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超訳 人工呼吸器

なぜ加湿するのか【人工呼吸器と加温加湿器はセット】

超訳 人工呼吸器

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ユウ
ユウ

加湿についてです。

呼吸器に比べて少し軽視されているかもしれないですね。

ゆー
ゆー
ユウ
ユウ

ですよね。電源の入れ忘れのインシデントが起こるのも、理解が深まるとそれだけでも、もっと減るのかなと私的には思っています。

教えてください!

ゆー
ゆー
ユウ
ユウ

よろしくお願いします!

気道加湿の必要性

畢竟するに
人工呼吸器に加温加湿器がセットで使用される理由
気道加湿が必要な理由は、
人体に生理的な加湿機能があるからです。

もともと、
自発呼吸においても
室内の空気を
鼻腔のところで加湿しています。

鼻や口から吸い込んだ空気は、
上気道(咽頭、喉頭)、気道を通り、
肺に到達します。

上気道には吸い込んだ空気に
湿度と温度を与える生理的な
加温加湿の役割があります。

肺内の湿度と比べて、
医療ガスや室内空気は乾燥しています。

  医療ガス 室内空気
温度 [℃] 15 20 37
相対湿度 [℃] 2( 0 ) 50 100
絶対湿度 [℃] 0.3 9 44
代表的な温度と湿度
ユウ
ユウ

室内の空気を利用する在宅用の人工呼吸器でも、加温加湿器は必要と言えますね。

乾燥した医療ガスまたは室内空気が直接肺に送られるリスク

〔乾燥ガス吸入のリスク〕

  1. 粘稠な痰による気管チューブ/カニューレの閉塞
  2. 気道抵抗の上昇、呼吸仕事量の増大
  3. 無気肺や肺炎などの合併症

続けて専門用語で説明すると、

気道粘膜の線毛上皮細胞の損傷
繊毛運動の低下から
気道クリアランスの低下につながります。

なんとなく、
風邪を引いて、鼻づまりすると
呼吸しづらくなるイメージありますね。

鼻から上手く吸えなくて、
口で息をしていると、
今度は喉が痛くなってくる経験ある方もいらっしゃると思います。

雑に言えば、
乾燥した空気を吸い続けると、
それらが促進されてしまいます。

痰の役割の一つは、
空気中の塵や細菌など異物を出すことです。
それを行う細胞の機能が弱まり、
水分を含んだ痰が乾燥することにもなります。
(気道クリアランス低下)

その結果、
送気ガスの通り道である気管チューブや
気管カニューレが詰まってしまうリスク
があります。

または、
完全に閉塞されなくても障害となることで、
人工呼吸器から送気しにくくなりますし(気道抵抗の上昇)
患者さんは呼吸しにくくなります(呼吸仕事量の増大)

この状態が続くと、
呼吸のサポートが必要な人に、
十分な空気(ガス)が送られなくなるので、

無気肺が助長されます。

無気肺とは、
肺胞がつぶれてしまうこと、
有効な呼吸活動ができない肺(肺胞)の状態のことです。

または、
肺炎になります。
肺炎は肺の炎症です。

近年、日本の死因順位で
肺炎は上位
ですので、
…侮れないです。

ユウ
ユウ

人工呼吸器のインシデント事例で呼吸回路に次いで件数が多く報告されるのは「加温加湿器の電源の入れ忘れ」がありますが、安易には受け止めず繰り返さない対策をきちんと取ることが重要ですね。

加湿のために水の温度を上げる理由

畢竟するに、
加湿のために水温を上げる(加温する)理由は
温度が高くなるほど気体が保有できる水分が多くなるからです。

当たり前なことに聞こえますが、
参考書を開くと、

「絶対湿度」
「相対湿度」
「飽和水蒸気量」

という3つの専門用語で説明してくれます。

「相対」は他と比べて変わるもののことで、
「絶対」は変わらないもののことですね。
そして、
「飽和」は容量がいっぱいな状態のことです。


むかし理科の実験でやった、
食塩水の実験を思い出してみると、

水に食塩を入れると溶けて食塩水が出来ます。
水の量を変えずに食塩を入れ続けます。
やがて食塩が溶けなくなります。

そして、
溶けなかった食塩を溶かそうとするには、
水の量を足しますよね。

その分、
食塩水の“しょっぱさ”は和らぐイメージもわくと思います。

この“しょっぱさ”は、
水の量と食塩の量のバランスで変わる、
相対的であるということですね。

…その、
気体版です。笑
いつもは使わない例えをしました。

RH100%⇒ 飽和水蒸気量=絶対湿度
絶対湿度(AH; absolute humidity) [mg/L]
1L中の空気に水蒸気として溶け込んでいる水分量

相対湿度(RH; relative humidity) [%]
水蒸気として溶け込むことのできる
最大水分量(飽和水蒸気量)と、
実際に溶け込んでいる水蒸気量との比

