Title Author(s) Journal URL (未来医学事典)呼吸モニタリングの現状と未来山森, 伸二未来医学, 未来医学(24):92-96, 2009 http://hdl.handle.net/10470/10916 Twinkle:Tokyo Women's Medical University - Information & Knowledge Database. http://ir.twmu.ac.jp/dspace/ 未来医学事典未 F U T U RE 来 M ED I CI NE 8 医学事日本光電工業株式会社荻野記念研究所所長　典山森伸二 M I R A I I G A K U J I T E N 1 呼吸とは呼吸の目的は、外気から酸素（O2）を体内に取り込み、体内で産生された二酸化炭素（CO2）を体外へ排出することである。そのためには、表す“換気”の指標である。 2 呼吸モニタリングとは呼吸のモニタリングは、自分で呼吸ができな換気（外気が鼻口腔を経由して肺胞に出入りしい麻酔中や人工呼吸器下の患者はもちろんのこ肺胞内のガスと置換をすること）、拡散（肺胞のと、鎮静薬等により呼吸抑制された患者、睡眠膜と毛細血管の壁を通してO2とCO2を交換する時無呼吸症候群（SAS）、乳幼児突然死症候群こと）、循環（血液が体内を移動して O2 や CO2 （SIDS）など病院の手術室や集中治療室ばかりを運搬すること）の 3 つの機能が正常に機能していることが必要となる。生体は換気を調整することにより、体内のでなく家庭においても必要とされている。日本麻酔科学会が定めた「安全な麻酔のためのモニタ指針 1）」では、手術中に観察すべき 5 O2とCO2の量を表す動脈血酸素分圧（PaO2）お項目のうち 2 項目が呼吸に関する事項である。よび動脈血二酸化炭素分圧（PaCO2）を正常にすなわち、“酸素化”と“換気”が適切に行われて保っている。PaO2 は酸素が足りているかどういるかどうかを、連続に、正確に、そして無侵かを表す“酸素化” の指標であり、PaCO2 は体襲にモニタすることが求められている。内で産生した CO2 を適正に排出しているかを 92 未来医学 No.24 2009 年呼吸の指標となる PaO2 と PaCO2 は、血液呼吸モニタリングの現状と未来事典◦ 8 表1　主な呼吸パラメータの分類機能測定パラメータ換気運動呼吸数、1 回換気量、分時換気量、呼吸流量、気道内圧、肺のコンプライアンス、呼吸抵抗ガス成分動脈血酸素飽和度、呼気炭酸ガス分圧、動脈血酸素分圧、動脈血炭酸ガス分圧、酸素消費量、炭酸ガス産生量表2　挿管／非挿管のサイトと要求事項サイト要求事項挿管手術室（全身麻酔）、集中治療室（人工呼吸器）正確、信頼性非挿管一般病棟、集中治療室、睡眠時無呼吸検査、鎮静を伴う検査、術後回復室、手術室（腰椎麻酔）低（無）拘束、簡便、安価表3　主な測定方法とその特徴測定方法測定項目測定部位（センサ装着部位）呼吸数換気量 CO2 特徴 O2 気流動きガス温度センサ鼻および口 ○ △ 鼻呼吸と口呼吸の検出気流圧センサ鼻 ○ △ 高感度。ただし、口呼吸が検出不可マイクロフォン鼻または頸部 ○ フロー／気道内圧センサ呼吸回路 ○ ○ 挿管された患者が対象胸部インピーダンス胸と腹の電極 ○ △ ECG 電極で同時計測インダクタンス胸と腹のバンド ○ △ 閉塞性と中枢性の無呼吸を識別可能画像など胸／腹の動き ○ 無拘束マットレスセンサ胸／腹の動き ○ 無拘束、SIDSの検出パルスオキシメータ手足の指カプノメータ呼吸回路呼吸音またはいびきを検出 ○ ○ 経皮炭酸ガスモニタ胸部酸素化のモニタとして必須 ○ ○ 全身麻酔時は必須 ○ ○ 新生児用 ※ ※ △ 定量的な測定は困難 ※ 換気量は測れないが、換気が適正かどうかを判定できるガス分析装置を用いて測定することができるある。表 1 は呼吸のモニタリングに関する主なが、採血する必要があり、無侵襲で連続に測定パラメータを分類したものである 2）。することができない。そこで、それらに代わるいろいろなモニタリング方法が実用化されている。呼気吸気の気流によって変化するフロー／圧／音／温度などを検出する方法、呼吸による 3 呼吸モニタリングの方法胸や腹の動きを検出する方法、PaO2 と PaCO2 呼吸のモニタリングは、使用されるサイトにの代わりとなるガス成分を検出する方法などがよってその要求内容が大きく異なる。