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成育科ブログ

早産児の人工呼吸管理Part3

2014.05.20

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今回は「肺に優しい呼吸管理」に関してです。
スライド1 (Custom)

まずは基本的事項のおさらいから述べていきます。
人工呼吸管理による肺損傷(Ventilator induced lung injury、VILI)の原因としては、

1. Volutrauma
肺胞過伸展による肺胞上皮、血管内皮細胞の障害
2. Atelectrauma
無気肺に隣接する終末細気管支に対する障害
2’.Shear stress
過膨張と虚脱で生じるずり応力による障害
3. Biotrauma
炎症性メディエーターによる障害

が主原因と言われています。これらをなんとか軽減しようとするのが「肺に優しい呼吸管理」すなわち肺損傷予防戦略(lung protective strategy:LPS)で、呼吸管理する上では

1.少ない1回換気量
2.肺の過膨張を防ぐ
3.肺の虚脱を防ぐ

の3点が重要です。

スライド4 (Custom)
かつて、肺損傷と言えば圧損傷(barotrauma)がその原因と考えられていた時代がありましたが、今は圧そのものではなく過剰な圧で肺を過伸展させることによる肺損傷(volutrauma)の影響が大きいと考えられています。
(肺に対して圧ではなく量が損傷の主原因であると最初に証明したのは、実験動物の胸郭をぐるぐる巻きにして肺が拡がらないようにした上で過剰な圧をかけて換気を行ったところ、肺はダメージを受けなかったと言う実験だったそうです)

そして意外にに見逃されがちなのがatelectrauma(無気肺損傷)です。
Atelectraumaは一般的に上記のような説明がされていますが、分かりやすく言うと、不十分なPEEP下で加圧して肺を無理矢理拡張させると、そのたびに肺胞が虚脱と拡張を繰り返すことで肺がダメージを受けると言う感じです。肺が硬い(肺のコンプライアンスが低い)時に人工呼吸器のグラフィックを注意深く見ると、図のように人工呼吸器で圧をかけても最初のうちなかなかVolumeが増えず、PIPに近くなってから急にVolumeが増え出すようなことがあります。これはPEEPが不十分である時に見られる所見で、atelectraumaはこのような時に生じると考えて良いでしょう。

圧量曲線 (Custom)
では、理想的な換気はどのようなものかと言えば、肺の圧量曲線に二つの変曲点がありますが、少なくともこの中間で換気されることが望ましいのではないかと考えられます。ただし、LIP(Lower inflection point)が「至適」PEEPかどうかには異論も多く、PEEPの設定は「肺に優しい呼吸管理」を考える上で、最も頭を悩ませるポイントと言えます。

ここで突然ですが、写真の大小二つの風船をつなげるとどうなるでしょうか?
スライド6 (Custom)
答えは「小さい方がつぶれ、大きい方が少し膨らむ」です。
膨らませる時のことを考えてみれば当然ですが、風船の膨らみが小さい時の方がより大きな力が必要なことからも分かるかと思います。
いったん膨らんでしまった風船はより拡がりやすくなる
これは肺にもあてはまります。

スライド7 (Custom)
肺の中の個々の肺胞は必ずしも同じ大きさをしているわけではなく、肺胞の状態に応じて拡がりやすかったり萎みやすかったりと、それらが混在していると考えられます。ここで、不十分なPEEP下で過剰な圧で換気すると、過膨脹気味の肺胞はより過膨脹に、虚脱気味の肺胞はより虚脱して無気肺の方向に向かうと考えられます。それを防ぐにはその逆、つまり十分なPEEPで予め肺胞をある程度開きやすくしておいて、なるばく少ない換気量で換気するのが理に適っているはずです。

このような換気をしていると自ずとCO2は高めにならざるを得ませんが、可能な限り高めのCO2を許容する方針がPermissive hypercapniaです。下の図は人工呼吸管理中の超早産児におけるpCO2の分布ですが、55mmHg以上の比較的高めの値は検体数として約1/3、患者数としては約8割を占めます。
スライド9 (Custom)

pCO2を高めにするとアシドーシスが心配になりますが、この中でPH<7.25となった例は4検体(2名)のみで、いずれもその後に代謝性に対償しています。
スライド10 (Custom)

では、人工呼吸管理中の肺損傷予防は具体的にどのようにしたら良いのでしょうか?
Volutraumaを最小限にするには一回換気量を抑える必要がありますが、ただそれだけでは酸素化が悪くなる可能性があります。その点ではatelectrauma予防以前に酸素化を得るためにも十分なPEEPが必要と言うことができるでしょう。

また換気モードはどうしたら良いのでしょうか?SIMVだけで行おうとすれば、恐らくは自発呼吸がある時にはSpO2は維持できるでしょうけれども、自発呼吸のない時には圧不足になる可能性は十分に考えられます。その時々で細かく設定変更できれば良いですが、あまり現実的ではなさそうです。またより肺に優しいPSVは、肺のコンプライアンスが悪化すると一般的に吸気時間が短くなりますので、前述した機能的残気量(FRC)が可変と言う前提に立てば、PSVのみの管理も難しい可能性があります。
この辺の問題に対しては各施設間の違いもあるかと思います。看護師さんが頻回にバギングしていたり、看護師さんに人工呼吸器の設定変更を任せることで対処している施設もあるかと思います。
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こうした問題、つまり実際のPEEP設定や換気モードの選択をどのようにしたら良いのか?この問いに対する答えは次回以降に続けたいと思います。

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