気管挿管（通常は単に挿管と呼ばれます）とは、気道を確保したり、特定の薬剤を投与するための導管として、気管に柔軟なプラスチックチューブを挿入する処置です。重傷患者、重病患者、または麻酔患者において、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頻繁に行われます。

最も広く用いられている挿管方法は経口気管挿管であり、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。その他の挿管方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（主に長期間の気道確保が必要となる状況で使用）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行われます。しかし、意識のある患者には局所麻酔または表面麻酔を用いて、あるいは緊急時には麻酔なしでも行うことができます。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用いて声帯を確認し、声帯の間から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。他の器具や技術が代わりに使用される場合もあります。

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、チューブを固定し、呼吸ガスの漏出を防ぎ、胃酸などの有害物質が気管気管支に侵入するのを防ぎます。その後、チューブは顔面または首に固定され、Tピース、麻酔呼吸回路、バッグバルブマスク、または人工呼吸器に接続されます。人工呼吸補助や気道確保の必要がなくなった時点で、気管チューブは抜去されます。これは気管抜管（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）と呼ばれます。

何世紀にもわたって、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、この手術を生き延びる患者はごく少数であったため、医師は最後の手段として、瀕死の患者に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、そして病原菌説の理解が深まり、この手術の結果が許容できる治療法として考えられるようになったのは、19世紀後半になってからでした。また、当時は内視鏡器具の進歩も著しく、直接喉頭鏡検査が非外科的な経口気管経路による気道確保の現実的な手段となるほどで​​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、めったに行われない処置から、麻酔科、集中治療医学、救急医学、喉頭科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、食道への誤挿管（致命的な低酸素症につながる可能性があります）など、致命的な合併症を伴うこともあります。そのため、気管挿管を行う前に、気道の解剖学的異常やその他の制御不能な変数による困難や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準備しておく必要があります。

適応症

気管挿管は、病気や医療処置により気道確保、呼吸、血液への酸素供給が困難な様々な状況で適応となります。このような状況では、簡易なフェイスマスクを用いた酸素補給では不十分です。

意識レベルの低下

気管挿管の最も一般的な適応は、おそらく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、呼吸駆動力を減弱させたり、完全に消失させたりする可能性があります。全身麻酔中に気道を確保するための唯一の手段ではありませんが、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]、逆流と誤嚥に対する最大限の保護を提供します[2] 。

脳損傷（重篤な脳卒中、非穿通性頭部損傷、中毒など）により意識レベルが低下することがあります。意識レベルの低下が昏睡または昏睡（グラスゴー・コーマ・スケールのスコアが8未満と定義）にまで重度になると、[3]気道外筋の動的虚脱により気道が閉塞し、肺への空気の自由な流れが妨げられます。さらに、咳や嚥下などの防御的な気道反射が減弱または消失することがあります。気道の開存性（閉塞が相対的にない状態）を回復し、胃内容物の肺への誤嚥から気管支を保護するために、気管挿管が必要となることがよくあります。[4]

低酸素血症

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ことが原因で血液中の酸素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篤な外傷を抱えて危篤状態です。[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において、動脈血二酸化炭素分圧（PaCO 2 ）が45 mmHgを超える場合、特に一連の測定で呼吸性アシドーシスの悪化が認められる場合は、挿管が必要となる。臨床検査値に関わらず、これらのガイドラインは常に臨床的背景に基づいて解釈される。[6]

気道閉塞

気道閉塞が実際に起こっている、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、これは特に乳幼児によく見られます。顔面や首への重度の鈍的または穿通性外傷は、腫れや血腫の拡大、あるいは喉頭、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その付近での熱傷、あるいは喉頭蓋炎を患った人にもよく見られます。持続性の全身性発作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]

気道の操作

気道の診断的または治療的処置（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ことがあります。[4]

新生児

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、新生児に呼吸困難を引き起こし、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]

装置

喉頭鏡

各種ミラーブレードを備えた喉頭鏡ハンドル
各種ミラーブレード（成人用、成人用小、小児用、乳児用、新生児用）を備えた喉頭鏡ハンドル
マッキントッシュブレード各種を備えた喉頭鏡ハンドル
マッキントッシュブレード（成人用大、成人用小、小児、乳児、新生児）を備えた喉頭鏡ハンドル
喉頭鏡検査

