すると考えられている。

2．リクルートメントのための陽圧換気

すなわち、陽圧換気によるリクルートメントは常に吸通常換気モードを用いる方法として、PEEP を段階気時に生じる現象である。仮に PEEP を上昇させても的に増加・減少させる incremental/decremental PEEP

吸気時に COP に到達しなければリクルートメントされtrial がある（後述）。Pressure control モードを選択し、ない。COP は個々の肺胞により異なるため、リクルー必要十分な一回換気量が得られる換気圧に固定（通常トメント目的で気道に加えられた圧が必ずしも個々の10 ～ 12cmH2O）したうえで PEEP を 2cmH2O ずつ増肺胞に適切な圧とは限らない。すでに開通している肺加していく。リクルートメント効果が得られるか、最胞にとってリクルートメント圧はデメリットでしかな大吸気圧が一定レベルに到達した時点で、PEEP を 2い。このような不均一性がリクルートメントの臨床使cmH2O ずつ減少させる。この間のコンプライアンスや用を困難にしている。

後述するインピーダンス値を記録し、至適 PEEP を決

また、リクルートメントには時間の要素も含まれる。

定する。PEEP trial の最大吸気圧は、肺保護の観点かすなわち、虚脱肺胞が開通するまで一定期間高圧環境

らは 30 ～ 35cmH2O が目安となるが、60cmH2O とするを維持し続ける必要がある。たとえば、気道圧開放換報告もある 7）。トライアル中も換気は行われるため広気（airway pressure release ventilation：APRV）をく用いられている。しかし、吸気時間が 1 秒程度で長用いたリクルートメントでは、臨床効果発現まで 8 ～時間の高圧環境が必要な肺胞には効果が乏しい可能性

10 時間を要する 。実施に際しては後述するリクルーがある。循環に与える影響は無視できない 8）。

5）

トメントのデメリットとメリットを十分に検討する必

この欠点を補うための特殊な換気モードとして、

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Kotani TAPRV 9） あるいは inverse ratio ventilation（IRV）10）

音波検査による無気肺領域の消失 14）などが得られる。

がある。いずれも高圧時間が 2 ～ 4 秒と長く、同じ経

しかし、これらの検査は必ずしも無気肺領域の完全な肺圧の増加であっても長時間の高圧環境が提供される。

リクルートメントを意味しない。さらに、すでに開通循環抑制は起こり得るため、この換気モードに熟練ししている領域の過膨張が区別されていない。これに対た医師と訓練された ICU 環境が要求される。これらのしリクルートメント前後での放射線画像（とくに胸部方法を用いてもリクルートメントできない場合は、私CT）の比較は評価しやすい（図 1）が、重症患者の搬見であるが、それ以上のリクルートメント処置は断念

送にかかわるリスクは覚悟しなければならない。
近年研究が進んだ electrical impedance tomographyすることをお勧めする。

（EIT）はリクルートメント効果をベッドサイドでリアルタイムに繰り返し評価するのに適している。図 2 に

3．肺胞リクルートメントのための補助療法
重力により血液は主に荷重側に、ガスは非荷重側には EIT により前項で紹介した incremental/decremen-分布する性質があるため、荷重側が非荷重側になるよ

tal PEEP trial の経過をモニタリングした結果を示し

うに体位を変え、一定時間維持することでリクルートた。この症例では換気圧を 12cmH2O で固定し、PEEPメントされることがある

11）。体位の変更は、気道内分20cmH2O から 2 分ごとに 2cmH2O ずつ低下させて肺内泌物のドレナージを促進し気道を開通させることでも換気分布と肺全体のインピーダンス値（機能的残気量リクルートメント効果を発揮する。腹臥位療法が酸素に相当）をモニタリングしている。PEEP 20 で全領域化改善効果をもたらす機序の 1 つはリクルートメントが換気され、PEEP の低下にしたがい中央部分で換気効果と考えられるが増えている（青色の部分）。この領域は過膨張してい。短時間の体位理学療法により一12）

