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成育科ブログ

2014.05.19

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今回は早産児の呼吸調節に関してです。
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昨日に続き、また皆さんに質問です。
早産児が無呼吸になるのは呼吸中枢が未熟だからと言われますが、それではなぜただ圧をかけるだけのnasalCPAPが有効なのでしょうか?SiPAPのように時々加圧してくれるなら呼吸刺激になりそうな気もしますが、nasalCPAPはただ圧をかけているだけです。未熟児無呼吸の原因が中枢型無呼吸ならnasalCPAPは効果がないはずだと思いませんか?

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無呼吸発作を分類すると中枢型、閉塞型に加えて混合型と言うのがあります。混合型と言うのは、気道の閉塞等が生じた時に、それに抗って呼吸を再開させることができず、そのまま中枢の方も呼吸するのを諦めてしまうタイプの無呼吸で、これが早産児の無呼吸発作の主原因と言われています。

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ここで新生児の呼吸調節のおさらいをしてみたいと思います。呼吸中枢は延髄にありますが、これはそれだけで呼吸を維持しているのではなく、いかなる時にも呼吸が止まらないように大脳皮質や各種受容体からの多重の刺激によって自発呼吸を維持しています。化学受容体としては脳幹部にある中枢性化学受容体は水素イオンに、また大動脈弓などにある末梢性化学受容体は低酸素に対して反応します。この他に胸膜にある伸展受容体は肺の膨らみを検知し、これは血液ガス値に関係なく独立して呼吸刺激すると言われています。

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一方、早産児は成熟児に比して呼吸中枢が全体的に未熟です。その中で伸展受容体を介した神経反射性呼吸調節が大きな位置を占めます。
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神経反射性呼吸調節の中で最も有名なのがHering-Breuer(HB)反射です。この反射は肺胞が膨らむと吸気から呼気へ、肺胞が縮むと吸気へ移ることにより規則正しい呼吸リズムを作りやすく、機能的残気量(FRC)が少なく肺胞が虚脱しやすい早産児のFRC維持に役立っています。規則的な吸気と呼気の交代性を振り子に例えると、HB反射は振り子そのもの、呼吸中枢はその振り子を振ろうとする力(呼吸中枢からの遠心性刺激)に相当します。

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この振り子は、成熟児であれば振り子自体(=HB反射)は小さく、呼吸中枢による遠心性刺激が大きいですが、

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早産児ではその逆に、弱い呼吸中枢を大きな振り子(強いHB反射)で補っていると言えます。しかし、ある意味惰性とも言えるこのHB反射は、ひとたび気道閉塞などによってその振り子が止められてしまうと、呼吸中枢自体は未熟ですので呼吸が再開できず無呼吸発作に陥ってしまいます。早産児における呼吸中枢の未熟性とは「閉塞に抗って再呼吸することのできないこと」と言い換えることができるかと思います。

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早産児ではさらに高CO2血症や低酸素血症に対する反応も未熟です。通常、CO2が上昇すると換気応答により換気量が増えますが、無呼吸発作児ではその換気応答が乏しいことが知られています。また低酸素の場合も、通常であれば低酸素血症が呼吸刺激になるところ、早産児では逆に呼吸抑制として作用することも知られています。一度SpO2が低下してしまった早産児はbaggingしないとなかなかSpO2が再上昇しないことも、このような機序によって説明が可能です。

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またHB反射の維持には機能的残気量(FRC)の維持が不可欠です。吸気と呼気の交代性に寄与しているとは言っても、極端にFRCが小さくなってしまった状態ではもはやHB反射は作動しません。つまり早産児の自発呼吸維持にはFRCの維持が不可欠であり、FRCの維持は自発呼吸と好循環の関係となりますが、FRCの低下はHB反射の停止と低酸素血症による呼吸抑制と言う二重の悪循環に陥ることになります。よって、早産児の自発呼吸維持は図のようにまさにやじろべえがどちらに傾くのかにかかっていると言うことができるかと思います。

かなりざっくりした感じで解説してきましたが、今回の部分の詳細は イラストで学ぶ新生児の生理と代表的疾患 改訂2版 「第1章 呼吸」で詳しく書かせていただいています。eBooks 版も出ていますので、是非、ご覧いただければと思います。

この自発呼吸の維持とFRCの維持が人工呼吸管理の中でさらにどのような意義を持つのかは、次回以降に解説したいと思います。

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