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特 集 進化した呼吸管理

Topics 4
Continuous positiveairway pressure德永

豊要旨：閉塞型睡眠時無呼吸症に対して持続陽圧呼吸（continuous positive airway pressure：CPAP）が処方される数は，グローバルに増加している．CPAP のアドヒアランスが，次の主要な問題となっている．
進化した CPAP は，さまざまな自発呼吸の吸気・呼気変動に対して上気道に呼気孔を介して一定の圧をかける高流量送風装置である．
CPAP は，ポンプではない．最近では，CPAP 療法中の動的な呼吸イベントを CPAP 吸入流量によって評価し，記録することができるようになった．閉塞型睡眠時無呼吸の病態は，睡眠中の上気道の受動的虚脱である．気道虚脱が起きる前段階には，上気道狭窄が起こり，吸気時の急性フローリミテーションが出現する．進化した自動 CPAP は，この上気道の急性フローリミテーションを防止し，CPAP フローと圧を増大させ，上気道を開存させる早期治療介入を目的とする装置である．CPAP のアドヒアランスを評価し，CPAP の諸問題を解決するには，診療者は進化した CPAP 装置の基本特性を理解する必要がある．
科学的およびエビデンスに基づく，CPAP ケアのルール化と標準化が求められている．
キーワード：閉塞型睡眠時無呼吸，持続陽圧呼吸，フローリミテーション，アドヒアランス
Obstructive sleep apnea,Continuous positive airway pressure, Flow limitation,Adherence

連絡先：德永 豊〒730‑0016 広島市中区幟町 13‑4 広島マツダビル 2F
医療法人徳永呼吸睡眠クリニック内科・呼吸器内科（E-mail: tokuy5@ﬀ.iij4u.or.jp）

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進化した呼吸管理

765あった．最新の CPAP テクノロジーは，吸気時に回転数はじめにを上げて，吸気流量を上昇させ，呼気では回転数を落として呼気流量を減少させ，CPAP 圧の呼吸変動を最小限

30 年前に Sullivan は，閉塞型睡眠時無呼吸（obstruc-にするように，1 呼吸ごとに補正している．吸気流量波

tive sleep apnea：OSA）の病態は睡眠中の上気道の吸気形から，呼吸イベント（無呼吸，低呼吸，フローリミテーによる受動的虚脱であるとの仮説をたて，当時 SAS の標ション，いびき）を時系列に判定，記録ができる機能も準的治療法であった気管切開予定患者を対象に，鼻腔か有している2）．これらの呼吸イベントに対して，自動でら上気道に持続陽圧をかけることで上気道虚脱を防止

流量を増減させて CPAP 設定圧を増減し，呼吸イベントし，無呼吸および睡眠障害が改善することを終夜睡眠ポを軽減させる自動 CPAP 装置が出現し，いまや主流にリグラフ検査（PSG）にて立証した．持続陽圧呼吸（con-なってきている．現在の CPAP は，送風モーターの騒音

tinuous positive airway pressure：CPAP）療法の第一歩もなく，「就寝中に安静に呼吸ができる」高度な治療機器である．当初は，CPAP の臨床応用は懐疑的にみられてである．吸気努力が強い場合には，CPAP の吸気流量をいた1）．しかし，OSA が特殊な病態ではなく，有病率もさらに増大させる必要があり，CPAP の高流量送風技術高く一般的な疾患であるとの認知度が普及したこともあは，吸気と呼気に 2 相圧をかけるバイレベル装置に進化り，CPAP 装置の医工学系テクノロジーによる改良が続している．また呼気孔を使わず，カニューレタイプで鼻き，CPAP 療法は，OSA の短期的症状改善に留まらず，腔に高流量を送風するハイフロー装置にも進化している．

長期的予後や合併症に対する効果についても実績のある

CPAP の基本性能は，さまざまな呼吸に対して上気道の治療法になってきた．しかし，CPAP は毎晩在宅で継続一定圧を維持できるように，高流量を調整供給する能力して使用しないと効果が得られない．CPAP のアドヒアに依存している3）．科学的呼吸管理のためには，CPAPランスは，OSA 診療の最も重要な問題となっている．この基本性能の公開が望まれる．の動向を受け，最新の CPAP 装置は，ハードウエアおよびソフトウエアともに急速に進歩している．CPAP の呼吸管理の進化について概説する．

