医療ガス療法
医療ガス療法
その他の名前治療用ガス
専門呼吸器学におけるガス状シグナル分子

医療ガス療法は、様々なガスを投与する治療法です。医療分野では、酸素療法の登場以来、医療に利用されてきました。[ 1 ]これらのガスのほとんどは、酸素を含む薬剤です。[ 2 ] 18世紀後半には、人工ガス と呼ばれる多くのガスの薬効が研究されました。酸素に加え、医療ガスには一酸化窒素（NO）やヘリウムと酸素の混合ガス（Heliox）などがあります。医療ガスを使用する際には、慎重な配慮と綿密なモニタリングが必要です。本稿では、混合ガスについてのみ説明します。

ガス混合療法

一酸化窒素

一酸化窒素は、私たちの体のあらゆる細胞とあらゆる臓器で生成される物質です。様々な機能を持ち、血管拡張、血小板抑制、免疫調節、酵素調節、神経伝達に関与しています。

吸入一酸化窒素は、吸入されるガスです。[ 1 ] 1987 年に「内皮由来弛緩因子」として初めて説明され、それ以来、肺疾患の治療に使用されてきました。[ 3 ]平滑筋を弛緩させて血管を広げる（拡張させる）作用があり、特に肺で効果があります。[ 1 ] 吸入一酸化窒素は肺平滑筋のみを選択します。無気肺または体液充満肺に対する吸入一酸化窒素の効果は全くないか、ごくわずかです。[ 3 ] 酸素化を改善し、肺高血圧症を低下させます。[ 4 ]一酸化窒素は、未熟児の呼吸不全の治療に人工呼吸器と 併用されます。[ 1一酸化窒素治療の臨床的成功の可能性により、患者は体外式膜型人工肺（EVO）治療の必要性を回避することができます。米国食品医薬品局（FDA）は、臨床的または心エコー検査で肺高血圧症の所見が認められる低酸素性呼吸不全の正期産児および近期産児（妊娠34週以上）に対する一酸化窒素の使用を承認しました。[ 5 ]

禁忌

右から左への血液シャントに依存している新生児には、一酸化窒素を使用してはいけません。

一酸化窒素の投与

新生児および成人において、望ましい効果が得られ、毒性および副作用を回避するために必要な投与量は比較的低く、通常は5～20 ppm（百万分の一）です。[ 6 ]治療への反応および毒性の兆候を評価するために、定期的な動脈血ガス検査が必要です。酸素分圧（PO2）および酸素飽和度の改善は、一酸化窒素療法に対する良好な反応の指標となります。一酸化窒素が有効であるという証拠があれば、低酸素血症および肺高血圧症が解消されるまで同じ投与量が使用されます。低酸素血症および肺高血圧症が解消されると、一酸化窒素の滴定または緩やかな離脱が開始されます。一酸化窒素の急激な中止は、酸素化の低下につながり、肺高血圧症が再発する可能性があります。[ 7 ]

ロバート・F・ファーチゴット博士

一酸化窒素療法の副作用

一酸化窒素の使用により、血中の メトヘモグロビン濃度が上昇します。メトヘモグロビンは酸素を運搬できない異常な分子です。メトヘモグロビンは血液を茶色に変色させます。他の薬剤もメトヘモグロビンを生成する可能性があります。一酸化窒素の使用中は、メトヘモグロビン濃度のモニタリングが必要です。

一酸化窒素は酸素（O2 ）と結合すると、別の副産物として二酸化窒素（NO2）を生成します。酸素濃度が高く、一酸化窒素療法の持続時間も長く、人工呼吸器の流量も低いほど、NO2の生成量は多くなります。NO2は有毒であるため、一酸化窒素療法では常にその濃度をモニタリングする必要があります。NO2濃度が高いと、細胞損傷、出血、肺水腫を引き起こす可能性があります。

ビル・クリントンがホワイトハウスで1998年のノーベル賞受賞者たちと面会する。左から右へ：フェリド・ムラド（医学）、ルイス・イグナロ（医学）、ダニエル・ツィ（物理学）、ロバート・ファーチゴット（医学）、ビル・クリントン（大統領）、ジョン・ポープル（化学）、ホルスト・L・シュテルマー（物理学）、ロバート・ラフリン（物理学）

左心不全または鬱血性心不全の患者に一酸化窒素を使用すると、肺水腫を引き起こしたり、肺水腫を悪化させたりする可能性があります。

一酸化窒素の発見によるノーベル賞

1998年、ロバート・F・ファーチゴット博士、ルイス・J・イグナロ博士、フェリド・ムラド医学博士の3人のアメリカ人科学者が、心臓血管系と神経系における一酸化窒素の役割の発見によりノーベル生理学・医学賞を受賞しました。 [ 8 ]一酸化窒素の身体への効果は25年以上前から知られていますが、臨床使用はまだ発展途上です。

ヘリウムと酸素

医学では、ヘリオックスは一般に 21% O 2 (空気と同じ) と 79% Heの混合物を指しますが、他の組み合わせも利用可能です。

ヘリオックスは空気よりも気道抵抗が少なく、肺の換気に必要な機械的エネルギーが少なくて済みます。 [ 9 ]呼吸仕事量が軽減されます。これは以下の2つのメカニズムによって実現されます。

