機械による咳介助
国立病院機構八雲病院小児科
石川 悠加
要 旨 機械による咳介助（mechanical insufflation-exsufflation: MI-E）は，咳機能低下に対する唯一の補助として，最近の国内外のガイドラインに推奨される．下気道の痰の移動だけでなく，上気道のクリアランスを維持するクリティカ ルな手段とされる． MI-E を使用することにより，コントロール群に比べて，抜管後の再挿管率や ICU 滞在日数を減らす効果がある．また， 自然の咳より腹圧を上げずに排痰できるため，腹部術後の肺合併症予防にも使用できる． 一方，MI-E の高い陽圧陰圧による声帯や咽頭喉頭の閉鎖も観察されることがわかった．そこで，MI-E に際して，呼気 時に高い流量を得るための至適圧の検討や患者及び医療スタッフの習熟が重要となる．最近，咳の最大流量（cough peak flow=CPF）表示，吸気呼気の高頻度振動，咳トリガ，吸気流量調節ができる新たな機種が市販された．これまでの MI-E 機器で効果が不十分であった患者群に対しても，CPF を高める新たな機器条件の検討やチーム医療による工夫を含めた 臨床研究が求められる． Key words：機械による咳介助，非侵襲的換気療法，神経筋疾患，気道クリアランス，咳機能低下 第₂₄回日本呼吸ケア・リハビリテーション学会学術集会 日本呼吸ケア・リハビリテーション学会誌 2015年 第25巻 第 1 号 72- 76
ランチョンセミナー
Ⅴ
緒 言 MI-E に関する基本的な解説は，₂₀₁₂年および₂₀₁₄年の 本誌総説を参考にしていただきたい₁,₂）．ただし，MI-E の日本語訳は，「器械による咳介助」から，「機械による 咳介助」に変更になっている．ここでは，最近の国内外 のガイドラインや，モデルチェンジした機種の出現に伴 い，新たな MI-E 活用と臨床研究の可能性を探る． MI-E 関連用語の定義の変遷 「神経筋疾患・ 脊髄損傷の呼吸リハビリテーションガ イドライン」において，MI-E 関連の日本語の用語が新た に定義された₃）．例えば，徒手介助併用の機械による咳介助（Mechanically assisted coughing＝MAC）は，MI-E の呼気時に胸腹部圧迫を加えるものである（図）．また，
CPFは，以前から使用されてきたpeak cough flow （PCF）
と同じ意味であるが，PCF の提唱者である Bach らの最 近の用語の変更に従って，CPF を第一に使用することに 変更している．また，日本語訳も，以前は咳の最大流量 と言われていたものであったが，今後，公式には，咳の ピークフローとする． MIE の機器 市販の機器で，現在日本で MI-E として使用可能な機 種は， ₄ 機種である₂）．₁₉₉₄年に米国 FDA 認可後に日本 でも薬事認可となったカフマシーン（エマーソン株式会 社，後にレスピロニクス株式会社，米国）は，₂₀₀₀年に ヨーロッパへの輸出をきっかけにモデルチェンジされた カフアシスト（レスピロニクス株式会社，後にフィリッ プス・レスピロニクス合同会社，米国）となった．さら に，₂₀₁₃年にカフアシスト E₇₀（フィリップス・レスピ ロニクス合同会社，米国）にモデルチェンジされ，日本 でも薬事認可となった．他に，ミニペガソ（ディーマ・ イタリア），コンフォートカフ（パシフィックメディコ， 韓国），パルサー（シアレ・イタリア）は，₂₀₁₂年に日本 図 徒手による咳介助併用の機械による咳介助（mechanically assisted coughing＝MAC）
