重篤成人における気管挿管のための前酸素化技術:酸素マスクと非侵襲的換気を用いる

サマリー

我々は、緊急気管挿管中の重症患者において酸素マスクと非侵襲的陽圧換気を用いて酸素供給を最適化し、低酸素血症のリスクを減らし、安全な無呼吸期間を延長し合併症を最小限に抑えるというエビデンスに基づく前酸素化戦略を提示します。

要約

前酸素投与は、重症患者における緊急気管挿管時に、生命を脅かす可能性のある合併症である低酸素血症のリスクを減らすことを目的とした気道管理における重要なステップです。換気や挿管の課題は予測不可能であるため、誘発分娩前に酸素供給を最適化し、患者の安全性を高めることが不可欠です。挿管の前酸素投与段階では、患者は肺胞窒素を置き換えるために吸入酸素(FiO₂)を100%受け取り、酸素予備を増加させ、動脈酸素分圧(PaO₂)を供給して安全な無呼吸時間を延長します。前酸素化戦略は主に非侵襲的換気(NIV)と酸素マスクの2つの酸素供給システムに依存しています。それぞれに独自の利点と限界があり、さまざまな臨床試験で研究されています。これらの技術を効果的に活用すれば、酸素供給を最適化し、一次経過挿管の成功率を高め、挿管周の合併症を軽減します。本記事では、酸素マスクおよびNIVベースの前酸素化戦略の生理学的基盤と技術的応用をレビューし、それらの比較効果を論じ、患者の状態と資源の利用可能性に基づいて最適なアプローチを選択・実施するための実践的な指針を提供します。ベストプラクティスを統合することで、臨床医は重症患者の緊急気道管理における合併症を減らし、結果を向上させることができます。

概要

気管挿管は米国の病院で3番目に一般的な手術で、年間160万人以上の患者が関与^{しています。}気管挿管の成功には、患者の姿勢、前酸素供給、無呼吸性酸素補給、誘導薬の使用、神経筋遮断、喉頭鏡および気管内挿管の選択、喉頭鏡検査、気管内挿管の挿入、挿管の成功確認、人工呼吸の開始など、複数の要素に注意を払う必要があります^。.重症患者では、気管挿管は高リスクの介入となります。気道管理の進歩にもかかわらず、重度の低酸素血症は救急外来(ED)および集中治療室(ICU^)での挿管の10〜20%で発生します^4,5,6。この患者群における低酸素血症の急速な発症は、主に機能残存能力の低下、ガス交換の障害、そして高い酸素消費に起因します⁷。挿管中に低酸素血症を発症した重症患者は心停止や死亡のリスクが高まります。^6,8。前酸素化は、肺胞窒素を酸素に置き換え、喉頭鏡検査および挿管中の安全な無呼吸期間を延長する酸素貯蔵庫を作ることを目的としています^。前酸素供給の欠如は挿管周心停止のリスク増加と関連しています^7,8。

臨床現場で広く用いられている主な前酸素化技術は、酸素マスクと非侵襲的換気(NIV)^6,9,10です。酸素マスクは、非リブリーザーマスクやバッグバルブマスク(BVM)を含む、最大15 L/minの流量で最大100%の吸入酸素(FiO₂)を供給できる、シンプルで広く入手可能なツールです。しかし、その効果はマスクのシールの完全性と患者の協力に依存します。これに対し、NIVは正呼気末圧(PEEP)下で酸素を供給することで酸素供給を高め、無肺胞を誘導してガス交換を改善します。さらに、NIVは吸気正圧(IPAP)の追加や、機械が一定の呼吸率を提供できる能力を通じて、無呼吸期の人工呼吸を支援できます。迅速な挿管が必要な患者で、セットアップの遅延に耐えられない、または無呼吸耐性が限られている患者には、酸素マスクを用いた前酸素投与が最も適しており、重度の低酸素血症、基礎的な実質肺疾患、またはシャント生理学的特徴を持つ患者は、非侵襲的換気を伴う前酸素化により大きな恩恵を受け、肺胞の動員とガス交換を改善する能力からより大きな恩恵を受ける可能性があります。

酸素マスク技術

酸素マスクは、その簡便さとアクセスのしやすさから、集中治療現場でのプレ酸素供給の主力として使われ続けています^6,9。酸素マスクを用いた前酸素供給は、バッグマスクまたは非リブリーザーマスク6で実施^{可能です。}

