PEEPと抗生物質を併用して、ステージIA肺がんにおける胸腔鏡下節摘出術後の肺感染減少

サマリー

本研究は、胸腔鏡下節摘出術を受けるIA期肺がん患者における術後肺感染症の減少における正圧呼気圧(PEEP)の有効性を評価する。結果は酸素供給の大幅な改善、感染率の低下、回復の迅速を示し、効果的な周術期戦略としての可能性を示しています。

要約

本研究は、術後肺感染症予防における正圧(PEEP)と薬物療法の有効性を評価することを目的とし、臨床実践における周術期管理の最適化の基盤を提供することを目的としました。これは、2023年1月から2025年1月にかけて入院したステージIA非小細胞肺がん(NSCLC)患者140名を対象とした後ろ向き臨床比較試験で、全員が胸腔鏡下肺断片切除術を受けました。患者は治療法に基づいて対照群(片肺換気[OLV]、n = 70)と研究群(PEEP + 抗生物質、n = 70)に分けられました。主要評価項目は、術後7日以内の肺感染症率と酸素化機能でした。副次的アウトカム指標には、血行動態指標、肺換気状態、術後炎症マーカー、臨床予後指標、合併症発生率が含まれていました。この研究は、PEEPと抗生物質介入の併用が術後肺感染症の発生率を有意に減少させることを示しました(研究群で7.14%、対照群で21.43%、χ² = 5.833、P = 0.016)。動的モニタリングにより、研究群は片肺換気終了後および挿管後の_SpO2 低下および酸素化指数(OI)の改善が対照群と比較して優れていることが示されました(P < 0.05)、術後初期(0時間、24時間)の肺超音波(LUS)スコアは低く(P < 0.05)。研究グループはまた、術後の炎症マーカー(IL-1β、IL-6、CRP)の増加が低く(P < 0.05)、挿管時間、覚醒時間、入院期間の短縮(P < 0.05)、呼吸器合併症の全体的な発生率の低下(χ² = 6.295、P = 0.012)も示しました。PEEPと抗生物質薬理学的介入を組み合わせることで、胸腔鏡下肺断片切除術を受けるステージIA肺がん患者の術後肺感染症リスクを効果的に減らし、炎症反応を緩和し、肺機能の回復を促進し、入院期間を短縮できるため、安全かつ効果的な周術周管理戦略となります。

概要

肺がんは世界的な健康負担として大きな負担となり、発生率が高いとIARCは2020年に220万件の新規感染と180万人の死亡を報告^{しています。}低線量スパイラルCT(LDCT)スクリーニングと改良された画像技術により、早期肺がんの発見率は著しく向上しました².研究により、高リスク集団におけるLDCTスクリーニングの実施により、肺がん関連死亡が20%から40%に減少することが示されています^3。肺がんの早期診断がより現実的になっています。TNMの病期区分システムによると、ステージIA非小細胞肺がん(NSCLC)は、原発腫瘍が3cm以下であること、局所リンパ節転移の欠如、遠隔転移のないこと、すなわち初期病変を特徴とする⁴。このような腫瘍は通常、比較的ゆっくりとした発達段階にあり、腫瘍の二重化にかかる時間が長く、血管新生や間質の再構築などの悪性特徴はまだ完全には現れていません。標準化された治療を受けるステージIA患者の5年生存率は80%〜90%に達し、サブセンチメートル肺がん(≤1cm)の5年生存率は90^{%を超える5,6,7}。したがって、ステージIAのNSCLCに対する最適な治療戦略の探求は、肺がんの全体的な予後改善にとって非常に重要です。

