人工呼吸器 - 上級編臨床工学科医療機器安全セミナー 5 November 18, 2014 重村真琴麻野秀人 Department of Clinical Engineering ,Nishinokyo Hospital 上級編の内容 • • • • • • • • 換気モード PCV･PEEP ..etc. 非侵襲的換気療法 NIV グラフィックモニタカプノメトリと死腔換気 ARDSの定義と治療戦略加温加湿の重要性人工呼吸管理中の気管吸引人工呼吸器関連肺炎 VAPとは換気モード PCV･PEEP ..etc. PCV -圧規定換気吸気圧と吸気時間を設定し、設定した圧を維持して吸気時間に達すると呼気に変わる ⇒Time-cycle 肺コンプライアンスの変化が換気量に影響する換気量は一定しないので、換気量モニタは必須プラトー圧 25cmH2O以下 PCVの有用性 1．一定圧しか加圧されない肺胞の過膨張が起こりにくい柔らかい肺にも、その圧しかかからない 2．吸気時間中は一定気道内圧を維持する膨らみにくい肺胞にも圧が伝わる吸気ガス分布の均一化が期待できる 3．吸気流量パターンが自発呼吸に類似漸減波になるため呼吸仕事量が減少 PCVが優れているというエビデンスはないが、 ICUでの治療で主力の換気モードである BIPAP -二相性陽圧換気• 2つのPEEPレベルを任意の時間設定で交互に繰り返すモード • 基本的にはCPAPモードのため、どちらのPEEPレベルにおいても自由に自発呼吸が可能２つのPEEPレベルからなるCPAPであると同時にPCVの性質を兼ね備えた《自発呼吸とPCV の混合型》である PEEP –呼気終末陽圧 機能的残気量の増加、虚脱した肺胞の回復  コンプライアンスの改善および、肺内シャント減少により血液の酸素化が改善  1回換気量の増加、二酸化炭素の排出効果による呼吸仕事量の軽減換気に伴う肺胞の虚脱-再拡張の反復による肺損傷を防ぐその他の換気モード APRV (Airway Pressure Release Ventilation) 気道内圧開放換気二相性陽圧換気の低圧相時間を極端に短くし、高圧相から解放するモード自発呼吸を活かすため呼吸仕事量の減少と、鎮静･筋弛緩剤の減量ができる酸素化改善に特化した PCV 非侵襲的換気療法 NIV 非侵襲的換気療法 Noninvasive ventilation (NIV) 気管内挿管や気管切開を行わず、鼻マスクまたはフェイスマスクを使用して陽圧換気を行なう換気療法 NIVの適応と注意点適応・意識がよく協力的・循環動態が安定している・気管内挿管が必要でない (気道が確保できていること、喀痰の排出ができること) ・顔面の外傷がない・マスクをつけることが可能・消化管が活動している状態 (閉塞などがないこと) 注意点 • 気管挿管のタイミングを遅らせない頻呼吸、呼吸補助筋の使用、低酸素血症、高二酸化炭素血症、頻脈などが改善しない時は気管挿管を行う NIVの一般的禁忌絶対的禁忌 • 呼吸停止 • マスクフィットができない相対的禁忌 • • • • • • • • • ショック不安定な心筋虚血不整脈コントロール不良な大量の上部消化管出血興奮、非協力的気道確保困難大量の気道分泌物多臓器障害最近の上気道や上部消化管手術 NIVマスクの種類鼻マスクフルフェイスマスクトータルフェイスマスク適応慢性期で在宅療養中の患者呼吸不全の急性期で、比較的重症な患者呼吸不全の急性期で重症な患者長所･会話や食事ができる･圧迫感が少ない･高い圧がかけられる･開口しても圧が逃げず、口呼吸の患者に使用可･高い圧がかけられる･サイズの選択がないため、急性期の第一選択となる短所･高い圧がかけられない･頬のくぼみが大きいとマス･口呼吸の患者には使用クのフィット性が不十分になできないり、リーク量が増える･皮膚トラブルが生じやすい写真･サイズの選択がないため顔の小さい患者には使用不可･顔全体を覆うため、不快感が強い NIVの換気モード • Sモード(Spontaneous) 自発呼吸を検出して吸気気道陽圧(IPAP)と呼気気道陽圧(EPAP) を供給 • Tモード(Timed) あらかじめ設定した呼吸サイクル時間内に自発呼吸が検出されなかった場合に、自動的にIPAPが供給 • S/Tモード SモードとTモードを合わせたもの • CPAP 在宅人工呼吸器療法 Home mechanical ventilation(HMV) 呼吸器疾患や神経･筋疾患などにより換気補助が必要な療養者に対し、家庭で人工呼吸による補助換気を行う治療法また、心不全の治療法の一つとして、順応性自動制御換気 (Adaptive