バッグマスク装置は、酸素源に接続された自己充填バッグ、PEEPを追加するためのバルブを取り付けられる呼気ポート、そしてぴったりフィットするマスクで構成されています。バッグの手動圧縮により酸素豊富な空気が患者に届き、受動酸素供給はバッグが圧縮されていない自発呼吸時に行われます。前酸素投与中にPEEP弁を追加することで、依存する肺領域の換気が増加し、肺胞の動員が増加し、呼気酸素の割合が改善されるため、安全な無呼吸¹¹の持続時間を延ばす可能性があります。

非リブリーザーマスクは、自己充填型のリザーバー、室内空気の吸入を防ぐ一方向吸気バルブ、そして2つの呼気ポートを備えたゆるくフィットするフェイスマスクを備えています。この構成により、周囲の空気との希釈を最小限に抑えつつ、高濃度の吸気酸素を供給できます。

最適な条件下では、適切なマスクシールと十分な酸素流量があれば、両装置とも最大100%のFiO₂ を供給できます。しかし、患者の興奮、マスクのフィット感の悪さ、気道閉塞の存在により効果が損なわれる可能性があります。

低コスト、使いやすさ、迅速な設置から、緊急時や資源の限られた状況で特に有用です。しかし、重度の呼吸不全や酸素飽和度低下のリスクが高い患者では、非侵襲的換気などの代替前酸素供給法が優れた酸素供給を提供し、安全な無呼吸期間を延長することがあります。

非侵襲的換気(NIV)技術

また、NIVを用いて効果的に前酸素化も可能で、専用のバイレベル正圧(BPAP)装置や非侵襲的に使用される機械式人工呼吸器を通じて最大100%のFiO₂ を供給できます。NIVは、密着型マスクを通じて高いFiO₂ を届けるだけでなく、一定のペースで呼吸補助も提供し、換気と酸素供給を向上させます。

専用のBPAP装置が、アクティブ呼気ポートを備えた単一の四肢設計で患者に接続されます。BPAPマシンは、吸気時と呼気時の設定に異なる命名法を用いています。IPAPは、吸気時に潮量と酸素供給を提供するために与えられる圧力を表します。呼気時の正圧(EPAP)は呼気時に与えられる圧力であり、従来の人工呼吸器のPEEPに類似し、肺胞の崩壊を防ぎガス交換を改善します。BPAP前酸素投与を含むNIVは、重度の低酸素血症、肥満、または基礎肺疾患の患者に特に有益であり、肺胞動員を改善し、安全な無^{呼吸期間を}延ば^します。

これに対し、侵襲的人工呼吸器は二肢構造で閉回路を採用しています。非侵襲的換気のために侵襲的人工呼吸器を使用する場合は、専用のBPAP機器とは異なる種類のマスクが必要です。具体的には、人工呼吸器を使用する際は、マスクが人工呼吸器に接続される吸気・呼気の両肢と互換性があるように装備されている必要があります。一部の侵襲的人工呼吸器は従来のBPAP機器と同じ設定を持つ専用の「NIV」モードを備えていますが、多くの人工呼吸器は従来の挿管患者にしか使用できません。従来の人工呼吸器に「NIV」モードがない場合、プレ酸素化用の圧力換気モードを設定できます。この場合、PEEPはEPAPと同一です。しかし、侵襲的人工呼吸器における吸気圧(IP)は、吸気中にPEEPに加えて提供される圧力(IP = IPAP-BPAP)です。例えば、圧力制御換気を用いてIPAP 15 cm H₂O、EPAP 5 cm H₂0でBPAPを達成するには、吸気圧10 cm H₂OとPEEPが5 cm H₂O(吸気圧がPEEPに加えて供給されるため)が必要です。

前酸素化の有効性に影響を与える主な要因には、_FiO2、前酸素化の持続時間、患者の機能的残留能力の維持が含まれます。マスクの酸素供給とNIVの両方が効果的ですが、NIVは特に呼吸困難、酸素不足、肺力学障害のある特定の集団で追加の利益をもたらす可能性があります¹⁰。

本記事では、両前酸素化法の技術、臨床的考慮事項、および支持するエビデンスを説明し、重症患者における気道管理の最適化に不可欠な知識を臨床医に提供します。

プロトコル

本プロトコルで記述された手順は、関連する機関審査委員会(IRB)/倫理委員会(EC)から承認された既存研究で実施されています。これらの情報源研究では、参加者またはその法的に認められた代理人からインフォームドコンセントが得られるか、IRB/ECから同意放棄が認められており、適用規則およびヘルシンキ宣言に従って認められていました。本論文は著者による新たなデータ収集を含まず、当機関のIRBによってヒト被験者研究とはみなされていません。本記事には特定可能な個人データ、画像、録音は含まれていません。したがって、出版に同意は必要ありませんでした。関連動画に参加した個人はインフォームド・コンセントを提供しました。使用された消耗品や装備は 材料表に記載されています。