CPAP の基本特性からみた呼吸管理

CPAP とフローリミテーション
OSA の病態は，睡眠中の上気道の吸気時の受動的虚脱性に依存している．臨床的には，睡眠中の上気道虚脱は，無呼吸低呼吸指数として評価されている．上気道虚脱の前段階として，上気道狭窄が出現すると，吸気時の急性

CPAP は渦巻きポンプの羽根車を電気で高速回転させフローリミテーションが起こる．フローリミテーション

ることにより，羽根車の中心から吸い込んだ空気に高流への代償換気調整として，睡眠中の自発呼吸の吸気流量量の「空気の流れ」を作る送風装置（ﬂow generator）でを増やしたり，吸気時間の割合を増やしたりすることで，ある．患者側の呼吸回路の鼻腔近くに呼気孔を設けるこ換気量を維持しようとする（図 2）4）．さらに非代償的換とで，高流量の空気の意図的リークをつくりながら，一気調整では，換気のオーバーシュートが起こり，覚醒が定圧を上気道にかける仕組みである．送気流量を増減す起こる．最新の自動 CPAP 装置（図 3）のロジックは，ることで，設定圧を調整している．CPAP は，常時一定安静呼吸をしている状態で，吸気流量波形の時系列解析の圧が気道にかかっているのではない．CPAP の基本特を 行 い， 急 性 フ ロ ー リ ミ テ ー シ ョ ン を 探 知 し たら，性は，自発吸気時には吸気圧が低下し，呼気時には呼気CPAP のベースの送風流量を上げて吸気前の上気道圧を圧が上昇することである（図 1）．これは，CPAP を理上昇させ，上気道の開存性を保持しようとしている．フ

解するための重要なポイントである．古典的 CPAP は，ローリミテーション解除に対する自動 CPAP の流量増流量が固定であり，自発呼吸による圧変動が大きく，息大のレスポンスは早く，すみやかに目標とする至適圧へが吸いにくく，バックプレッシャーで息が吐きにくい装到達する特徴がある（図 4）5）．その反面，フローリミテー置であった．CPAP の送風モーターの騒音のなか，気管ションへの過剰なレスポンスによる圧上昇は，肺の過膨切開の代替療法として，「耐えて使う」対症療法装置で張を惹起する可能性があり，自動 CPAP の初回導入時に

1）

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図 1 CPAP 装置の特性．
（Sullivan1）より改変）

図 2 睡眠時無呼吸の急性吸気フローリミテーションと代償性換気応答．上気道の虚脱性（PCRIT）が増加すると，上気道狭窄により，吸気流量波形のプラトー化が特徴である急性吸気フローリミテーションが出現する．これにより，換気量が減少すると，Minute Ventilation（分時換気量）を維持するための代償性換気応答として，VT/TI（平均吸気流量＝1 回換気量/吸気時間）の増加か，dutycycle（吸気時間/全呼吸時間）の増加が起こる．
（文献4）より改変）

は，必ず患者のフローリミテーションに対する CPAP の上限圧を予測し，設定する必要がある．一方，無呼吸に対する自動 CPAP のレスポンスについては，フローリミテーションに対するレスポンスに比較して，緩徐である（図 5）．

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図 3 最新型自動 CPAP 装置．左より順に，加湿器を内蔵する ICON Auto（フィッシャー&パイケル社），加湿器を別に装着する S9 Auto（レスメド社）と System One REMSTAR Auto
（フィリップス・レスピロニクス社），いずれも最新の鼻腔マスクと細径の結露防止のヒーターホースを装着している．

図 4 最新型自動 CPAP 装置の圧動作（フローリミテーションテスト）．図 3 に示した ICON Auto，
S9 Auto，System One REMSTAR Auto の 3 機種について，実験的テスト肺を用い，PSG 記録をもとにしたフローリミテーションを 30 分間模擬負荷して，自動 CPAP のレスポンスを評価している．
S9 は 2 分で，Icon Auto は 15 分以内に，圧が 20 cmH2O に達している．対称的に Sytem one は，30分で 8 cmH2O の緩徐な速度で上昇し，20 分で 4 cmH2O に復帰している．
（文献5）より改変）

