ARDS人工呼吸中の肺胞虚脱・再開通～考察②

Lung Opening and Closing during Ventilation of Acute Respiratory Distress Syndrome

American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 2010年3月15日号より

異なる二通りのPEEP設定における肺胞の歪みを局所的に解析したところ、リクルートメント可能な肺組織の占める割合の大小に関わらず肺全体で同じような分布が認められた。一方、虚脱と再開通を繰り返す肺組織の量については、リクルートメント可能な肺組織の占める割合が高い患者では、肺尖部および肺門部の背側（下位側）で多く、肺底部では少なかった(オンライン補遺中のFigure E5)。以上のデータから、肺門部下位側の肺組織では虚脱と再開通が呼吸する度に起こる傾向が強いため、人工呼吸によって傷害が起こりやすい部分であると考えられる。この仮説を裏付けるように、CT画像を用いた肺の形態の解析でも、人工呼吸管理を長期にわたって行われたARDS晩期患者ではブラが多数出現し、肺門部および肺底部の下位側で特に顕著であることが明らかにされている。さらに、ARDS患者の剖検で得られた検体を用いた組織学的解析でも、背側に位置する肺区画では「気管支肺炎」像（炎症が全体に広がっている像）が認められる頻度が高いという結果が得られている。したがって、一呼吸周期中に発生する虚脱と再開通は、主に背側の肺胞に剪断応力を発生させるので、背側に病的変化（ブラや仮性嚢胞）が生ずるのであろう。このような病変は肺胞の過伸展に直接起因するものではないし、肺胞の過伸展は主に腹側（上位側）で発生する。

リクルートメント可能な肺組織の増加に伴いICU死亡率が正比例的に上昇することを我々は以前に報告した。そこで今回は、同じ対象患者において研究開始前に行われていた人工呼吸器設定でのVILI発生要因についての検討を行った。同じ一回換気量およびPEEPであっても、過去にGrassoらが指摘したごとく、リクルートメント可能な肺組織が多いほど、虚脱・再開通を繰り返す肺組織の量が正比例的に増えることが分かった。肺胞の歪みについては、リクルートメント可能な肺組織が占める割合が非常に高い患者を除いては、大した差は認められなかった。さらに、虚脱・再開通を呈する肺組織は、死亡の独立危険因子であることが明らかになった。以上の知見から、肺の病変の重症度とリクルートメント可能な肺組織量の多寡とは切り離せないとは言うものの、リクルートメント可能な肺組織が多い患者ほど死亡率が高いのは、過去に報告されているように肺傷害の重症度だけが原因なのではなく、人工呼吸器設定によって生ずる虚脱・再開通が繰り返される肺組織の量が多いことも関係しているものと考えられる。さらに以上から、虚脱・再開通が繰り返される肺組織の量が多い患者でこそ、10cmH2Oを上回るPEEPが有効であるという仮説が裏付けられる。実際、PEEPを1cmH2Oずつ上昇させたときの、肺胞の歪みの増大と虚脱・再開通部位の減少の二つの影響を考える場合、そこには二つの解答が出現する：第一に、リクルートメント可能な肺組織が占める割合が低い患者においてPEEPを増やすと、肺胞の歪みが増えすぎ、かつ、虚脱・再開通部位は無視できるほどの減少しか得られない（オンライン補遺のFigure E7）。したがってPEEPを増やすのはよくない。第二に、リクルートメント可能な肺組織が占める割合が高い患者においてPEEPを増やすと、虚脱・再開通部位が大幅に減少し、肺胞の歪みは中等度の増大を示すに止まる。

教訓　肺門部背中側の肺組織では虚脱と再開通が呼吸する度に起こる傾向が強く、人工呼吸によって傷害が起こりやすい部分であると考えられます。