1. 酸素マスクの前酸素化

注意:この手順は、誘導および挿管前に効果的な前酸素供給を得るために、非リブリーザーまたはBVMの酸素マスクを使用することを説明しています。

1. 患者を仰向けにしてベッドに置き、ベッドの頭を≥30度上げて、 図1に示すように半ファウラー体位で位置付けます。
   注意:耐えられれば、頭を傾けて顎を上げる姿勢で気道通開率をさらに最適化できます。
2. 連続的な心臓モニタリングとパルスオキシメトリー(SpO₂)装置が設置され、血圧カフは3〜5分間隔で定期的にサイクルするように設定して、手技中の血行動態の安定性を監視します。
   注意:可能な限り、SpO₂モニターと血圧カフは反対側の両端に置き、カフの膨張中の一時的な損失を防ぎましょう。
3. 酸素供給システムを準備し、非リブリーザーマスク(BVM)を高流量酸素源に接続し、酸素貯蔵庫が完全に膨らむまで待ってからマスクを患者に装着します。
   注意:BVMを使用する場合は、PEEPバルブを接続し、PEEPを8 cm_{H 2 O}に設定してください。
4. 酸素流量を少なくとも15L/minに設定してください。壁掛け酸素を使用する場合は、レギュレーターを最高設定(フラッシュレート)にして、供給される_FiO2を最大化してください。
5. マスクを患者の顔にしっかりと固定し、しっかり密閉してください。
   注意:特に顔の毛、肥満、マスクのフィット感が悪い患者さんには、両手で「C-E」グリップで持つことを検討してください。
6. 麻酔誘導の少なくとも3分間は前酸素を保ち、十分な脱窒素と酸素の蓄積を促してください。
7. 前酸素化フェーズ中は、_SpO2低下を伴う低酸素症、患者の無呼吸、患者の非同期など、前酸素障害の有無を継続的に監視します。
8. 3分間の前酸素注入後、麻酔誘発のための薬を投与します。
9. 麻酔導入直後に顎の推挙を行い、気道の通順を確保し、誘発中および喉頭鏡検査まで酸素サポートを維持してください。
10. 患者の酸素飽和度を継続的に監視し、必要に応じて酸素供給を調整してください。
    注意:必要に応じて、気管挿管前に酸素供給を維持するために手動バッグマスク換気に切り替えてください。

2. NIV前酸素化

注:この手順は、誘導および挿管前にNIVが前酸素供給を行うために、二水平正圧(BPAP)またはNIV対応の機械式人工呼吸器を使用することを説明しています。NIVベースの前酸素化のプロトコルは 図2に示されています。

1. 患者を仰向けにしてベッドに寝かせ、ベッドの頭を≥半ファウラーの姿勢で30度上げます。
   注意:耐えられれば、頭を傾けて顎を上げる姿勢は上気道通通率をさらに向上させることができます。
2. 標準的なモニタリングを行い、連続心拍モニタリングやパルスオキシメトリー(SpO₂)装置が設置され、血圧カフは3〜5分間隔でサイクルするように設定され、手技中の血行動態の安定性を監視します。
   注意:可能な限り、SpO₂モニターと血圧カフは反対側の両端に置き、カフの膨張中の一時的な損失を防ぎましょう。
3. 酸素漏れを防ぐためにぴったり合うNIVマスクを装着し、NIV使用に対応したバイレベル陽圧(BPAP)装置または人工呼吸器に接続してください。
4. マスクと選択した予酸素供給装置にしっかりと接続され、十分な酸素供給があり、回路に漏れがないことを確認して効果的な予酸素供給を最適化します。
5. FiO₂ を100%に設定してください。呼気圧(EPAP/PEEP)を> cm H₂Oに調整します。吸気圧(IPAPまたは同等の圧力サポート)を>10 cm H₂Oに設定します。呼吸数を≥10 th breath/minに設定して換気をサポートします。
6. 麻酔導入前に少なくとも3分間、脱窒化と無呼吸前の酸素予備を増やすために患者に予酸素投与を行います。
7. 前酸素化フェーズでは、_SpO2の低下を伴う低酸素症、無呼吸、患者の非同期など、前酸素障害のマーカーを継続的に監視します。
8. 3分後に麻酔誘導のための薬を投与します。
9. 麻酔誘発後に顎の推挙を行い、気道通通を確保し、誘発中および喉頭鏡検査開始まで酸素サポートを維持します。
10. _SpO2を継続的にモニタリングし、患者のNIV耐性を評価してください。
    注意:酸素化が改善しない場合や患者の苦痛が発生した場合は、人工呼吸器の設定を調整するか、手動バッグマスク換気などの代替の前酸素供給方法に切り替えてください。

