これまで、患者の状態をアセスメントし、人工呼吸器適応を判断するまでを解説しました。
ここからは人工呼吸器とは何か、気管挿管・気管切開における人工呼吸（IPPV）の代表的なモードについてまずお話します。
人工呼吸器はいろいろな機能がありますが、簡単に言うと空気を送っているだけの機械です。
難しく考えず、少しずつ学んでいきましょう。
人工呼吸の動き
通常時の呼吸の仕組みを覚えていますか？胸腔内の圧はどうだったでしょうか？
通常の呼吸は吸気・呼気を通して胸腔内は常に陰圧で保たれています
おさらいが必要な方はこちらからどうぞ
対して人工呼吸の吸気は陽圧によって行われます。
人工呼吸の吸気
空気が流れるには圧の差が必要になります。
水が流れるのに高低差が必要なように、空気を流すには圧較差が必要です。
その差を作り出すのが、駆動系の吸気筋であり、人工呼吸器です。
通常の吸気は大気圧に対し胸腔が陰圧になり、圧の差によって空気を肺に入れていましたね。
一方人工呼吸は胸腔内の圧を変えることができないので、口元を陽圧にして肺に空気を入れます。
このように吸気を行うと肺が強制的に膨らむと同時に胸腔内も膨らむため、すべて陽圧になります。
人工呼吸の呼気
では、呼気はどうでしょうか。
通常時の呼気は肺が元に戻ろうとする力で受動的に行われるんでしたね。
人工呼吸の呼気も同様に、口元にかけていた陽圧を解除することで肺が元に戻ろうとする力によって行われます。
図のようにアンビュバッグのようなBVMによる人工呼吸の場合は、呼気の際にすべての圧を開放して呼気をさせます。
ただし、人工呼吸器の呼気は完全に圧を開放はしません。
その理由についてはPEEPやトリガーの項目を参照してください。
その結果、人工呼吸器装着中は吸気・呼気を通して胸腔内は常に陽圧となります。
挿管・気切下による侵襲度の高い陽圧換気をIPPV（Invasive Positive Pressure Ventilation）という理由がわかりますね。
ご存じの通り心臓は胸腔内に存在します。
人工呼吸器装着中は心臓にも陽圧がかかるため、循環動態に影響を与えます。
いずれまた説明しますが、頭に入れておきましょう。
人工呼吸器の代表的なモード
まずは基本の3つのモードを覚えましょう。
- A/C：Assist/Control 補助調節呼吸
- CPAP：Continuous Positive Airway Pressure 持続性陽圧呼吸
- SIMV：Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation 同期式間欠的強制換気
メーカー、機種毎に名称が異なりますが、テスト肺などを使用して動かしてみると（細かい動きの違いはありますが）いずれかのモードに分類されると思います。
それぞれを詳しく説明する前に、自発呼吸と強制換気についてしっかりと頭に入れておいてください。
自発呼吸と強制換気
- 自発呼吸：吸い始めも吸い終わりも患者が決める
- 強制換気：吸い始めは患者（自発がない場合は人工呼吸器）が決め、 吸い終わりは人工呼吸器が決める（吸気時間固定）
いわゆる「自発呼吸」は患者自身が吸気を行おうとする吸気努力のことですが、人工呼吸器のモードを理解する上では吸気努力と自発呼吸は異なります。
分けて考えるようにしましょう。
A/Cモード
A/Cモードとは、患者の吸気努力をAssistし、呼吸をControlするモードです。
日本語で表すと補助調節呼吸という意味です。
A/Cモード中の換気はすべて強制換気になりますので、吸気努力がある患者に使用する場合は注意が必要です。
全て強制換気ということは吸気努力は無視されるんですか？
吸気努力にトリガした強制換気が行われるよ
人工呼吸器が吸気努力に合わせて動いてくれるなら大丈夫じゃないんですか？
先ほど強制換気は吸気時間固定と説明しましたね。
つまり、強制換気中は好きなタイミングで呼気を吐けないということになります。
いくら呼吸のコントロールのためとはいえ、患者にとっては苦しいことですよね。
そのため、A/Cモードはセデーションをかけた術後の方や、コントロール不全の方などに使用します。
CPAP