気管挿管の大部分は、何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、交換可能な一組のブレード（直線または曲線）から構成される。この器具は、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。このような器具が広く入手できるようになったため、気管の盲目的挿管[8]という技術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場合がある。[9]病院前救急現場では、患者の体位が直接喉頭鏡検査を不可能にしている場合、デジタル挿管が必要になることがある。例えば、自動車事故の後で患者が車内に逆さまの姿勢で閉じ込められ、救出に長時間を要した場合、救急隊員がデジタル挿管を行うことがある。

ストレート型喉頭鏡ブレードとカーブ型喉頭鏡ブレードのどちらを使用するかは、気道の解剖学的特徴と喉頭鏡使用者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を特徴とするミラーブレードは、開口制限のある患者や喉頭が高位にある患者など、気道構造が困難な患者によく使用されます。このデザインは喉頭蓋を直接観察できるため、声門を正確に露出させることができます。[10] 一方、マッキントッシュブレードは、アルファベットの「C」または「J」を連想させる湾曲形状をしており、正常な気道構造の患者に対する日常的な挿管に好んで用いられます。この湾曲形状は間接喉頭鏡検査を可能にし、ほとんどの成人患者において声帯と声門の観察を容易にします。[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術者の好みによって左右されます。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すが、ミラーブレードは直管ブレードによる挿管に適しています。どちらのブレードも、サイズ0（乳児用）からサイズ4（成人大）まで様々なサイズが用意されており、年齢や体格の異なる患者に対応しています。さらに、視認性を高める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も数多く存在し、主に麻酔科医や耳鼻咽喉科医が手術室で使用しています。[12] [10]

ファイバーオプティック喉頭鏡は、1990年代以降、ますます普及してきました。従来の喉頭鏡とは異なり、これらの装置では喉頭鏡操作者が間接的に喉頭を観察することができます。これは、喉頭を視認するために急峻な湾曲部を観察する必要がある場合や、通常は困難な挿管を行う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搭載した特殊なファイバーオプティック喉頭鏡であり、操作者はビデオモニターで声門と喉頭を観察できます。[13] [14]気管挿管を補助するために使用できるその他の「非侵襲的」装置としては、ラリンジアルマスク[15]（気管内チューブ挿入用の導管として使用）やエアトラック[16]などがあります。

スタイレット

気管内チューブスタイレット
気管内チューブスタイレットは、経口気管挿管を容易にするのに役立ちます

挿管用スタイレットは、気管内チューブに挿入することで、チューブを個々の上気道構造に適合させるように設計された可鍛性金属ワイヤです。この補助器具は、困難な喉頭鏡検査の際によく使用されます。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、[17]例えば、Verathonスタイレットは、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イントロデューサー（「ガムエラスティックブジー」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）、直径15フレンチ（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イントロデューサーは通常、気管に直接挿入され、その後、気管内チューブをガイドとして通過させる（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イントロデューサーは従来のスタイレットよりもかなり柔軟性が高いため、この方法は比較的非侵襲的な気管挿管法と考えられている。[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抜去や交換に使用できます。 [22]クック気道交換カテーテル（CAEC）もこのタイプのカテーテルの一例です。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。また、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。

ライト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

カフ付き気管内チューブ
ポリ塩化ビニル製のカフ付き気管内チューブ
カーレンズ二腔気管内チューブ
カーレンズ二腔気管内チューブは、VATS肺葉切除などの胸部外科手術に使用されます。

気管チューブは気管に挿入されるカテーテルであり、その主な目的は開通した（開いた、閉塞のない）気道を確立し維持することです。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ます。さまざまな特定の用途に適した多くの異なるタイプの気管チューブが利用可能です。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）を通じて挿入される特定のタイプの気管チューブです。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ています。 [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ります。もう一方の端には、これらのガスを肺に送り込むための開口部があり、バルーン（カフと呼ばれる）が付いている場合もあります。気管内チューブの先端は、気管分岐部（気管が左右の肺に分岐する前）の上に配置され、気管内で密閉されます。これにより、両肺への換気が均等になります。[25]気管切開チューブは気管チューブの一種で、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製のチューブが、気管切開孔または輪状甲状間膜切開創に挿入されます。 [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供給したり、ヘリウム[27]、一酸化窒素[28]、亜酸化窒素、キセノン[ 29]などのガスや、デスフルラン、イソフルラン、セボフルランなどの揮発性麻酔薬を投与したりするために使用できます。また、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治療薬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]今日のほとんどの現代の気管内チューブ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作られたチューブも特別な用途のために利用可能である。ヒト用には、チューブの内径は2～10.5mm（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、小さいサイズは乳幼児に使用される。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、その他の体液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。カフなしチューブも利用可能であるが、その使用は主に小児に限られている（小さな小児では、輪状軟骨が気道の最も狭い部分であり、通常、機械的人工呼吸器に適切な密閉を提供する）。[13]