結果

比較前酸素化効果

BVMを用いた前酸素化は広く使われており、安全かつ効果的なアプローチであり、特に補助換気が必要な場合に有効です。Caseyらの研究^では、BVMの使用は受動的手法と比較して中央値最低酸素飽和度の高い低下と重度の低酸素血症の発生率の低さと関連しています。BVMにPEEP弁を追加することでさらなる利点が得られる可能性があり、Baillardら¹² はこれにより呼気酸素の割合が増加し、前酸素化が最適化されることを発見しました。

BaillardらやGibbsららによって示されたプロトコルは、非再呼吸器またはBVMを使用し、15L/minで100%酸素流速、NIVを100% FiO₂に設定、PEEPを5 cm_{H 2 O}に設定、IPAPを少なくとも10 cm H₂Oに設定した30分間の前酸素化を処方します。 呼吸数は10回/分に設定:^{9、10、11、12}。Gibbsらによる試験では、酸素マスクとNIVを用いた前酸素化を直接比較^{しました。}彼らの研究結果は、酸素マスクを着用した前酸素投与中の患者の12.2%、NIVによる前酸素投与中の患者の10%で_SpO2 が90%を下回ることを示しました。さらに重要なのは、酸素マスク群の患者の13.2%で挿管周低酸素症(SpO₂ <80%)の発生率が、NIV群¹⁰の6.2%を上回ったことです。Baillardらも同様の結果を示し、酸素マスクによる前酸素投与中の患者の30.8%が酸素飽和度92%を超えなかったのに対し、NIV群の3.7%を、また酸素マスク群の46%で酸素穿管周低酸素血症(SpO₂ <80%)、NIV群¹²群の7%を報告しました。Baillardらの追跡試験では、酸素マスクで前酸素化された患者の2%、NIVで前酸素化された患者で1%が前酸素化不全を認められましたが、酸素マスク前酸素投与患者では5.3%、NIVグループ¹³では0%で前酸素過酸化不全が認められました。さらに、Chiangらの統合データは、NIVが従来の前^{酸素化よりも}有意に安全な無呼吸時間を示したことを示唆しています。

血行動態の安定性と安全性の成果

酸素マスクとNIVの両方による前酸素投与は安全であり、重症患者の挿管前に前酸素投与を怠ると心停止のリスクが高まります⁶。Gibbsらの探索的アウトカムを調べたところ、NIV群の患者の17.5%が麻酔導入から挿管後2分の間に心血管崩壊(SBP <65、新たなまたは増加した血管圧迫剤の必要性、または心停止)を経験したのに対し、酸素マスクで酸素マスクを着用した患者の19.4%を比較^した。Baillardらは、より広範な有害事象を報告しており、SpO₂ <80%、血行動態不全を伴う不整脈、逆流、心筋虚血、前酸素不全)が、酸素マスクで前酸素化された患者の41.3%で発生し、NIV¹³で前酸素化された患者では17.8%が増加しました。重要なのは、NIVで前酸素化された患者では吸引イベントの発生率に有意な差は認められず、初回通過成功率はグループ間で類似していたため、前酸素供給^{9、10、11、12、13、14}におけるNIVの安全性プロファイルが確認されたことです。

主な発見の概要

NIV前酸素投与は、最終挿管前の_SpO2値が高く、安全な無呼吸期間を延長する可能性があると図3に示されています。NIVでは酸素マスクベースの前酸素化10,12,13が示されているように、NIVでの酸素脱飽和の発生率は低かった。NIVと酸素マスク技術の間で吸引率に有意な差は認められませんでした(図4参照)。

_SpO2<80%、血行動態不全を伴う不整脈、逆流、心筋虚血、前酸素供給不全などの有害事象は、図4に示すように酸素マスク^10、12、13で前酸素化された患者でより一般的でした。NIVの前酸素化も初回挿管成功率を向上させる可能性があります^10,12(図5参照)。表1と表2はこれらの主要な発見をさらにまとめています。これらの結果は、特に基線低酸素血症や高リスク^{臨床特徴を持つ}重篤患者に対するNIVの有効性と安全性を支持^{しています。}

図1:酸素マスクの前酸素化プロトコル。挿管前の酸素マスク前酸素供給の主要ステップの視覚的概要で、患者の位置調整、モニタリングのセットアップ、マスクの装着、酸素供給、前酸素供給、顎の推出、継続的な_SpO2モニタリングが含まれます。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