CPAPモードは持続的に（Continuous） 気道に陽圧（Positive Airway Pressure）をかけ続けるモードです。
いわゆるPEEPですね。
PEEPの設定のみを行うのがCPAPモードです。
強制換気に必要な吸気時間や呼吸回数、1回換気量などの設定項目はありません。
CPAPモードの換気は自発呼吸によって行われ、人工呼吸器のモードとしてはもっともサポート度合が低いモードになります。
こちらのモードは患者の吸気努力ありきのモードのため、患者の吸気努力がなくなったり、弱くなったりすると、まったく換気ができません。
そのため、ほとんどの人工呼吸器で、無呼吸の場合はモードが切り替わるなど強制換気が入るような機能が搭載されています。
CPAPは人工呼吸器の離脱直前の方や、心不全の方に使用されます。
SIMV
SIMVは臨床でよく見るモードだと思いますが、個人的には一番ややこしいモードではないかと思っています。
SIMVモードは吸気努力にシンクロ（Synchronized）し、間欠的（Intermittent）に、強制換気（Mandatory Ventilation）を行います。
つまり、SIMVモード中は吸気努力に対する動作が強制換気だったり、自発呼吸だったりするわけです。
ややこしいですよね。
大丈夫です、法則はあります。
簡単に説明すると、吸気努力が設定呼吸回数以下だった場合、換気はすべて強制換気になります。
吸気努力が設定呼吸回数より多くなった場合、多くなった分のみ自発呼吸になります。
例えば、呼吸回数10回/min設定の場合、強制換気と強制換気の間は6秒空くので、その間に吸気努力があれば自発呼吸になると思いますよね。
実はそうではないんです。
吸気努力のタイミングによって強制換気が前倒しになります。
機種ごとに強制換気のトリガウィンドウというものがあるので、そのウィンドウ内の吸気努力に対しては強制換気が行われます。
ウィンドウ外での吸気努力や、同じウィンド内での2回目の吸気努力は自発呼吸をさせます。
詳しくは取扱説明書を確認するなり、メーカーさんに聞くなりすると確実です。
SIMVモードは設定呼吸回数＝強制換気回数なので、設定呼吸回数が多いほどA/Cモードに近くなり、設定呼吸回数が少ないほどCPAPモードに近くなります。
吸気努力に対し、一部自発呼吸はできるものの、設定呼吸回数分は必ず強制換気が入ってくるため、患者の苦痛はどうしてもあります。
患者の呼吸のバランスを見ながら設定呼吸回数の調整をDrへ上申できるといいですね。
自発呼吸のサポート設定
人工呼吸器の代表的なモードはだいたい理解できたでしょうか。
先ほどPEEPのみを設定するのがCPAPモードと説明しましたが、違和感を覚えた方はいらっしゃいませんか？
CPAPモードにはPSの設定もできます！
そのとおり。
CPAPモードだけでなく、SIMVモードにもPSは設定できます。
続いては自発呼吸のオプション設定について解説します。
PS
PS（Pressure Support：支持呼吸）は吸気努力を支持するためのモードです。
CPAP、SIMVモードに設定でき、吸気努力に対し設定圧を呼気に転ずるまでかけ続けます。
CPAPモードではすべての吸気努力に対し、SIMVモードでは設定呼吸回数以上の吸気努力に対して行われます。
PSをかけることで、より多くのガスが肺へ入るので換気量が増加します。
この時の換気量は患者の吸気努力によって決まるため、患者の呼吸状態と実測値を見ながら調整します。
PSの圧が高いほど人工呼吸器のサポートが大きく、PSの圧が低い（もしくはなし）ほど人工呼吸器のサポートが小さいということになります。
まとめ
人工呼吸器についてざっくりと理解できたでしょうか。
3つのモードを頭に入れた上で、皆さんの施設で利用している人工呼吸器のモードは3つのモードのどれに当てはまるのか確認してみましょう。
ポイントは吸気努力に対する換気動作の違いです。
テスト肺などを接続し、実際に動かしてみてくださいね。
次回はもっとも大切な人工呼吸器の設定方法について解説します。
呼吸生理、病態生理が重要になりますのでおさらいしておきましょう。
お楽しみに！
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