気管挿管

気管挿管
麻酔科医が、気道解剖学的に困難な病的肥満の高齢者の気管挿管にグライドスコープビデオ喉頭鏡を使用している。
ICD-9-CM	96.04
メッシュ	D007442
OPS-301 コード	8-701
メドラインプラス	003449
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気管挿管は、通常単に挿管と呼ばれ、気道を開いたままにするため、または特定の薬剤を投与するための導管として、気管（気管支）に柔軟なプラスチックチューブを配置することです。これは、機械的人工呼吸器を含む肺の換気を容易にし、窒息や気道閉塞 の可能性を防ぐために、重傷、病気、または麻酔をかけた患者に頻繁に行われます。

最も広く使用されている方法は経口気管挿管で、気管内チューブを口と発声器官を通して気管に挿入します。経鼻気管挿管法では、気管内チューブを鼻と発声器官を通して気管に挿入します。その他の挿管法には外科手術が含まれ、輪状甲状間膜切開術（ほぼ緊急時にのみ使用）や気管切開術（主に気道確保が長期間必要になると予想される状況で使用される）などがあります。

挿管は侵襲的で不快な医療処置であるため、通常は全身麻酔と神経筋遮断薬の投与後に実施されます。ただし、局所麻酔または表面麻酔を使用して意識のある患者に実施することも、緊急時には麻酔なしで実施することもできます。挿管は通常、従来の喉頭鏡、フレキシブルファイバー気管支鏡、またはビデオ喉頭鏡を使用して声帯を特定し、声帯の間にあるチューブを食道ではなく気管に通すことで容易になります。他の装置や技術を代わりに使用することもできます。

気管挿管後、通常はチューブの遠位端のすぐ上でバルーンカフを膨らませてチューブを所定の位置に固定し、呼吸ガスの漏れを防ぎ、胃酸などの望ましくない物質が気管気管支に入らないようにします。次にチューブを顔または首に固定し、T ピース、麻酔呼吸回路、バッグバルブマスク装置、または人工呼吸器に接続します。換気補助や気道保護の必要がなくなったら、気管チューブを取り除きます。これを気管抜管 (輪状甲状間膜切開や気管切開などの外科的気道確保の場合は抜管) といいます。

何世紀にもわたり、気管切開は気管挿管の唯一の確実な方法と考えられていました。しかし、手術を生き延びる患者は少数であったため、医師は最後の手段として、死に瀕した患者に対してのみ気管切開を行いました。しかし、解剖学と生理学の理解の進歩、および細菌病原体説の認識によって、この手術の結果が許容できる治療選択肢と見なされるほど改善されたのは、19世紀後半になってからでした。また、その頃には、内視鏡器具の進歩により、直接喉頭鏡検査が、外科手術を伴わない経口気管経路で気道を確保する実行可能な手段になるほどで​​した。 20 世紀半ばまでに、気管切開術、内視鏡検査、非外科的気管挿管は、めったに使用されない処置から、麻酔科、集中治療医学、救急医学、喉頭科学の診療に不可欠な要素へと進化しました。

気管挿管は、歯の破損や上気道組織の裂傷などの合併症を伴うことがあります。また、胃内容物の肺への誤嚥（重篤で時には致命的な化学物質性肺炎を引き起こす可能性があります）や、認識されていない食道の挿管（致命的な無酸素症につながる可能性があります）など、潜在的に致命的な合併症を伴うこともあります。このため、気管挿管を行う前に、異常な気道構造やその他の制御できない変数の存在による困難または合併症の可能性を慎重に評価する必要があります。気道を確保するための代替戦略を常にすぐに利用できるようにする必要があります。

気管挿管は、病気や医療処置により気道を確保できず、呼吸ができず、血液に酸素を供給できないさまざまな状況で適応となります。このような状況では、単純なフェイスマスクを使用した酸素補給では不十分です。

おそらく、気管挿管の最も一般的な適応は、亜酸化窒素または揮発性麻酔薬を投与するための導管の設置です。全身麻酔薬、オピオイド、神経筋遮断薬は、呼吸駆動力を低下させたり、完全に消失させたりすることがあります。全身麻酔中に気道を確保する唯一の方法ではありませんが、気管挿管は最も信頼性の高い酸素供給と換気手段であり^[1]、逆流と肺誤嚥に対する最大限の保護を提供します。^[2]

脳への損傷（重度の脳卒中、非穿通性頭部損傷、中毒、または被毒など）により、意識レベルが低下することがあります。意識レベルが低下して昏迷または昏睡（グラスゴー昏睡スケールのスコアが8未満と定義）に達すると、^[3]気道の外側の筋肉が動的に崩壊して気道が閉塞し、肺への空気の自由な流れが妨げられることがあります。さらに、咳や嚥下などの気道防御反射が減弱または消失することがあります。気道の開通性（閉塞が相対的にないこと）を回復し、胃内容物の肺への誤嚥から気管気管支を保護するために、気管挿管が必要になることがよくあります。^[4]

呼吸が不十分（低換気）、停止（無呼吸）、または肺が血液にガスを十分に送れないために血液中の酸素含有量および酸素飽和度が低下した患者には、挿管が必要になることがあります。^[5]このような患者は意識があり意識清明な場合もありますが、通常は多臓器疾患または複数の重傷を負った危篤状態です。^[1]このような状態の例としては、頸椎損傷、複数の肋骨骨折、重度の肺炎、急性呼吸窮迫症候群（ARDS）、溺水などがあります。具体的には、吸入_酸素濃度（FIO ₂ ）が50%以上で呼吸しているときに動脈血酸素分圧（PaO ₂）が60 ミリメートル水銀柱（mm Hg）未満の場合、挿管が考慮されます。動脈血二酸化炭素濃度が上昇している患者では、アシデミアの状況下で動脈血二​​酸化炭素分圧_（ PaCO _{2 ）が45 mm Hgを超えると、特に一連の測定で}呼吸性アシドーシスの悪化が示された場合は、挿管が必要になります。検査値に​​関係なく、これらのガイドラインは常に臨床状況を考慮して解釈されます。^[6]