Servo Ventilation：ASV) の活用が大きく注目されているグラフィックモニタグラフィックモニタ • 気道内圧-時間波形 • 流量-時間波形 • 換気量-時間波形 • 気道内圧-換気量曲線 • 流量-換気量曲線気道内圧-時間波形 VCVの波形 PCVの波形流量-時間波形内因性PEEP 気道抵抗上昇時換気量-時間波形回路内リーク時気道内圧-換気量曲線肺胞の過伸展流量-換気量曲線回路内リーク時カプノメトリと死腔換気カプノメーター気管チューブと人工呼吸回路の間に専用のアダプターとセンサーを装着して、呼気に含まれる二酸化炭素分圧を非侵襲的かつ連続的に測定患者血液中のCO2濃度の推定挿管チューブの位置確認気道閉塞の有無死腔換気量の推定カプノグラムの波形カプノグラムの代表的な変化右上がりの波形気道抵抗の上昇 →肺胞からのガスに到達していない基線の上昇呼気の再呼吸、装置の構成不良カプノグラムの消失呼吸回路の外れ、呼吸停止、肺血流の低下、心停止 →センサがCO2を検出できていない死腔換気とカプノグラム PaCO2 肺胞換気量 ET 解剖学的死腔 CO2 肺胞死腔呼気量死腔換気率＝(PaCo2-PETCO2)/PaCO2 正常値 0.3以下気管挿管時 ARDSの定義と治療戦略 ARDSとは急性呼吸窮迫症候群 (Acute respiratory distress syndrome) 非心原性肺水腫による低酸素性呼吸不全びまん性に肺胞および毛細血管が、炎症性の障害を受けることが原因とされているしばしば多臓器不全を伴っており急性呼吸不全の中で最も重篤な病態 ARDSの定義発症のタイミング -2012年ベルリン定義- 軽度中等度 Mild ARDS Moderate ARDS 重度 Severe ARDS 胸部画像診断 (C-XP,胸部CT) 基礎疾患発症から1週間以内急性もしくは増悪する呼吸器症状両側透過性低下胸水，肺葉・肺の虚脱あるいは結節性病変肺水腫の原因心不全，輸液過剰では説明のつかない呼吸不全危険因子がない場合，心エコーなどの客観的評価で静水圧性肺水腫の否定酸素化 PaO2/FiO2 201-300mmHg 101-200mmHg 100mmHg以下 (PEEP≧5cmH2O) 以前の定義にあった、肺動脈楔入圧は削除 ARDSの危険因子直接的原因間接的原因 • 肺炎 • 胃内容物の吸引 • 敗血症 • 重症外傷 • 肺挫傷 • 有毒ガス吸入 • 溺水 • • • • (誤嚥性肺炎) (ショック･大量輸血を伴う) 熱傷薬物中毒急性膵炎大量輸血 ARDSの胸部画像胸部レントゲン両肺野にびまん性の湿潤影胸部CT すりガラス陰影と湿潤影細気管支拡張像(矢印) ARDSの薬物療法有効である可能性 • 低用量のステロイド急性期(72時間以内) 後期(7日以降14日未満) • サーファクタント(乳幼児･小児) • マクロライド • GM-CSF 賛否両論あり • エラスターゼ阻害薬(シベレスタット) • NO吸入 • β2刺激薬自発呼吸は温存すべきか障害肺に自発呼吸を温存すると… 腹側肺よりも背側肺に設定値以上の換気量に相当する伸展を引き起こす自発呼吸努力が強いと… 吸気時に肺胞の過進展、呼気時に肺胞の虚脱が起こり人工呼吸関連肺障害(VALI)を助長軽度ARDS：自発呼吸温存重度ARDS、自発呼吸努力が強い：筋弛緩人工呼吸関連肺障害とは Ventilator-associated lung injury (VALI) 人工呼吸によって引き起こされる急性肺障害  Barotrauma(圧力外傷) 高すぎる設定圧によって生じる肺損傷  Volutrauma(容量外傷) 多すぎる設定換気量によって生じる肺損傷  Atelectrauma(無気肺損傷) 虚脱肺胞が膨張と虚脱を繰り返すことで生じる肺損傷  Biotrauma(生物学的肺損傷) 物理学的、機械的刺激によって産生された炎症性サイトカインによって生じる肺損傷体位呼吸療法仰臥位での睡眠は哺乳類の中で人間だけが行う哺乳類において、腹臥位は生理的な呼吸様式背面を開放することが重要腹臥位への体位変換 ① 換気血流比の改善 ② 換気様式の改善 ③ 心臓による荷重の軽減 →酸素化の改善加温加湿の重要性湿度について大気絶対湿度 20℃ 9mg/L (50％) 空気単位体積中の水分量上気道 32℃ 30mg/L (90％) 下気道 37℃ 44mg/L (100％) 相対湿度ある温度下での水蒸気の飽和度飽和水蒸気量ある温度における単位体積あたりに含み得る最大水蒸気量相対湿度= 絶対湿度飽和水蒸気量 ×100 