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呼吸回路は、呼吸装置（または呼吸システム）の一部であり、供給される呼吸ガスの流れをユーザーへ、または場合によってはユーザーから導くものです。呼吸回路は、呼吸ガスがリサイクルされるかどうかによって、オープン、クローズド、またはセミクローズドになります。クローズドまたはセミクローズド回路には、吐き出されたガスから二酸化炭素を取り除き、吸入用に送る前に酸素を追加するコンポーネントが含まれます。これにより、混合物は安定し、生命維持に適しています。用語は、用途の分野によって若干異なる場合があります。ダイビングや産業用リブリーザーでは、クローズドまたはセミクローズド呼吸回路は、ループまたは呼吸ループと呼ばれることもあります。医療機器では、クローズドまたはセミクローズド回路は、サークルシステムと呼ばれることがあります。
医療用呼吸システムまたは医療用呼吸回路は、患者に酸素を供給し、二酸化炭素を除去し、吸入麻酔薬を投与するために使用される医療機器です。もともと麻酔科で使用するために開発されたもので、さまざまなタイプの呼吸システムが臨床で使用されていますが、そのほとんどは、新鮮なガスの流れの源、ガスを導くための呼吸チューブ、システム内の圧力を制御して老廃物を排出するための調整可能な圧力制限弁、および補助換気を可能にするリザーバーバッグで構成されています。[1]
種類
医学
呼吸器系には多くの形態があり、それぞれ作用機序が多少異なります。呼吸器系は、従来、周囲の大気からの新鮮な空気とシステムが相互作用する方法、および患者が以前に吐き出したガスを再呼吸するかどうかによって分類されてきました。[1] [2] [3]しかし、呼吸器系を分類するための国際標準はなく、「半開放型」および「半閉鎖型」という用語は、特に米国と英国の用法の間で混乱を引き起こす可能性があります。[4]厳密に言えば、「回路」という用語は、呼吸したガスが完全な回路を完了する閉鎖型の場合にのみ正確です。[4]しかし、水中および産業用呼吸器は、吐き出したガスのリサイクルがない場合は、通常「開放型回路」に分類されます。[5]
- オープンシステムでは、患者の気道と大気の間に境界がなく、制限のない周囲の空気を新鮮なガス源として使用します。純粋なオープン システム (たとえば、オープン ドロップ法でエーテルに浸したガーゼを患者の顔の近くに保持する) は時代遅れであり、臨床では使用されていません。リザーバーがなく、再呼吸は発生しません。
- シメルブッシュマスクなどの半開放型システムは、新鮮なガス源として周囲の空気を使用しますが、大気との部分的な境界を作ることで供給を制限する何らかの装置または貯蔵庫を組み込んでいます。再呼吸は発生しません。[説明が必要]
- 半閉鎖型システムは周囲の大気と完全に境界があり、新鮮なガスの流れには制御された供給源を使用します。周囲の空気の吸入は防止されますが、余分な新鮮なガスは周囲の大気に排出されます。吐き出されたガスの部分的な再呼吸が発生する可能性があります。これらは通常、Mapelson 分類を使用して細分化されます (以下を参照)。
- 閉鎖系では境界が完全に閉じられており、その境界を越えてガスが出入りすることはなく、完全な再呼吸が行われます。最も一般的な例は循環系です。
メイプルソン分類
イギリスの物理学者で生理学者のウィリアム・メイプルソンは1954年に半閉鎖式呼吸システムをAからEの5つのグループに分ける分類法を開発し、その後6番目のグループFが追加された。[2] [6]これらには、システムと換気モードに応じて、新鮮なガス、呼気ガス、またはその両方の混合物を保持できるリザーバーが含まれる。それらの効率は様々で、二酸化炭素を安全に除去し、高炭酸ガス血症につながる再呼吸を避けるために、状況によっては無駄に高い新鮮なガス流量が必要になるものもある。メイプルソンAに分類されるものは、補助なしの持続的自発換気に最も効率的であり、D、E、およびFのシステムは補助換気に効率的である。[3]
- Mapleson AシステムはMagillシステムとも呼ばれ、自発換気には効果的ですが、患者が肺から出たばかりの空気を再び呼吸しないようにするために高いガス流量が必要になるため、制御換気には非効率的です。LackシステムはMapleson A システムの同軸修正版です。[説明が必要]