気道閉塞が実際に起こっているか、または起こりそうな場合は、気管挿管の一般的な適応です。生命を脅かす気道閉塞は、異物が気道に詰まったときに起こることがあります。これは特に乳幼児によく見られます。顔面や首の重度の鈍的または穿通性の損傷は、腫れや血腫の拡大、または喉頭、気管、気管支の損傷を伴うことがあります。気道閉塞は、煙の吸入や気道内または気道付近の火傷、または喉頭蓋炎を患った人にも一般的です。持続的な全身性発作活動や血管性浮腫も、生命を脅かす気道閉塞の一般的な原因であり、気道を確保するために気管挿管が必要になる場合があります。^[1]

気道の診断的または治療的操作（気管支鏡検査、レーザー治療、気管支ステント留置など）は断続的に呼吸能力を妨げる可能性があり、そのような状況では挿管が必要になる場合があります。^[4]

呼吸窮迫症候群、先天性心疾患、気胸、ショックなどの症候群は、新生児に呼吸障害を引き起こし、気管内挿管や機械的補助呼吸（人工呼吸器）を必要とする場合があります。^{[7]新生児は、}全身麻酔下での手術中に気管内挿管を必要とする場合もあります。^[7]

気管挿管の大部分は、なんらかの観察器具の使用を伴う。現代の従来の喉頭鏡は、ライトを動かす電池を内蔵したハンドルと、直線または曲線の交換可能なブレードのセットから構成される。この装置は、喉頭鏡検査医が喉頭を直接観察できるようになっている。このような装置が広く利用できるようになったため、気管の盲目的挿管法^[8]は現在ではほとんど行われていないが、自然災害や人為的災害などの特定の緊急事態では依然として有用である可能性がある。^[9]病院前救急現場では、患者が直接喉頭鏡検査が不可能な姿勢にある場合、デジタル挿管が必要になることがある。例えば、患者が自動車事故の後に逆さまの姿勢で車内に閉じ込められ、救出に時間がかかった場合、救急救命士がデジタル挿管を行うことがある。

喉頭鏡ブレードを直線型にするか湾曲型にするかは、気道の特定の解剖学的特徴と喉頭鏡検査医の経験や好みによって決まります。先端が湾曲した直線的で細長い形状が特徴のミラーブレードは、口の開きが制限されている患者や喉頭が高い患者など、気道の解剖学的構造が困難な患者によく使用されます。このブレードのデザインにより喉頭蓋を直接観察でき、声門を正確に露出させることができます。^[10] 逆に、マッキントッシュブレードは、文字「C」または「J」を連想させる湾曲した形状で、通常の気道解剖学的構造を持つ患者の日常的な挿管に好まれています。この湾曲したデザインにより間接喉頭鏡検査が可能になり、ほとんどの成人患者で声帯と声門の視認性が向上します。^[11]

ミラーブレードとマッキントッシュブレードの選択は、特定の解剖学的考慮事項と喉頭鏡医の好みによって左右される。マッキントッシュブレードは最も一般的に使用される湾曲喉頭鏡ブレードであるが、ミラーブレードはストレートブレード挿管に好まれる選択肢である。両方のブレードは、サイズ0（乳児）からサイズ4（大柄な成人）まで、さまざまなサイズが用意されており、さまざまな年齢や解剖学的構造の患者に対応している。さらに、視覚化を強化するためのミラーや酸素投与用のポートなど、独自の機能を備えた特殊ブレードが数多く存在し、主に手術室で麻酔科医や耳鼻咽喉科医によって使用されている。^{[12] [10]}

ファイバーオプティック喉頭鏡は、1990 年代からますます普及してきました。従来の喉頭鏡とは対照的に、これらの装置では喉頭鏡技師が間接的に喉頭を見ることができます。これは、術者が声門を視覚化するために急カーブの周りを見る必要がある場合や、そうでなければ困難な挿管に対処する必要がある場合に、大きな利点となります。ビデオ喉頭鏡は、デジタル ビデオカメラセンサーを使用して、術者がビデオモニターで声門と喉頭を見ることができる特殊なファイバーオプティック喉頭鏡です。[ ^{13] [14]}気管挿管を補助するために使用できるその他の「非侵襲性」装置には、喉頭マスク気道^[15] (気管内チューブ配置用の導管として使用) とAirtraq があります。^[16]

挿管用スタイレットは、気管内チューブに挿入してチューブを特定の個人の上部気道の解剖学的構造に適合させるように設計された可鍛性の金属ワイヤです。この補助器具は、困難な喉頭鏡検査でよく使用されます。喉頭鏡ブレードと同様に、スタイレットにもいくつかの種類があります。^[17]たとえば、Verathon Stylet は、GlideScope ビデオ喉頭鏡の 60° ブレード角度に沿うように特別に設計されています。^[18]

エシュマン気管チューブ導入器（「ゴム弾性ブジー」とも呼ばれる）は、困難な挿管を容易にするために用いられる特殊なタイプのスタイレットである。^[19]この柔軟な器具は、長さ60cm（24インチ）、15フレンチ（直径5mm）で、遠位端に小さな「ホッケースティック」の角度が付いている。従来の挿管用スタイレットとは異なり、エシュマン気管チューブ導入器は通常、気管に直接挿入され、その後、気管内チューブを通すためのガイドとして使用される（セルジンガー法に類似した方法）。エシュマン気管チューブ導入器は従来のスタイレットよりもかなり剛性が低いため、この方法は比較的外傷の少ない気管挿管法であると考えられている。^{[20] [21]}

気管チューブ交換器は、長さ56～81cm（22.0～31.9インチ）の中空カテーテルで、喉頭鏡を使用せずに気管チューブの除去と交換に使用できます。 ^[22]クック気道交換カテーテル（CAEC）は、このタイプのカテーテルの別の例です。このデバイスには、酸素を投与できる中央のルーメン（中空のチャネル）があります。^[23]気道交換カテーテルは長い中空のカテーテルで、ジェット換気、手動換気、または酸素吸入用のコネクタが付いていることがよくあります。カテーテルをカプノグラフに接続して呼吸モニタリングを行うこともできます。