1933年に肺がんに対する最初の肺切除術が成功裏に実施されて以来、初期のNSCLC治療における外科的介入の中心的役割は長期間にわたり臨床的に検証されています。現代腫瘍学では、局所的な固形腫瘍の根治的外科的切除が腫瘍負荷の減少を最大化し、治癒のための条件を作り出せると^{されています。}IA期のNSCLC患者では、体系的なリンパ節郭清を伴う解剖学的葉切除術で局所再発率が^5%未満となります9。低侵襲の概念の普及と技術機器の革新により、ビデオ支援胸腔鏡手術(VATS)は初期肺がんの標準的な外科的アプローチとなり、従来の開胸術¹⁰に代わりました。多くのVATS手術の中で、解剖学的セグメント切除術はステージIA NSCLC¹¹の治療において重要な外科的選択肢として進化しています。セグメント切除術は葉切除術よりも健康な肺組織を多く保存しつつ、適切な切除マージンを維持し、肺機能が制限されている患者に利益をもたらします¹²。Sajiらは末梢小規模非小細胞肝炎におけるセグメント切除術と葉切除術を比較しました。結果はセグメント切除術の劣等性が認められず、5年生存期間が優れ(94.3%対91.1%)、死亡リスクが33.7%低下(HR = 0.663)を示し、再発なし生存期間では有意差なし¹³。胸腔鏡下断片切除術は侵襲性が低く、従来の開胸術に比べて回復が早いと関連していますが、術後合併症の発生率は比較的高いままであり、特に肺感染症は^14,15です。研究によると、術後肺感染症は胸腔鏡下断片切除術の5%〜30%で発生し、合併症として頻繁に発生するとされています^{16,17,1 8}。感染は入院期間を長引かせ医療費を増やすだけでなく、患者の長期^{的な生活の}質にも大きな影響を与える可能性があります。したがって、術後肺感染症を効果的に予防するための対策を講じることは、患者の予後改善に非常に臨床的に重要です。

胸腔鏡下肺節摘出術後の術後肺感染症は複数の要因に関連しています。その中でも、重要な外科的手法である片肺換気(OLV)は術後肺^{合併症のリスク}を増加^{させます。}OLAVによる肺損傷を軽減するために、機械的な肺保護戦略として正圧呼気(PEEP)換気が^{大きな注目を集め}ています。呼気終了時に一定の正圧を維持することで、PEEPは肺胞の崩壊を防ぎ、換気・灌流比を改善し、肺内シャントを減少^{させます。}研究により、中等度のPEEPは人工呼吸器による肺損傷を緩和し、炎症反応を軽減し、術後肺感染症の予防にも寄与することが示されています(^24,25)。しかし、胸部鏡肺断片切除術後の最適な適用タイミング、パラメータ設定、PEEPの持続時間に関する高品質なエビデンスに基づく医学は依然として不足しています。さらに、術後肺感染症の多因子病因を考えると、単一介入の方法では理想的な予防効果が得られにくいことが多いです。これにより、研究者たちは包括的な統合介入戦略を模索するようになりました。PEEPによって改善された肺力学環境を基に、予防的抗生物質の併用により潜在的な細菌感染を標的にすることができます。

前述の背景に基づき、本研究は対照試験を通じて、胸腔鏡下肺断片切除術を受けたIA期NSCLC患者におけるPEEPと予防的抗生物質介入の予防効果を調査することを目的としています。本研究は臨床実践に資深なエビデンスを提供し、標準化された術後肺感染症予防プロトコルの確立を支援し、患者の予後を改善し医療資源の消費を削減します。

プロトコル

このプロトコルはヘルシンキ宣言に従って実施され、嘉興第二病院の倫理委員会(IRB承認番号:2023-066)によって承認されました。この研究では、すべての参加者から署名入りインフォームドコンセント(同意書)が取得されました。本研究では、非匿名化データ処理、独立かつ暗号化されたデータベースの確立、そしてデータ品質を確保するためのダブルブラインド・バックツーバックデータ入力検証システムの導入を用いています。疫学における観察研究の報告強化に関連して。(STROBE)声明によると、主要なアウトカム指標のブラインド評価を行うための多職種データ監視委員会が設置されました。臨床データ管理プロセスはALCOACの原則に従い、研究データのトレーサビリティと整合性を確保し、研究結果の内部および外部の信頼できる妥当性を保証します。