時的なリクルートメントは得られるが、効果の持続は保証されない。腹臥位と前述の特殊な換気モードを用いた方法によりリクルートに成功した報告もある 13）。

Ⅴ．リクルートメントの評価法
各種リクルートメント法により虚脱肺胞の再開通が得られれば、肺胞呼吸音聴取、酸素化の改善（PaO2 あるいは PaO2/FIO2 上昇）、コンプライアンスの改善、超PEEP 20

PEEP 18

PEEP 16

図1‌ PRV によるリクルートメント前後の胸部 CT 像のA変化

PEEP 14

PEEP 12PEEP 10

EIT のglobal image

PEEP 20 との換気の差

20

Decremental PEEP trial8

図2146

November 30, 2019

Electrical impedance tomography を用いた Decremental PEEP trial の経過

人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.36 No.2たと考えられる。12cmH2O まで低下した時点で global

肺胞リクルートメントの死亡率改善効果は限定的で、

image では右背側領域が青色から黒に変化し、換気の有効性は示されていない 17, 18）が、これだけの結果でリ低下を示している。PEEP 20 のイメージとの比較ではクルートメントの効果をすべて否定することはできな橙色の部分が出現しており換気低下を表現している。

い。今後、リクルートメントは別のモニタリングを用以上まとめると、この症例では当初 PEEP 8cmH2O でい評価することが推奨される。食道内圧を用いた PEEP

人工呼吸が開始されたが虚脱領域があり、decrementaltitration は 1 つの選択肢であったが、経験的な方法にPEEP trial により PEEP 20cmH2O で再開通され、PEEP比べ有効性は認められなかった 19）。EIT による評価は14cmH2O が再虚脱を防止するために必要と判定できる。

今後積極的に検討すべきであろう。

リクルートメントについては、使用する圧や時間が不明のまま循環系に少なからず影響を及ぼしながら実

Ⅶ．リクルートメントの対象施し、その効果も不明な点が問題とされてきた。EIT

対象は循環障害が原因ではない低酸素血症と考えらは 2019 年 8 月に薬事認可がおり、わが国でも市販されれる。リクルートメント実施前に超音波検査により心る目処が立ったことから、今後普及すれば大きな臨床機能と循環血液量評価を行うことが推奨される。我が効果をもたらすと期待できる。

国では CT のない施設は少ないため、背側虚脱の有無Ⅵ．リクルートメントの問題点も確認するとよい。
経験的にリクルートメントの有効性を支持する意見

リクルートメントは一時的に胸腔内圧を上昇させる。

は多いが、ARDS を対象に 60 日生存率などの予後指

この結果、静脈還流を減らし左室の前負荷を減少させ標を用いた RCT では臨床的有用性は示されていない。

るとともに、右室の後負荷を上昇させる。そのため、リARDS のような不均一に障害された（COP のばらつきクルートメントは観血的動脈圧測定のような循環を厳が大きい）肺に対し、プロトコルにより圧を一律に厳重に監視できる環境で行う。急性呼吸促迫症候群（acute

密に管理する RCT では個別の調整ができないため効respiratory distress syndrome：ARDS）症例では右室果を示すのは難しいだろう。の後負荷上昇は重大な結果に繋がる可能性がある 15）。

しかし、重症 ARDS、とくに肺保護戦略としての低リクルートメントによる循環抑制という負の効果は、容量換気ではガス交換が維持できない症例では、何ら酸素化改善という正の効果を上回る可能性があり、結かのリクルートメントを行うことが推奨されており、果として組織への酸素供給を悪化させる。また、前その具体的な手順も公開されている（図 3）20）。高い

述の通り、全肺を対象に気道内圧を上昇させるため、PEEP による呼吸管理の有用性や ECMO への移行を検すでに開通している肺胞を必要のない高圧にさらすこ討するためにもリクルートメントは重要なステップととになる。虚脱肺胞のリクルートでは安全域上限とさなる。最近では、健常肺患者の全身麻酔中の呼吸管理れるプラトー圧 30cmH2O を超える圧が使用されることにおいても、低容量換気とともに定期的なリクルートは珍しくなく、開通肺胞にとっては肺傷害発生のリスメントが術後合併症を減少させることが示された 21）。