照明付きスタイレットは、透過照明の原理を利用して盲目的経口気管挿管（喉頭鏡検査者が声門を見ずに行う挿管技術）を容易にする装置である。 ^[24]

気管チューブは、気道の開通（開いた閉塞のない）を確立し維持することを主な目的として気管に挿入されるカテーテルである。気管チューブは、全身麻酔、集中治療、機械的人工呼吸、救急医療の現場で気道管理に頻繁に使用される。さまざまな特定の用途に適した、さまざまな種類の気管チューブが利用可能である。気管内チューブは、ほとんどの場合、口（経口気管）または鼻（経鼻気管）から挿入される特定の種類の気管チューブである。これは、肺の機械的陽圧換気を実行し、誤嚥や気道閉塞の可能性を防ぐために、重傷、病気、または麻酔患者の気道に配置されるように設計された呼吸導管である。 ^[25]気管内チューブには、酸素などの加圧ガスの供給源に接続するように設計されたフィッティングがある。もう一方の端には、そのようなガスを肺に導く開口部があり、バルーン（カフと呼ばれる）も含まれることがあります。気管内チューブの先端は気管分岐部（気管が各肺に分かれる前）の上に配置され、肺が均等に換気されるように気管内で密閉されます。^[25]気管切開チューブは別のタイプの気管チューブです。この長さ50〜75ミリメートル（2.0〜3.0インチ）の湾曲した金属またはプラスチックのチューブは、気管切開ストーマまたは輪状甲状間膜切開の切開に挿入されます。^[26]

気管チューブは、酸素と二酸化炭素の適切な交換を確保したり、空気中よりも高濃度の酸素を送達したり、ヘリウム^[27]、一酸化窒素^[28]、亜酸化窒素、キセノン[ ^29]などの他のガスや、デスフルラン、イソフルラン、セボフルランなどの特定の揮発性麻酔薬を投与したりするために使用できます。気管支拡張薬、吸入コルチコステロイド、アトロピン、エピネフリン、リドカイン、バソプレシンなどの心停止の治療に使用される薬剤などの特定の薬剤の投与経路としても使用できます。^[2]

もともとラテックスゴムから作られていたが、^[30]現代の気管内チューブのほとんどはポリ塩化ビニルでできている。シリコーンゴム、ワイヤー強化シリコーンゴム、またはステンレス鋼でできたチューブも、特別な用途向けに利用可能である。人間用の場合、チューブの内径は2～10.5 mm (0.1～0.4インチ) の範囲である。サイズは患者の体の大きさに基づいて選択され、小さいサイズは乳児や子供に使用される。ほとんどの気管内チューブには、呼吸ガスの漏出や胃内容物、血液、分泌物、その他の液体の肺への誤嚥を防ぐために気管支樹を密閉するための膨張式カフが付いている。カフなしのチューブも利用可能であるが、その使用は主に子供に限られている (小さな子供の場合、輪状軟骨は気道の最も狭い部分であり、通常は機械的人工呼吸器に十分な密閉を提供する)。^[13]

カフ付きまたはカフなしの他に、予め成形された気管内チューブも入手可能である。経口および経鼻RAEチューブ（発明者のリング、アデア、エルウィンにちなんで命名）は、予め成形されたチューブの中で最も広く使用されている。^[31]

気管支内および気管内チャネルを備えた二重腔気管支内チューブには、さまざまな種類があります（Carlens、White、Robertshaw チューブ）。これらのチューブは通常、同軸で、2 つの別々のチャネルと 2 つの別々の開口部があります。気管で終わる気管内腔と、右または左の主気管支に 1～2 cm の遠位端が配置される気管支内腔が組み込まれています。また、単一の気管内腔と統合された気管支内ブロッカーを備えた Univentチューブもあります。これらのチューブを使用すると、両方の肺またはどちらかの肺を個別に換気できます。片肺換気（手術側の肺を潰す）は、胸部手術中に有用であり、外科医が胸腔内の他の関連構造を視認し、アクセスしやすくなります。^[32]

「装甲」気管内チューブは、カフ付きのワイヤー補強シリコンゴムチューブです。ポリ塩化ビニルチューブよりもはるかに柔軟性がありますが、圧縮やねじれが起こりにくいです。そのため、気管が長時間挿管されたままになる場合や、手術中に首が曲がったままになる場合に便利です。ほとんどの装甲チューブはマギルカーブを備えていますが、成形済みの装甲 RAE チューブも利用できます。別のタイプの気管内チューブには、膨張可能なカフのすぐ上に 4 つの小さな開口部があり、必要に応じて気管の吸引や気管内薬剤の投与に使用できます。その他のチューブ (Bivona Fome-Cuf チューブなど) は、気道内および気道周辺のレーザー手術用に特別に設計されています。^[33]

気管チューブの配置を確認する単一の方法が 100% 信頼できるとは示されていません。したがって、チューブの正しい配置を確認するために複数の方法を使用することが、現在では標準的な治療法であると広く考えられています。^[34]このような方法には、チューブの先端が声門を通過する際の直接的な視覚化、または気管支鏡などの装置を使用して気管内の気管チューブを間接的に視覚化することが含まれます。気管チューブが適切に配置されている場合、聴診器で胸部を聴診すると両側の呼吸音が均等に聞こえ、胃の上部の領域を聴診すると音が聞こえません。換気運動では、胸壁の両側の均等な上下動が明らかになります。呼気のたびにチューブの内腔内に少量の水蒸気も明らかになり、気管チューブ内に胃の内容物があることはありません。^[33]