特に、患未来医学 No.24 2009 年 93 未来医学事典 F U T U RE M ED I CI NE 者が気管挿管しているかいないかによって、モ取る）は、ECG 検出用の電極を併用でき簡便なニタリングの方法も異なる。表 2 にそれぞれのため、呼吸数のモニタリングとして最も普及し要求事項をまとめる。呼吸のモニタリングは、ている。ただし、波形に心電図が重畳して呼吸気流の検出、胸や腹の動きの検出、ガス成分の数ではなく心拍数を表示したり、体動の影響を検出の 3 つに大きく分類することができる。表受けやすいなどの欠点がある。 3 に現在使用されている主な測定方法とその特徴を示す。気流や胸や腹の動きの検出は、体に装着する同じように胸や腹の動きを捉えるインダクタンス法（胸と腹の周囲にそれぞれ巻いたバンドのインダクタンス〔誘導係数〕が変化する）では、センサが簡便で低侵襲などの特徴を持ち広く普胸と腹の動きを別々に計測できるため、閉塞性及しているが、一般的に定量的な測定は困難でと中枢性の無呼吸を識別でき、SAS の検査にある。また、胸や腹が動いても実際には換気が使用されている。行われていない（閉塞性無呼吸）、換気は十分だ画像やマットレスセンサは、ほぼ無拘束で呼が酸素化が不十分（低酸素状態）、酸素化は十分吸数を計測できるという特徴がある。いろいろだが CO2 の排出が不十分（低換気状態）、などなマットレスセンサが SIDS のモニタとして実の異状は検出できないため、重篤な患者にはこ用化されている。れらのモニタリングだけでなくガス成分のモニタリングが併用される。（3）ガス成分の検出酸素化の指標である PaO2 の替わりにパルス（1）気流の検出オキシメータを用いて動脈血酸素飽和度気流の変化をフロー、温度、圧、音で検出す（SpO2）をモニタリングすることができるようる方法である。センサは安価で鼻や口あるいはになった。手あるいは足の指にプローブを装着頸部に簡便に装着することができるため、主にするだけで、無侵襲に連続して測定でき、体動非挿管患者用であり、特に SAS の検査に使用にも強く、理想的なモニタである。手術室や集されている。ただし、いずれも定性的な測定で中治療室ではもはやパルスオキシメータなくしあり、正確性に欠けるという欠点がある。フローては、患者の安全を確保できない。ただし、パセンサや気道内圧センサを挿管患者に使用したルスオキシメータは呼吸のモニタとして万能で場合は定量的な測定が可能であるため、患者のはない。例えば高濃度酸素投与下で呼吸してい呼吸状態をより正確に把握する必要がある全身る患者が突然無呼吸になっても、血液中に十分麻酔中や人工呼吸器下では必須のモニタとなっな O2 があるため SpO2 はなかなか低下せず、ている。低換気や無呼吸の検出が著しく遅れることがある。すなわちパルスオキシメータは酸素化をモ（2）胸／腹の動きの検出胸の動きを捉える胸部インピーダンス法（呼ニタリングすることは可能であるが、換気が適切であるかどうかはモニタリングできない。吸による胸郭の動きを胸と腹に張った 2 つの電呼気炭酸ガスモニタ（カプノメータ）は、終末極間のインピーダンス〔電気抵抗〕変化から読み呼気炭酸ガス分圧（PetCO2）から PaCO2 を推定 94 未来医学 No.24 2009 年呼吸モニタリングの現状と未来事典◦ することができるため、換気量そのものは測定 8 図1　cap-ONEとその装着方法できないが換気が適正であるかどうかを判定することができる。また、呼気吸気により変化する二酸化炭素濃度の波形（カプノグラム）や PetCO2 から、換気の異常だけでなく、気管チューブや呼吸回路の外れ、食道挿管、人工呼吸器の故障など機器類の異常を即座に検出することができ、挿管患者では最も信頼性の高い換気のモニタとなっている 3）。非挿管患者への適用は最近行われつつあるが、まだ信頼性に欠けることがあり、まだ広く普及するまでには至っていない。モニタリングすべき要求が異なる。各種検査や術後の患者は一般的には意識もあ経皮炭酸ガスモニタは、40℃以上に温めた皮り自発呼吸できるので、パルスオキシメータと膚を透過してきた二酸化炭素の濃度（PtcCO2）胸部インピーダンスによるモニタリングで済まを測定し、PaCO2 を推定することができる。せてしまうことが多いが、鎮静薬や鎮痛薬によただし、末梢循環の状態が悪いと精度が劣ったり呼吸抑制や閉塞性無呼吸が発生しやすい。