デューク大学 ICU人工呼吸器プロトコール

 

Duke University Hospitalはアメリカ合衆国、ノースカロライナ州にある大学附属病院です。今回、このデューク大学ICUにおける人工呼吸管理方法をご紹介します。インタビューと資料提供にご協力頂いたのは、同施設のRRTであり、Clinical Research CoordinatorであるJohn D. Davies氏です。

【John D. Davies氏】
Duke University Hospitalでは、Respiratory Care Practitionerミーティングで作成された、セクション毎（ICU、NICU、PICU･･･）の人工呼吸管理のプロトコールに基づき、医師やRRT（Registered　Respiratory Therapist、呼吸療法士）が換気モードや換気条件の設定をおこなっています。

 

　Adult ICUにおける第一選択の換気モードを教えてください。
　ICUのプロトコールにはボリュームコントロールA/C（補助調節）、もしくはプレッシャーコントロールA/Cのいずれかを選択する、となっていますが、殆どの場合はプレッシャーコントロールA/Cが選ばれます。ARDSの患者様に対してはプレッシャーコントロールA/Cを選択しますが、呼吸状態が悪く、更に積極的治療が必要な場合にはHFO（高頻度振動換気）をおこなう場合もあります。

小児科ではプレッシャーコントロールSIMVや、PRVC（Pressure Regulated Volume Control）も選択しているようです。

　プレッシャーコントロールにおける換気条件の初期設定を教えてください。
　患者様に対して、目標とするpH、PaO2、SpO2を維持でき、且つプラトー圧の上限値（30cmH2O）を超えない数値に吸気圧を設定した後、吸気時間を患者様の不快感がない時間に調節します。この時、IE比は1:1以下（1:2や1:3など）になるよう留意します。呼吸回数は10～30回/分とし、目標とするpHを達成するように調節します。FiO2とPEEPは目標とするPaO2とSpO2の数値を考慮しながら、作成したFiO2・PEEP対照表に従って設定します（例：PEEP：5～14cmH2Oの時はFiO2＝0.30にする、など）。

　ウィーニングの方法を教えてください。
　プレッシャーコントロールA/C→プレッシャーサポート→SBT（自発呼吸試験）の順におこない、SBTに通ったら抜管します。

　なぜプレッシャーコントロールSIMVは使用しないのですか。
　患者様の自発呼吸の出現と同時に、すぐにプレッシャーコントロールA/Cからプレッシャーサポートに切り替えることを検討するからです。また、様々な換気モードを使用する環境が存在したり、強制換気と自発呼吸によるトリガーが混在したりすると、個々のトラブルへの対処が複雑になることが予測されるからです。

　最新の換気モードである、APRV（Airway Pressure Release Ventilation）は選択されないのですか。
　我々の施設では、以下の理由でAPRVを使用しません。

APRVで予後が良好であったという研究が殆どない。（腹臥位と同じく、PO2の改善には効果があっても、死亡率には影響がない）

高圧相において患者様がアクティブに呼吸をすることで、Volutraumaになる危険性がある。

（APRVではAuto-PEEPを作ることによって低圧相における肺胞虚脱を防いでいますが、）Auto-PEEPの測定ができない。

【解説】APRVの作動原理
APRV（Airway Pressure Release Ventilation）は言わば2相式のCPAPです。低圧と高圧を交互にかけながら、それぞれの相で自発呼吸が可能であることから、鎮静や筋弛緩などを深くかけなくとも換気がおこなえるということで注目されている換気モードです。

　PRVCは使用しないのですか。
　当施設では長期にわたってプレッシャーコントロールやプレッシャーサポートを使用しており、（換気量のモニターに精通しているため）1回換気量の補償機能は必要ないと考え、使用していません。

【解説】PRVCの作動画面（AVEAベンチレータ）
PRVC（Pressure Regulated Volume Control）とは、換気量補償型の圧制御あるいはプレッシャーコントロールあるいは圧制御方式の換気モードです。前回の呼吸状態を参考にし、設定1回換気量が入るよう毎呼吸モニターしながらPIPを自動調節します。

 

John D. Davies氏のご好意により、Duke University HospitalのICUで実際に使用されている呼吸管理のプロトコールを公開する許可を頂きました。

 