16）

クとなる。
しかし、それ以上に、リクルートメントの達成度評

Ⅷ．リクルートメントの注意点

価方法に問題があると筆者は考える。血液ガスの改善

肺胞リクルートメントでは、使用される圧や時間なを目標としたリクルートメントは、過剰な圧設定を招どリクルートメントの方法そのものに興味が集中しがく可能性があり推奨できない。そもそも、血液ガスのちであるが、リクルートメント後に再虚脱が起こらな改善は目標ではなく結果に過ぎない。人工呼吸の目的いようにすることは同等か、それ以上に重要である。

は酸素化の改善だけではなく、換気による肺傷害の回PEEP が低すぎることによる再虚脱は数時間以内に発避も考慮されなければならない。過去に多くの無作為症する。虚脱発見のためのモニタリングとしては SpO2化比較対照試験（randomized controlled trial：RCT）の低下が一般的であるが、FIO2 を高く設定しすぎるとやメタ解析が行われたが、いずれの方法でも酸素化改

SpO2 の捕捉感度が低下するため、SpO2 が 92 ～ 94％と善がプロトコルで重要な役割を担っている。この結果、なるよう設定する。前述の EIT によるモニタリングは

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Kotani T

ARDS ネットワーク設定で換気

PaO2＜60（FIO2＝1）
あるいはVt 4mL/kg PBW で Pplat＞30cmH2O
あるいはpH＜7.2yes

酸素化改善のため陽圧換気以外の戦略へ

noyes
PEEP を 15 分毎に 2cmH2O ずつ最大 20cmH2O まで増加
かつ／あるいはリクルートメントマニューバ（例：30 〜 40 cmH2O で 30 〜 40 秒維持）

リクルートメント
困難

noSpO2 が 5% 以上増加あるいはPaCO2 が減少あるいはコンプライアンス増加

yes

高い PEEP を使用

Alveoli study の PEEP へ

PaO2/FIO2＜6060≦PaO2/FIO2＜100
6 〜 24 時間で再評価

HFOV/HFPV や ECMO を考慮

図3とAPRV や HFOV/HFPV を考慮

陽圧換気戦略（文献 20 より引用・改変）

リクルートメント効果を継続させる 1 手段である。

Ⅸ．まリクルートメント
可能め

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November 30, 2019149

Kotani T

Alveolar recruitment
Toru KOTANI
Department of Intensive Care Medicine, Showa University
Corresponding author：Toru KOTANI
Department of Intensive Care Medicine, Showa University
1-5-8 Hatanodai, Shinagawa-ku, Tokyo, 142-8555, Japan
Key words：alveolar recruitment, gas exchange, ventilation distribution, ventilator- induced lung injury
Abstract
Alveolar recruitment includes all methods that re-aerate collapsed alveoli and make them took part in gas
exchange. When recruited, oxygenation is improved in most cases. Additionally, alveolar recruitment provides
ventilation homogeneity that might prevent ventilator-induced lung injury. To recruit the collapsed alveoli anintervention that sufficiently increases the gradient between intra- and extra-alveolar pressure is required. The
sufficient level of pressure gradient depends on the conditions of alveolus itself and the surrounding tissues.
The interventions include a recruitment maneuver that is applied with sustained inspiratory pressure in shorter duration and special ventilatory modalities or adjuvant therapies that directly provide or support alveolar
recruitment in hours. Achievement of recruitment is often evaluated by the improvement of oxygenation and/or compliance. It is more reliably confirmed by radiological examination or ventilatory distribution assessment.
Because the interventions for alveolar recruitment can cause circulatory deterioration and lung injury, the application and detailed methods should be determined by the advantages and disadvantages in each case.

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