1. データと方法

1. 研究対象
   1. 18歳以上で、ASAの身体的状態がグレードIからIIIまでで、胸部鏡肺断片切除術を受け、2023年1月から2025年1月の間に入院した患者を含みます。
   2. 除外基準:
      1. 心肺機能が悪い患者、NYHA分類がグレードIII>、手術に耐えられない患者は除外します。
      2. 術前放射線治療歴や重度の胸膜癒着がある患者は除外し、胸部鏡手術は実現不可能とします。
      3. 術中に開胸術への転換があった患者、または葉切除術に切り替えた患者は除外します。
      4. 過去に肺がん手術の既往がある患者は除外します。
      5. 活動性肺感染症の患者は除外します。
      6. 肝腎機能不全、チャイルド・ピューグレードC、または推定糸球体濾過率(eGFR)が30 mL/分<の患者は除外します。
      7. 気胸や肺水珠の存在を持つ患者は除外します。この研究の具体的なフローチャートは 図1に示されています。
2. 研究プロトコル
   注:本研究では、術前8時間の断食と4時間の水分断絶を含む統一された周術期プロトコルを実施しました。すべての麻酔手技は標準化されたプロトコルに従い、1名の上級麻酔科医が担当しました。
   1. まず、患者の身長と体重に基づき適切なサイズの二度腔内気管チューブを選択します。手術室に入った後、連続的なバイタルサインモニタリングを確立し、上肢の静脈内アクセスを開いてください。
   2. 手術中は酢酸ナトリウムを5〜7 mL/(kg·h)のペースで注入し、必要に応じて血液ガス分析結果に基づいて輸血療法を指示します。
   3. 麻酔管理は誘発期と維持期の2段階に分けられました。
      1. 患者に40mgのメチルプレドニゾロンを2-4 μg/kgのフェンタニル、0.4 mg/kgのシプロフォール、0.2 mg/kgのシサトラクリウムを併用して麻酔を誘導します。二重通明チューブ挿入後、光ファイバー気管支鏡検査で位置を確認します。
      2. 換気パラメータを以下のように設定します:両肺換気中、潮汐量を6-8 mL/kg、呼吸数を12-20回/分、吸気と呼気の比率を1:2、_FiOを 60%に設定します。
      3. OLV中は、潮流量を5 mL/kg、FiO₂ を100%に調整します。
      4. 1.5%〜2.0%のセボフルラン吸入と、0.02〜0.20 μg/(kg·min)のレミフェンタニルおよび3 μg/(kg·min)のシサトラクリウムを連続的に投与して筋弛緩を維持します。
      5. 血管活性薬を用いて平均動脈圧を基準値の±20%以内に制御し、心拍数を50〜100拍/分に保ち、呼吸数を調整して_PetCO2 を35〜45 mmHgの範囲に保ち、体温を36〜37°Cに保つこと。
      6. 麻酔薬を投与する前に、患者にアレルギーの既往歴がないこと、そして緊急薬(エピネフリンや抗ヒスタミン薬など)がすぐに入手可能であることを確認しましょう。
      7. 麻酔誘導期には、低血圧、不整脈、呼吸抑制を防ぐために血圧、心拍数、酸素飽和度を注意深く監視してください。手術中にアレルギー反応、気管支痙攣、循環不安定が発生した場合は、直ちに麻酔薬の投与を中止し、緊急救助プロトコルを開始してください。
      8. さらに、OLV中はSpO、_PaCO2、気道圧を継続的にモニタリングし、低酸素血症や気圧外傷を防ぎます。_SpO2 が持続的に90%未満であれば、直ちに気管内チューブの位置を評価し、肺リクルートメント操作を行うか、一時的に両肺換気を再開してください。
   4. 術後鎮痛はマルチモーダルアプローチで実施します。
      1. 術中超音波ガイド下肋間神経ブロック(0.3% ロピバカイン)を実施し、その後、0.2 mg/kgのブトルファノール、8 mgのアザゼトロン、生理食塩水からなる術後患者制御静脈鎮痛(PCIA)を投与し、最大100 mLを投与します。