カフ付きまたはカフなしに加え、プレフォーム気管内チューブも利用可能です。経口用および経鼻用の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名付けられました）は、プレフォームチューブの中で最も広く使用されています。[31]

気管支内チャンネルと気管内チャンネルを備えた二腔内気管支チューブには、様々な種類があります（Carlensチューブ、Whiteチューブ、Robertshawチューブなど）。これらのチューブは通常、同軸構造で、2つの独立したチャンネルと2つの独立した開口部を備えています。気管に至る気管内腔と、その遠位端が右または左の主気管支に1～2cm挿入される気管支内腔が組み込まれています。また、気管内腔が1つで気管支内ブロッカーが一体化されたUniventチューブもあります。これらのチューブを使用することで、両肺または片方の肺のみを換気することができます。片肺換気（手術側の肺を虚脱させる）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観察およびアクセスしやすくなります。[32]

「装甲型」気管内チューブは、ワイヤーで補強されたカフ付きのシリコンゴム製チューブです。ポリ塩化ビニル製のチューブよりもはるかに柔軟性があり、圧縮やねじれが生じにくいのが特徴です。そのため、気管内挿管が長時間続くと予想される場合や、手術中に頸部を屈曲させたままにする必要がある場合に有効です。ほとんどの装甲チューブはマギルカーブを描いていますが、プレフォーム済みの装甲型RAEチューブも利用可能です。別のタイプの気管内チューブには、膨張式カフのすぐ上に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。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囲のレーザー手術用に特別に設計されています。[33]

チューブの配置を確認する方法

CXR画像では気管内チューブが良好な位置にある。矢印はチューブの先端を示す。
気管内チューブの深さが不十分です。矢印が先端を示しています。

気管チューブの配置を確認する単一の方法は、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器具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。換気移動では、胸壁の両側の均等な上下動が明らかになります。また、呼気のたびにチューブの内腔内に少量の水蒸気が明らかになり、気管チューブ内に胃内容物があることはありません。[33]

理想的には、気管チューブの配置を確認するために用いられる方法の少なくとも1つは測定器である。波形カプノグラフィーは、気管内におけるチューブの配置確認におけるゴールドスタンダードとして浮上している。その他の器具を用いる方法としては、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などがある。[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2cm（1インチ）上、気管の中央部に位置する。これは胸部X線で確認できる。気管チューブが気管の奥深く（気管分岐部を越えて）挿入された場合、気管チューブの先端は右主気管支内にある可能性が高く、この状態はしばしば「右主気管支挿管」と呼ばれる。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/灌流の不均衡により酸素含有量が減少する可能性があります。[36]

特別な状況

緊急事態

緊急時の気管挿管は、気道内の血液、嘔吐物、分泌物、および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を用いた場合困難となる場合がある。そのため、顔面の重度の外傷、完全な上気道閉塞、重度の換気低下、または多量の上気道出血のある患者は、ファイバーオプティック挿管の適応とはなりにくい。 [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名の医師が必要となる。[38]救急外来におけるファイバーオプティック技術を用いた成功率はわずか83～87%と報告されており、患者の最大22%に重度の鼻出血が認められる。 [39] [40]これらの欠点により、緊急および救急状況におけるファイバーオプティック気管支鏡の使用はある程度制限される。[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必ずしもすぐに対応できるとは限りません。そのため、根治的気道確保への橋渡しとして機能する特殊な器具が開発されています。このような器具には、ラリンジアルマスク、カフ付き経口咽頭エアウェイ、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）、間接ファイバースコープ硬性スタイレット（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）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]