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図 5 最新型自動 CPAP 装置の圧動作（閉塞性無呼吸テスト）．図 3 に示した ICON Auto，S9 Auto，System One REMSTAR Auto の 3 機種について，実験的テスト肺を用い，PSG 記録をもとにした閉塞性無呼吸を 30 分間模擬負荷して，自動 CPAP のレスポンスを評価している．S9 は 10 分で，上限圧の 20 cmH2O に達している。ICON Auto および Sytem one は，連続的無呼吸シグナルだけでは，上限圧が 10 cmH2O 以上かからないようになっている．
（文献5）より改変）

OSA の新しい外来管理

場合に，どのようにして PSG を行うことができる状況と判断できるのか，などの疑問点が出された．このワークショップでのコンセンサスは在宅睡眠検査の効用と対コ

OSA の診断と CPAP 治療には，米国のゴールドスタスト効果を示すための結果評価に基づく研究（outcome-ンダードとされる睡眠検査室における PSG と CPAP タbases research）が必要とされた．また①臨床および経イトレーションが必要である．1998 年に日本で健康保険済評価のための前向き研究による臨床意思決定のエビデ上認可された CPAP 療法も，ゴールドスタンダードを踏ンスに基づいた疾患管理モデルを確立すること，②外来襲したものである．2007 年，成人の OSA における外来管理に適した患者群を定義すること，③ OSA の診断や管理を確立するために米国呼吸器学会（ATS），米国睡

CPAP タイトレーションのための在宅検査についてセン眠学会（APSS），米国呼吸器医会（ACCP），欧州呼吸器サー，信号制御，データ解析の点から標準化すること，学会（ERS）合同ワークショップが開催された6）．PSG と④ OSA の外来管理に関する臨床的な疑問点について回CPAP タイトレーションについて，①時間・コストとも答できるような適切な研究デザインを確立することが提に甚大であること，②推定されている中等症以上の患者案された．

数を考慮すると，年に 10 万人あたり 2,310 回の睡眠検査が必要であること，③ 2002 年時点で睡眠検査室が 1,355施設，年に人口 10 万人に対し 590 回の睡眠検査を行う能力しかないことが問題点として提起された．医療保険側

アドヒアランスを目標とする
CPAP 療法からは，①良質なエビデンスがない現状で，在宅睡眠検査を疾患管理のパスとして評価するための最も良い方法

現在，米国の公的保険制度下における OSA の診療には何か，②在宅検査が疾病管理のパスの中で奏効しないは合同ワークショップなどの動向と社会制度要求の変化

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進化した呼吸管理769を受け，次のような大きな変革が行われた7）．①睡眠検

ワーク・テクノロジーにより，時系列の呼吸データを容査の前の医師の診察が必須となり，② PSG 検査または在易に解析することが可能となってきている．CPAP ケア

宅検査による検査記録の医師による判読が義務化され，のルール作りと標準化が求められている．

③ CPAP 療法は処方で終了するのではなく，処方後 12 週間のアドヒアランスの結果評価が必要なこと，以上の 3項目である．CPAP 導入の基準は，PSG でも携帯装置

著者の COI（conﬂicts of interest）開示：本論文発表内容に関して特に申告なし．

（portable montitor：PM）による在宅検査でも 2 時間以

引用文献上の記録で，AHI≧15（呼吸イベントがミニマム 30 イベント）である．さらに高度の日中の眠気，認知機能の低1）Sullivan CE. CPAP: The primary treatment for

下，気分の変調，不眠の症状がある場合，もしくは，高sleep disordered breathing, postgraduate course.

血圧，虚血性心疾患，脳卒中の既往がある場合は，AHI

The cutting edge of obstructive sleep apnea: diag-≧5（呼吸イベントがミニマム 10 イベント）で CPAP 導

nosis and management. American Thoracic Society入ができるようになった．ただし，CPAP のアドヒアラ

2010, New Orleans. 2010.