      2. 背景注入速度を2 mL/hに設定し、ボーラス投与量は2 mL、ロックアウト間隔は15分にします。NRSスコアが>3の場合は救急鎮痛を施してください。
      3. 神経ブロックを行う前に、患者が正常な血液凝固機能を持ち、穿刺部位に感染がないことを確認する。局所麻酔薬の使用は最大安全用量の範囲内で厳しく管理し、局所麻酔による毒性反応を防ぎます。
      4. 術後は、局所麻酔毒性、神経損傷、気胸などの神経ブロックに関連する合併症を監視してください。
   5. 対照群では、個別のPEEP滴定や抗生物質予防強化なしの標準的な周術期管理を患者に提供します。
   6. 研究グループでは、従来型プロトコルに基づき、患者に以下の術中特別治療を提供します。これには、(i) 電気インピーダンス断層撮影(EIT)技術による個別化PEEP滴定および(ii) 強化された予防的抗生物質プロトコルが含まれます。
   7. EIT技術を用いて個別化されたPEEP滴定を行います。
      1. 電気インピーダンス断層撮影スキャナーを使いましょう。麻酔誘導後、側方デキューピトゥス位置調整の前に、胸壁の第4肋間隙と第8肋間隙の間に16個の電極を均等に貼り付け、両肺野を覆います。
      2. OVL中は10分ごとにEIT画像を収集し、重力依存領域(GDRV%)の換気率と換気不均一性指数(VI)を算出します。
      3. 6 cmH₂Oから始めて、PEEPを2 cmH_{2 Oずつ}増やし、各調整は以下の基準を満たすまで5分間維持します:GDRV%≥80%(背側虚脱肺の十分な募集を示す);VI≤15%で、腹側肺胞の過剰膨張を回避します。血行動態指標(MAP、CVP、HR)をモニタリングし、PEEPの調整が循環抑制につながらないか確認しました。
      4. 同時心機能障害、肺動脈高血圧症、低血容量症の患者には、PEEPを慎重に調整し、超音波検査やPiCCOなどの高度な血行動態モニタリング方法を検討してください。
      5. 低血圧(MAP>20%低下)、頻脈、またはCVPの著しい増加が発生した場合は、PEEPを速やかに減らすか、一時的に減量を停止してください。
   8. 予防的抗生物質プロトコルを強固に実施してください。
      1. 研究グループの全患者に完全な外科的部位感染予防を受けさせること。
      2. 薬剤は以下の通り選択します:第一選択:セファゾリンナトリウム(CSPC、中国)2 g(体重≤ 60 kgなら30 mg·^kg-1 )静脈注射。β-ラクタムアレルギー:クリンダマイシンリン酸塩(中国新怡)900 mg 静脈注射。
      3. 濃度/調製:注射(WFI)用に20 mLの水にセファゾリン2 gを再構成します。さらに薄めて100 mLに、0.9%生理食塩水(最終20 mg·^mL-1)で浸します。クリンダマイシン:900mgを0.9%生理食塩水(9mg·^mL-1)の100mLに希釈します。
      4. 切開時の組織レベルがピークになるように、15分間(≈ 7 mL^・min-1)の注入速度を100 mLに維持してください。皮膚切開の30分前に点滴を開始し、止血帯やドレーピングの前に点滴を終えてください。
      5. 術中の再投与にはセファゾリンを使用し、初回輸注から3時間ごとに1g(15mg·^kg-1)または推定出血量が1,500 mL≥発生した場合のいずれか早い方で投与します。クリンダマイシンについては、同じトリガー条件で6時間ごとに450mgを服用してください。術後の継続手術は必要ありません。48時間≤すべての予防療法を中止してください。
   9. 外科的手技としては、両群で対側脱臼VATS節摘出術を行います。
      1. VATS探査後、肺動脈から始めて肺静脈を解剖学的に管理します。