水の温度を上げると相対的に、
飽和水蒸気量を上げることができるので、
その分、絶対湿度を高くできます。

ユウ
ユウ

講義するときは、就職や学校を受験するときに出てくる「定数」「倍率」の話をすることがありますが、いつも上手く伝えられた気がしません。苦笑

至適加湿レベル

人工呼吸療法を行う上で、
人体の肺にとって最適な湿度はどの程度か、
実は解明されていません。

現在のところ
有力に採用されている見解は、
Williamsさんらの研究で、
200を超える臨床報告の調査と17つの論文に基づく分析から

37℃, 100%RH, 44mg/L

になります。

湿度が低下すればするほど、機能障害は急速に進行し、
最適湿度(37℃, 44mg/L)では低湿度状態に比べて、
より長く粘膜機能を維持することができた。

引用:Williams results「吸気ガスの湿度・温度と気道粘膜機能の関係」

ただし、さまざまな意見があり、
機関によって推奨の加湿レベルは異なります。
見解は統一されていません

ISO 8185:1997 33mg/L 以上
ISO 9360:2000 最低推奨値設定なし
ECRI 37.6mg/L
AARC 33±2℃, 100%RH (32-40mg/L)
Shelly MP 他 27.3mg/L

「自然呼吸で気管分岐部では32℃であるので、
人工呼吸中で37℃は高すぎるのではないか。」

または、
「人工呼吸器の吸気流量は自然呼吸よりも早いため、
温度は高く設定する必要がある。」

等々で立場は様々です。

CE業界では有名な話ですが、
加湿に対して非常に重きを置いている先生がおりまして、
1患者1人工呼吸器当たり、
加温加湿器を2個付けて使用している

という呼吸管理を行う病院もあります。

まだまだ研究の余地のある分野だと思います。

ユウ
ユウ

ちなみに、発熱している人にクーリングを行っている場合、人工呼吸器でも温度を下げて送った方がいいかは、低い温度にする必要はありません。あくまで体内の温度(中枢温)に合わせた温度設定になるので気にしなくて大丈夫です。

NPPVは加湿いらない?

畢竟するに、
NPPVでも加湿するのが一般的です。
ただし、正確かつ高度である必要はないです。

NPPV、マスクを用いた人工呼吸療法は、
人工呼吸器からの送気ガスが、
上気道を通過して肺に送られます。

よって、
生理的な加湿機能は保たれているので、
高度な加湿は必要ないです。

IPPV、気管チューブ下や気管切開下での人工呼吸療法では、
37℃/40℃の温度設定が基本ですが、
NPPVにおいては、
31℃/34℃程度が一般的です。

ただし、
換気設定によって必要な湿度に差があったり、
人によって感じ方も色々で、

加温加湿チャンバーに水は張りながら、
電源は入れずに使用されている方も実際におります。

よって、
加湿の評価をしながら一方で、
患者さんの需要によって、
加湿レベルを変えていくべき
と言えます。

ユウ
ユウ

エビデンスは重要ですが、あくまで参考であることではないでしょうかね。

【補足;参考】CPAP療法における加温加湿器の存在

人工呼吸器の換気モードにも、
“CPAP”はありますが、

OSAS(閉塞性睡眠時無呼吸症候群)に対して、
CPAP療法というものがあります。

このCPAPはNPPV同様、
専用のマスクを用いて、
機械による呼吸の補助を受ける治療です。

こちらの分野では、
加温加湿器を同時に導入した方が、
継続した使用率が有意に高かったというデータがあります

OSASにおけるCPAPは
治療法が確立しています。

患者さんは社会人の方が多く、
仕事をしている人もたくさんいますので、

治療が上手くいくかは、
ご自宅で、
患者さんが継続して機械を使用することです。

つまり、
治療の要は、

患者さんに治療の意義を理解してもらい、
納得して、自発的に
機械の操作、マスクを装着して寝てもらうことです。

世の中、各々、
禁煙・禁酒など止めたい習慣もあると思いますが、

適度な運動や健康的な食事など、
良い習慣も始めたいけれど、
なかなか難しいということもあると思います。

加温加湿器は
CPAP療法において、
継続して使用する上で、
大きな因子、役割であると言えます。

ユウ
ユウ

慢性期の人工呼吸器導入においても、患者さんの受け入れが良好ではないことがあります。その際は、加温加湿器についての説明・指導も丁寧にお伝えするとよいと思いますね。

まとめ

✔人体には生理的な加湿機能があるため、人工呼吸器には加温加湿器が使用される。

✔乾燥ガスを直接肺に取り込むと気道クリアランスの低下や無気肺など悪影響を及ぼす。

✔現在推奨の加温加湿は「37℃, 100%RH, 44mg/L」だが、様々な意見がある。

I appreciate your reading the article all the way through.

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