肩で息をする3歳児―呼吸器ではなく「血液の酸」を疑え、糖尿病性ケトアシドーシスの初期治療
第105回医師国家試験 A問題 第48問
国試問題にチャレンジ
3歳の男児。肩呼吸が続くことを主訴に来院した。2週前に上気道炎に罹患した。その後元気がなくなり，水分を欲しがることが多くなった。次第に頻尿と夜尿とを認めるようになり，肩で大きな息をするようになった。身長92 cm（－1.0 SD），体重12.1 kg（－1.4 SD）。体温37.1℃。呼吸数32/分。脈拍104/分，整。血圧90/62 mmHg。経皮的動脈血酸素飽和度〈SpO2〉99％。目はうつろで眼周囲はくぼみ，呼吸は速く肩を上下させている。陥没呼吸を認めない。会話は可能である。心音と呼吸音とに異常を認めない。腹部はやや膨隆しているが，肝・脾を触知しない。尿所見：蛋白（－），糖4＋，ケトン体4＋。血液所見：赤血球471万，Hb 13.8 g/dL，Ht 43％，白血球11,200，血小板16万。血液生化学所見：血糖664 mg/dL，総蛋白6.5 g/dL，アルブミン4.2 g/dL，尿素窒素8.1 mg/dL，クレアチニン0.3 mg/dL，AST 22 IU/L，ALT 18 IU/L，LD 437 IU/L（基準335～666），Na 126 mEq/L，K 3.9 mEq/L，Cl 99 mEq/L。CRP 0.1 mg/dL。動脈血ガス分析（自発呼吸，room air）：pH 7.13，PaCO2 25 Torr，PaO2 102 Torr，HCO3－ 8 mEq/L。 まず投与するのはどれか。
- a.抗菌薬
- b.生理食塩液
- c.バソプレシン
- d.20％ブドウ糖液
- e.重炭酸ナトリウム
対話形式の解説
ドクター
医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクターまとめ
多飲・多尿・体重減少に続いて深く速い呼吸がみられ、酸素化が保たれている場合は、代謝性アシドーシスに対するクスマウル大呼吸を考え、高血糖・ケトン体陽性・アニオンギャップ開大を確認すれば糖尿病性ケトアシドーシスと診断できます。小児では1型糖尿病の初発として発症することが多く、治療はまず生理食塩液で脱水と循環を補正し、その後インスリン持続静注を開始し、排尿を確認してカリウムを補充します。血清カリウムが正常でも体内総量は不足しており、高血糖時の低ナトリウム血症は補正Naで評価する点が重要です。重炭酸ナトリウムは原則使わず、ブドウ糖は血糖が下がってからインスリン継続のために加え、最も警戒すべき合併症である脳浮腫を念頭に急激な補正を避けます。治療の「順番」に病態生理の理解が反映される、救急・小児・内分泌のいずれにも通じる重要テーマです。
解答・解説
正解はbです
所見の整理
・3歳男児。2週前の上気道炎の後から元気がなくなり、口渇・多飲、頻尿・夜尿（多尿）が出現し、やがて肩で大きく息をするようになった。 ・眼周囲のくぼみ、うつろな目、脈拍104/分：脱水の所見である。体重は－1.4 SDと身長（－1.0 SD）に比べて少なく、体重減少を示唆する。 ・呼吸数32/分で深く速い呼吸だが、SpO2 99％、PaO2 102 Torr、陥没呼吸なし、呼吸音正常：肺や気道の病気による呼吸困難ではない。代謝性アシドーシスを呼吸で代償しようとするクスマウル（Kussmaul）大呼吸である。 ・血糖664 mg/dL、尿糖4＋、尿ケトン体4＋：著明な高血糖とケトーシス。 ・動脈血ガス：pH 7.13（酸血症）、HCO3－ 8 mEq/L（著明低下）、PaCO2 25 Torr（呼吸性代償による低下）→ 代謝性アシドーシス。アニオンギャップ＝Na－（Cl＋HCO3－）＝126－（99＋8）＝19 mEq/Lと開大しており、ケトン体（βヒドロキシ酪酸・アセト酢酸）の蓄積による。 ・Na 126 mEq/L：高血糖で細胞内から細胞外へ水が移動して薄まった見かけ上の低ナトリウム血症である。血糖100 mg/dLの上昇ごとにNaは約1.6 mEq/L低下するため、補正Naは126＋1.6×（664－100）/100≒135 mEq/Lとなり、実際にはほぼ正常である。 ・K 3.9 mEq/L：血清値は正常だが、アシドーシスとインスリン欠乏でKが細胞外へ移動しているためであり、浸透圧利尿によって体内の総K量は大きく不足している。 ・白血球11,200だがCRP 0.1 mg/dL、体温37.1℃：DKAのストレス反応で白血球は増えやすく、細菌感染を示す所見はない。
診断へのプロセス
高血糖（250 mg/dL以上）、ケトン体陽性、代謝性アシドーシス（pH 7.3未満またはHCO3－ 15 mEq/L未満）がそろい、糖尿病性ケトアシドーシス（DKA）と診断できる。小児で多飲・多尿・体重減少に続いて発症しており、ウイルス感染を契機に顕在化した1型糖尿病の初発と考えられる。小児の1型糖尿病は、診断時にDKAを呈していることが少なくない。pH 7.13、HCO3－ 8 mEq/Lは、重症度分類で中等症（pH 7.1〜7.2未満またはHCO3－ 5〜10 mEq/L）にあたる。
設問の考え方
DKAの治療は、①脱水（循環血漿量減少）の補正、②インスリン投与による高血糖とケトン体産生の是正、③電解質（とくにK）の補正、の三本柱である。このうち最初に行うのは等張の輸液による循環の回復である。輸液だけでも腎血流が改善して尿からの糖排泄が進み、インスリン拮抗ホルモンが減って血糖は下がり始める。循環血漿量が少ないままインスリンを先に投与すると、糖とともに水とKが細胞内へ移動し、循環不全や低カリウム血症を悪化させる。小児ではインスリンの持続静注は輸液開始の1時間程度後から開始するのが標準的である。したがって「まず投与する」のは生理食塩液である。
選択肢考察
- ×a. 抗菌薬
誤り。体温37.1℃、CRP 0.1 mg/dLで、細菌感染を示唆する所見はない。白血球11,200/μLの軽度上昇は、DKAに伴うストレス反応（カテコラミン・コルチゾールの増加）でしばしばみられ、感染の根拠にはならない。2週前の上気道炎はウイルス性と考えられ、既に治まっている。DKAの誘因として細菌感染症（肺炎、尿路感染症など）が明らかな場合には抗菌薬を投与するが、本例では適応がなく、少なくとも最初に投与する薬ではない。
- ○b. 生理食塩液
正しい。DKAでは高血糖による浸透圧利尿と嘔吐・摂食不良で、体重の5〜10％に及ぶ高度の脱水がある。最初に等張液である生理食塩液（0.9％ NaCl）を投与して循環血漿量を回復させる。小児では、末梢循環不全があれば10〜20 mL/kgを30〜60分程度で投与し、必要に応じて繰り返す。その後は、残りの不足量を24〜48時間かけてゆっくり補う。小児DKAで最も重大な合併症は脳浮腫であり、急速な大量輸液や血漿浸透圧の急激な低下を避けることが重要である。インスリン（速効型インスリンの持続静注、0.05〜0.1単位/kg/時）は輸液開始後おおむね1時間してから始める。排尿を確認し、Kが高値でなければ輸液にKを加える。
- ×c. バソプレシン
誤り。バソプレシン（抗利尿ホルモン）は、中枢性尿崩症の多尿に用いる。尿崩症は低張で多量の尿が出る病態で、尿糖は陰性であり、高血糖やケトアシドーシスは起こさない。本例の多尿は高血糖による浸透圧利尿であり、原因の高血糖を是正すれば改善する。脱水を伴うDKAにバソプレシンを投与しても意味がなく、水の貯留によって低ナトリウム血症を悪化させるおそれがある。
- ×d. 20％ブドウ糖液
誤り。血糖664 mg/dLと著明な高血糖がある状態で高濃度のブドウ糖液を投与すると、高血糖と高浸透圧、浸透圧利尿による脱水をさらに悪化させる。DKAの治療でブドウ糖を用いるのは、インスリン治療で血糖が250〜300 mg/dL程度まで下がった段階で、低血糖を防ぎつつケトン体の産生を抑えるためにインスリン投与を続ける目的で、輸液に5％程度のブドウ糖を加えるときである。治療開始時に20％ブドウ糖液を投与することはない。