マニュアル：　集中治療

レビュー/承認（デューク大学リスクマネージメント）-1996年3月8日
レビュー/承認（デューク大学病院クリティカルケア委員会）-1996年3月28日
レビュー/承認（デューク大学病院承認委員会）-1996年5月20日
（デューク大学病院承認委員会は、1996年5月20日にECMSによる承認の旨、議事録に書き留めた）
レビュー/承認（呼吸ケアサービス承認委員会）-1997年1月22日
レビュー/承認（デューク大学病院方針・方法委員会）-1997年10月
改定-2002年1月、2003年4月21日、2004年1月13日

Ⅰ 目的
人工呼吸管理を必要とする患者のマネージメントにおける持続的な診療とタイムリーな医学的処置を提供する

Ⅱ プロバイダ
Advanced Respiratory Care Practitioner’s　credentialing及びresponsibilities(#150.2)のためのデューク大学病院Policy/Procedure manualに述べられている要求事項を満たす高度呼吸療法診療（ARCP: Advanced Respiratory Care Practitioner）ライセンスを取得する必要がある

 

Ⅲ プロトコールの適用について
A.当プロトコールは医師の処方箋に応じて使用開始されるものである（処方例：「人工呼吸器のプロトコールを適用すること」）

 

B.呼吸療法診療者（Respiratory Care Practitioner、以下RCP）は医師から受領した処方箋に基づき以下のように対処する：

1. プロトコールに定義されるclinicaｌ indicationsに基づき、患者が全人工呼吸サポートが必要なのか、部分的な人工呼吸サポートが必要なのかを判断する
2. 人工呼吸器の初期設定を決め、人工呼吸管理を開始する
3. 人工呼吸サポートを受け、患者がどのように反応しているかを評価する
4. 患者ケアチームのメンバーと、人工呼吸器の設定と設定の変更についてコミュニケーションを取る
5. 患者のカルテに、全ての処置について記録する

C:以後の調整について

1. 人工呼吸導入後の設定の調整は、プロトコールに掲載されたガイドラインに基づいて、人工呼吸器からの補助レベルを患者の反応に合わせておこなうこと（「Ⅳ　目標」と、「追加１　耐久性(tolerance)の基準」を参照）
   1. 人工呼吸管理開始から60分以内に動脈血ガスのサンプルを採取する
   2. 以後は、以下のタイミングで動脈血ガスのサンプルを取る：

ⅰ医師の指示があった場合
ⅱ人工呼吸サポートを受ける患者の安定化を図るため、もしくは人工呼吸サポートにおける目標を達成するため、もしくは酸塩基値の目標値に達するために設定値を変更した場合（「Ⅳ　目標」を参照）
ⅲ人工呼吸サポートを受ける患者の安定化を図るため、もしくは酸素化の目標を達成するために設定値を変更した場合（「Ⅳ　目標」を参照）
ⅳ全人工呼吸サポートから、部分的人工呼吸サポートに切り替えた場合（酸素化、換気、酸塩基反応の評価をするため）
ⅴ全人工呼吸サポート/部分的人工呼吸サポート時問わず、呼吸回数、1回換気量、分時換気量等の重要度の高い設定項目を変更した場合（酸素化、換気、酸塩基反応の評価をするため）

 

Ⅳ 目標

本プロトコールは以下の全てを含む
1. 患者の動脈血pHを7.30～7.45に維持する
2. 患者のPaO2を55～80mmHgに維持する
3. 患者のSpO2を88～95%に維持する
4. 吸気プラトー圧を30cmH2O以上にしない

 

Ⅴ 成人に対する人工呼吸のプロトコール(1)

A. 全人工呼吸サポート―全人工呼吸サポートは、人工呼吸器から完全に補助を受けることによって、患者の状態を安定させることが望ましい場合に使用開始される

1．全人工呼吸サポートの導入―患者が以下の状況のうち、どれか一つにでも当てはまった場合、完全な人工呼吸管理を導入する

a) 呼吸性アシドーシスを伴う高炭酸ガス血症
b) 以下の設定を要するような重度の低酸素血症
ⅰPaO2/FiO2＜200

ⅱPEEP＞10
ⅲFiO2＞0.6
c) 完全な人工呼吸補助がなければ現状を保持できない場合（「追加１　耐久性（tolereance）の基準」を参照）
d) 無呼吸、呼吸緩慢、呼吸ドライブが働かない場合