      2. ステープラーで気管支を分割し、酸素膨張・収縮法で節間面を特定し、最後に病変を切除します。止血を達成し、胸腔洗浄を行い、ドレナージチューブを設置してください。
3. 結果
   1. 主なアウトカム指標
      1. 術後肺感染症の発症率の診断基準:「中国成人における院内性肺炎および人工呼吸器関連肺炎の診断および治療ガイドライン」²⁶を参照し、以下の条件を満たすこと:画像表現:術後1週間以内に新たに発症または進行する肺浸潤。
      2. 臨床基準(以下のうち少なくとも2つを満たす必要があります):体温が>38.0°Cまたは<36.0°Cであるかどうかを確認します。白血球数は>10 ×⁹/Lまたは<4 × 10⁹/Lです。膿性の痰や気道分泌物;酸素化指数(PaO₂/FiO₂)<300 mmHg;ポジティブな痰培養または気管支肺胞洗浄液培養。
      3. 術後酸素供給機能:麻酔誘導直前(T₀)、最適PEEP適用後10分(T₁)、OLV終了時(T₂)、挿管後(T₃)に酸素飽和度(SpO₂)を記録します。一方、T₀、_{T 2}、_{T 3}の時点で動脈血1 mLを採取し、血液ガス分析装置を使ってPaO2、pH、_PaCO2を測定し、酸素化指数(OI)を計算します。
   2. 二次的アウトカム
      1. 血行動態指標:両グループのMAP、CVP、心拍数を比較します。回復室に入るとき、人工呼吸30分後、そして目覚めた後に測定してください。
      2. 術後24時間および48時間に、患者の換気中の肺の換気状態を肺超音波スコア(LUS)で評価します。
         注:LUSは肺内の空気と水の比率を評価する重要なツールです。評価中、肺は12の領域に分けられ、それぞれの領域は超音波検査の結果に基づいて評価されます。換気が良好な領域はA線を示し、スコアは0、離散的なB線は1と評価されます。合流するB線は2点で評価されます。無気張または統合領域は3点で評価されます。スコアが高いほど、肺胞の数が多く、換気障害や肺換気の状態が悪化していることを示します。
      3. 炎症指標:術前および術後3日目に患者から空腹時静脈血5mLを採取し、1000 × g (半径=10 cm)で4°Cで10分間遠心分離し、その後上清液を採取します。完全自動化の生化学分析装置を使ってIL-1β、IL-6、CRPのレベルを検出します。
      4. 臨床予後指標:両グループともに挿管時間、覚醒時間、入院期間を記録します。
         注:すべての生物検体(動脈血、静脈血、気管支・肺胞洗浄液、痰、綿棒、使い捨て血液ガス注射器、血液で汚染されたガーゼ、体液に接触した個人用防護具(PPE))は、中国の医療廃棄物管理規則および病院のバイオセーフティレベル2ガイドラインに従って取り扱い、廃棄されました。
   3. 安全性の成果
      手術後1週間以内に低酸素血症、人工呼吸器関連肺損傷、術後肺合併症(PPC)の発生率を計算・統計的に解析すること。
4. サンプルサイズの計算
   1. 術後のOIに基づいてサンプルサイズを決定してください。16人の患者の予備的実験データによると、_T3 時点のOIは研究群(PEEP+抗生物質)で391.18±35.27 mmHg、対照群(OLV)では365.29 ± 32.33 mmHgでした。両側α水準を0.01、べき力90%に設定した2標本独立平均比較仮説検定を適用し、最小参加者数を決定します。ここでは、各グループに最低54人の参加者が必要です。
      注:最終的に、本研究は1グループあたり70人の患者を登録することに決定しました。このサンプルサイズ設計により、両グループ間の酸素化指数の違いを検出するのに十分な統計的検出力を確保しつつ、臨床研究の実現可能性要件を満たします。サンプルサイズの計算は予備的な実験データに基づき、潜在的な変動を考慮した保守的な推定値を用い、結果の信頼性を確保しました。

