# 2012 年〜2017 年 5 年間の小児集中治療室に入室した下気道感染症の小児から 検出された呼吸器ウイルスの検討

${ }^{1}$ 東京女子医科大学八千代医療センター小児科
${ }^{2}$ 東京女子医科大学八千代医療センター小児集中治療科
 }^{3}$ 千葉県衛生研究所ウイルス・昆虫医科学研究室


(受理 2019 年 12 月 24 日)
## Clinical Features of Respiratory Viruses Detected in Patients in the Pediatric Intensive Care Unit for Lower Respiratory Tract Infection from 2012 to 2017

\author{
Kuntaro Deguchi, ${ }^{1}$ Hiromichi Hamada, ${ }^{1}$ Shoko Hirose, ${ }^{1}$ Takafumi Honda, ${ }^{2}$ \\ Kumi Yasukawa, ${ }^{2}$ Haruna Nishijima, ${ }^{3}$ Atsushi Ogura, ${ }^{3}$ and Jun-ichi Takanashi ${ }^{1}$ \\ ${ }^{1}$ Department of Pediatrics, Tokyo Women's Medical University Yachiyo Medical Center, Chiba, Japan \\ ${ }^{2}$ Pediatric Intensive Care Unit, Tokyo Women's Medical University Yachiyo Medical Center, Chiba, Japan \\ ${ }^{3}$ Division of Virology and Medical Zoology, Chiba Prefectural Institute of Public Health, Chiba, Japan
}

The role of respiratory viruses in pediatric patients with severe lower respiratory tract infection (LRTI) is unclear in Japan. The purpose of this study was to investigate the prevalence of respiratory viruses in children with LRTI managed at the pediatric intensive care unit (PICU) in a single center in Chiba, Japan. We examined 153 patients with LRTI who needed ventilatory support including high-flow nasal cannula oxygen therapy between April 2012 and March 2017; 116 by immunochromatography and 37 by PCR. Nasal swab samples were then examined using immunochromatography assay kits for respiratory syncytial virus (RSV), human metapneumovirus (hMPV), and influenza virus (flu). For PCR, viral antigen nucleic acids were obtained from nasal swabs. Each sample was examined by (RT-) PCR for RSV, enterovirus (EV), hMPV, human bocavirus (HBoV), parainfluenza virus (PIV), and adenovirus (AdV). Clinical characteristics, disease course, and prognosis were investigated. Of 153 patients with a median age of 13 months ( 0 months- 13 years), 73 were male, and $59 \%$ had previously had an underlying disease and/or disability. We detected at least 1 virus in 147 patients (96\%); 10 patients (6.5\%) had co-infection with different viruses. RSV (53\%) was the most common, followed by hMPV (20\%), EV (5.2\%), flu (4.6\%), HBoV (4.6\%), and PIV (2.6\%). Infants were frequently positive for RSV or EV, whereas children over 1 year old were frequently positive for hMPV or HBoV. Seasonal variation was seen in each virus. Over half of the patients positive for RSV or flu were previously heathy children, but many patients positive for other viruses had some other disease or disability. Duration of PICU stay depended on patients' backgrounds rather than the causative

virus. After LRTI, 1 patient dead, 2 patients received tracheotomy, and 1 started home oxygen therapy. In conclusion, RSV was the most common in LRTI pediatric patients in the PICU. Except for RSV and flu, patients frequently had some other disease/disability. Duration of PICU stay and prognosis often depends on the patient's background.

Key Words: children, RS virus, respiratory tract infection, respiratory failure, pediatric intensive care

## 緒言

呼吸器感染症は，集中治療室でケアを必要とする小児のうち最も頻度の高い疾患カテゴリーである1).抗菌薬やワクチンの普及により原因病原体としてウイルスの割合は増加している. ウイルス感染症はウイルス検出や分離培養が限られた施設でしか行われていないことから，日常診療では起因ウイルス同定が困難であり，結果として臨床症状や予後の知見の蓄積が不十分となっている.