ンスの結果評価は，1 日 4 時間以上，週 5 日以上の使用と2）Berry RB, et al. Respiratory event detection by a

厳しくなっている．また，在宅検査を out of center sleep

positive airway pressure device. Sleep 2012; 35:testing（OCST）として位置づけ，医療の質の担保とし，361‑7.

睡眠認定医制度が設立された（http://www.aasmnet.org/3）Bacon JP, et al. Nasal continuous positive airway

ocststandards.aspx）．公的保険下での PSG の役割は，

pressure devices do not maintain the set pressure

PM で診断がつかない場合，CPAP のアドヒアランスがdynamically when tested under simulated clinical

不良の場合などに限定されてきている．このようにconditions. Chest 2000; 118: 1441‑9.

CPAP 療法にアドヒアランスの結果評価が義務化された

4）Schwartz AR, et al. Physiologic phenotypes of sleep

ため，最新の CPAP 装置は，大きく進化している．まず

apnea pathogenesis. Am J Respir Crit Care Med

ソフトウエアでは，アドヒアランスの客観的リポートの2011; 184: 1105‑6.

記録 ，診療側とのデータ通信機能，時系列での詳細な5）Robert McCoy, et al. A Bench Comparison of Three

CPAP 使用状況の評価が可能となっている．CPAP の

Auto-Adjusting Positive Airway Pressure Devices:

ハードウエアについては，基本性能，マスクの改良，加Response to Apnea, Hypopnea, Flow Limitation and温加湿器，結露防止チューブ，細径チューブなど，さまSimulated Snore. Minnesota: Valley Inspired Prod-8）

ざまな改善が行われている（図 3）．また，在宅検査で使ucts Inc. 2011.

われる PM についても，在宅睡眠時無呼吸検査としての

6）An Official ATS/AASM/ACCP/ERS Workshop

工夫がなされ，生データで呼吸イベントを判読できるよ

Report: Research Priorities in Ambulatory Manage-

うに検査機器がグローバルにリニューアルされている．

ment of Adults with obstructive sleep apnea. Am
Thorac Soc 2011; 8: 1‑16.

おわりに7）Local Coverage Determination（LCD）for Positive
Airway Pressure（PAP）Devices for the Treatmentof Obstructive Sleep Apnea（L171）01/01/2014.

CPAP 療法は，アドヒアランスの結果評価の時代に8）Schwab RJ, et al. An oﬃcial American Thoracic So-

なった．医療費削減と国民の健康増進といった，広い視

ciety statement: continuous positive airway pres-

野・高い視点において，在宅で有効かつ安全な CPAP 療

sure adherence tracking systems. The optimal法を行うためには，CPAP の基本特性の理解をもとに，monitoring strategies and outcome measures in

アドヒアランスデータを効率よく利用し，CPAP ケアのadults. Am J Respir Crit Care Med 2013; 188: 613‑

問題点の発見と解決を行うことが重要である．ネット

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Abstract
Continuous positive airway pressure
Yutaka Tokunaga
Tokunaga Respiration and Sleep Clinic
The prescription of continuous positive airway pressure（CPAP）for patients with obstructive sleep apnea（OSA）isincreasing globally; thus CPAP adherence becomes the next major issue for OSA therapy. Advanced CPAP should be
admitted as a high-flow generator device to maintain constant upper airway pressure through an expiratory port following variable spontaneous respiratory swings. It is not a simple pump device. Recently, dynamic respiratory events under
CPAP therapy can be detected and recorded by assessing CPAP inspiratory flow. The pathogenesis of obstructive sleepapnea is a passive upper airway collapse during sleep. Before occurring the upper airway collapse, the narrowing upper
airway induces acute flow limitation during inspiration. To keep the patency of the upper airway, the latest Auto CPAP
device eliminates acute inspiratory flow limitation by increasing CPAP flow and pressure before obstructive events. To
evaluate CPAP adherence and manage CPAP problems, physicians have to understand the basic mechanics of advanced
CPAP device. It is required that standardized CPAP care manual with scientific evidence-based troubleshooting.