心臓手術のための心肺バイパス (CPB) 中の換気

目的と仮説:

待機的心臓手術を受ける成人患者において、心肺バイパス（CPB）中に人工呼吸器（低一回換気量換気）を継続すると、CPB中に換気を受けなかった対照と比較して、術後の肺無気肺の程度が軽減するかどうかを判定する。

肺無気肺の程度は、非侵襲性肺超音波 (LUS) イメージングを使用して評価および定量化されます。

この研究の実現可能性を評価するために、予備的な観察研究（パイロット研究）を実施します。 試験的実験は40人の患者を対象に実施され、CPB中は全員が人工呼吸器を使用しないことになる。 私たちが判断したい具体的な実現可能性の問題は次のとおりです。1) CPB を受けている間に人工呼吸器を使用していない患者に対して LUS によって証明できる無気肺の程度、2) 手術室 (OR) で LUS を完了するのに必要な時間、および集中治療室 (ICU) 内での検査と、多忙な手術室のスケジュールを考慮するとこれが効率的で可能かどうか、3) 最大の無気肺の程度を示すために患者をスキャンする最適な時間を決定するのに役立ち、4) 無気肺の数を推定するのに役立ちます。最終的な研究では、患者の無気肺の違いを示す必要があります。

主な仮説：成人の心臓手術におけるCPB中の低一回換気量換気は、CPB中に換気を受けなかった対照と比較して肺無気肺の量を減少させる。

バックグラウンド：

心臓手術後の呼吸機能障害は比較的一般的で、文献によるとその発生率は 2 ～ 25% です。 肺合併症は術後の患者の罹患率と死亡率の重要な要因であり、したがって医療資源への負担となっています(1)。

CPB後の肺機能不全の病因は、CPB誘発性の全身性炎症反応、低体温、手術、麻酔、換気および輸血などの多因子である。 (2-3) とりわけ、上記の要因の修正により、術後の肺機能の改善につながる可能性があります。 戦略には、CPB 時間を短縮することや、小型回路を使用して体外表面積を最小限に抑えることが含まれます。 CPB 中の肺動脈灌流の部分的な回復は、肺虚血および肺機能不全の予防に寄与する可能性があります。 限外濾過を使用して炎症促進因子を除去すると、肺機能が保護される可能性があります。 (4) 同様に、コルチコステロイドと白血球除去フィルターの使用も予防効果がある可能性があります。 (5-6) 心臓切開吸引装置の使用を減らし、遊離血液と心膜との接触時間を減らすことは有益であることが判明する可能性があります。 しかし、これらの介入のほとんどが結果に利益をもたらすという証拠は弱いです。 (3-7)

標準的な治療では、CPB中、肺は換気されておらず、空気が抜けており、血液循環は肺血管系から遠ざけられます。 正常な灌流が回復すると、酸素フリーラジカルが放出され、肺内皮損傷（虚血再灌流損傷）を伴う脂質過酸化が引き起こされます。 (8-9)

CPB 中に換気を継続すると、肺動脈内皮機能が維持されることが実験的に示されています。 (10) 再灌流傷害の重大な結果は、一酸化窒素 (NO) 産生の減少による肺血管内皮の機能不全であり、二次的な血管収縮と血管透過性の増加を引き起こします。 これは肺高血圧症、肺水腫、低酸素症を引き起こします。 (10)

換気を行わないと虚血性肺損傷が生じる可能性があります。 バイパス中は肺動脈を通る血流はありません。 唯一の血管、つまり肺への酸素供給は気管支循環を介するものです。 (11) 実験的なブタバイパスモデルでは、CPB 中に気管支動脈の流れが大幅に減少することが示されています。 (12-13) 生理学的肺胞内圧での肺の繰り返しの膨張と収縮は、血管の周期的な圧縮と弛緩に続いて正常な気管支動脈の流れに必要であるという仮説が立てられています。 その場合、バイパス中の換気の停止により気管支の流れが減少し、虚血性肺損傷が起こりやすくなります。 (13)

John ら (11) は、無作為化研究で、一回換気量 5 ml/Kg での CPB 中の換気により、血管外肺水分量 (Pulse Contour Cardiac Output (PiCCO) システムを使用して測定) が大幅に減少し、時間も短縮されることを示しました。抜管まで。 しかし、CPB中に換気を維持することの明らかな臨床上の利点に関する証拠は一貫していません。 これらの研究で問題となるのは、結果のエンドポイントが不均一であることとサンプルサイズが小さいことです。 (11;14)

この研究の目的は、CPB中に低容量換気を継続すると、心臓手術患者の術後に存在する肺無気肺の量が減少するかどうかを調査することです。 肺容積の減少は、CPB の非換気期間中に発生します。 無気肺は、周術期に積極的な肺リクルートメントや理学療法によって対処しなければ、術後に肺合併症を引き起こす可能性があります。 低容量換気は、CPB を受けているほとんどの患者に、手術の進行を妨げることなく簡単かつ安全に適用できます。

肺超音波（LUS）は、さまざまな時点（術前および術後の経過中の両方）で存在する肺無気肺を等級付けするために使用されます。 LUS は、非侵襲的で使いやすいポイントオブケア調査ツールです。 LUS は十分に検証されており、手術室や集中治療室で肺の病状を診断するために使用されています。 肺硬化やその他の肺の病状を判断する際に、単純フィルム胸部 X 線撮影よりも正確であることが示されています。 (13) LUS は以前の研究でも肺 CT 所見と密接な相関があることが示されています。 2012 年に、ポイントオブケア LUS に関する最初の国際的な科学的根拠に基づく推奨事項が発表されました。 (16) これは臨床現場で有用で広く使用されている方法となっています。 (17-18)

経食道心エコー検査中の左下葉の検査に基づくいくつかの超音波研究により、肺リクルートメントの評価の実現可能性が確認されています(19-20)。 別の研究では、抗菌療法による人工呼吸器関連肺炎の消散は LUS によって正確に評価できることが示されています。7 日間の抗生物質投与後のコンピューター断層撮影 (CT) 肺通気量の増加と超音波再通気スコアとの間に密接な相関関係が見出されています。超音波パターンの観察された変化に基づく(21)。 したがって、何らかの治療 (たとえば、CPB 中の換気) に起因する肺通気量の変化は、対応する LUS パターンの変化によって検出されるだろうという仮説を立てるのは合理的です。