機械換気 (医学)

機械換気：人工呼吸器による呼吸補助

機械換気、または補助換気とは、人工呼吸器を用いて患者の呼吸を全面的に、または補助的にサポートする医学的手法です。バッグバルブマスクなどによる手動換気とは異なり、機械を用いる点が大きな特徴です。主な目的は、肺への空気の出入りを促進し、酸素供給と二酸化炭素除去を効率化することです。

機械換気の必要性

機械換気は、様々な呼吸器疾患や神経筋疾患、外傷、手術など、患者の自発呼吸が不十分な場合に必要となります。具体的には、呼吸不全、急性低酸素血症、呼吸停止といった緊急事態や、それらの予防を目的とする場合にも用いられます。機械換気は呼吸を補助するものであり、疾患そのものを治癒するものではないため、患者の基礎疾患の治療と並行して行われる必要があります。

機械換気の分類

機械換気は、気道確保の方法によって侵襲的と非侵襲的に分類されます。侵襲的換気では、気管チューブや経鼻気管チューブを気管に挿入し、人工呼吸器を接続します。一方、非侵襲的換気では、マスクを用いて鼻や口から空気を送ります。

換気方法としては、陽圧換気と陰圧換気があります。陽圧換気は、人工呼吸器が積極的に空気を肺に送り込む方法で、現代では主流となっています。陰圧換気は、周囲の気圧を下げて肺に空気を吸い込ませる方法で、歴史的には「鉄の肺」として知られる装置が用いられていました。

機械換気の歴史

機械換気に関する記述は、古代ギリシャのガレノスまで遡ります。その後、17世紀にはフックが犬を用いた実験を行い、19世紀末にはDalzielとJonesが「鉄の肺」を開発しました。20世紀初頭には、ポリオの大流行により陰圧式人工呼吸器が広く普及しました。陽圧換気は、その後軍需技術から発展し、現代の人工呼吸器の基礎となりました。

機械換気のモード

人工呼吸器には様々なモード（様式）があり、その名称は技術進歩に伴って変遷しています。大きくは、従量式（VC）と従圧式（PC）の2種類に分類され、近年では流量制御換気（FCV）も用いられています。各モードは、患者の状態や医師の経験、施設の設備に応じて選択されます。

陽圧換気と陰圧換気

陽圧換気は、気管チューブや気管切開チューブを通して気道内圧を高めることで、空気を肺に送り込みます。呼気は、胸壁と肺の弾性反動によって行われます。陰圧換気は、周囲の圧力を下げて肺に空気を吸い込ませる方法です。歴史的には「鉄の肺」が代表例で、ポリオの流行時に多く用いられました。近年では、小型のキュイラス式陰圧換気装置なども開発されています。

機械換気の適応とリスク

機械換気は、患者の自発呼吸が生命維持に不十分な場合に適応されます。しかし、容積損傷や圧損傷、気胸、皮下気腫、急性呼吸窮迫症候群（ARDS）など、様々な合併症のリスクも伴います。特にARDSは、患者の予後を大きく左右する深刻な合併症です。機械換気は多くの痛みを伴う場合があり、特に乳幼児においてはオピオイドの使用による副作用への配慮も必要です。

機械換気からの離脱（ウィーニング）

機械換気からの離脱は、患者の状態を慎重に評価して行われる必要があります。RSBI（呼吸回数と1回換気量の比）などの指標を用いて、離脱の適否を判断します。自発呼吸試験やカフリークテストなども、離脱の評価に用いられます。

呼吸生理学

機械換気は、肺の酸素化と二酸化炭素排出を補助するものです。呼吸生理学的な概念として、気流、1回換気量、コンプライアンス、抵抗、死腔などが重要です。また、シャント（肺胞を通過しない血液）の存在は、酸素化に悪影響を及ぼすため、適切な酸素投与と換気管理が必要です。

人工気道

機械換気には、適切な気道確保が不可欠です。人工気道としては、麻酔マスク、気管挿管、声門上器具、気管切開などがあります。それぞれの方法には、適応とリスクがあり、患者の状態や人工呼吸の期間に応じて適切な方法が選択されます。

人工呼吸器の種類と用語

人工呼吸器には、手動式と機械式があり、機械式はさらに様々なタイプがあります。搬送用、集中治療用、新生児用、CPAPなど、患者の状態や用途に応じて適切な機種が選択されます。また、人工呼吸器には、トリガー、リミット、サイクルといった制御パラメータがあり、これらを適切に設定することで、安全で効果的な換気を行うことができます。

モニタリング

ICUにおける患者のモニタリングは非常に重要です。パルスオキシメトリー、プラトー圧、ループ表示、機能的残気量などを用いて、患者の状態を継続的に監視し、必要に応じて換気設定を変更する必要があります。

まとめ

機械換気は、生命維持に不可欠な治療法ですが、その適応、リスク、離脱、合併症など、多くの点を考慮する必要があります。医師や医療スタッフは、患者の状態を常に評価し、安全で効果的な換気管理を行うことが重要です。

もう一度検索