2000 年前後から, 患者の気道分泌物から核酸を抽出して polymerase chain reaction (PCR) 法をはじめとする遺伝子検査で原因ウイルスを同定する手法が普及した。結果が迅速に得られるようになり，前方視的に各ウイルス感染症の臨床症状が把握できる環境になりつつある。ヒトメタニューモウイルス (human metapneumovirus : hMPV) は 2001 年に初めて報告され2)，2012 年には本邦で迅速抗原診断キットが保険点数の付く形で発売された. その普及により, 臨床現場での症状や経過の解析が進んでいる3). その後もヒトボカウイルス (human bocavirus : $\mathrm{HBoV})$ の同定4), 新興感染症としての H1N1 influ-

定と臨床症状の理解が進んできた。

我々は 2007 年 2012 年の 5 年間にわたる 2 歳未満の下気道感染症の入院症例について, その呼吸器ウイルスの検出を行い，各ウイルス感染の臨床像について報告しだ ${ }^{6}$.この研究期間に呼吸不全により人工呼吸管理を行った重症例は 20 例で, うち RS ウイルス (respiratory syncytial virus : RSV) とエンテロウイルス (enterovirus：EV) 属が各 8 例ずつと多くを占めていた。欧米の報告においても，呼吸不全に陥った下気道感染症では RSV と EV 属が検出ウイルスとして多いとの報告がなされている78). 本邦では現在, 小児 ICU (PICU) が全国に整備されつつある状況で, PICUに入室した下気道感染症例のウイルス検出頻度についての論文報告は調べた限りはない.

そこで我々は, PICUに入室した重症下気道感染症小児について, 呼吸器ウイルスの検出を行い, 各ウイルス検出症例の患者背景, 検查所見, 治療内容,予後について検討した。

## 対象と方法

2012 年 4 月 2017 年 3 月の 5 年間に, 急性気管支炎, 急性細気管支炎あるいは急性肺炎の診断で, 呼吸管理が必要として東京女子医科大学八千代医療センター PICU に入室した 15 歳以下の症例で RSV, hMPV，インフルエンザウイルス (influenza virus： flu）の各迅速抗原検查が陽性の 116 例および，同検查が陰性で呼吸器ウイルスの PCR 検查を実施した 37 例の, 計 153 例を今回の対象として後方視的に検討した.

RSV はタウンズ社製「イムノエース ${ }^{\circledR} R S V ~ N e o 」$, hMPV はアドテック株式会社製「プロラスト ${ }^{\circledR}$ hMPV $\rfloor$, flu はミズホメディー社製「クイックチェイサー ${ }^{\circledR}$ FluA, B」の各迅速抗原検査キットを用いた. PCR 検査は, 児の鼻咽腔ぬぐい液を採取し, 細胞培養用培地ニッスイ Eagle's MEM(3) (日水製薬)に Albumin, Bovine (Fraction V) を最終濃度 $0.1 \%$ になるように加えた保存液 $2 \mathrm{~mL}$ に浮遊し, 解析まで$80^{\circ} \mathrm{C}$ で保存した.この鼻咽腔ぬぐい液から核酸を抽出し(High Pure Viral RNA Kit, Roche), それぞれの呼吸器ウイルスに特異的なプライマーを用いて (RT-) PCRを行った ${ }^{49) \sim 13)}$. 臨床検体からの直接 (RT-) PCR 産物を Big Dye Terminator Cycle Sequencing Kit version (1.1) (Applied Biosystem)を用いてシークエンス反応を行い，ダイレクトシークエンス法により塩基配列を決定し既知のウイルスとの関係を検討した。対象としたウイルスはRSV，EV 属, hMPV, HBoV, アデノウイルス (adenovirus : $\mathrm{AdV})$, パラインフルエンザウイルス (human parainfluenza virus : PIV)の6ウイルス群である. なお，ここでは国際ウイルス分類委員会の定める分類に従い，ライノウイルス $\mathrm{A}-\mathrm{C}$ 型は $\mathrm{EV}$ 属に含まれる表記とした。

気管，気管支，肺実質あるいは間質に炎症所見を認めるものを下気道感染症と定義し, 症状, 理学所

Table 1 Number of patients positive with respiratory viruses.

Co-detection

$\mathrm{EV}+\mathrm{HBoV}$

$\mathrm{EV}+$ Adeno

$\mathrm{EV}+\mathrm{hMPV}$

$\mathrm{EV}+\mathrm{HBoV}+$ Adeno

$\mathrm{EV}+\mathrm{HBoV}+\mathrm{hMPV}$

PIV+Adeno

PIV + RSV

RSV, respiratory syncytial virus; hMPV, human metapneumovirus; EV, genus enterovirus; flu, influenza virus; $\mathrm{HBoV}$, human bocavirus; PIV, parainfluenza virus.