これらの機械を，フェイスマスクか，気管内挿管 チューブや気管切開チューブに接続して使用する． カフアシスト E-₇₀（フィリップス・レスピロニクス合 同会社，米国）では，CPF の実測値と深吸気量が表示さ れる．吸気によるトリガ（咳トリガまたはカフトリガ） も可能である．また，これまでは，ペガソで，吸気に高 頻度振動（oscillation）が可能であったが，吸気時と呼気 時にそれぞれ高頻度振動を加えることができる．これに より，さらに効果的な排痰が可能になるか，どのような 圧と頻度が適応されるべきかについて，臨床研究が求め られる．内部バッテリーおよび外部バッテリーにより， ₁ 時間程度の使用が可能で，航空機搭載の許可も得てい るため，携帯性が著しく向上した． 米国呼吸ケア学会の気道クリアランスガイドラ イン
米国呼吸ケア学会（American association for respira-tory care）により，入院を要するあらゆる病態の成人・ 小児（膵嚢胞線維症以外）に対して，気道クリアランス 治療が，呼吸メカニズムの改善や無気肺，肺浸潤影の改 善，ICU 滞在期間の減少，人工呼吸管理時間の減少，酸 素化の改善などの効果を検討した文献のシステマティッ クレビューを基に，ガイドラインが作成された₄）．ラン
ダム化比較試験（randomized controlled trial: RCT）が無 いことで，ガイドラインが作成されてこなかったが，観 察研究や症例報告や専門家の見解を参考に，エキスパー ト達が，以下の ₃ 群に分けて，推奨レベルを判定した． 第 ₁ 群：入院を要する病態の成人，小児の群．肺理学 療法は，合併症のない肺炎にルーチンな治療としては推 奨されない．気道クリアランスは，咳により痰を移動で きる患者には推奨されないが，効果的な咳指導は有効か もしれない₂）． 第 ₂ 群：神経筋疾患，呼吸筋力低下または咳機能低下 の群．咳介助が推奨される．特に CPF が ₂₇₀ L/min 未満 の例に対する咳介助は，強い生理学的な合理性がある． RCTはないが，多くの観察研究がある．咳介助には，徒 手によるものと，MI-E によるものがある．MI-E の定義 は，機械により，陽圧呼吸の後に開いた気道に陰圧を加 えるものである．一方，肺理学療法，呼気陽圧療法 （Positive expiratory pressure: PEP），肺内パーカッショ ンベンチレータ（Intrapulmonary percussive ventilation:
奨されない． 第 ₃ 群：術後の群．インセンティブ・スパイロメト リーや，気道クリアランス療法は，術後にルーチンに予 防的に行うことは推奨されない．一方，早期離床や歩行 は，術後の合併症を減らし，気道クリアランスを促進す るために推奨される．しかし，神経筋疾患では，自力で の歩行や坐位や体位変換が困難であることも少なくない． さらに，術部の痛みや術創を気にして，咳が普段より弱 くなることに対して，咳介助を行う． 呼吸ケアにおける神経筋疾患と神経・筋疾患の 違い 神経筋疾患（neuromuscular disease）は，筋ジストロ フィー，先天性ミオパチー，脊髄性筋萎縮症（spinal muscular atrophy: SMA），ムコ多糖症などライソゾーム 病，ニューロパチーなど，運動機能障害の主因が運動神 経核以下である．ICU で発生する重症患者関連ポリ ニューロパチー＆ミオパチー，人工呼吸器誘発横隔膜機 能不全などもある．呼吸機能障害は吸気筋と呼気筋の筋 力低下が主体である．また，咽頭喉頭の機能低下も認め やすい．そのため，換気低下や咳機能低下をきたしやす い．肺や胸郭のコンプライアンスが低下すると拘束性肺 障害になる．