理想的には、気管チューブの位置を確認するために用いられる方法の少なくとも 1 つは測定器です。波形カプノグラフィーは、気管内でのチューブの位置を確認するためのゴールド スタンダードとして浮上しています。機器に依存するその他の方法には、比色式呼気終末二酸化炭素検出器、自動膨張式食道バルブ、または食道検出装置の使用が含まれます。^[35]適切に配置された気管チューブの遠位端は、気管分岐部から約 2 cm (1 インチ) 上の気管の中央に位置します。これは胸部 X 線で確認できます。気管チューブが気管の奥深く (気管分岐部を超えて) 挿入されると、気管チューブの先端が右主気管支内にある可能性が高くなり、この状況はしばしば「右主気管挿管」と呼ばれます。この状況では、左肺が換気に参加できない可能性があり、換気/灌流の不一致により酸素含有量が減少する可能性があります。^[36]

緊急時の気管挿管は、気道内の血液、嘔吐物、分泌物、患者の協力不良のため、ファイバーオプティック気管支鏡では困難となることがある。このため、顔面の重度の外傷、完全な上気道閉塞、重度の換気低下、または上気道からの多量の出血のある患者は、ファイバーオプティック挿管に適さない。^[37]全身麻酔下でのファイバーオプティック挿管には通常、熟練した 2 人の医師が必要である。^[38]救急科でファイバーオプティック技術を使用した場合の成功率はわずか 83～87% と報告されており、患者の最大 22% に重大な鼻出血が発生している。 ^{[39] [40]}これらの欠点により、緊急および救急の状況ではファイバーオプティック気管支鏡の使用がいくらか制限される。^{[41] [42]}

緊急気管挿管が必要な状況では、直接喉頭鏡検査の経験がある人員がすぐに対応できるとは限りません。このため、確実な気道確保への架け橋となるよう特殊な器具が設計されています。このような器具には、喉頭マスク、カフ付き口腔咽頭エアウェイ、食道気管コンビチューブ（コンビチューブ）などがあります。^{[43] [44]}硬性スタイレット、ライトワンド（盲検法）、間接ファイバーオプティック硬性スタイレット（ブラードスコープ、アップシャースコープ、ウースコープなど）などの器具も、直接喉頭鏡検査の代替として使用できます。これらの器具にはそれぞれ独自の利点と欠点があり、あらゆる状況で効果的というわけではありません。^[17]

迅速導入挿管法（RSI）は、全身麻酔の導入法の一種で、緊急手術や患者の胃が満杯であると想定されるその他の状況でよく用いられる。RSIの目的は、全身麻酔の導入とそれに続く気管挿管中に胃内容物の逆流や肺への誤嚥の可能性を最小限に抑えることである。 ^[34] RSIでは伝統的に、ぴったりフィットする酸素マスクで肺に酸素を供給し、続いて静脈内睡眠導入剤とロクロニウム、スクシニルコリン、シスアトラクリウムベシル酸塩などの速効性神経筋遮断薬を連続して投与してから気管挿管を行う。^[45]

RSI と通常の気管挿管の重要な違いの 1 つは、全身麻酔が始まって呼吸が停止した後、気管挿管されてカフが膨らむまで、医師が手動で肺の換気を補助しないことです。RSI のもう 1 つの重要な特徴は、気道の器具挿入と気管挿管の前に、輪状軟骨に手動で「輪状軟骨圧迫」を加えることです。これは「セリック法」とも呼ばれます。^[34]

輪状軟骨圧迫法は、1961年に初めてこの手順を説明した英国の麻酔科医ブライアン・アーサー・セリック（1918–1996）にちなんで名付けられ、^[46]胃内容物の逆流と肺への誤嚥の可能性を最小限に抑えることが目的です。輪状軟骨圧迫法は、この治療法を裏付ける説得力のある証拠がないにもかかわらず、50年近くRSIの際に広く使用されてきました。^{[47]セリックによる最初の論文は、}高潮流量、頭を下げた姿勢、バルビツール酸系麻酔が標準だった時代の小さなサンプルサイズに基づいていました。 ^[48] 2000年頃から、輪状軟骨圧迫法の有効性を疑問視する重要な証拠が蓄積されてきました。輪状軟骨圧迫の適用は、セリックが説明したように食道を圧迫するのではなく、実際には食道を横方向に移動する可能性があります^[49] 。輪状軟骨圧迫は声門を圧迫する可能性があり、喉頭鏡検査者の視界を妨げ、気道確保を遅らせる原因となる可能性がある。^[50]

輪状軟骨圧迫は、しばしば「BURP」（後方上方右方圧迫）法と混同される。^[51]どちらも喉頭装置の前面に指で圧迫を加えるが、後者の目的は逆流を防ぐことではなく、喉頭鏡検査や気管挿管中に声門の視界を改善することである。^[52]輪状軟骨圧迫とBURP法はどちらも喉頭鏡検査を悪化させる可能性がある。^[53]

RSI は、患者の意識はあるが呼吸不全が差し迫っている場合 (重度の外傷など) の病院前緊急事態にも使用できます。この処置は、航空救急隊員によって一般的に行われます。航空救急隊員は、移動中の固定翼または回転翼航空機内での挿管は環境要因により非常に難しいため、搬送前に RSI を使用して挿管することがよくあります。患者は、航空機で搬送される前に地上で麻痺させられ、挿管されます。

輪状甲状間膜切開術は、異物による気道閉塞、血管性浮腫、顔面の重度の外傷など、生命を脅かす特定の状況で気道を確保するために皮膚と輪状甲状膜を切開する手術です。 ^[54]輪状甲状間膜切開術は、経口気管挿管や経鼻気管挿管が不可能または禁忌の場合に、最後の手段としてほぼ常に行われます。輪状甲状間膜切開術は気管切開術よりも簡単で迅速に実行でき、頸椎の操作を必要とせず、合併症も少ないです。^[55]