図2:NIVベースの前酸素化プロトコル。この図は、非侵襲的換気(NIV)を用いた前酸素化の段階的アプローチを示しており、患者の位置調整、モニタリング、マスク装着、人工呼吸器の設置、_FiO2と圧力調整、前酸素投与、顎の推出、継続的な酸素飽和度モニタリングが含まれます。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

図3:酸素マスクによる前酸素投与と非侵襲換気(NIV)の有効性。この棒グラフは、3つの研究における酸素マスクとNIV技術の主要な前酸素化アウトカムを比較しています。転帰には、前酸素供給中の酸素飽和度維持不良(_SpO2<90%および<92%)、挿管時の低酸素血症(_SpO2<85%)、挿管前低酸素血症(_SpO2<80%))、および前酸素供給不全が含まれます。NIVは酸素マスクと比較して一貫して低飽和度や低酸素血症の発生率を示し、重症患者に対する有効性を支持しました。この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

図4:酸素マスクと非侵襲的換気(NIV)前酸素投与に関連する有害な気管周イベント。この図は、酸素マスクとNIV前酸素化法の有害な挿管周イベントの発生率を比較したものです。報告されたアウトカムには、誤嚥、逆流、胸部X線(CXR)での新たな浸潤、心血管崩壊、および複数の有害事象の複合が含まれます。全体として、NIVは酸素マスクと比較して逆流、新規浸潤、複合有害事象の発生率が低く、誤嚥率と心血管崩壊率はほぼ同じでした。これらの発見は、挿管を受ける重症患者におけるNIVの安全性プロファイルを支持しています。この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

図5:酸素マスクを用いた初次挿管成功 率と非侵襲的人工呼吸(NIV)前酸素投与の比較。この図は、酸素マスクまたはNIVで前酸素化された患者の初回(ファーストパス)挿管成功率を示しています。両研究で示された両研究では、NIVは酸素マスク前酸素投与と比較してやや高い初回通過成功率を示し、改善された酸素供給戦略が処置効率や合併症リスクの低減に寄与する可能性を示唆しています。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

	Baillardら12	バリアードら13	ギブスら10
酸素マスクによる前酸素投与中に酸素飽和度を維持できないこと	SpO2 <92%		SpO2 <90%
	30.8% (8/26)		12.2% (77/631)
NIVによる前酸素化中の酸素飽和度の維持不能	SpO2 <92%		SpO2 < 90%
	3.7% (1/27)		10% (63/627)
挿管周低酸素血症(SpO2 < 80%):顔面マスクによる前酸素化	46% (12/26)		13.2% (84/637)
挿管周低酸素血症(SpO2 < 80%):NIVで前酸素化	7% (2/27)		6.2% (39/624)
酸素マスクによる前酸素供給障害	該当なし	5.3% (5/102)
NIVによる前酸素化障害		0% (0/99)
マスクを着用して前酸素化された患者の誤嚥・逆流	7.7% (2/26)		1.4% (9/656)
NIVで前酸素化された患者の誤嚥・逆流	3.7% (1/27)		0.9% (6/645)
マスクを着用してプレ酸素化された患者の挿管後胸部X線における新たな浸潤	11.5% (3/26)		29.8% (148/497)
NIVで前酸素化された患者の挿管後胸部X線における新たな浸潤	3.7% (1/27)		28.3% (144/509)
マスクを着用して前酸素化された患者の心血管虚弱(SBP < 65、新たなまたは増強の血管抑制剤需要、心停止)	データなし		19.4% (127/656)
NIVで前酸素化された患者の心血管虚脱(SBP < 65、新たなまたは増強の血管圧迫剤需要、心停止)	データなし		17.5% (113/645)
酸素マスクを着用して前酸素化された患者の挿管周期間における有害事象(SpO2 <80、血行動態不全を伴う不整脈、逆流、心筋虚血、前酸素供給不全)		41.3 % (19/46)
NIVで前酸素投与された患者の挿管周期間における有害事象(SpO2 < 80、血行動態不全を伴う不整脈、逆流、心筋虚血、前酸素供給不全)		17.8% (8/45)
酸素マスクで前酸素化された患者における初の挿管成功	73% (19/26)		81.6% (535/656)
NIVで前酸素化された患者における初回挿管成功	81.5% (22/27)		82.8% (534/645)