  1. 層流傾向の増加
  2. 乱流抵抗の低減

私たちが吸い込む地球上の乾燥した空気は、窒素78.8%、酸素20.95%、アルゴン0.93%で構成されています。ヘリオックス療法は、窒素をヘリウムに置き換えるものです。ヘリウム自体には薬理学的効果はなく、体内で反応しません。その唯一の目的は、気流の乱れを少なくし、酸素が肺に届きやすくすることです。乱流が少ないほど、呼吸に必要な労力は少なくなります。

ヘリウムとヘリオックスの特性

ヘリウム（He）は無色、無臭、無味で不活性な希ガスです。ヘリウムは水素に次いで2番目に軽い気体です。[ 10 ]

ヘリオックスの粘度は空気と同程度ですが、密度は大幅に低くなります（標準温度で0.5 g/Lに対し、1.25 g/L ）。気道を通る気体の流れは、層流、遷移流、乱流で構成されます。それぞれの流れの傾向はレイノルズ数で表されます。ヘリオックスの低密度によりレイノルズ数も低くなり、したがって任意の気道において層流が発生する確率が高くなります。層流は乱流よりも抵抗が少ない傾向があります。

層流となる小気道では、抵抗は気体の粘性に比例し、密度とは無関係であるため、ヘリオックスの効果は小さい。ハーゲン・ポアズイユの式は層流抵抗を表す。乱流となる大気道では、抵抗は密度に比例するため、ヘリオックスは大きな効果を持つ。

ヘリオックスは1930年代初頭から医療に使用されてきました。気管支拡張薬が登場する以前は、急性喘息の治療の中心でした。現在、ヘリオックスは主に大気道狭窄（腫瘍や異物による上気道閉塞、声帯機能不全）の治療に使用されています。また、中気道狭窄（クループ、喘息、慢性閉塞性肺疾患）にもヘリオックスが使用されることがあります。

これらの疾患の患者は、呼吸困難（息切れ）、低酸素血症（動脈血中の酸素含有量が正常値を下回る）、そして最終的には極度の疲労による呼吸筋の衰弱など、さまざまな症状を呈する可能性があります。その結果、呼吸不全に陥り、挿管や人工呼吸器が必要になることがあります。ヘリオックスはこれらの影響をすべて軽減し、患者の呼吸を楽にします。[ 11 ]ヘリオックスは、特に高齢者の患者を人工呼吸器から離脱させる際や、吸入薬を噴霧する際にも有用であることが分かっています。[ 12 ]研究では、麻酔の投与にヘリウムと酸素の混合物を使用する利点も示されています。[ 13 ]

ヘリオックスの副作用

ヘリオックスの副作用は、吸入したヘリウムによって声が変化することです。話し声が甲高い音になります。これは、低密度のガスが声帯を通過することで起こります。この効果は可逆的です。

参考文献

  1. ^ a b c d Moncada S (1999). 「一酸化窒素：発見と臨床医学への影響」 . JR Soc Med . 92 (4): 164–9 . doi : 10.1177/014107689909200402 . PMC  1297136. PMID  10450191 .
  2. ^ Kacmarek, Robert M. 『呼吸ケアの基礎』（第11版）エルゼビア、905頁。
  3. ^ a b Gentile, Michael A. (2011年9月1日). 「吸入医療ガス：酸素以上の呼吸」 .呼吸ケア. 56 (9): 1341–1359 . doi : 10.4187/respcare.01442 . ISSN 0020-1324 . PMID 21944684. S2CID 34231129 .   
  4. ^ Kacmarek, Robert M.呼吸ケアの基礎。
  5. ^ Kacmarec, Robert.呼吸ケアの基礎. エルゼビア.
  6. ^ Kacmarek, Robert M.呼吸ケアの基礎エルゼビア。
  7. ^ Kacmarek, Robert.呼吸ケアの基礎. エルゼビア.
  8. ^ SoRelle, Ruth (1998年12月). 「一酸化窒素の発見で科学者にノーベル賞」 . Circulation . 98 (22): 2365–2366 . doi : 10.1161/01.CIR.98.22.2365 . ISSN 0009-7322 . PMID 9832478 .  
  9. ^ 「ヘリオックス21」 .リンデ・ガス・セラピューティクス。 2009 年 1 月 27 日。2011 年4 月 13 日に取得。
  10. ^ Walsh, Brian K.新生児および小児呼吸ケア（第4版）エルゼビア。
  11. ^ BOC Medical. 「Helioxデータシート」（PDF） .
  12. ^ Lee DL, Hsu CW, Lee H, Chang HW, Huang YC (2005年9月). 「重症喘息増悪におけるヘリオックスと酸素併用によるアルブテロール療法の有益な効果」 . Academic Emergency Medicine . 12 (9): 820–7 . doi : 10.1197/j.aem.2005.04.020 . PMID 16141015. 2005年12月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年7月8日閲覧。 
  13. ^ Buczkowski PW, Fombon FN, Russell WC, Thompson JP (2005年11月). 「気道狭窄モデルにおける高頻度ジェット換気に対するヘリウムの影響」 . British Journal of Anaesthesiology . 95 (5): 701–5 . doi : 10.1093/bja/aei229 . PMID 16143576 . 
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