この技術を実行する最も簡単な方法は、針輪状甲状膜切開術（経皮的拡張輪状甲状膜切開術とも呼ばれる）であり、大口径（12～14ゲージ）の静脈カテーテルを使用して輪状甲状膜を穿刺する。^{[56]次に、}ジェット吸入によりこのカテーテルを通して酸素を投与することができる。しかし、針輪状甲状膜切開術は極端な状況では命を救う可能性があるが、この技術は確実な気道が確立されるまでの暫定的な措置としてのみ意図されている。^[57]針輪状甲状膜切開術は十分な酸素供給を提供できるが、輪状甲状膜切開カテーテルの直径は小さいため、二酸化炭素の除去（換気）には不十分である。針による輪状甲状間膜切開術による無呼吸酸素化を1時間行った後、酸素飽和度が98%以上であるにもかかわらず、 PaCO ₂が250 mm Hgを超え、動脈血pHが6.72未満になることが予想されます。 ^[58]外科的な輪状甲状間膜切開術を行うことで、より確実な気道を確保することができ、その場合、5～6 mm（0.20～0.24インチ）の気管内チューブまたは気管切開チューブをより大きな切開部から挿入することができます。^[59]

いくつかのメーカーは、ワイヤーガイド経皮的拡張術（セルジンガー法）または輪状甲状膜を通してポリ塩化ビニルカテーテルを挿入する従来の外科手術法のいずれかを使用できる、パッケージ済みの輪状甲状間膜切開キットを販売しています。このキットは、病院の救急科や手術室、救急車、その他の選択された病院前環境に備え付けられている場合があります。^[60]

気管切開は、首の前部を切開し、気管の切開部から直接気道を開くことからなる。結果として生じる開口部は、気道として単独で機能することも、気管切開チューブを挿入する場所として使用することもできる。このチューブにより、人は鼻や口を使わずに呼吸することができる。開口部はメスまたは針によって作られ（それぞれ外科的^[59]技術、経皮的^{[61]技術と呼ばれる）、両方の技術が現在の診療で広く使用されている。}反回神経（喉頭を制御する神経）の損傷リスクを制限するために、気管切開は気管のできるだけ高い位置で行われる。これらの神経の1つだけが損傷すると、患者の声が損なわれる可能性があり（発声障害）、両方の神経が損傷すると、患者は話すことができなくなります（失声症）。急性期における気管切開の適応は輪状甲状間膜切開の適応と同様である。慢性期における気管切開の適応には、長期の機械的人工呼吸器や気管分泌物の除去（例：昏睡状態の患者、頭頸部を含む広範囲の手術）の必要性が含まれる。^{[62] [63]}

小児と成人の気道構造と呼吸生理学には大きな違いがあり、小児患者の気管挿管を行う前にはこれらの違いを慎重に考慮する必要があります。乳児では非常に顕著なこの違いは、人体が成熟年齢とBMIに近づくにつれて徐々に消えていきます。^[64]

乳児や幼児の場合、経口気管挿管は経鼻気管挿管よりも容易である。経鼻気管挿管は、アデノイドの脱落や鼻出血のリスクを伴う。より困難ではあるが、集中治療を受け、長時間の挿管を必要とする小児の場合、チューブをより確実に固定できるため、経口気管挿管よりも経鼻気管挿管の方が好ましい。成人と同様に、小児の困難な気管挿管を支援するために特別に設計されたデバイスが多数ある。^{[65] [66] [67] [68]}気管チューブの適切な位置の確認は、成人患者と同様に行われる。^[69]

小児の気道は狭いため、声門や気管のわずかな腫れでも重大な閉塞を引き起こす可能性がある。気管の直径に比べて大きすぎるチューブを挿入すると腫れを引き起こす可能性がある。逆に、小さすぎるチューブを挿入すると、声門を通って口や鼻から逆行性のガス漏れ（チューブの周りの「漏れ」と呼ばれることが多い）が発生し、効果的な陽圧換気が達成できなくなる可能性がある。過度の漏れは通常、より大きなチューブまたはカフ付きチューブを挿入することで修正できる。^[70]

正しく挿入された気管チューブの先端は、胸部レントゲン写真で鎖骨の間の気管の真ん中あたりにきます。チューブの正しい直径は、約 25 cm (10 インチ) の水圧でわずかに漏れる直径です。気管内チューブの適切な内径は、小児の小指とほぼ同じ直径と推定されます。気管内チューブの適切な長さは、小児の口角から外耳道までの距離を 2 倍にして推定できます。未熟児の場合、気管チューブの適切なサイズは内径 2.5 mm (0.1 インチ) です。正常な在胎週数の乳児の場合、内径 3 mm (0.12 インチ) が適切なサイズです。1 歳以上の正常な栄養状態の小児の場合、気管挿管の適切な直径と深さを推定するために 2 つの式が使用されます。チューブの内径は（患者の年齢＋16）/4（mm）で、適切な挿入深度は12＋（患者の年齢/2）（cm）である。^[33]

新生児の挿管中に気管内吸引が頻繁に行われ、分泌物によるチューブ閉塞や肺虚脱のリスクを軽減し、痛みを軽減します。^[7]吸引は、特定の間隔で、「必要に応じて」、またはより少ない頻度で使用されることがあります。挿管された乳児に対する最も効果的な吸引スケジュールまたは吸引頻度を決定するには、さらなる研究が必要です。^[7]

新生児の場合、挿管中にフリーフロー酸素が推奨されていましたが、その利点を示す証拠がないため、2011年のNRPガイドラインでは推奨されなくなりました。^[71]

気管挿管は簡単な処置ではなく、失敗した場合の影響は重大である。したがって、患者は事前に潜在的な困難や合併症がないか注意深く評価される。これには患者の病歴の聴取と身体検査の実施が含まれ、その結果はいくつかの分類システムの1つに照らして採点される。提案された外科的処置（例：頭頸部の手術、または肥満手術）によっては、挿管が困難であると予想される場合がある。^[34]多くの人は、首や顎の動きが制限されている人、腫瘍がある人、怪我やアレルギーによる深い腫れがある人、顎の発育異常がある人、顔や首に余分な脂肪組織がある人など、気道の解剖学的構造が異常である。従来の喉頭鏡技術を使用すると、そのような患者への気管挿管は困難または不可能になることがある。このため、気管挿管を行うすべての人は、気道を確保するための代替技術に精通していなければならない。このような症例の治療には、柔軟なファイバースコープや類似の器具の使用が好まれるようになった。しかし、これらの器具は従来の喉頭鏡検査とは異なる技術を必要とし、購入、維持、修理に費用がかかる。^[72]