見と胸部 $X$ 線所見から下気道感染症を診断した. 胸部 X 線で肺野に明らかな浸潤影のあるものを急性肺炎，肺野に所見を認めない症例を急性気管支炎および急性細気管支炎とし，今回の検討ではこの二者を区別せず急性気管支炎として一括して示した。

染色体異常, 心疾患, 気道疾患, 神経筋疾患等で在宅医療や生活に介助が必要な坚を基礎疾患ありとした。また，RSV 感染症でのハイリスクとしてパリビズマブの適応となっている在胎期間 36 週未満の早産児も基礎疾患ありとした．気管支喘息およびアレルギー疾患, 内分泌疾患等は基礎疾患なしとした.対象に免疫不全坚はなかった。

呼吸管理については, 経鼻高流量酸素療法 (highflow-nasal cannula : HFNC), 非侵襲的陽圧換気療法 (noninvasive positive pressure ventilation : NPPV)，侵襲的人工呼吸管理に区分した. すでに基礎疾患が理由で在宅人工呼吸管理を行っている児が，在宅での圧設定よりも高い呼吸器条件に変更して管理した場合も侵襲的人工呼吸管理に含めた.

後遺症については, 死亡例と, 本感染を契機に気管切開，在宅での呼吸管理が必要となった症例を後遺症ありとした。

解析には Microsoft Excel 2016 を用い，ウイルス別の PICU 入室日数については一元配置分散分析
を，後遺症有無別 PICU 入室日数については $\mathrm{t}$ 検定を行った。

本研究は東京女子医科大学倫理委員会の承認を得た (5207)

## 結果

原因ウイルスの検討を行った 153 例のうち男坚が 73 名 $(48 \%)$ ，女児が 80 名 $(52 \%)$ であり，年齢中央値 1 歳 1 か月 ( 0 か月 13 歳), 基礎疾患を 90 名 （59\%）に認めた，急性肺炎が 117 例 (76\%)，急性気管支炎が 37 例（24\%）であった.

147 例 (96\%) で少なくとも 1 種以上のウイルスが検出された，単独のウイルスが検出された患者が 137 例 (89.5\%) で, RSV が 81 例（迅速検查 79 例, PCR 2 例), hMPV が 30 例（迅速検查 30 例, PCR 0 例), $\mathrm{EV}$ が 8 例（PCRのみ， flu が 7 例（迅速検査 7 例, PCR 0 例), HBoV が 7 例 (PCR のみ), PIV が 4 例（PCR のみ）であった．複数のウイルスが検出された患者が 10 例 (6.5\%) であり，うち 2 種類検出が 8 例 $(5.2 \%), 3$ 種類検出が 2 例 (1.3\%) であった. 6 例 (3.9\%) で対象ウイルスが検出されなかった

## (Table 1)

各ウイルス検出者の年齢（月齢）の分布を Figure 1 に示す. RSV は生後 6 か月未満, EV は 1 歳未満が中心である一方, hMPV, flu, HBoV, PIV は 1 歳以上を中心に分布していた.

入院月毎のウイルス陽性患者数を Figure 2 に示した. RSVは 10 月 2月に流行があるものの, 夏も含めて通年で検出されており, $\mathrm{EV}$ も 3 月から 11 月までの冬季以外で検出された。一方, 他のウイルスは季節性がみられ，flu は 2 月 4月，hMPV と $\mathrm{HBoV}$ は 3 月 5 月, PIV は 5 月 8月に，陽性患者が分布した。

各ウイルス検出者の基礎疾患の有無を Figure 3 に示す. RSV と flu は過半数が健常者である一方, 他のウイルスは基礎疾患を持つ患者が多くを占めた。

各患者に行った呼吸管理の内訳を Figure 4 に示す. RSV と hMPV は症例数が多いが, そのうち侵襲的人工呼吸管理を行ったのは, RSVで 14 例 (17\%), hMPV では 4 例 (13\%)であった．他のウイルスは症例数が少ないが, EV (8 例中 5 例), PIV（4 例中 2 例）では半数以上が侵襲的人工呼吸管理を必要とした。ただし，その多くはもともと在宅人工呼吸管理を行っていた児であった（EV 5 例中 4 例，PIV 2 例中 1 例)

Figure 5 には PICU 入室日数を, 検出されたウイ

Figure 1 Age distribution of the 6 viruses during the study period.

