人工呼吸器関連肺損傷 (VILI)

人工呼吸器関連肺損傷 (VILI) は、人工呼吸そのものによって引き起こされる、または悪化する肺損傷です。ガス交換を補助する陽圧換気は、肺胞を過度に伸展させたり、不安定な肺単位を繰り返し開閉させたり、炎症を引き起こしたりする可能性があり、その結果、補助療法が害の原因となることがあります。VILIの認識により、人工呼吸は血液ガスを正常化するだけでなく、肺を保護することを中心に再構築されました。

Definition

人工呼吸器関連肺損傷は、人工呼吸に起因する急性肺損傷であり、過伸展損傷（容量損傷）、圧関連の空気漏れ（圧損傷）、肺胞の繰り返しの開閉による損傷（無気肺損傷）、およびこれらの力によって誘発される炎症カスケード（生体損傷）を含みます。

Scope

この項目では、VILIのメカニズム、容量損傷 (volutrauma)、圧損傷 (barotrauma)、無気肺損傷 (atelectrauma)、および生体損傷 (biotrauma) の概念、そしてこれらのメカニズムから保護換気に関するエビデンスがどのように導き出されるかを説明します。これは概念的かつ教育的なトピックであり、個々の患者に対する人工呼吸器の設定や治療指示を提供するものではありません。

Core questions

• 生命維持療法がどのように肺を損傷するのか？
• 容量損傷、圧損傷、無気肺損傷、生体損傷を区別するものは何か？
• 一回換気量と圧を制限することがなぜ害を軽減するのか？
• 無気肺損傷の予防における呼気終末陽圧の役割は何か？

Key concepts

• 容量損傷（過伸展）
• 圧損傷（高圧空気漏れ）
• 無気肺損傷（肺胞の繰り返しの開閉）
• 生体損傷（メカノトランスダクションによる炎症）
• 経肺圧
• 駆動圧
• 機械的パワー

Mechanisms

VILIは、機械的負荷が肺組織の許容範囲を超えたときに発生します。過剰な吸気終末量と経肺圧は肺胞壁を過度に伸展させ（容量損傷）、高い気道内圧は肺胞を破裂させ空気漏れを引き起こす可能性があり（圧損傷）、不安定な単位の周期的な開閉は組織を剪断します（無気肺損傷）。これらの物理的損傷は炎症シグナル伝達を活性化し（生体損傷）、放出されたメディエーターは肺をさらに損傷し、全身循環に到達する可能性があります。損傷の程度は、容量、圧、流量、および呼吸数を統合したものであり、これは機械的パワーとして要約される概念です。保護戦略は、一回換気量、プラトー圧、および駆動圧を制限し、呼気終末陽圧を使用して肺胞を開いた状態に保ち、無気肺損傷を軽減します (Slutsky-Ranieri-2013)。

Clinical relevance

VILIは、現代の換気が単なる修正ではなく保護的である理由の中心であり、ほぼすべての換気試験の評価の根底にあります。この項目では、メカニズムと裏付けとなるエビデンスについて説明し、損傷がどのように発生するかを説明しますが、個々の人工呼吸器や治療の指示の源ではありません。

Epidemiology

VILIは、基礎となる肺損傷と重複するため、個別の診断として数えることは困難ですが、その重要性は、より損傷の少ない換気が死亡率を減少させたランダム化比較試験から推測されます。これは、以前の診療における害の相当な部分が医原性であったことを示唆しています (Amato-1998; ARDSnet-2000)。

Evidence & guidelines

VILIに関する最も明確なエビデンスは、保護換気戦略が、より高い一回換気量と圧を用いた場合と比較して死亡率を減少させることを示した試験から得られています (Amato-1998; ARDSnet-2000)。この原則は、ARDSにおける換気に関する専門学会のガイドラインにも取り入れられています (Fan-2017-guideline)。この項目は、数値的な制限を特定することなく、そのエビデンスの方向性を示します。

History

1970年代以降の動物実験では、高容量・高圧換気自体が肺を損傷する可能性があることが示され、圧のみ（圧損傷）から容量（容量損傷）、そして無気肺損傷と生体損傷の周期的虚脱および炎症メカニズムへと注意が移りました。臨床的証拠は、1990年代後半から2000年代にかけての保護換気試験から得られ、より損傷の少ない換気による生存利益が実証され、VILIの予防が主要な目標となりました (Amato-1998; ARDSnet-2000; Slutsky-Ranieri-2013)。

Debates

損傷性換気を最もよく捉える単一のパラメータは何か？

一回換気量、プラトー圧、駆動圧、および統合された機械的パワーはそれぞれ、VILIを制限するための最も関連性の高いターゲットとして提案されており、ベッドサイドで最も有用なものは何かという問いは依然として活発な議論の的となっています。

Key figures

• Arthur Slutsky
• V. Marco Ranieri
• Marcelo Amato
• Luciano Gattinoni

Seminal works

• slutsky-ranieri-2013
• amato-1998
• ardsnet-2000

Frequently asked questions

圧損傷と容量損傷の違いは何ですか？

圧損傷は高気道内圧に関連する損傷と空気漏れを指しますが、容量損傷は過剰な容量による肺の過伸展による損傷を指します。実験的研究では、圧そのものよりも過伸展（容量）が損傷の主要な要因であることが示唆されています。

無気肺損傷とは何ですか？

無気肺損傷は、呼吸サイクル中の不安定な肺胞単位の繰り返しの開閉によって引き起こされる肺損傷です。呼気終末陽圧は、これらの単位を開いた状態に保ち、この周期的な剪断を軽減するために使用されます。