神経・筋疾患（neurological & neuromuscular disease） は，運動機能障害の主因が中枢神経障害によるものも含 まれる．神経筋疾患に加え，脳性まひや神経変性疾患も 含む．脳性まひを主体とした重症心身障害児（者）では， 呼吸筋機能障害，筋緊張や硬直，不随意運動，声帯麻痺 などを複合的に認める．このため，神経筋疾患に推奨さ れる呼吸筋の補助を適応する場合，工夫を要する． 国内外ガイドラインにおける MI-E 推奨
「Duchenne muscular dystrophy （DMD） ケアの国際ガ イドライン」は，米国の疾病予防管理センター（centers for disease control and prevention: CDC）が 作 成 を 推
進した₅）．DMD と同様に，SMA₆），先天性筋ジストロ
フィー₇），先天性ミオパチー₈）のケアの国際ガイドライン
も公表された．ムコ多糖症₉）やポンペ病₁₀）の呼吸につい
ても，非侵襲的呼吸ケアの適応が示されている．英国呼 吸器学会（British thoracic society: BTS）からも，「筋力 低下のある小児の呼吸マネジメント」ガイドラインが公
機械による咳介助 表された₁₁）．カナダの「在宅人工呼吸ガイドライン」も， 神経筋疾患の咳介助を含めた非侵襲呼吸ケアを中心に記 載されている₁₂）． 本邦においても，上記を参考に，₂₀₁₄年に「デュシェ ンヌ型筋ジストロフィー診療ガイドライン」（日本神経学 会・日本小児神経学会・国立精神・神経医療研究セン ター）₁₃），「神経筋疾患・ 脊髄損傷の呼吸リハビリテー ションガイドライン」（日本リハビリテーション医学 会）₃），₂₀₁₅年に「NPPV ガイドライン」第 ₂ 版（日本呼 吸器学会）₁₄）が公表され，神経筋疾患などの咳機能低下 に対する適切な MI-E ケアの普及を目指している（表 ₁ ）． 抜管後の再挿管予防の RCT 抜管後の再挿管予防に，MI-E が効果的であるという RCTがある₁₅）．対象は，₂₀₀₇年～₂₀₀₉年大学病院 ICU で₄₈時間以上人工呼吸後自発呼吸トライアル（spontane-ous breathing trial: SBT）をパスした₇₅例（女性₂₆例）． 疾患は，慢性閉塞性肺障害（chronic obstructive pulmo-nary disease＝COPD）急性増悪，うっ血性心不全，市中 肺炎，院内肺炎，術後呼吸不全，急性肺傷害（acute lung injury: ALI），胸部外傷，敗血症，心停止であった．この 患者を ₂ 群にランダムに振り分ける．“コントロール群” ₄₀例（年令₆₂±₁₉.₂才）は，酸素，胸部理学療法，気管 支拡張剤，抗生剤など医師の指示による抜管後の標準医 療を行う．＂MI-E 抜管プロトコル群” ₃₅例（年令₆₁.₄± ₁₅.₁才）は，標準医療に加え 抜管後₄₈時間 MI-E を行 う．MI-E は， ₈サイクル ₁ 日 ₃ 回（±₄₀ cmH₂O，吸気/ 呼気時間の比＝₃/₂，休止 ₃ 秒）で実施．また，抜管後₄₈時 間以内の NPPV は両群共に以下の場合に適応：呼吸数＞ ₃ ₅/min，酸素飽和度（SpO₂）＜₉₀％，心拍数や血圧の ₂₀％以上の変動，呼吸困難，動脈血酸素分圧（PaO₂）＜ ₆₀ mmHg，動脈血炭酸ガス分圧（PaCO₂）＞₄₅ mmHg，