Age is divided as shown in the horizontal axis and number of positive patients is shown on the vertical axis.

Mo, months; Y, years.

RSV, respiratory syncytial virus; hMPV, human metapneumovirus; flu, influenza virus; EV, genus enterovirus; HBoV, human bocavirus; PIV, parainfluenza virus.

Figure 2 Seasonal distribution of the 6 viruses during the study period. Number of positive patients is shown per month. RSV, respiratory syncytial virus; hMPV, human metapneumovirus; flu, influenza virus; EV, genus enterovirus; HBoV, human bocavirus; PIV, parainfluenza virus.

ルス別 (Figure 5-a) と, 基礎疾患の有無別（Figure 5-b）で示した．PICU 入室日数はウイルス間では差がなく $(\mathrm{p}=0.080)$, 基礎疾患の有無で差がみられた $(\mathrm{p}<0.001)$.

後遺症を残した症例は 4 例であった（Table 2).症例 1 は, hMPV 急性肺炎, さらに急性呼吸窮迫症候群に陥り間質性肺炎による肺線維症の進行により肺機能が低下し，PICU 入室 207 日目に死亡した.

## 考 察

5 年間にわたる集中治療を要した小児下気道感染症のウイルス検出頻度を単施設で検討した，以前，当施設より 2007 年 2012 年の 5 年間の下気道感染症の入院症例全体のウイルス検出頻度について報告したが，そのうち PICU に入室した症例は RSV, EV

Figure 3 Diseases and disabilities in patients positive for respiratory viruse.

Black columns show patients with primary disease and/or disability. Gray columns show primarily healthy children. RSV, respiratory syncytial virus; hMPV, human metapneumovirus; $\mathrm{EV}$, genus enterovirus; flu, influenza virus; $\mathrm{HBoV}$, human bocavirus; PIV, parainfluenza virus.

が多くを占めだ. Kawaguchi らはカナダの単施設の PICU に入室した下気道感染症例の 10 年間のウイルス検出について報告しており，検出頻度は RSV, EV 属, PIV, hMPV, AdV の順であっだ. またRandolph らはアメリカ国内の多施設研究で, PICU に入室した患児の呼吸器ウイルスの検出をインフルエンザシーズンに限って検討したが， RSV， $\mathrm{EV}$ 属, flu, $\mathrm{AdV}$ の順であった ${ }^{88}$. これら既報と比較すると，今回の研究では $\mathrm{EV}$ の頻度は必ずしも高くなかった. EVによる気道感染は, 他のウイルス感染と比較して予後は比較的良好だが ${ }^{44)}$, 免疫不全などの原病があったり，気管插管管理を要する症例では予後が悪いことが指摘されておりり ${ }^{15}$, 重症下気道感染の起因ウイルスとなりうる. この研究期間のすべての PICU 入室例は 227 例であったが，すべての症例で PCR の検討が行われていたわけではなく, 今回検討した 153 例は全体の $67 \%$ に相当した. このことがバイアスとなっている可能性がある。もう一点は患者背景の違いが考えられる。海外の既報では, 患児の基礎疾患の背景についてあまり言及されていない. 当院は総合周産期母子医療センターであり, NICU を退院した基礎疾患のある患児を多く診療している.こうした患者背景の違いが検出頻度に影響を与えている可能性がある.

ウイルス陽性者の年齢分布に特徴がみられた. RSV, EV 属は 1 歳未満の低年齢で多く, hMPV, $\mathrm{HBoV}$, PIV は 1 歳以上が多かった. RSV は特に生後 6 か月以下に集中した。母体からの移行抗体があるものの, すぐに感染防御として機能せず，また呼吸筋の未熟性もあり, 一般的にも生後 6 か月以下に重

Figure 4 Ventilatory support devices in patients positive for respiratory viruse.

Black columns: Mechanical ventilation with intubation. Gray columns: Positive pressure support with face mask. Dot columns: Respiratory support with high-flow-nasal cannula oxygen therapy.