迅速導入および挿管

救急手術室で準備された喉頭鏡
緊急麻酔用に準備された喉頭鏡

迅速導入挿管法（RSI）は、全身麻酔の導入法の一つで、緊急手術や患者の胃が満杯であると想定される状況で一般的に用いられます。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す。 [34] RSIでは、従来、密着した酸素マスクを用いて肺に酸素を供給し、続いて静脈内睡眠導入剤とロクロニウム、サクシニルコリン、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順次投与してから気管挿管を行います。[45]

RSIと通常の気管挿管との重要な違いの一つは、全身麻酔が効き呼吸が停止した後、気管挿管とカフの膨張が完了するまで、医師が肺の換気を手動で補助しないことである。RSIのもう一つの重要な特徴は、気道確保と気管挿管を行う前に、輪状軟骨に手動で「輪状軟骨圧迫」を加えることであり、これはしばしば「セリック法」と呼ばれる。[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。輪状軟骨圧迫を加えると、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、喉頭鏡検査医の視界を妨げ、気道確保を遅らせる可能性があります。[50]

輪状軟骨圧迫法はしばしば「BURP」（後方上方右方圧迫）法と混同される。[51]どちらも喉頭器官の前部（前面）に指で圧迫を加えるものであるが、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の声門の視界を改善することである。[52]輪状軟骨圧迫法とBURP法はどちらも喉頭鏡検査の結果を悪化させる可能性がある。[53]

RSIは、患者の意識はあるものの呼吸不全が差し迫っている場合（重度の外傷など）の病院前救急状況にも用いられることがあります。この処置は、航空救急隊員によって一般的に実施されます。航空救急隊員は、移動中の固定翼機または回転翼機内での挿管は環境要因により非常に困難であるため、搬送前にRSIを用いて挿管を行うことがよくあります。患者は航空機で搬送される前に、地上で麻痺状態にされ、挿管されます。

輪状甲状間膜切開術

輪状甲状間膜切開術では、甲状軟骨と輪状軟骨の間の輪状甲状膜に切開または穿刺を行います。
輪状甲状間膜切開術では、甲状軟骨と輪状軟骨の間の輪状甲状膜に切開または穿刺を行います。
輪状甲状間膜切開キット
輪状甲状間膜切開キット

輪状甲状間膜切開術は、異物による気道閉塞、血管性浮腫、重度の顔面外傷など、生命を脅かす特定の状況において、皮膚と輪状甲状膜を切開して気道を確保する手術です。 [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、ほぼ常に最後の手段として行われます。輪状甲状間膜切開術は気管切開術よりも容易かつ迅速に実施でき、頸椎の操作を必要とせず、合併症も少ないです。[55]

この手技を実施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、太い（12～14ゲージ）静脈カテーテルを使用して輪状甲状膜を穿刺する。[56]その後、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命を救う可能性があるが、この手技は確実な気道が確保されるまでの暫定的な処置であることを目的としている。[57]針輪状甲状膜切開術では十分な酸素供給が可能であるが、輪状甲状膜切開カテーテルの直径が小さいため二酸化炭素の除去（換気）が不十分である。針輪状甲状間膜切開術による無呼吸酸素化を1時間行った後では、酸素飽和度が98%以上であるにもかかわらず、 PaCO2が250mmHg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]より確実な気道確保は、外科的輪状甲状間膜切開術を行うことで可能であり、この手術では、5～6mm（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が、ワイヤーガイド下経皮的拡張術（セルジンガー法）またはポリ塩化ビニルカテーテルを輪状甲状間膜に挿入する従来の外科手術法のいずれかを使用できる、包装済みの輪状甲状間膜切開キットを販売しています。これらのキットは、病院の救急外来や手術室、救急車、その他の特定の病院前施設に備え付けられている場合があります。[60]

気管切開

気管内の気管切開チューブの図
気管内の気管切開チューブの図：
1 -声帯
2 -甲状軟骨
3 -輪状軟骨
4 -気管リング
5 - バルーンカフ

気管切開は、首の前側を切開し、気管の切開部から直接気道を開くことから成ります。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ための場所として使用することもできます。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ます。この開口部はメスまたは針によって作られる場合があり（それぞれ外科的[59]および経皮的[61]技術と呼ばれます）、両方の技術が現在の診療で広く使用されています。反回神経（喉頭を制御する神経）の損傷のリスクを制限するために、気管切開はできるだけ気管の上部で行われます。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の使用や気管分泌物の除去（例：昏睡患者、頭頸部を含む広範囲手術）などが含まれる。[62] [63]

