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間欠的強制換気（かんけつてききょうせいかんき、IMV）とは、人工呼吸器のモードの一種である。機械による強制換気の間、患者の自発呼吸が可能な調節呼吸の一種である[1]。事前に設定された機械換気の合間に自発呼吸を行うという概念は、1971にKirbyらによって新生児呼吸窮迫症候群の管理目的で開発された[2]。IMVの概念はDownsらによって、1973年に記述されたのが最初である[3]。患者の自発呼吸は人工呼吸器による補助を受けない。IMVはそれ以前に行われていた換気様式、持続的強制換気（continuous mandatory ventilation: CMV）（英語版）と比較して乳児の人工呼吸管理期間と人工呼吸離脱（ウィーニング）所要時間を有意に短縮した[4][5]。

人工呼吸による送気の圧力と換気量に設定されるパラメータは持続的強制換気（continuous mandatory ventilation: CMV）（英語版）と似ているが、患者自身の呼吸努力をサポートするか（CMV）、患者の呼吸努力が感知されないときにサポートを提供するか（SIMV）のどちらかによって患者をサポートする方式が異なる。SIMVは、人工呼吸器支持からの離脱を改善したり、完全な生命維持が必要な患者の心血管系の安定性を改善したりするために、追加の戦略と組み合わされることが多い。

To help illustrate the use of the different types of ventilation, it is helpful to think of a continuum of the common ventilator settings; assist control or continuous mechanical ventilation (AC/CMV), to SIMV, to pressure support (PS). The lungs require a certain amount of oxygen to fill them, the volume, and a certain amount of force to get the oxygen into the lungs, the pressure. In assist control, one of those two variables will be controlled by the ventilator, either pressure or volume. Typically, in AC/CMV, it is volume.

人工呼吸に依存している患者は呼吸状態が改善するに従って、一般的な人工呼吸器の設定は、補助制御または持続的機械換気（AC/CMV）から、SIMV、圧支持（PS）へとモードが変更されていくことが多いものの、近年、これを否定するエビデンスが出始めている（SIMVを参照）。肺を満たすためには、ある一定量の酸素混合気（呼吸ガス）が必要であり、呼吸ガスを肺に送り込むためには、圧力、すなわち一定量の力が必要である。アシスト制御では、これら2つの変数のうち、圧力か容積のどちらか一方が人工呼吸器によって制御される。通常、AC/CMVモードでは容積である。

AC/CMVでは、患者が呼吸を開始するたびに、人工呼吸器は設定された量を送気する。対照的に、PSでは、設定された量ではなく、トリガーされた呼吸ごとに設定された圧で送気する。SIMVはACとPSの中間の働きをし、患者の呼吸をトリガーとするだけでなく、呼吸回数低下の閾値に達したときだけ、設定された量を供給する。患者が閾値に達しない場合、人工呼吸器から送気はされず、患者自身が自身の呼吸を全て担うことになる[6][1]。

SIMV

同期間欠的強制換気（Synchronized intermittent mechanical ventilation: SIMV)は、人工呼吸器の呼吸が患者の吸気努力と同期するIMVの一種である[7][8]。SIMVでは、人工呼吸器が患者の自発呼吸を検知すると、それをきっかけ（トリガー）として、強制換気が行われる[1]。この呼吸が行われるたびに人工呼吸器は次の強制換気に必要な時間を再計算する。この強制換気の総数は事前に設定された回数に等しい[1]。SIMVは換気様式として、従量式（Volume Control: VC）、従圧式（Pressure Control: PC）どちらも可能である[1]。

IMVないしはSIMVだけでは患者の自発呼吸に伴う呼吸の仕事を軽減できないが、プレッシャーサポート（PS）換気を併用すれば仕事は軽減できる[1]。

SIMVは、人工呼吸器離脱（ウィーニング）の際よく用いられてきたモードであるが、近年は以下のように否定的なエビデンスもある。

SIMVは、プレッシャーサポート（pressure support: PS）の有無にかかわらず、死亡率[9][4]や人工呼吸離脱成功率[10][5]の点でCMVよりも優れていることが示されておらず、Tピース試験やPSの漸減と比較すると、人工呼吸離脱時間が長くなることが示されている[11][12][13] 。[6][7][8] CMVからSIMVに切り替えた場合、患者の呼吸仕事量がむしろ増加することを示した研究もあり[14][9][[15]10]、呼吸筋および呼吸ドライブに対するSIMVの潜在的な有害作用を示した研究もある[16][11]。

Mandatory minute ventilation (MMV)

Mandatory minute ventilation is a mode which requires the operator to determine what the appropriate minute ventilation for the patient should be, and the ventilator then monitors the patient's ability to generate this volume every 7.5 seconds. If the calculation suggests the volume target will not be met, SIMV breaths are delivered at the targeted volume to achieve the desired minute ventilation.[17] Allows spontaneous breathing with automatic adjustments of mandatory ventilation to the meet the patient’s preset minimum minute volume requirement. If the patient maintains the minute volume settings for VT x f, no mandatory breaths are delivered. If the patient's minute volume is insufficient, mandatory delivery of the preset tidal volume will occur until the minute volume is achieved. The method for monitoring whether or not the patient is meeting the required minute ventilation (VE) is different per ventilator brand and model, but generally there is a window of time being monitored and a smaller window being checked against that larger window (i.e., in the Dräger Evita® line of mechanical ventilators there is a moving 20-second window and every 7 seconds the current tidal volume and rate are measured against to make a decision for if a mechanical breath is needed to maintain the minute ventilation). MMV is the most optimal mode for weaning in neonatal and pediatric populations and has been shown to reduce long term complications related to mechanical ventilation.[17]