酸り、火傷のリスクがあるといった問題がある。素化はパルスオキシメータによりモニタリングまた、応答が遅いので呼吸ごとの変化を検出すできるが、閉塞性無呼吸の患者では換気の異状ることはできず、無呼吸の迅速な検出はできなを胸部インピーダンスでは見逃してしまうことい。主に皮膚のガス透過性が高い未熟児や新生がある。そこで考案されたのが、非挿管患者の児の呼吸管理に使用されている。鼻の下に装着し、カプノグラムや PetCO2 を検出するカプノメータ cap-ONE（日本光電工業） 4 呼吸モニタリングの現状挿管患者では、パルスオキシメータとカプノである（図 1）。 cap-ONE を使用すれば鼻呼吸でも口呼吸でもPetCO2を精度よくモニタリングでき、無呼吸や低換気を即座に検出することができる 4）、5）。メータがあれば基本的に十分な呼吸モニタリン図 2 は、閉塞性無呼吸患者の換気状態を胸部イグが可能である。パルスオキシメータは広く普ンピーダンスと cap-ONE で同時に測定したも及しているが、カプノメータは、価格が高い、のである。胸部インピーダンスでは、閉塞性無加湿状態で長時間使用した場合に測定が中断し呼吸でも胸郭が動くため、無呼吸を検出できなてしまうことがある、などの問題が普及の阻害いことがある。原因となっている。 SAS の検査では、無呼吸時に閉塞性あるい一方、呼吸モニタリングが必要な非挿管患者は中枢性の無呼吸であるか判定する必要があは、薬により呼吸抑制された患者、SAS 患者、る。そのため、インダクタンスによる胸と腹の呼吸中枢が未発達な新生児など、患者によって動きのモニタリングが行われている。閉塞性無未来医学 No.24 2009 年 95 未来医学事典 F U T U RE M ED I CI NE 図2　閉塞性無呼吸時の胸部インピーダンスとカプノグラムインピーダンスカプノグラム呼吸であれば、胸と腹の動きが逆位相となる。用できる胸部インピーダンスが広く採用されて図 3 に閉塞性および中枢性の無呼吸時の気流いる。（温度センサ）、胸と腹の動き、SpO2の典型的な変化を示す。インダクタンスバンドは呼吸の仕未来の呼吸モニタリングが目指すものより正確に閉塞性か中枢性かを検出できる方法 5 が望まれる。 “酸素化” のモニタはパルスオキシメータがす方や装着状態によって波形が歪むことがあり、新生児の呼吸モニタリングでは、パルスオキでに標準となっている。挿管患者の“換気”のモシメータと胸部インピーダンスが使用される。ニタは、カプノメータで機能的には十分なモニ新生児は呼吸中枢が未熟なため無呼吸の検出がタリングが可能である。しかし、人工呼吸器下の必須であるが、皮膚が弱くセンサやチューブ類事故は後を絶たない。加湿中でも長時間安定にを皮膚に固定することをなるべく避け、かつ拘測定可能なカプノメータの普及が何よりも望ま束性を少なくしたい。そのため ECG 電極と併れる。非挿管患者の“換気”のモニタはサイトに図3　閉塞性無呼吸と中枢性無呼吸時の波形閉塞性無呼吸よって要求が異なり、新生児ではセンサ類の装着そのものが問題となっている。しかし実質的に“換気” をモニタするにはカプノメータが最適である。新生児にも装着できる超小型カプノメー気流タが望まれる 6）。胸の動き腹の動き SpO2 参考文献胸と腹の動きが逆位相中枢性無呼吸気流胸の動き腹の動き SpO2 96 未来医学 No.24 2009 年 1）日本麻酔科学会、「安全な麻酔のためのモニター指針」、日本麻酔科学会、2002 年 2）久保田博南、「バイタルサインモニタ入門」、秀潤社、2000 年 3）山陰道明、松本真希、並木昭義、「呼吸器系モニターの進歩」、臨床麻酔、第 30 巻、第 7 号、2006 年、1133-1144 ページ 4）森岡宣伊、山森伸二、尾崎真、「小型メインストリーム型カプノグラフィの術後呼吸監視における有用性」、麻酔、第 55 巻、2006 年 12月、1496-1501 ページ 5） Yamamori S., Takasaki Y., Ozaki M., Iseki H., “A Flowthrough Capnometer for Obstructive Apnea.” J Clin Monit 2008; 22: 209-220 6） Folke M., Cernerud L., 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