子供たち

挿管され人工呼吸器を必要とする未熟児
新生児集中治療室で挿管され、人工呼吸器を必要とする体重990グラム（35オンス）の未熟児

小児と成人の気道解剖学および呼吸生理学には大きな違いがあり、小児患者への気管挿管を行う際には、これらの違いを慎重に考慮する必要があります。乳児期には非常に顕著なこれらの違いは、人体が成熟年齢に近づき、BMIが上昇するにつれて徐々に消失します。[64]

乳幼児の場合、経口気管挿管は経鼻気管挿管よりも容易です。経鼻気管挿管は、アデノイド脱臼や鼻出血のリスクを伴います。より困難ではありますが、集中治療室で長時間の挿管を必要とする小児においては、経鼻気管挿管の方が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好ましいとされています。成人と同様に、小児における困難な気管挿管を支援するために特別に設計された器具が数多く存在します。[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ます。[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ります。気管の直径に対し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ります。逆に、チューブが小さすぎると、声門を通って口や鼻から逆行性のガス漏れ（チューブ周囲の「リーク」と呼ばれる）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ります。過度のリークは通常、より太い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ます。[70]

正しく挿入された気管チューブの先端は、胸部の前後X線写真で鎖骨の間の気管の真ん中あたりに見えます。チューブの正しい直径は、約25cm（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、子供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、子供の口角から外耳道までの距離を2倍することで推定できます。未熟児の場合、内径2.5mm（0.1インチ）が気管チューブの適切なサイズです。在胎週数正常な乳児の場合、内径3mm（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（mm）は（患者の年齢+16）/4であり、適切な挿入深度（cm）は12+（患者の年齢/2）である。[33]

新生児

新生児の挿管においては、分泌物による気管閉塞や肺虚脱のリスクを軽減し、疼痛を軽減するために、気管内吸引がしばしば用いられます。[7]吸引は、特定の間隔で行われる場合もあれば、「必要に応じて」行われる場合もあり、また頻度が低い場合もあります。挿管された乳児における最も効果的な吸引スケジュールや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]

難易度の予測

下顎に巨大なエナメル上皮腫を患った子供
この巨大なエナメル上皮腫を持つ子供では気管挿管は困難であると予想される

気管挿管は簡単な処置ではなく、失敗した場合の結果は重大である。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つに照らして点数化される。予定されている外科的処置（例：頭頸部の手術、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]多くの人は気道の解剖学的構造が特殊であり、例えば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、顎の発達異常がある人、顔や首に余分な脂肪組織がある人などが挙げられる。従来の喉頭鏡を用いた方法では、このような患者への気管挿管は困難、または不可能なことさえある。そのため、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。こうした症例の管理において、フレキシブルファイバー気管支鏡や類似の器具の使用は、好ましい治療法の一つとなっている。しかしながら、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には、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ます。これらは、上気道、喉頭、または気管気管支内の様々な部位における閉塞性病変を示唆している可能性があります。過去の手術歴（例：頸椎固定術の既往）、外傷、放射線療法、または頭部、頸部、上胸部の腫瘍も、挿管困難の可能性を示唆する手がかりとなります。気管挿管、特に挿管困難、長時間の挿管（例：集中治療室）、または気管切開の既往も記録されます。[34]

気道の詳細な身体検査が重要であり、特に以下の点が重要である： [73]

  • 頸椎の​​可動範囲: 被験者は顎が胸に触れるまで頭を後ろに傾け、次に前に傾け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）、または顎後退症（上顎と下顎の位置ずれ）などの問題がないか調べます。
  • 甲状頤間距離:喉仏と顎の間に被験者の指 3 本が入る距離。
  • 口の大きさに対する舌と口蓋の大きさと形状。
  • 歯、特に上顎切歯が突出しているかどうか、緩んだ歯や損傷した歯、または歯冠があるかどうかを確認します。