- メイプルソン Bシステムとメイプルソン Cシステムは基本的に同じですが、B 回路のチューブが C 回路より長くなっています。再呼吸を防ぐために高いガス流量が必要なため、自発換気と調節換気の両方に非効率的です。B 回路は臨床使用されていませんが、C 回路はコンパクトなため、患者の移送中や蘇生によく使用されます。ラルフ ウォーターズが開発したウォーターズ バッグは、呼気中の二酸化炭素を除去するためのソーダ石灰吸収キャニスターが取り付けられた C システムで構成されており、呼気ガスを安全に再呼吸できます。
- Mapleson Dシステムは、再呼吸を防ぐために高いガス流量を必要とするため、自発換気には非効率的ですが、制御換気には効率的です。Bainシステムは、Mapleson D システムの同軸改良版です。
- Mapleson Eシステムは、 Ayre の T ピースとも呼ばれ、小児の麻酔に使用されます。リザーバーは長いチューブで構成されており、これが短い場合、システムはオープン システムのように機能します。バルブやリザーバー バッグがないため、自発呼吸に対する抵抗は低くなります。高いガス流量を必要とするため、効率は良くありません。
- 小児用にも使用されるMapleson Fシステムは、チューブにリザーバーバッグが追加された改良型 Mapleson E システムで構成されており、これはGordon Jackson Reesにちなんで「Jackson-Rees 修正型」と呼ばれています。これにより、自発換気と制御換気の両方が可能になり、持続陽圧呼吸も適用できます。
ハンフリーADEは多機能呼吸システムで、レバーをひねってフレッシュガス、リザーバー、バルブの順序を変更することで、必要に応じてA型、D型、E型システムに変換できます。そのため、子供と大人の両方で効率的な自発呼吸または制御換気を可能にするように最適化できます。[1]
サークルシステム
サークルシステムは、二酸化炭素スクラバーと一連の一方向バルブを組み込んだ呼吸システムであり、患者が呼気したガスを二酸化炭素蓄積のリスクなしに再利用できることを意味します。 [2]これは、新鮮なガスと吸入麻酔薬を非常に効率的に使用でき、廃ガスが環境に排出されなければ汚染がほとんどないことを意味します。 新鮮なガスの流量が酸素と麻酔薬の摂取量と一致し、呼気の二酸化炭素が吸収され、呼気ガスがない完全閉鎖システムとして使用することもできます。 また、ガス流量が高く、一部のガスが呼気バルブから排出される半閉鎖システムとして使用することもできます。 ガス流量が高いほど、麻酔濃度の変化に対する反応が速くなります。 完全閉鎖システムは、麻酔濃度の変化に非常にゆっくりと反応します。 システム全体を目的のガス濃度でプライミングするには、高い初期ガス流量が必要であり、患者を目覚めさせるには同様に高い流量が必要です。ジョン・スノーは1850年に閉回路装置について説明しました。RJ・ミンニットとジョン・ギリーズによる1945年版の麻酔学教科書には、いくつかの循環システムが記載されています[要出典]
参考文献
- ^ abc Baha Al-Shaikh; Simon Stacey (2013). 「呼吸システム」。麻酔機器の基本。Elsevier Health Sciences。pp. 55–73。ISBN 978-0-7020-4954-5。
- ^ abc Steven M. Yentis、Nicholas P. Hirsch、James K. Ip (2013)。「麻酔呼吸 システム」。麻酔と集中治療AZ：原理と実践の百科事典。エルゼビアヘルスサイエンス。pp. 33–34、138–139。ISBN 978-0-7020-4420-5。
- ^ ab Jan Ehrenwerth、James B. Eisenkraft、James M. Berry (2013)。「呼吸回路」。麻酔機器、原理と応用。Elsevier Health Sciences。pp. 95–124。ISBN 978-0-323-11237-6。
- ^ ab Davis, Paul D; Kenny, Gavin NC (2003). 「呼吸と清掃システム」。麻酔における基礎物理学と測定。Butterworth-Heinemann。pp. 237–252。ISBN 978-0-7506-4828-8。
- ^ 保健福祉省（2012年6月25日）。「開放型自給式呼吸装置の残存耐用年数表示器の性能要件」連邦官報。 2024年1月4日閲覧。
- ^ Kaul, TejK; Mittal, Geeta (2013). 「Mapleson′s の呼吸システム」. Indian Journal of Anaesthesia . 57 (5): 507–515. doi : 10.4103/0019-5049.120148 . ISSN 0019-5049. PMC 3821268. PMID 24249884 .