強制分換気とは、操作者が患者の適切な分換気量を決定し、換気装置がこの換気量を発生する患者の能力を7.5秒ごとに監視するモードである。計算の結果、目標換気量が満たされないことが示唆された場合、SIMV呼吸が目標換気量で行われ、望ましい分時換気量が達成される[12]。患者のプリセット最小分時換気量要件を満たすように強制換気量を自動調整しながら、自発呼吸を可能にする。患者がVT×fの分量設定を維持すれば、強制呼吸は行われない。患者の分量が不足している場合、分量が達成されるまで、プリセットされた潮量の強制的な送出が行われる。患者が必要な分換気量（VE）を満たしているかどうかをモニターする方法は、人工呼吸器のブランドやモデルによって異なりますが、一般的には、モニターする時間のウィンドウと、その大きなウィンドウに対してチェックする小さなウィンドウがあります（たとえば、機械式人工呼吸器のDräger Evita®シリーズでは、20秒のウィンドウが動いており、7秒ごとに現在の潮容積と速度を測定して、分換気量を維持するために機械的呼吸が必要かどうかを判断します）。MMVは、新生児および小児集団における離床に最も最適なモードであり、機械的換気に関連する長期合併症を減少させることが示されている[12]。

比例補助換気（Proportional assist ventilation: PAV）

比例補助換気とは、肺コンプライアンスや抵抗の変化に関係なく、人工呼吸器が呼吸の仕事の割合を保証するモードである[18][13]。人工呼吸器は患者の呼吸の仕事に基づいて1回換気量と気道内圧を変化させ、その量は設定された呼吸仕事補助の割合に比例する。

Adaptive support ventilation (ASV)

Adaptive Support Ventilation is a positive pressure mode of mechanical ventilation that is closed-loop controlled. In this mode, the clinician enters patient ideal body weight and desired level of ventilation in percent of predicted alveolar ventilation and the ventilator then applies inspiratory pressures at a rate which leads to minimal work of breathing. The equation used to calculate this minimal work was derived from the work of Otis et.al. [19] and published and discussed in Grodins and Yamashiro as early as 1977.[20] In the ASV mode, every breath is synchronized with patient effort if such an effort exists, and otherwise, full mechanical ventilation is provided to the patient. Since the first implementation, ASV has undergone a number of refinements and is available on different ventilator brands under different names.

アダプティブ・サポート・ベンティレーションは、クローズドループで制御される機械的換気の陽圧モードである。このモードでは、臨床医が患者の理想体重と希望する換気レベルを予測肺胞換気量のパーセンテージで入力すると、人工呼吸器は呼吸の仕事を最小にするような速度で吸気圧を加える。この最小仕事量を計算するために使用される式は、Otisら [14] の研究から導き出されたもので、1977年には早くもGrodins and Yamashiroに発表され、議論されています [15] 。ASVモードでは、患者の努力に同期した呼吸が存在する場合は、すべての呼吸が患者の努力に同期し、そうでない場合は、完全な機械換気が患者に提供されます。最初の実装以来、ASVは多くの改良を経て、さまざまな人工呼吸器ブランドでさまざまな名称で利用できるようになった。

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The invention of ASV is claimed by two competing groups,[21] published as scientific article by one group[22] and disclosed as one of the embodiments of US Patent No. 4986268.[23] In this invention, the control algorithm computes the optimal rate of respiration to minimize the work rate of breathing. The rationale is to make the patient's breathing pattern comfortable and natural within safe limits, and thereby stimulate spontaneous breathing and reduce the weaning time.

ASVの発明は2つの競合グループによって主張され[16]、1つのグループによって科学論文として発表され[17]、米国特許第4986268号の実施形態の1つとして開示されている[18]。その根拠は、患者の呼吸パターンを安全な範囲内で快適かつ自然にし、それによって自発呼吸を刺激して離床時間を短縮することにある

関連項目

参考文献

  1. ^ a b c d e Venkataraman, Shekhar T. (2011-01-01), Fuhrman, Bradley P.; Zimmerman, Jerry J., eds., Chapter 49 - Mechanical Ventilation and Respiratory Care, Mosby, pp. 657–688, ISBN 978-0-323-07307-3, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780323073073100497 2024年5月14日閲覧。 
  2. ^ Kirby, Robert R.; Robison, Elmo J.; Schulz, Jimmy; deLEMOS, Robert (1971-07). “A New Pediatric Volume Ventilator:” (英語). Anesthesia & Analgesia 50 (4): 533???537. doi:10.1213/00000539-197107000-00008. ISSN 0003-2999. http://journals.lww.com/00000539-197107000-00008. 
  3. ^ Downs, John B.; Klein, E. F.; Desautels, Dave; Modell, Jerome H.; Kirby, Robert R. (1973-09-01). “Intermittent Mandatory Ventilation: A New Approach to Weaning Patients from Mechanical Ventilators”. Chest 64 (3): 331–335. doi:10.1378/chest.64.3.331. ISSN 0012-3692. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012369216535661. 
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