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人工呼吸器(じんこうこきゅうき、英:Mechanical ventilator)とは、数時間から数年と言う長い時間に渡って人工呼吸を自動的に行うための医療機器である。

なお、本稿は外部リンク[外部リンク] 克服!人工呼吸器と[外部リンク] 西神戸麻酔科レクチャーに多くを譲る。

◆ 歴史

かつては首から下の全身を機械の中に入れ、その機械の中を陰圧(1気圧以下の気圧)として胸腔に空気が吸入されるようにすると言う「鉄の肺」が一部の病院で使われていた。これは大掛かりな設備であり、受けられる患者も限られていた。

やがて気管挿管が一般的になると、その挿管チューブを介して空気を出し入れする現在の方式が広まっていった。

現在では呼吸の状態を様々な形で持続的に測定する機能のついたもの、呼吸器の離脱を自動的に進めて行くもの、在宅人工呼吸に使用する小型で医療従事者以外でも操作できるもの、マスクを使用し気管挿管の必要ないもの(非侵襲的人工呼吸)まで実に様々な種類が使われている。しかし、それぞれに操作が異なり、また独自の動作モードや作動原理を持ったものが特に新しい機種に多く、医療事故の一因ともなる。その一方で、医療事故を防ぐための機能もまた新しい機種ほど備わっているのも事実である。

◆ 適応

用手人工呼吸の適応となる心肺蘇生とは違い、様々な病態によるあらゆる呼吸不全がその適応となる。その原因は何か、急性期か慢性期かによって使用する機種や動作モードも異なってくる。

◆ 換気経路の種類

人工呼吸器に行われる換気経路は一般に以下の3つの場合がある。

;気管挿管

:緊急時、または手術時における最も迅速・確実な気道確保である。しかし常に抜去事故の危険をはらんでおり、また肺炎(下記)の危険もあることから長期に及ぶ場合には気管切開に移行する。

;気管切開

:主に2週間以上の長期に渡る経気管による人工呼吸管理に用いられる。在宅での管理に向く。家族も訓練を受ければ気管吸引や呼吸器の操作などが出来る。死腔が少ないという利点もある。

;マスク

:非侵襲的陽圧換気(Non-invasive positive pressure ventilation:NIPPV)に対して用いられる。着脱が容易であり、睡眠時無呼吸症候群などの場合のように患者による自己管理も可能である。しかし長期に装着しつづける場合、マスクの圧迫により褥瘡を生じる。

他に特殊な状況下において喉頭穿刺などの方法がある。

◆ 動作設定の種類

人工呼吸器の動作モードは以下がある。

;CMV (Continuous mandatory ventilation) - 調節呼吸

;IPPV(intermittent positive pressure ventilation) - 間欠的陽圧換気

:最も原始的な換気様式であり、患者の呼吸努力を検知せず、ただ決まった容量の空気を定期的に強制換気する。麻酔下にある患者に使用する。それ以外では、脳死状態或いは完全な呼吸麻痺の患者にしか適応が無い。自発呼吸が少しでもある患者に使用すると十分な換気が出来ない。

;SIMV (Synchronized intermittent mandatory ventilation) - 同期的間欠的強制呼吸

:患者の呼吸努力を検知するとPS(下記)にて換気補助し、一定時間以上それが無い場合には強制換気する。呼吸不全の患者に対する一般的な換気法である。

;PSV (Pressure support ventilation)

:患者の吸気努力を呼吸器が感知すると、圧をかけて空気を注入する。通常はPEEP+5〜15cmH2Oである。

;CPAP (Continuous positive airway pressure) - 持続的気道陽圧法

:常に一定のPEEP(下記)を加えたままにする換気法。呼吸器から離脱する過程にある患者や自発換気は充分であるが酸素化に障害がある患者に使用する。通常はそれにPSVを併用する。自発呼吸のないまま一定時間が経つと強制換気を行うが、強制換気はあくまで非常手段でありアラームが鳴る、と言う点がSIMVとの違いである。

;BIPAP (Biphasic positive airway pressure)

:Bi-Level、Bi-Ventとも呼ばれる。高圧相と低圧相の2つの圧を設定できるCPAPのことであり、実際上は高圧相が吸気圧、低圧相がPEEPとなる。SIMVと似た動作であるが、自発呼吸が強制換気の吸気相でも可能な点で異なる。

◆ 換気の種類

呼吸不全の患者においては、「吸気圧」と「1回換気量」、「吸気時間」と「一定時間(例えば1分間)」はそれぞれトレードオフの関係にある。旧世代の人工呼吸器はそのうち2つを固定し、残りのひとつのパラメータを犠牲にするという様式が殆どであった。これが以下の2つである。

;VCV (Volume-controlled ventilation)

:1回換気量の低下はCO2の貯留と、呼吸器離脱の失敗を意味する。そのためあらかじめ決めた換気量を決められた吸気時間で注入する。ただし、気道内圧が安全限界に達した場合はその限りでない。

;PCV (Pressure-controlled ventilation)

:気道内圧の上昇、ことに酸素分圧の上昇は肺傷害をもたらす。気道内圧の安全限界が低い患者においては、一定の圧で空気を注入し、一定時間内に目標の吸気が得られなくても制限時間に達したら呼気相に転じる。

しかし現在では、優先するパラメータをひとつ決めれば、それ以外のパラメータを柔軟に変える(吸気時間を延長するなど)によって呼吸器離脱や肺傷害防止を図る方式が各社から発売されている。だが新機種のため割高なのと、アルゴリズムが複雑なため各社とも独自のものを打ち出しており統一性が無いのが現状である。

;PEEP (Positive end-expiratory pressure)

:肺胞の虚脱を防ぐため、気道内圧を大気圧より高い状態に保つ機能である。通常は大気圧+3〜10cmH2Oで充分であり、それ以上高いと息を吐き出すことが出来なくなってCO2貯留による呼吸性アシドーシスを起こす。患者が急激に息を吸ったりした場合は呼吸器が追いつかず、設定されたPEEPが保てないことがある。

◆ 主な商品

人工呼吸器は実に様々な物が売られており、年を追うにつれて新たな付加機能を備えたものが発売されている。

・ネルコア・ピューリタン・ベネット

  ・ベネット7200 - 基本的な換気モードを一通り具えている。

  ・ベネット7200ae

  ・ベネット740/760 - 構造上Air配管不要で使用可能

  ・ベネット840 - グラフィックモニター装備。Bilevelという独自のモードを持つ。新生児〜対応可能

  ・アダルトスター

  ・アダルトスター2000

  ・インファントスター

  ・iVent201

・アコマ

  ・ART-21EX

  ・ARF-900EII

・Dr?ger Medical

  ・Evita XL

  ・Evita 4

  ・Evita 2dura

  ・Savina

  ・Babylog8000plus

  ・Oxylog3000

  ・Oxylog2000

  ・Oxylog1000

・ベアーメディカルシステムズ(総輸入元:IMI[外部リンク]http://www.imimed.co.jp)

  ・ベアー1000

  ・ベアーカブBP2001

  ・ベアーカブ750vs

  ・ベアーカブ750psv

・バードプロダクツ(総輸入元:IMI)

  ・バード8400STi

  ・V.I.P.バードフローシンク

  ・T-Bird

  ・VELA

  ・AVEA

  ・ベアー1000

・パルモネティックシステムズ

  ・LTV1000

  ・LTV950

・レスピロニクス

  ・BiPAP ビジョン

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