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。このスコアは、口腔の構造、特に口蓋垂底、口蓋柱、軟口蓋の視認性を調べることで決定される。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、単一のスコアやスコアの組み合わせでは、挿管が困難な患者全員を特異的に検出することはできない。[77] [78]さらに、経験豊富な麻酔科医を対象とした、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ある研究では、同じ患者を長期間にわたって一貫して評価しているわけではなく、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わずか25%であったことが明らかになりました。[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、これらの身体検査や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が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容易に利用できる必要があります。[82]

合併症

気管挿管は、酸素供給と換気の最も確実な手段であり、逆流や誤嚥に対する最大限の保護を提供するため、様々な状況下での気道管理において一般的に最良の方法と考えられています。[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を引き起こす可能性があります。[84]

経口気管挿管を円滑に行うためには、4つの解剖学的特徴が満たされていなければならない。すなわち、十分な開口（顎関節の全可動域）、十分な咽頭間隙（口腔の奥を診察して判定）、十分な顎下間隙（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必要がある空間）、そして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、挿管は困難となることが予想される。[84]

喉頭鏡検査および経口気管チューブ挿入後には、軽度の合併症がよく見られます。これらの合併症は典型的には短期間で治まり、咽頭痛、唇や歯肉、あるいは上気道内のその他の構造物の裂傷、歯の欠け、折れ、あるいは脱臼、鼻の損傷などが挙げられます。その他の合併症は一般的ですが、より重篤化する可能性があり、心拍の亢進や不整、高血圧、頭蓋内圧および眼圧の上昇、気管支痙攣などが挙げられます。[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、顎関節または披裂軟骨の骨折または脱臼、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ります。[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ります。[39] [40]フレキシブルファイバー喉頭鏡などの新しい技術により、これらの合併症の発生率は低下しましたが、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す。[84]

合併症は重篤で長期または永続的となることもあり、例えば声帯損傷、食道穿孔および咽後膿瘍、気管支挿管、神経損傷などが挙げられる。喉頭痙攣および陰圧性肺水腫（肺への水貯留）、誤嚥、気づかれない食道挿管、気管チューブの偶発的な外れや脱落など、直ちに生命を脅かす場合もある。[84]長期挿管または気管切開に伴うことが多い致命的となる可能性のある合併症には、気管と腕頭動脈（気管腕頭瘻）または食道（気管食道瘻）などの近隣構造物との異常な交通がある。その他の重大な合併症には、気管の硬直性喪失による気道閉塞、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。過膨張による合併症の多くは、過剰なカフ圧によって気管粘膜への血液供給が制限されることに起因する。 [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た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、その結果酸素化と換気が失敗すると、生命を脅かす合併症となり、すぐに対応しないと酸素含有量の減少、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：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、こ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、基本的な救急救命士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救急室で死亡した。[89]このため、アメリカ心臓協会の心肺蘇生ガイドラインでは、気管挿管の役割を軽視し、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優先している。[2] 質の高い研究では、この変化を支持する証拠が示されており、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きた。[93]

合併症の一つとして、意図せず、かつ認識されずに食道に挿管されてしまうことが挙げられます。これは非常に一般的であり（経験の浅い医師の場合、25%にも上ります） 、有害事象、あるいは致命的な結果につながる可能性が高くなります[89] 。このような場合、酸素は意図せず胃に投与され、そこから肺ではなく循環器系に取り込まれることができなくなります。この状況を速やかに特定し、是正しなければ、脳および心臓の低酸素症により死に至る可能性があります。

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に登録されている4,460件の請求のうち、266件（約6%）が気道損傷によるものでした。この266件のうち、87%は一時的な損傷、5%は永続的または後遺症を伴う損傷、8%は死亡に至りました。食道または咽頭の穿孔の請求には、挿管困難、60歳以上、女性という要素が関連していました。穿孔の請求のうち、穿孔の初期兆候が認められたのはわずか51%でしたが、後遺症が発現したのは65%でした。[94]

SARSとCOVID-19のパンデミックでは、呼吸困難に陥った重症患者に対し、人工呼吸器を併用した気管挿管が行われました。この処置を行うと、介護者が感染するリスクがあります。 [95] [96] [97]