表1:主要な定量的アウトカム:酸素マスク とNIV前酸素化。この表は、挿管前の酸素マスクと非侵襲的換気(NIV)を比較した3つの研究のデータを示しています。報告されたアウトカムには、目標酸素飽和度の維持不良、挿管周低酸素血症(_SpO2<80%)、誤嚥、新たな浸潤、心血管崩壊、有害事象、初回挿管成功などが含まれます。値は利用可能な場合、カウント(n/n)を含むパーセンテージで示されています。

勉強	臨床的な質問	研究対象	所見
Baillardら - 2006年、第12頁	NIVは、低酸素症で重症の患者において挿管時の通常の前酸素化よりも脱酸素化を減らす効果が高いのでしょうか?	重症成人53名、対照群(n=26)およびNIV(n=27)は年齢、疾患重症度、入院時の診断、前酸素投与前のパルスオキシメトリ値がほぼ同じです	前酸素投与終了時、NIV群のSpO2は対照群と比べて高く(98+2対93+6%)。
			挿管時には対照群でSpO2 値が低下(81 + 15 vs. 93 + 8%)が観察されました。
			対照群の患者の46%がSpO2 値が80%未満であったのに対し、NIV群は7%でした。
			挿管後5分後もNIV群でSpO2 値は高いままでした(98 +2 vs. 94 + 6%)
Baillardら - 2018年13頁	NIVを用いたプレ酸素化は、ICUの低酸素症で重症患者の臓器機能障害の発生率を減らしますか?	201名の重症成人がNIVを受け(n=99)vs.マスク(n=102)を挿入前に3分間の前酸素供給を受けました。	挿管後7日以内の連続臓器不全評価スコアの最大値の中央値(四分位数範囲)値は、群間で有意な差はなかった。
			NIV治療を受けた患者では、マスク着用にランダム化された患者で有害事象の発生が有意に増加したことが観察されました(オッズ比=5.23)。
フラタニエティら - 2019年15頁	NIVによる前酸素投与は、高流量酸素による前酸素投与よりも、挿管中の重度低酸素症のリスクを減らす上で効率的でしょうか?	NIV(n=142)または高流量酸素療法(n=171)を受ける患者313名	NIVによる予酸素投与後の患者の23%で重度の低酸素血症(SpO2 <80%)、高流量酸素による前酸素投与後の患者で27%が発症しました。
			中等度から重度低酸素血症(PaO2/FiO2 < 200 mm Hg)の患者242名では、NIVによる前酸素投与後の重度低酸素血症の発生頻度が高流量酸素(35%)に比べて低くなっていました。
Baillyら - 2019年16頁	気管内挿管時のプレ酸素装置とパルスオキシメトリー値には関連がありますか?	集中治療における気管挿管におけるビデオ喉頭鏡検査とMacintosh喉頭鏡検査を比較した多施設ランダム化比較比較試験のデータを事後分析し、挿管を必要とする319人の重症成人のデータも含みます。	最小パルスオキシメトリー値に独立に関連する要因は、簡易急性生理学スコアII重症度スコア、ベースラインパルスオキシメトリー、ベースラインPaO2/FiO2 比、喉頭鏡検査回数でした。
			SpO2が90%未満となる独立予測因子は、ベースラインのSpO2とプレ酸素化装置のみでした。バッグバルブマスクを基準としたSpO2<ノンリブリーザーマスクのオッズ比は1.1、NIVで0.1、高流量鼻酸素で5.75でした。
ケイシーら - 2019年7月	重症成人の挿管時にバッグマスク装置を用いた陽圧換気は、誤嚥リスクを増大させることなく低酸素血症を防げますか?	気管挿管を受けた401人の成人に対し、誘導誘導から喉頭鏡検査まで、バッグマスクによる人工呼吸(n=199)または換気なし(n=202)にランダムに割り当てられました。	バッグマスク換気群の中央値最低酸素飽和度は96%、換気なし群では93%でした。
			バッグマスク群の患者のうち10.9%が重度の低酸素血症(SpO2 <80%)を経験し、人工呼吸なし群では22.8%が増加しました。
			オペレーター報告による誤嚥は、バッグマスク換気群の挿管の2.5%、換気なし群の4%で発生しました。
フォンら - 2019年17頁	急性低酸素性呼吸不全の成人患者における前酸素投与法の有効性と安全性をまとめたメタアナリシス。	7件のRCT(959名)患者を含みました	NIVで予酸素化された患者は、従来の酸素療法と高流量鼻カニューレを用いた患者よりも、著しく低飽和度を示しました。
			NIVおよび高流量鼻カニューレは、従来の酸素療法と比較して挿管に関連する合併症のリスクを低減しました。
Chiangら - 2022年14頁	手術予定患者のNIVまたはマスク換気の前酸素化アウトカムを比較したランダム化比較試験の統合効果量を計算するためのメタアナリシス。	13件の試験は急性呼吸不全の重症患者を含み、緊急挿管を要する患者を除外しました	統合結果により、NIVは従来の前酸素投与よりも有意に安全な無呼吸時間を示すことが示されました。
			NIVは従来の前酸素化よりも有意に良好なPaO2 を示しました。
			NIVは、従来の前酸素化よりも前酸素化後、PaO2 とPaCO2 の低下が有意に良好な結果を示しました。
ギブスら - 2024年10頁	NIVによる前酸素投与は、麻酔誘導から気管挿管後2分までの重篤成人において、酸素マスクによる前酸素注入と比較して低酸素血症(酸素飽和度が85%未満)の発生率を減少させるのでしょうか?	1301名の重症成人患者が、前酸素供給のためにNIV(n=645)または酸素マスク(n=656)前酸素投与を受け、挿管の73.2%がICUで、26.8%が救急外来で行われました。	低酸素血症(SpO2 <85%)はNIV群の9.1%、酸素マスク群で18.5%で発生しました。
			NIV群では0.2%、酸素マスク群では1.1%で心停止が起こった。
			誤嚥はNIV群の0.9%、酸素マスク群の患者で1.4%でした。