pH＜₇.₃₅．非侵襲的換気療法（noninvasive positive pres-sure ventilation＝NPPV）の失敗は， ₂ 時間以内に上記症 状が軽快しない場合とした． 結果は，“コントロール群”と ＂MI-E 抜管プロトコル 群”で，以下の項目を比較した．抜管後 NPPV 使用は， それぞれ，₅₀％，₄₀％（有意差なし）．NPPV 失敗は， ₆₅％，₁₄％（P＜₀.₀₅）．人工呼吸使用日数は，₁₇.₈± ₆.₄日，₁₁.₇±₃.₅日（P＜₀.₀₅）．NPPV 使用日数は，₉.₄± ₄.₈日，₁₀.₅±₄.₁日（有意差なし）．再挿管率は，₄₈％， ₁₇％（P＜₀.₀₅）．NPPV 使用者の再挿管率は，₃₃％， ₆ ％（P＜₀.₀₅）．抜管後 ICU 在室日数は，₉.₈±₆.₇日， ₃.₁±₂.₅日（P＜₀.₀₅），全 ICU 滞在日数は，₁₉.₃±₈.₁ 日，₁₆.₉±₁₁.₁日（有意差なし）であった． MI-E を併用することで再挿管率と抜管後の ICU 滞在 日数を減らす．再挿管の理由は，コントロール群で痰の 貯留，NPPV₂時間後の呼吸困難が多い．著者らは，MI-E の効果を示す RCT が無いという評価に対してこの RCT を実施したが，明らかな効果があることはこの RCT の結 果前に経験的にはわかっていたとして，MI-E に関する RCTをこれ以上行わなくても良いことを願うとコメント していた（第₁₃回国際在宅人工呼吸会議，₂₀₁₂年 ₃ 月バ ルセロナ）． MI-E 効果の限界 ノルウェイで，熟練した理学療法士が，₂₀歳代の₂₀人 の健常人に，MI-E を±₂₀から±₅₀ cmH₂Oで実施したと ころ，₁₉人は指示に従って咳の時に声門閉鎖ができた₁₆）． 多くは，指示通りにカフアシストの陰圧時に声門を開大 させたままにすることができた．数名で，最初の声帯の 外転に続き，陰圧時と自力の咳の際に，多彩な喉頭の閉 塞をきたす動きが認められた．声帯ひだの狭窄，喉頭蓋 の後屈，下咽頭の収縮，舌根部の背側への陰圧が強かっ たり，自力の咳を加えると，下咽頭の収縮は悪化した． －₄₀ cmH₂Oでは鼻咽頭の狭窄や口蓋垂の引き込みも報 告されている． このように，神経筋疾患でも，声門の開大が得られな ければ，MI-E の効果を得ることができず，上気道のクリ アランスを維持できない可能性があるので，注意する． 他の呼吸理学療法により，痰を上気道に移動させること ができても，上気道からの喀出ができなければ窒息して しまうことがある．咳の弱い患者では，確実な咳介助の 手段を習得していなければ，排痰困難時に気管挿管でき ない環境で，肺理学療法や他の呼吸理学療法で痰を移動 表 1 フェイスマスクによる MI-E 使用頻度に関して ・医師の処方 ・痰がからんだ時，または痰による SpO₂ 低下時（肺実質が健常 な場合は₉₄％以下，または，個人のベースラインを切る場合） に，痰が喀出されるまで使用が一般的 ・ ₁ サイクル（吸気＋呼気）で排痰できた場合は，それで終了す る ・ ₁ クールは， ₅ ～ ₈ サイクルまで（過換気による CO₂ 低下を回 避するため） ・ ₅ ～ ₈ サイクル後，自力呼吸か人工呼吸器に戻し（₁₀秒以上）， 再度 MI-E 追加必要なら， ₅ ～ ₈ サイクル追加を，くり返す ・痰が喀出し切れていなくても，SpO₂ 低下が容認範囲の場合， ₅ 分～₁₅分休息してから，再度 MI-E ・定期的に MI-E（ ₁ 日に ₁ ～ ₃ 回，深呼吸，肺や胸郭の可動性維 持の目的）
することが危険なことがあることを認識する．CPF 表示 できる機器を用いながら，MI-E により確実な気道クリア ランスが確保できるような工夫の成果を確認する（表 ₂ ）． 腹部術後の肺合併症予防 MI-E を在宅使用している小児神経筋疾患₁₃例（₀.₈～ ₂₃.₁才，平均₁₀.₅才）において，MI-E の陽圧を ₂₀～₄₀ cmH₂Oかけた際の胃内圧最大値は ₂₄ cmH₂Oであっ た₁₇）．MI-E により胃内圧が ₆ cmH ₂O以上上昇すること はなかった．陽圧と陰圧における胃内圧の差は－₈.₄から ₅.