2． 全人工呼吸サポートのプロトコール

a) モード選択：人工呼吸器のモードの初期設定はボリュームコントロールA/C、もしくはプレッシャーコントロールA/Cを選択する
ⅰボリュームコントロールA/Cは設定1回換気量の供給が担保され、分時換気量も呼吸回数に応じて確保される
ⅱプレッシャーコントロールA/Cは陽圧換気中に患者の気道へ加えられる吸気圧を制限する換気モードである。また、フロー波形が漸減波になっているのでガス混合が改善されると同時に、換気補助をトリガーできる（自発呼吸のある）患者に対しては同調性をよくすることができる。
b) 1回換気量の設定：1回換気量の初期設定は患者のIdeal Body Weight（IBW）に対して5～7ml/kgとなるようにする。IBWの算出方法は以下の通りである：
IBW（男性）＝50＋2.3（身長※÷2.54－60）
IBW（女性）＝45.5＋2.3（身長※÷2.54－60）
※身長はセンチメートルで計算する
1回換気量は、動脈血pHの目標値を達成するか、患者の不快感を解消するために10ml／kgまで調整することができる。ただし、吸気プラトー圧の制限は越えないようにする（「Ⅳ　目標　D」を参照）
c) 呼吸回数（f）の設定：呼吸回数の初期設定は10～30回/分とし、目標とする動脈血pHを達成するように調整する（「Ⅳ　目標　Ａ」を参照）。換気回数は可能な限り、エアートラップを回避できる回数とする。
d) ＦｉＯ2とＰＥＥＰの組み合わせが、ターゲットとする範囲で（「Ⅳ　目標　B，C」を参照）酸素化の目標達成のために使われる。FiO2とPEEPの調節はFiO2/PEEP対照表（「追加2」を参照）に記載されている段階で調節する。（人工呼吸サポート開始から2時間は前述のターゲットにおけるPEEPの設定をせずにFiO2設定が0.5を超えることもある。）
【成人の骨髄移植の患者に対しては「追加4」を参照する】
e) ボリュームコントロールA/Cが選択されている場合には、吸気流量は患者が最も快適と感ずるレベルに設定する、エアートラップを回避/最小化する、またIE比を1:1以下に設定するよう留意する。
f) プレッシャーコントロールA/Cが選択されている場合には、吸気時間を患者の最も快適なレベルに設定する、エアートラップを回避/最小化する、またIE比を1:1以下に設定するよう留意する。
g) IE比を1:1以上に設定する場合には医師の処方箋が必要である。

 

成人に対する人工呼吸のプロトコール(2)

B. 部分的人工呼吸サポート―部分的人工呼吸サポートのプロトコールは、患者自身の換気に使う仕事量を考慮した上で、人工呼吸サポートがなされた方が利点が多いと考えられた場合に適用される。部分人工呼吸サポートのモードは、人工換気からウィーニングに使われる。

1．部分的人工呼吸サポートの導入―部分的な換気補助モードは次の状態が全て当てはまる場合に適用される。

a) PEEP≤10まで下げられ、FiO2≤0.6まで下げられた場合（「追加2 FiO2/PEEP対照表」を参照）
b) pH≤7.30
c) 患者に吸気努力があり、それが安定(reliable, regular)した呼吸ドライブをもっている
d) 患者の胸部X線が安定、もしくは改善している
e) 患者がプレッシャーｻﾎﾟｰﾄ（PSV）、プレッシャーアシスト（PA）、もしくは補助のない自発呼吸でも耐えられる
f) 患者の循環動態が安定しており、ionotropes、
もしくは昇圧剤を使用せずにドーパミン＜10µg/kg/分で充分であると判断された場合