患者の病歴を聴取する際、発話困難や呼吸困難などの重要な徴候や症状について質問される。これらは、上気道、喉頭、気管気管支内のさまざまな場所の閉塞性病変を示唆している可能性がある。過去の手術歴（例：過去の頸椎固定術）、外傷、放射線療法、または頭部、頸部、上胸部の腫瘍も、挿管が困難になる可能性があるという手がかりとなる可能性がある。気管挿管、特に挿管困難、長時間の挿管（例：集中治療室）、または以前の気管切開の過去の経験も記録される。^[34]

気道の詳細な身体検査は特に重要である： ^[73]

• 頸椎の​​可動域: 被験者は頭を後ろに傾け、次に前に傾けて顎が胸に触れることができる必要があります。
• 顎の可動範囲（顎関節）：被験者の指 3 本が上顎の切歯と下顎の切歯の間に収まる必要があります。
• 上顎と下顎の大きさと形状を検査し、特に上顎低形成（上顎の発育不全）、小顎症（異常に小さい顎）、顎後退症（上顎と下顎の位置がずれている）などの問題がないか確認します。
• 甲状頤間距離:喉仏と顎の間に被験者の指 3 本が収まる必要があります。
• 口の大きさに対する舌と口蓋の大きさと形状。
• 歯、特に上顎切歯の突出、緩んだ歯や損傷した歯、または歯冠の有無に注意します。

気管挿管の困難さを予測するために、Cormack-Lehane分類システム^[74]、挿管困難度スケール（IDS）^{[75]、Mallampatiスコア[76]}など、^多くの分類システムが開発されてきた。Mallampatiスコアは、舌根の大きさが挿管の困難さに影響を与えるという観察から導き出されたものである。これは、口腔の構造、特に口蓋垂基部、口蓋柱、および軟口蓋の視認性を見ることによって決定される。このような医療スコアリングシステムは患者の評価に役立つかもしれないが、単一のスコアまたはスコアの組み合わせでは、挿管が困難な患者全員を具体的に検出できるとは限らない。^{[77] [78]}さらに、広く使用されているコーマック・ルヘイン分類システムに関する経験豊富な麻酔科医の研究では、同じ患者を時間の経過とともに一貫して評価することはなく、広く使用されているコーマック・ルヘイン分類システムの4つのグレードすべてを正しく定義できたのは25％のみでした。^[79]特定の緊急事態（重度の頭部外傷や頸椎損傷の疑いなど）では、これらの身体検査とさまざまな分類システムを十分に活用して気管挿管の困難さを予測することは不可能な場合があります。^[80]コクランの系統的レビューでは、気道管理の困難さを予測するために一般的に使用されるさまざまなベッドサイドテストの感度と特異度が検討されました。^[81]このような場合、気道を確保するための代替技術がすぐに利用できる必要があります。^[82]

気管挿管は、酸素供給と換気の最も信頼性の高い手段であり、逆流と肺誤嚥に対する最大限の保護を提供するため、さまざまな状況下での気道管理のための最良の方法であると一般的に考えられています。^[2]しかし、気管挿管を習得するには多くの臨床経験が必要であり^[83]、適切に実施されたとしても深刻な合併症が発生する場合があります。^[84]

経口気管挿管がスムーズに行われるためには、4つの解剖学的特徴が備わっていなければならない。それは、十分な口の開き（顎関節の可動域が最大であること）、十分な咽頭スペース（口の奥を検査して判断）、十分な顎下スペース（甲状軟骨と顎の間の距離、喉頭鏡検査医が声門を観察するために舌を移動させるスペース）、環椎後頭関節における頸椎の十分な伸展である。これらの変数のいずれかが何らかの形で損なわれている場合、挿管は困難になることが予想される。^[84]

喉頭鏡検査や経口気管チューブ挿入後には、軽度の合併症がよく起こります。これらは通常、短期間で治まり、喉の痛み、唇や歯茎、上気道内の他の組織の裂傷、歯の欠け、折れ、脱臼、鼻の損傷などです。その他の合併症は一般的ですが、より重篤になる可能性があり、心拍数の上昇や不整、高血圧、頭蓋内圧や眼圧の上昇、気管支けいれんなどがあります。^[84]

より重篤な合併症としては、喉頭けいれん、気管や食道の穿孔、胃内容物やその他の異物の肺への誤嚥、頸椎、顎関節や披裂軟骨の骨折や脱臼、酸素含有量の低下、動脈血二酸化炭素濃度の上昇、声帯の衰弱などがある。^[84]これらの合併症に加えて、経鼻気管挿管ではアデノイドの脱臼や重度の鼻出血のリスクがある。^{[39] [40]}フレキシブルファイバー喉頭鏡などの新しい技術は、これらの合併症の発生率を減らすのに効果的だが、挿管外傷の最も頻繁な原因は依然として喉頭鏡検査医のスキル不足である。^[84]

合併症も重度で長期または永久的なものになる可能性があり、声帯損傷、食道穿孔および咽頭後膿瘍、気管支挿管、または神経損傷などがある。喉頭けいれんおよび陰圧肺水腫（肺内の水）、誤嚥、認識されていない食道挿管、または気管チューブの偶発的な外れまたは移動など、直ちに生命を脅かす場合もある。^{[84]長期の挿管または気管切開に伴ってより頻繁に起こる潜在的に致命的な合併症には、気管と}腕頭動脈（気管腕頭瘻）または食道（気管食道瘻）などの近くの構造物との間の異常な交通がある。その他の重大な合併症としては、気管の硬直性の低下による気道閉塞、人工呼吸器関連肺炎、声門または気管の狭窄などがある。 ^[33]過膨張による合併症を避けるため、カフ圧は注意深く監視される。合併症の多くは、過剰なカフ圧が気管粘膜への血液供給を制限することに起因している。 ^{[85] [86]} 2000年にスペインで行われたベッドサイド経皮気管切開の研究では、全体的な合併症率は10～15%、処置による死亡率は0%と報告されており、^{[61]これは、オランダ[87]}や米国の文献で報告されている他の一連の研究結果とほぼ同等である。 ^[88]