2. 統計解析

1. すべての統計解析には適切な統計解析ソフトウェアを使用してください。主要アウトカムについては、χ2検定またはフィッシャー厳密検定のいずれかを用いて、術後肺感染症の発生率を群間で比較します。SpO₂、PaO₂、OIなどの酸素化パラメータを分散の繰り返し測定で評価し、時間およびグループ効果を評価します。
2. 二次的アウトカム、すなわちMAP、CVP、HRなどの血行動態指標や、グループ間のLUSスコアをt検定またはMann-Whitney U検定を用いて比較します。
3. 術前から術後3日目までの炎症マーカー(IL-1β、IL-6、CRP)の変化をペアt検定を用いて解析し、独立した標本t検定でグループ間差を評価します。
4. 独立したサンプルT検定を用いて、抜管時間、覚醒時間、入院期間などの臨床予後指標を比較します。安全性はカイ二乗検定またはフィッシャー厳密検定のいずれかで評価します。P<0.05を統計的に有意な差と考えてください。

結果

両群は年齢、性別、ASA分類、BMI、手術部位、手術時間、術前肺機能など、人口統計学的および臨床的特徴が類似し、統計的有意な差は認められませんでした(P > 0.05)。具体的なデータは 表1に示されています。

術後肺感染症の発生率は対照群で21.43%、研究群では7.14%でした(χ² = 5.833, P = 0.016)。これは、PEEPと抗生物質介入を組み合わせることで術後肺感染症の発生を大幅に減少させることが示されており、これは患者の術後の回復と予後にとって非常に重要です。具体的なデータは 表2に示されています。

酸素指標の動的モニタリングにより、ベースライン(T₀)およびT₁(P > 0.05)におけるSpO₂の群間差は認められませんでした。T1と比較して、両群とも_T2および_T3で

ディスカッション

肺がんは非常に有病率で致死的な悪性腫瘍であり、早期発見と介入によって治療結果を改善する必要があります。画像診断の進歩により早期診断が改善され、VATSは侵襲性が低く回復が早いことから、ステージIA NSCLCの低侵襲治療として推奨されています²⁷。しかし、術後の肺感染症はこの手術の一般的な合併症の一つであり、術後の回復や長期的な予後に大きな影響を与えます。したがって、本研究はVATS断片切除術を受けるステージIA NSCLC患者の術後肺感染症の予防戦略に焦点を当てており、これは臨床的に重要な課題です。

PEEPによる酸素供給の改善は、本研究における重要な発見です。研究グループは、OLV後および抜管後の_SpO2低下が有意に小さく、両時点ともOI値が高いことを示しました。この違いは、PEEPが機械的介入を通じて歯槽開通を効果的に維持していることを示唆しています。その作用機序は、肺胞の崩壊を防ぎ肺胞通閉を維持し、機能的残存能力を高め、換気・灌流比を最適...

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
0.3% ロピバカイン	広東嘉波会社、中国	H20133178	術後鎮痛に使用
化合物酢酸ナトリウム溶液	中国のケルン製薬有限公司	H20150049	5〜7 mL/(kg·h) 血行動態の安定性を維持するために手術中に発生しました。
二腔内管管チューブ	Covidien、アメリカ	125035	胸腔鏡下肺節摘出術中の片肺換気に使用されます。
肺超音波スコア(LUS)評価ツール	フィリップス・ヘルスケア(オランダ)	フィリップスCX50	術後0時間、24時間、48時間の術後肺換気状態を評価するために使用。
患者管理型静脈内鎮痛(PCIA)ポンプ	ブラウン、アメリカ	8713080U	術後の痛み管理のためにブトルファノール、アザゼトロン、生理食塩水を含んでいます。
PulmoVista500 電気インピーダンス断層撮影スキャナー	Dräドイツ	8420000	片肺換気(OLV)中の個別化されたPEEP滴定に用い、リクルートメントと換気の均一性を最適化します。