2．部分的人工呼吸サポートのプロトコール

a) モード選択―RCPは以下の換気モード、もしくはテクニックの中から適切なものを選択して設定する
ⅰฺプレッシャーサポート（PSV）
ⅱฺプレッシャーアシスト（PA）
ⅲฺSIMV＋PSV
ⅳฺ完全な、もしくは部分的な換気補助後のtrach collarもしくはTピース試験(T-piece trial)
b) プレッシャーサポート/プレッシャーアシスト―RCPはプレッシャーサポート、もしくはプレッシャーアシストを部分的人工呼吸サポートのモードとして主に選択する。モードの選択については、患者の換気に対する耐久性(tolerance)や快・不快（comfort）、同調性(synchrony)を考慮しておこなう。
ⅰฺ吸気圧の初期設定は、呼気1回換気量が5～10ml/kgとなるよう調節する。その際、吸気圧が25cmH2O以上にならないよう留意する。
ⅱฺ吸気圧は患者の快・不快（comfort）を診て調節する。
c)SIMV＋PSV―SIMVとPSVは損なわれていた呼吸ドライブが急激に回復してきた患者に対して、ウィーニングをおこなうために用いる。（例：麻酔後、過量の薬物服用後）
ⅰฺSIMVの換気回数の初期設定はボリュームA/C、もしくはプレッシャーA/Cの換気回数と同値にするか、もしくは10～30回/分の範囲内で、目標とする動脈血ガスのpH値を達成するように調節する。
ⅱฺPSVは自発呼吸の補助のために、5～10cmH2Oの範囲で設定する。
ⅲฺSIMVの呼吸回数は1～4時間毎に評価し、4回/分になるまで、2回/分ずつ設定を減らしていくことができる。（「追加1　耐久性（tolerance）の基準」を参照）
ⅳฺRCPは、1～2時間、換気回数4回/分で患者が耐えられる場合に、抜管できるかどうか評価する。（「追加3　抜管の指標」を参照）

d) Trach Collar/Tピース試験―Trach Collar/Tピース試験は部分的人工呼吸サポートモードと組み合わせて実施することにより、長期に人工呼吸管理をされている患者（すなわち21日以上）に対してウィーニングを容易にするための自発呼吸試験である。Trach collar/Tピース試験は機械換気補助がおこなわれている間、徐々に患者の自発呼吸の時間を長くするというものである。
ⅰฺ患者から人工呼吸器を取り外し、持続的な霧状のエアロゾル(cool-mist aerosol)を代わりに設置する。フロー、FiO2を目標とするSpO2に到達するまで調節する。
ⅱฺ患者の耐久性(tolerance)を評価する（「追加1耐久性(tolerance)の基準」を参照）
ⅲฺRCPは以下の条件の場合に人工呼吸器を再度装着する：
・患者がこの試験への耐久性（tolerance）の基準に適合しなかった場合
（「追加1　耐久性(tolerance)の基準」を参照）
もしくは
・翌朝、同じようにTrach collar/Tピース試験を開始する予定であるが、
夜間は患者を休ませる意図がある場合

人工換気補助のレベルは、人工換気のパターンが安定していること、患者に疲労が認められないこと、そして患者にとって快適であることを確かめながら調節する。

3.患者の評価と人工呼吸器のモニタリング
患者の評価及び人工呼吸器のモニターは、患者の臨床状態及び目標への進展度を判断するためにおこなわれる。

a) RCPは以下の時に患者を評価し、人工呼吸器をモニターする：
ⅰฺ機械換気を開始した直後
ⅱฺ人工呼吸を開始してから約6時間後
ⅲฺ換気補助のレベルが変更された場合、もしくは分時換気量や平均気道内圧に影響を与える可能性のある設定が変更された場合
ⅳバイタルサインや酸素化において急激な悪化によって示される患者の状態に急変があった場合（「Ⅴ　成人に対する人工呼吸のプロトコール　D」を参照）、もしくは換気状態に変化が見られる場合

b) 患者と人工呼吸器のアセスメントは以下の項目をおこなう
ⅰฺ機械換気のパフォーマンスの評価：
　　 ・設定とモニター値
　　 ・グラフィック―波形とループ（可能ならば）
ⅱฺ人工呼吸サポートに対する患者の反応を評価する
（以下が含まれるが、これだけに限定されるものではない）
　　 ・呼吸音、バイタルサイン、身体所見
　　 ・動脈血ガス（可能ならば。「Ⅲ　プロトコールの適用について　C」を参照）
　　 ・非観血的モニターのデータ（例：SpO2とETCO2）

4．日常の患者アセスメント：自発呼吸試験（Spontaneous Breathing Trial: SBT）
RCPは部分的な換気補助を受けている患者に対して、このSBTを毎日おこなう。SBTは患者が抜管できるかどうか、もしくは人工呼吸サポートの終了を判断する材料となる。

a) SBTは低いレベルのCPAP（5～8cmH2O）、もしくはPEEP5～8cmH2O＋PSV5cmH2Oにておこなう。人工呼吸器のFiO2とSBT時のFiO2は同値とする。
b) RCPは初めの数分間（例：5分間）、SBTの様子を患者の側でモニターする
c) 患者がSBTに5分間耐えることができたら、SBTを更に少なくとも30分間は継続する。ただし、120分を超えないように留意する。この試験に耐えられた患者は抜管を考慮する（「追加3　抜管の指標」を参照）
d) SBTに失敗した患者は、SBT前に設定していた数値で部分的な人工換気補助を継続する