₈ cmH₂Oであった． ₃ 例の自力の咳における胃内圧最 大値は ₂₅ cmH₂Oで，MI-E 使用時より高かった．このよ うに，MI-E によりかかる腹部の陽圧は，自力の咳より低 く， 神経筋疾患の腹部手術後に MI-E 使用を考慮できる． ただし，術前に使用経験のない症例では，本人の拒否や 抵抗などが加わることにより，MI-E の方が自力の咳より 腹圧がかかることも推測されるので，術前の導入が奨め られる． 至適圧の検討 現在の市販の MI-E 機器の開発に関わった Bach らの総 説₁₈）に文献引用で解説されているように，₁₉₅₀年代前半 に，Barach らが，咳を模倣した流量の快適性と効果を実 験し，＋₄₀ mmHg および－₄₀ mmHg としていた₁₉-₂₂）． その知見を基に，市販の MI-E 機器が開発された際に， 企業では目盛を cmH₂Oに変更していたにもかかわらず， 至適圧は ±₄₀ cmH₂Oと推奨とされてきていた₂₃）（Bach, J.R.との私信，₂₀₁₃年）．しかし，±₄₀ mmHg は，±₅₄ cmH₂Oに相当するため，至適圧は，±₅₄ cmH₂O（hPa） に変更する必要があるかもしれない（同上）． さらに，新しいカフアシスト E-₇₀ における CPF 表示 において，±₅₀ cmH₂O （hPa） より，±₆₀ cmH₂O（hPa） の方が高い場合もしばしばある．中には，±₅₀ cmH₂O だし，機器に表示される CPF がピークフローメータで測 定する CPF と同様に評価できるものなのか，検討を要す る．さらに，必要に応じて，患者が耐えられる場合， ₇₀～₈₀ cmH₂O（hPa）も試行する価値があるかもしれな い（同上）．しかし，あまり圧を高くすると，咽頭の収縮 が増強したり，声門の開大が得られなかったりする可能 性もあり，圧を高くすると単純に CPF が上がるわけでは ない．圧が高くなると不快が増したり，副作用の頻度に 影響を及ぼす可能性もあり，至適圧の検討は，病態や 個々で，慎重に行う必要がある．高頻度振動の圧や頻度， 吸気と呼気の組み合わせなども，今後の臨床研究を要す る． 結 語 咳の機能を補助する唯一の機器である MI-E 機器は，咳 機能低下に対して適応となる．咳機能低下は，神経筋疾 患だけでなく，重症患者関連ポリニューロパチー＆ミオ パチー，人工呼吸器誘発横隔膜機能不全，また，自然に 肺活量が低下してきた高齢者にも認められるものである． 新たな機能を備えた MI-E 機器の使用により，CPF を高 める機器条件の工夫やチーム医療の習熟が求められる． 著者の COI（conflicts of interest）開示：本論文発表内容に関 して特に申告すべきものはない． Mechanical insufflation-exsufflation Yuka Ishikawa
Department of pediatrics, National Organization Yakumo Hospital
文 献 ₁） 石川悠加：器械による咳介助．日呼ケアリハ学誌，₂₂： ₃₈₁-₃₈₄，₂₀₁₂. ₂） 三浦利彦，石川悠加：咳機能評価と徒手や機械による咳介 助．日呼ケアリハ学誌，₂₄：₂₉₂-₂₉₇，₂₀₁₄. ₃） 日本リハビリテーション医学会神経筋疾患・脊髄損傷の呼 吸リハビリテーションガイドライン作成委員会：神経筋疾 患・脊髄損傷の呼吸リハビリテーションガイドライン．金 原出版，東京，₂₀₁₄.
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機械による咳介助
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