表2:前酸素化戦略を支持する臨床証拠の要約。この表は、重症成人の気管挿管を受ける場合に、主に非侵襲的換気(NIV)、酸素マスク、高流量鼻酸素、バッグバルブマスク換気法など、さまざまな前酸素投与法の有効性と安全性を評価する主要な臨床研究の成果をまとめたものです。ランダム化比較試験、事後分析、メタアナリシスが含まれています。各項目には、低酸素血症、挿管周合併症、前酸素投与技術の比較効果に関する臨床的質問、研究対象、主要な発見が概説されています。

ディスカッション

前酸素供給は重症患者の気道管理において重要な要素であり、重度の低酸素血症およびそれに伴う合併症のリスクを減らす^{ことを目的としています。}酸素マスクとNIVの両方がこの目的を達成するために一般的に使われる技術であり、それぞれに明確な利点と制限があります。

酸素マスクは、非リブリーザーマスクやバッグバルブマスクを含むもので、低コストで広く入手可能、シンプルで緊急時に迅速に使用可能です。適切な技術、特に高流量酸素供給と適切なマスクシールを用いることで、これらの装置はほぼ100%のFiO₂を供給し、効果的な前酸素供給を提供します。前酸素供給に(BVM)を使用することで、麻酔誘導後の無呼吸期間中に手動換気を行うことができ、これにより酸素飽和度を高く保ちつつ重度の低酸素血症のリスクを低減できます^。しかし、マスクのシール品質、酸素流量、患者の協力、顔の解剖学的特徴により効果が制限されており、重症患者には難しい場合があります。対照的に、NIVは低血圧(平均動脈圧<65 mmHg、収縮期血圧<90 mmHg)、挿管前の低酸素血症、肥満、75歳以上の高リスク特性を持つ患者に対して生理学的利点があります⁸。NIVは酸素供給と換気支援の両方を提供し、PEEPによる肺泡動員を改善し、安全な無呼吸期間を延長し重度の低酸素血症の発生率を低減することが示されています。

複数の研究でNIVの有効性が示されています。2006年、BaillardらはNIVが前酸素供給終了時に酸素飽和度を高くし、NIVで前酸素化された患者の中でも、標準的な酸素マスクと比較して重度の低酸素血症(_SpO2)が80%未満と定義されるのが少ないことを観察^{しました。}2018年のBaillardらによる追跡研究では、すでにBPAPを服用している患者に対してNIV継続を支持し、挿管前期間中にNIVを中止すると、すでにNIVを受けている患者の重度低酸素血症の発生率が増加することが示されました¹³。中等度から重度の低酸素血症(PaO₂/FiO₂<200と定義される患者は、特に注意が必要です。フラットらはNIVと高流量鼻酸素を比較し、NIV群の患者の24%で重度の低酸素血症(SpO₂<80%)が発生し、高流量鼻酸素群では35%が発生していることがわかりました。感度解析により、_PaO2をランダム化¹⁵で調整した後、NIVの前酸素化が挿管周低酸素血症のリスクを減少させることが確認されました.同様の発見は、Baillyらが前酸素化データを調査したポストホック分析でも観察され、挿管¹⁶前に低酸素血症を経験した患者ではNIVが優先される可能性があると結論づけました。これらの発見は、NIVが安全であり、挿管前低酸素血症予防において最も効果的な前酸素法である可能性が高いと結論づけた2つのメタアナリシスによってさらに支持されています^14,17。より最近では、Gibbsらが酸素マスクとNIVを比較し、NIV ^9,10を支持する結果を得ました。1302人の患者を対象としたこの大規模試験では、酸素飽和度<95%が酸素マスク群に比べて少なく(8.3%対18.5^%)と報告されました^9,10。さらに、NIVは誤嚥の発生率を増加させるものではなかった。