5.抜管

a) RCPは「追加3」にある抜管の指標に見合った患者に対しては、抜管もしくは人工呼吸サポートの終了を提案する
b) RCPは医師の処方箋に応じて患者から抜管する

 

 

 

Ⅴ 成人に対する人工呼吸のプロトコール（3）

C. 患者の急激な病態悪化の際にとられる処置について

1．急激な酸素飽和度の悪化（SpO2<80%）や低血圧（20mmHgを超える平均血圧の低下）、急激な気道内圧の上昇、もしくは急激な1回換気量の減少などに見られる、人工換気中の患者の病態悪化に対して、RCPは以下の対処を実施する：

a) 看護師と医師に直ぐに知らせる
b) 蘇生バック、FiO2 1.0による手動換気をおこなう
c) 以下の状況を疑い、患者の評価をおこなう
ⅰ急性気道閉塞
ⅱ気管支痙攣
ⅲ気胸
ⅳチューブトラブル―例：事故抜管、カニューレの外れ、片肺換気
ⅴ医療機器のトラブル
d) 急性代償不全が深刻な低酸素血症、もしくは急性低血圧を引き起こすような場合は、医師に動脈血ガスのサンプルを採ることを提案する
e) 医師に“stat”胸部X線をとることを提案する

追加1：　耐久性(tolerance)の基準

患者は、以下の項目のうち、1項目にでも当てはまれば、部分的呼吸サポートもしくはSBTへの耐久性(tolerance)がないと判断する

1． 浅く早い呼吸が起きている場合：f ≥35、もしくは1分前と比べて10回/分以上呼吸回数が増加している場合
2． 呼吸困難、発汗、過度な呼吸筋の使用、可逆的な呼吸(paradoxical respiration)が促進している場合
3． 心拍数>120回/分、もしくは他に原因が見られないにも関わらず心拍数が20回/分以上上昇した場合
4． 拡張期血圧が他に原因が見られないにも関わらず20mmHg以上変化した場合
5． 不整脈の促進、精神状態の悪化、動脈血ガスの悪化が見られた場合

追加2：　FiO2/PEEP対照表

目標値：55 ≤ PaO2 ≤ 80
目標値：88 ≤ SpO2 ≤ 95

標準設定：患者が目標値よりも低い値を示している場合、以下の表に従って設定値を1段階上げる。目標値よりも高い値を示していた場合は、設定値を1段階下げる。 ―PEEPの調整は臨床的な評価に基づき、以下の表に従っておこなう。

FiO2	PEEP
.30	5～14
.40	5～16
.50	8～18
.60	10～20
.70	12～20
.80	14～22
.90	16～22
1.0	18～24

追加3：　抜管の指標
以下の項目を全て満たした時点で、患者の抜管を考慮する。

1.SBT（CPAPもしくはPSV＝5cmH2O）実施30～120分後、【rapid shallow breathing index（頻呼吸指数）：RSBI：f/Vt】＜100である
2.PaO2/FiO2 ＞ 180で、PEEP ≤ 5cmH2O（CPAP）、且つFiO2 ≤ 0.4である
3.適切に気道が保護され、呼吸ドライブも安定しており、2時間毎の吸引で充分である
4.上気道に異常が疑われる患者に対して、【カフリークテスト】をクリアする

 

 

追加4：　成人の骨髄移植患者に対する適用について
以下は、成人の骨髄移植患者における人工換気補助のプロトコールの修正項目である。

 

V.A.2.d FiO2/PEEP：骨髄移植患者（ブレオマイシン、もしくはBNCUの処置を受けた患者）の中には、低から中程度のレベルの設定酸素濃度であっても酸素中毒を引き起こす可能性がある。従って、患者に供給するFiO2は慎重に制限する必要がある。これらの患者に対し、医師は次のように処方する必要がある。

 

例：『人工呼吸プロトコール：FiO2は　　　以下に設定すること』

 

FiO2に制限がある状況下では、PaO2及びSpO2の目標値を達成するためにPEEPの設定を考慮する必要がある（「Ⅳ　目標」を参照）PEEPレベルは「追加2」にあるFiO2/PEEP対照表に従って適切に設定する。

原典：”Adult Mechanical Ventilation Protocol”
Duke University Hospital
Department of Respiratory Care services
翻訳：IMI CO., Ltd.　

 

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