代替案

気管挿管は逆流や誤嚥に対する最も高い防御効果をもたらしますが、気道確保のための唯一の手段ではありません。気道管理、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、ラリンジアルマスク、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）、経鼻BiPAPマスク、簡易フェイスマスク、経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、または麻酔深度が換気機能に重大な悪影響を及ぼさないような特定の症例では、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、リスクとベネフィットの比率が良好である（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）限り、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よって閉鎖式と開放式の2つに分類されます。気管挿管は、閉鎖回路を用いて換気を行うため、閉鎖式の典型的な例です。開放式の気道管理には、自発換気、無呼吸換気、ジェット換気など、いくつかの種類があります。それぞれに長所と短所があり、それらが適切なタイミングを決定します。

自発呼吸は伝統的に吸入薬（ガス導入、またはハロタンやセボフルランを用いた吸入導入）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用いた自発呼吸（STRIVE Hi）は、プロポフォールを徐々に滴定することで深い麻酔レベルでも換気を維持する開気道確保法である。気管挿管の代替として気道手術において用いられてきた。[99]

歴史

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枚に見られる。[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ーベルス・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年頃古代インドで書かれたサンスクリット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（129-199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（980-1037年）は1025年に14巻からなる医学百科事典『医学典範』の中で、呼吸を楽にするために気管挿管を使用する方法を記述した。[107] 12世紀の医学書アル・タイシルの中で、アル・アンダルスのイブン・ズフル（1092-1162年）（別名アヴェンゾアル）は 気管切開手術について正しい記述をしている。[108]

動物への気管挿管とそれに続く人工呼吸に関する最初の詳細な記述は、ブリュッセルのアンドレアス・ヴェサリウス（1514–1564）によるものである。1543年に出版された彼の画期的な著書『人体について』では、胸郭を切開した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、扁桃周囲膿瘍の患者を気管切開により治療することに成功した。ブラッサヴォラは1546年にその記録を出版しており、この手術は以前にも多くの文献で言及されていたにもかかわらず、記録に残る最初の成功した気管切開術とされている。[109] 16世紀末、ヒエロニムス・ファブリキウス（1533–1619）は、実際に気管切開術を行ったことはなかったものの、著書の中で気管切開術の有用な手法について記述した。1620年には、フランスの外科医ニコラ・アビコ（1550–1624）が4件の気管切開術の成功例を報告した。[110] 1714年には、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）が溺死者の気管切開術を行った。[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の治療の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・トゥルソー（1801-1867）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」の治療のために行われた。[112] 1830年から1855年の間に、パリでは350件以上の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、全生存率はわずか20～25%であった。これに対し、トゥルー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ました。[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た最初の選択的気管切開術の成功例を論文発表した。[114] 1888年、サー・モレル・マッケンジー（1837–1892）は、気管切開術の適応について論じた本を出版した。[115] 20世紀初頭、気管切開術は、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った。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術の技術を報告した。[116]

喉頭鏡検査と非外科的技術
喉頭鏡専門医が被験者に間接喉頭鏡検査を実施している
喉頭鏡検査。ガルシア著、1884年

1854年、スペインの歌唱教師マヌエル・ガルシア（1805–1906）は、生きた人間で機能してい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って生じる喉頭閉塞を回避するために、非外科的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可能にす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、および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用い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ました。[121]ジャクソンは、操作者がスライドさせて引き出すことで気管内チューブまたは気管支鏡を通過させる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ました。[122]また 1913 年に、ニューヨークの外科医ヘンリー・H・ジェーンウェイ(1873–1921) は、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ました。[123]この分野のもう一人の先駆者は、サー・アイヴァン・ホワイトサイド・マギル(1888–1986) 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器具を発明しました。[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開発しました。[131]マッキントッシュブレードは今日でも経口気管挿管に最も広く使用されている喉頭鏡ブレードです。[10]

1945年から1952年の間に、光学技術者たちはルドルフ・シンドラー（1888-1968）の初期の研究を基にして、初の胃カメラを開発しました。 [132] 1964年には、これらの初期の胃カメラの1つに光ファイバー技術が応用され、初のフレキシブル光ファイバー内視鏡が誕生しました。 [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ましたが、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ました。 [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用いて導入されました。[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において不可欠な器具となりました。[13] 21世紀のデジタル革命は、気管挿管の技術と科学に新たな技術をもたらしました。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ており、気管挿管に必要な声門の画像を生成します。[32]

参照

注記

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