気道を確保できず、酸素化と換気が失敗すると、生命を脅かす合併症となり、すぐに対処しないと酸素含有量の低下、脳障害、心血管虚脱、そして死につながります。^[84]不適切に実施された場合、関連する合併症（例えば、認識されていない食道挿管）により急速に死に至る可能性があります。^[89]適切な訓練と経験がなければ、そのような合併症の発生率は高くなります。^[2]ノースカロライナ州エメラルドアイルのアンドリュー・デイビス・ヒューズの症例は、患者が不適切に挿管され、酸素不足のために重度の脳障害を負って死亡したという広く知られた症例です。例えば、米国のいくつかの都市部の救急隊員の間では、認識されていない食道挿管または下咽頭挿管が6％ ^{[90] [91]} ～25％と報告されています。^[89]一般的ではないが、基本的な救急医療技術者が挿管を許可されている場所では、成功率は51％と低いことが報告されている。^[92]ある研究では、気管チューブが誤って挿入された患者のほぼ半数が緊急治療室で死亡した。^[89]このため、米国心臓協会の心肺蘇生ガイドラインでは、バッグバルブマスク換気、ラリンジアルマスク、コンビチューブなどの他の気道管理技術を支持し、気管挿管の役割を軽視している。^[2] より質の高い研究では、声門上気道デバイス（ラリンジアルマスクまたはコンビチューブ）と比較して気管内挿管に生存率や神経学的利点がないことが示されており、このシフトを支持する証拠が示されている。^[93]

合併症の1つである意図せず認識されない食道挿管は、よくある（経験の浅い人員の場合、25％の頻度で起こる）^[89]だけでなく、有害または致命的な結果につながる可能性が高い。このような場合、酸素は誤って胃に投与され、そこからは肺ではなく循環器系に取り込まれることができない。この状況をすぐに特定して修正しないと、脳および心臓の無酸素症で死亡することになる。

アメリカ麻酔科学会（ASA）のクローズドクレームプロジェクトデータベースの4,460件のクレームのうち、266件（約6％）が気道損傷に関するものでした。この266件のうち、87％の損傷は一時的、5％は永久的または障害を伴い、8％は死亡に至りました。食道または咽頭の穿孔のクレームには、挿管困難、60歳以上、および女性という要素が関連していました。穿孔クレームの51％にのみ穿孔の初期兆候が見られ、65％で後遺症が発生しました。 ^[94]

SARSとCOVID-19のパンデミックの際には、呼吸困難に陥った重症患者に対して人工呼吸器を使用した気管挿管が行われた。この処置を行うと介護者が感染するリスクがある。 ^{[95] [96] [97]}

気管挿管は逆流や誤嚥に対して最も高い防御力を発揮しますが、気道を確保するための唯一の手段ではありません。気道管理と酸素、揮発性麻酔薬、その他の呼吸ガスの供給のための代替技術としては、喉頭マスク、i-gel、カフ付き口腔咽頭エアウェイ、持続陽圧呼吸療法（CPAPマスク）、鼻BiPAPマスク、簡易フェイスマスク、鼻カニューレなどがあります。 ^[98]

全身麻酔は、処置時間が短い場合や、麻酔深度が換気機能に重大な障害を及ぼすほど深くない場合など、特定の症例では気管挿管を行わずに行われることが多い。より長時間またはより侵襲的な処置であっても、患者を慎重に選択し、リスクと利益の比率が良好であれば（すなわち、保護されていない気道に関連するリスクが気管挿管のリスクよりも低いと考えられる場合）、気管挿管を行わずに全身麻酔を投与することができる。^[98]

気道管理は、使用する換気システムに応じて、閉鎖法と開放法に分類できます。気管挿管は、換気が閉鎖回路を使用して行われるため、閉鎖法の典型的な例です。開放法には、自発換気、無呼吸換気、ジェット換気など、いくつかの方法があります。それぞれに固有の利点と欠点があり、いつ使用すべきかが決まります。

自発呼吸は、従来、吸入剤（ガス導入、またはハロタンやセボフルランを使用した吸入導入）を用いて行われてきたが、静脈麻酔（プロポフォール、ケタミン、デクスメデトミジンなど）を用いて行うこともできる。静脈麻酔と高流量経鼻酸素を使用した自発呼吸（STRIVE Hi）は、プロポフォールを徐々に滴定して深い麻酔レベルで換気を維持する開気道技術である。気管挿管の代替として気道手術で使用されている。^[99]

気管切開

気管切開の最も古い描写は、紀元前3600年頃のエジプトの粘土板2枚に見つかっている。^[100]紀元前1550年頃の110ページのエジプトの医療パピルスであるエベルス・パピルスにも気管切開について言及されている。^[101]気管切開は、紀元前2000年頃に古代インドで書かれたサンスクリット語のアーユルヴェーダ医学のテキストであるリグ・ヴェーダに記載されている。^[102]紀元前400年頃のスシュルタ・サンヒターは、気管切開について言及しているアーユルヴェーダ医学と外科に関するインド亜大陸の別のテキストである。^[103]ビテュニアのアスクレピアデス（紀元前 124年頃-紀元前40年）は、緊急でない気管切開を行った最初の医師であるとよく言われている。^[104]ペルガモンのガレノス（紀元129年 - 199年）は気管の解剖学を明らかにし、喉頭が声を生み出すことを初めて実証した。^[105]ガレノスは実験の一つで、ふいごを使って死んだ動物の肺を膨らませた。^[106]イブン・シーナー（980年 - 1037年）は1025年に14巻からなる医学百科事典『医学典範』で呼吸を楽にするために気管挿管を使用する方法について述べている。^[107] 12世紀の医学書アル・タイシールでは、アル・アンダルスのイブン・ズフル（1092年 - 1162年）（別名アヴェンゾアール）が 気管切開手術について正しく説明している。^[108]