気道の役割上気道の役割：加温･加湿空気は上気道の大きい面積の血管や粘膜から熱や水分を奪って加温加湿される呼気時は吸気ガスから熱と湿度を回収下気道の役割：粘膜繊毛運動吸入気に含まれる異物が気道粘膜面に付着気道粘膜の繊毛運動により、粘液を外へ送り出し、痰として排出することでウイルスの侵入を防ぐもし加温加湿をしなかったら… • • • • • • • • • 気道粘膜の乾燥気管･気管支の上皮細胞の損傷気道粘膜の線毛運動の低下・障害細菌感染気道分泌物の粘稠度上昇喀痰喀出困難→気道閉塞・気管チューブの狭窄･閉塞気道抵抗の上昇肺表面張力が増加、無気肺の形成呼吸仕事量の増加加温加湿の目的 • 乾燥した医療ガスを適度に加温加湿する • 気道の湿度を保持することで粘膜繊毛運動の機能を最適化する気道の浄化、感染防御システムの維持加温加湿器使用時の温度･湿度の変化チャンバー出口と口元間で相対湿度が下がることで、結露を防いで細菌繁殖の防止に繋がる人工呼吸管理中の気管吸引気管吸引とは定義人工気道を含む気道からカテーテルを用いて機械的に分泌物を除去するための準備、手技の実施、実施後の観察、アセスメントと感染管理を含む一連の流れのことをいう目的気道の開放性を維持･改善することにより、呼吸仕事量（努力呼吸）や呼吸困難感を軽減すること、肺胞でのガス交換能を維持･改善することである日本呼吸療法医学会気管吸引ガイドライン2013より痰の発生気道液 1日に約100mL産生気道、呼吸器疾患の発症や進展を防ぐ役割気道粘膜の繊毛上皮細胞の繊毛運動によって，細菌やほこりなどの異物とともに、絶えず口腔に向かって排出気道疾患を発症すると気道液の分泌が亢進、喀痰として体外に排出気管吸引の必要性除去しなければ蓄積され続け • 気道を塞ぐ • 肺に入る空気圧力の増加 • 肺に凝集塊が落下･局所的な気道閉塞･肺炎の病原体を肺中に拡散･自発呼吸患者の呼吸仕事量の増加注意を要する状態気管吸引には絶対的な禁忌はない •低酸素血症 •出血傾向、気管内出血 •低心機能･心不全 •頭蓋内圧亢進状態 •気道の過敏性が亢進している状態、吸引刺激で気管支痙攣が起こりやすい状態 •吸引刺激により容易に不整脈が出やすい状態 •吸引刺激により病態悪化の可能性がある場合 •気管からの分泌物が原因となり重篤な感染症を媒介するおそれがある場合日本呼吸療法医学会気管吸引ガイドライン2013より開放式気管吸引人工呼吸を中止しないと吸引･洗浄操作ができない • • • • • • 人工呼吸の中断 FiO2の低下 PEEPの解除 SaO2の低下低酸素血症、肺胞虚脱などの合併症の恐れ院内感染の原因になる開放式吸引による病原体の飛散患者の換気装置を外した際に微生物が飛散 • 肺から空気が抜ける • 患者の咳嗽 肺分泌物 バイオフィルムの凝集 肺炎の病原体微生物を含んだ液滴が落ちる • 患者の衣服やリネン類 • 患者近くの環境：ベッドサイドテーブル、ベッド柵など • 汚染された物品：体温計、聴診器、血圧計、開封した手袋の箱 • 医療従事者：顔、手や腕、白衣閉鎖式気管吸引人工呼吸を中止しないで吸引･洗浄操作ができる • 人工呼吸中断の必要がない • FiO2の安定 • PEEP維持 • SaO2の安定 • 低酸素血症、肺胞虚脱などの合併症の予防 • 院内感染の機会の減少人工呼吸器関連肺炎 VAPとは VAPとは Ventilator Associated Pneumonia (人工呼吸器関連肺炎) 人工呼吸管理前には肺炎がなく、人工呼吸管理導入後48時間以降に発症する肺炎早期VAP：48～72時間以内晩期VAP：72時間以降すべての医療関連感染症の中で最も重篤な合併症 VAPの危険因子単独で最大の危険因子は気管チューブ舌下部に分泌物が溜まる構造で、カフから下気道に分泌物が流れ込み、誤嚥を引き起こす細菌数唾液：108～109/mL 歯垢：1011/g 大腸：1011/g 人工呼吸管理が1日ごとに VAP率：1～3％死亡リスク：2～10倍 VAPの徴候と症状 • 胸部X線上、他の原因に起因しない進行性の湿潤像 • 膿性喀痰 • 38.5℃以上の発熱 • 白血球増加 • 痰･血液培養の陽性 • PaO2の低下 VAPバンドル Ⅰ．手指衛生を確実に実施する Ⅱ．人工呼吸器回路を頻回に交換しない Ⅲ．適切な鎮静･鎮痛を図る特に過鎮静を避ける Ⅳ．人工呼吸器からの離脱ができるか、毎日評価する Ⅴ．人工呼吸中の患者を仰臥位で管理しない日本集中治療学会人工呼吸関連肺炎予防バンドルより VAP防止の3大原則 • スタッフ教育 VAPを知ることがVAP対策の第1ステップ • コロニゼーション抑制スタンダードプリコーションの実施と口腔ケア • 吸い込み(誤嚥)回避誤嚥防止にヘッドアップ30～45度