- ×e. 重炭酸ナトリウム
誤り。DKAのアシドーシスはケトン体の蓄積によるもので、輸液とインスリン投与でケトン体の産生が止まれば、ケトン体が代謝されて重炭酸イオンが再生され、自然に改善する。重炭酸ナトリウムの投与は、予後を改善するという根拠がなく、低カリウム血症の悪化、中枢神経系の奇異性アシドーシス（CO2が脳内へ移行して髄液pHが低下する）、小児では脳浮腫のリスク上昇などの弊害が指摘されている。成人ではpH 7.0未満の高度アシドーシスで投与を考慮することがあり、小児では心収縮力の低下を伴うきわめて重篤なアシドーシスや生命を脅かす高カリウム血症に限って慎重に検討される。pH 7.13の本例には適応がない。
DKAの病態
インスリンの作用が極端に不足し、グルカゴン・カテコラミン・コルチゾールなどのインスリン拮抗ホルモンが増えることで起こる。 ・糖代謝：末梢での糖の取り込みが低下し、肝での糖新生・グリコーゲン分解が亢進して高血糖となる。血糖が腎の再吸収閾値（約170〜180 mg/dL）を超えると尿糖が出て浸透圧利尿が起こり、水・Na・Kが失われて脱水となる。 ・脂質代謝：脂肪分解が亢進して遊離脂肪酸が肝へ運ばれ、ケトン体（アセト酢酸、βヒドロキシ酪酸）が大量につくられる。ケトン体は酸であり、アニオンギャップ開大性の代謝性アシドーシスを起こす。 ・呼吸の代償：アシドーシスを補うため、深く大きな呼吸（クスマウル大呼吸）でCO2を排出し、呼気にアセトン臭（果物のような甘い匂い）がすることがある。 ・消化器症状：腹痛・嘔吐がみられ、急性腹症と誤られることがある。
小児DKAの治療の流れ（概略）
1）静脈路の確保、心電図モニター、血糖・電解質・血液ガス・ケトン体の頻回測定、意識状態の観察。 2）生理食塩液（または乳酸リンゲル液などの等張液）による初期輸液。 3）輸液開始から約1時間後に速効型インスリンの持続静注（0.05〜0.1単位/kg/時）。インスリンの急速静注（ボーラス）は脳浮腫のリスクがあり行わない。 4）排尿を確認し、Kを輸液に加える（通常40 mEq/L程度）。 5）血糖が250〜300 mg/dL程度に下がったらブドウ糖を加えた輸液に変更し、アシドーシスが改善するまでインスリンを続ける。 6）アシドーシスが改善し経口摂取が可能になったら皮下注射のインスリン療法へ移行する。
小児DKAの脳浮腫
小児DKAの死亡原因として最も重要である。治療開始後数時間〜12時間ほどで起こりやすい。頭痛、意識レベルの低下、徐脈、血圧上昇、失禁などが徴候である。低年齢、初発例、重度のアシドーシス、BUN高値、重炭酸ナトリウムの投与、治療中の補正Naの上昇不良などが危険因子とされる。疑ったらマンニトールや高張食塩水を投与する。
鑑別のポイント
・高浸透圧高血糖状態（HHS）：主に高齢の2型糖尿病。血糖600 mg/dL以上、血漿浸透圧上昇が著明で、ケトアシドーシスは軽度か欠如する。 ・尿崩症：多飲・多尿だが尿糖陰性、低張尿、高ナトリウム血症傾向。
POINT
・多飲・多尿・体重減少＋高血糖＋ケトン体陽性＋アニオンギャップ開大性代謝性アシドーシス＋クスマウル大呼吸 → DKA（小児では1型糖尿病の初発に多い）。 ・治療の第一歩は生理食塩液による脱水の補正。インスリン持続静注は輸液開始後に行う。 ・血清Kが正常でも体内のKは不足している。インスリン投与で低下するため、排尿を確認してK補充を行う。 ・血糖が250〜300 mg/dLまで下がったらブドウ糖を加えた輸液に切り替える。 ・重炭酸ナトリウムは原則使わない（小児では脳浮腫などのリスク）。 ・高血糖時の低Na血症は見かけ上のもの（補正Naで評価する）。 ・小児DKAで最も警戒すべき合併症は脳浮腫。