動物の気管挿管とそれに続く人工呼吸について、初めて詳細に記述したのはブリュッセルのアンドレアス・ヴェサリウス（1514–1564）である。1543年に出版された画期的な著書『人体について』で、彼は胸部を開いて瀕死の動物の気管に葦を通し、葦に断続的に息を吹き込むことで換気を維持する実験について記述している。 ^[106] フェラーラのアントニオ・ムサ・ブラッサヴォラ（1490–1554）は気管切開により扁桃周囲膿瘍の患者を治療することに成功した。ブラッサヴォラは1546年にその記述を出版しており、この手術は以前にも多くの言及があったにもかかわらず、記録に残る最初の成功した気管切開であるとされている。^[109] 16世紀末、ヒエロニムス・ファブリキウス（1533–1619）は、実際に手術を行ったことはなかったものの、著書の中で気管切開の有用な技術について記述している。1620年にフランスの外科医ニコラ・アビコ（1550–1624）は、4件の気管切開の成功例を報告した。^{[110] 1714年、}ロストック大学の解剖学者ゲオルク・デタルディング（1671–1747）は、溺死者の気管切開を行った。^[111]

古代から多くの使用例が記録されているにもかかわらず、気管切開が重度の気道閉塞を治療する正当な手段として認識され始めたのは19世紀初頭になってからであった。1852年、フランスの医師アルマン・トルソー（1801年 - 1867年）は、帝国医学アカデミーに169件の気管切開手術を提出した。このうち158件はクループの治療のために行われ、11件は「喉頭の慢性疾患」のために行われた。^[112] 1830年から1855年の間に、パリでは350件を超える気管切開手術が行われ、そのほとんどは公立病院である小児病病院で行われ、全体の生存率はわずか20～25%であった。これに対し、トルソーの個人診療所では24人の患者のうち58%が術後ケアの改善により良好な結果を得ている。^[113]

1871年、ドイツの外科医フリードリヒ・トレンデレンブルク（1844-1924）は、全身麻酔の投与を目的として行われた最初の成功した選択的人間気管切開について論文を発表しました。^[114] 1888年、サー・モレル・マッケンジー（1837-1892）は、気管切開の適応について論じた本を出版しました。^{[115] 20世紀初頭、気管切開は、機械的人工呼吸器を必要とする麻痺性}ポリオ患者の救命治療となりました。1909年、フィラデルフィアの喉頭科医シュヴァリエ・ジャクソン（1865-1958）は、今日まで使用されている気管切開の技術について説明しました。^[116]

喉頭鏡検査と非外科的技術

1854年、スペインの歌唱教師マヌエル・ガルシア（1805–1906）は、生きた人間の機能する声門を観察した最初の人物となった。^[117] 1858年、フランスの小児科医ウジェーヌ・ブシュ（1818–1891）は、ジフテリア関連の偽膜による喉頭閉塞を回避するために、非外科的な経口気管挿管の新しい技術を開発した。^[118] 1880年、スコットランドの外科医ウィリアム・マキューエン（1848–1924）は、声門浮腫の患者の呼吸を助けるために気管切開の代替として経口気管挿管を使用したこと、またクロロホルムによる全身麻酔の状況で経口気管挿管を使用したことを報告した。^[119] 1895年、ベルリンのアルフレッド・キルシュタイン（1863-1922）は、この目的のために改造した食道鏡を使用して声帯を直接観察することを初めて記述し、この装置をオートスコープと呼んだ。^[120]

1913年、シュヴァリエ・ジャクソンは、気管挿管の手段として直接喉頭鏡を使用することで高い成功率が得られることを初めて報告した。^[121]ジャクソンは、術者がスライドさせて気管内チューブや気管支鏡を通すスペースを作ることができる部品を組み込んだ新しい喉頭鏡ブレードを発表した。^[122]また1913年には、ニューヨークの外科医ヘンリー・H・ジェーンウェイ（1873–1921）が、彼が開発したばかりの喉頭鏡を使用して達成した結果を発表した。^[123]この分野のもう一人の先駆者は、アイヴァン・ホワイトサイド・マギル（1888–1986）卿で、彼は覚醒下盲検経鼻気管挿管法、^{[124] [125]}マギル鉗子、^[126]マギル喉頭鏡ブレード、^[127]および揮発性麻酔薬を投与するためのいくつかの装置を開発した。^{[128] [129] [130]}気管内チューブのマギルカーブもマギルにちなんで名付けられました。ロバート・マッキントッシュ卿（1897-1989）は1943年に湾曲した喉頭鏡ブレードを発表しました。^[131]マッキントッシュブレードは今日でも経口気管挿管用の喉頭鏡ブレードとして最も広く使用されています。^[10]

1945年から1952年にかけて、光学技術者たちはルドルフ・シンドラー（1888–1968）の初期の成果を基にして、初の胃カメラを開発した。 ^[132] 1964年、光ファイバー技術がこれらの初期の胃カメラの1つに適用され、初のフレキシブル光ファイバー内視鏡が開発された。^[133]この装置は当初、上部消化管内視鏡検査に使用されていたが、1967年にイギリスの麻酔科医ピーター・マーフィーによって喉頭鏡検査と気管挿管に初めて使用された。 ^{[134]経口気管チューブの交換にスタイレットを使用するという概念は、1978年にフィヌケインとクプシックによって}中心静脈カテーテルを使用して導入された。^[135]

1980年代半ばまでに、フレキシブルファイバー気管支鏡は呼吸器科および麻酔科のコミュニティにおいて欠かせない器具となった。^[13] 21世紀のデジタル革命は、気管挿管の技術と科学に新しい技術をもたらした。いくつかのメーカーは、 CMOSアクティブピクセルセンサー（CMOS APS）などのデジタル技術を採用したビデオ喉頭鏡を開発し、気管挿管ができるように声門の画像を生成する。^[32]

• 気管内注入