RSV, respiratory syncytial virus; hMPV, human metapneumovirus; EV, genus enterovirus; flu, influenza virus; $\mathrm{HBoV}$, human bocavirus; PIV, parainfluenza virus.

症例が多い ${ }^{61616}$. 一般的に hMPV は 1２歳3), PIV は 1 歳未満に頻度が多い ${ }^{17}$ が, 本研究では 3 歳以上の症例が一定数みられた。これらのウイルス陽性者では基礎疾患を有している患児が多くを占めたことから, 重症化にはホストの要因が大きいと考えられる. $\mathrm{HBoV}$ はその抗体価が生後 $6 \sim 8$ か月で最低值になるとの報告があり，早期乳児期においては $\mathrm{HBoV}$ に対して母体免疫による防御が示唆されている ${ }^{18}$.以前当施設で $\mathrm{HBoV}$ 感染症例の検討を行った研究では, 生後 10１5 か月の患児が検出数のピークとなっておりり, 本研究の結果と合致した。

ウイルスの季節性については, 入院症例全体を検討した既報と同様の傾向であっだ. すなわち 11 月〜2月に RSV の流行があり， 3 月 8月は多彩なウイルスが検出され hMPV, HBoV, PIV が順を追ってピークとなった。

診断は, 2 歳未満入院症例全体の検討においては急性気管支炎が過半数を占めたが，今回の PICU 入室例の検討では肺炎が多かった。

必要とした呼吸管理について, hMPV 感染で侵襲的人工呼吸管理（気管挿管）が必要になった割合が $\mathrm{RSV}$ と同様に高かった. hMPV は, RSV より検出頻度が少ないが, 罹患者は RSV と同等の割合で呼吸管理を要するという報告があり20, これと一致する結果であった. また EV, PIV 陽性例では気管切開人工呼吸患者の呼吸器条件を上げた症例が多かった。 ウイルスによって呼吸管理の内容が異なるのかは.既報でも結論づけられているものはなく, さらに症例を蓄積する必要がある.

Figure 5 Duration of stay in PICU.

The horizontal line inside each box indicates the median, the box indicates the interquartile range, the I bars indicate $1.5 \times$ interquartile range, and asterisks indicate outliers. 5 -a: Duration of stay in PICU according to causative viruse.

RSV, respiratory syncytial virus; hMPV, human metapneumovirus; EV, genus enterovirus; flu, influenza virus; HBoV, human bocavirus; PIV, parainfluenza virus.

5-b: Duration of stay in PICU according to host background.

No: Primarily healthy patients; Yes: Patients with a disease and/or disability.

Table 2 Patients with severe prognosis.

ARDS, Acute lung distress syndrome; hMPV, human metapneumovirus; Rhino C, rhinovirus type C; HOT, home oxygen therapy; CHF, congestive heart failure.

PICU 入室日数はウイルス間の差はなく, むしろ基礎疾患の有無で有意差がみられた。当然の結果とも解釈できるが，小児において基礎疾患の有無での検討は過去に報告がなく, 急性期病院であるが同時に NICU 退院児の在宅管理を多く行っている当施設の特性と考えられる。

本研究の限界として，単施設の検討であること，後方視的検討であり，研究期間においてウイルス検出を施行していない症例があり，今回は入室者全体の $67 \%$ の検討であることから, 入室者の全体像を必ずしも示せていないことが挙げられる。また, 迅速抗原検査は感度, 特異度が PCR 検査よりも劣る. 本研究では迅速検查陽性となった症例では PCR 検査を行っておらず，複数種のウイルス検出率についてもバイアスがあると考えられる。また，検出されたウイルスの病原性については必ずしも証明できていない.

## 結 論

PICU で管理を行った 5 年間の重症下気道感染症症例を対象として気道ウイルスの検出を行い, 単施設, 後方視的に臨床的検討を行った. RSV が最多であり，各ウイルスに年齢分布や季節性の特徴がみられた. RSV と flu は健常児の割合が高く,この 2 種のウイルスについては健常児であっても呼吸管理が必要となる可能性が他のウイルスより高い．PICU 入室期間についてウイルス間の差はなく, 基礎疾患の有無の影響が高かった。

本論文の筆頭著者は出口薫太朗と濱田洋通の両名である。

本研究に関して著者全員共, 開示すべき利益相反状態はない.

## 文 献

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