NIVを安全で効果的な前酸素化戦略として支持する証拠が増えつつあり、社会の臨床ガイドラインにも反映され始めています。現在、ガイドラインでは重度の低酸素血症患者にはNIVによる前酸素投与を推奨^{しています。3,18}。救急部門における気管挿管管理の重要な課題を検討する臨床方針草案には、「NIVのレベルB推奨事項が含まれており、可能な限り提供者は従来の酸素マスクよりもNIVで前酸素補給を行い、挿管周低酸素血症を回避すべき^だ」と述べています。

NIVの利点にもかかわらず、人工呼吸器の設定や患者寛容度に関する提供者の理解が必要です。ぴったりとしたマスクや高い吸気圧は、不快感や不安、興奮を引き起こすことがあります。耐性を改善するための戦略には、直立姿勢、徐々の圧力調整、そしてデキスメデトミジンやケタミンなどの抗不安薬や鎮静剤の慎重な使用が含まれます。酸素マスクは生理学的には強度が劣りますが、特にNIVが利用できない、禁忌、または耐容性が低い環境では、前酸素化のための重要なツールであり続けています。また、マスクの密閉不良による空気漏れなど、両方法に共通する技術的課題にも取り組む必要があります。2人用マスクホールド、マスクストラップ、解剖学的に形状を整えたクッションの使用などの技術は、シールの完全性や前酸素化の効果を向上させることができます。

現在の証拠はNIVを高リスク集団における効果的かつ安全な前酸素化戦略として支持していますが、いくつかの重要な知識のギャップが残っています。今後の研究は、基礎となる心肺疾患、敗血症、または精神状態の変化を持つ患者など、NIVから最も大きな恩恵を受けるサブグループを特定し、生理学的変数(例:肺超音波検査、酸素予備指数)に基づく個別化の前酸素化戦略が転帰を改善するかどうかに焦点を当てるべきです。また、NIVと高流量の鼻酸素(無呼吸時酸素化付き)や、酸素供給と換気を組み合わせた二重モードシステムなどの新興技術と比較して、比較効果研究も必要です。

さらに、医療提供者の機器への慣れや緊急時の時間的制約、機関ごとにプロトコルのばらつきなど、実際の導入障壁に対処するための実装研究も必要です。このような文脈で、本研究で開発されたようなビデオベースの教育ツールは、臨床医の研修を改善し、一貫したエビデンスに基づく実践を促進するための貴重なリソースとなり得ます。標準化されたビデオプロトコルは、知識の翻訳を強化し、ジャストインタイム学習を支援し、さまざまな専門レベルの機関間でベストプラクティスの普及を促進します。

最後に、今後の研究では、プレ酸素供給中の快適さ、不安、マスク耐性など、患者中心のアウトカムも探求すべきです。これらの要素は、鎮静戦略の導きや重症患者における気道管理の安全性と有効性の最適化において極めて重要です。

結論

効果的な前酸素供給は、重症患者における安全な気管挿管の基盤であり、低酸素血症およびそれに伴う合併症のリスクを大幅に減らします。NIVおよび酸素マスク技術の両方に精通している臨床医は、患者特有の生理学や臨床文脈に基づいて前酸素化戦略を個別化することを可能にします。特に高リスク患者において、NIVが酸素供給の最適化と安全な無呼吸期の延長に優れた方法であることを支持する証拠がますますあります。これらのエビデンスに基づく実践を日常的な気道管理に統合することで、患者の安全が向上し、緊急挿管時の治療結果改善が期待できます。集中治療環境が複雑化する中で、前酸素化のベストプラクティスを適用することは、合併症を減らし、高品質で信頼性の高い気道管理を支援する実践的かつ効果的な介入となります。

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
PEEPバルブ付きバッグマスク	アンブ A/S	520 211 001	酸素マスク用バッグマスク換気技術
BPAP	フィリップス	DSX700S11	非侵襲的換気技術のためのBPAP
人工呼吸器	ハミルトン	159001	人工呼吸器 非侵襲的換気法のために
ノンリブリーザーマスク	メドライン	HCS4600B	酸素マスク技術のための非リブリーザーマスク