PaO2だけでは見えない酸素不足―Hbと飽和度で計算する動脈血酸素含量

考え方

血液が運ぶ酸素は、ヘモグロビン（Hb）に結合した酸素と、血漿に物理的に溶け込んだ溶存酸素の2つからなる。本問では溶存酸素を無視してよいとされているので、Hbに結合している酸素の量だけを求めればよい。 Hb結合酸素量は「Hb量 × 酸素と実際に結合している割合（SaO2）× Hb 1 gあたりの最大結合量（1.34 mL）」で計算する。

計算過程

1. 動脈血100 mL中のHb量 100 mL = 1 dLなので、Hb 8.9 g/dL × 1 dL = 8.9 g である。 2. そのうち酸素と結合しているHb量 SaO2（動脈血酸素飽和度）は、全Hbのうち酸素と結合しているHbの割合を表す。SaO2 84%なので、 8.9 g × 0.84 = 7.476 g 3. 結合している酸素量 1 gのHbは1.34 mLの酸素と結合するので、 7.476 g × 1.34 mL/g ≒ 10.02 mL 小数点以下第1位を四捨五入して、答えは 10 mL となる。

よくある誤り

SaO2を掛け忘れて 8.9 × 1.34 ≒ 11.9 → 12 mL とする誤答が多い。この値はHbがすべて酸素で飽和した場合の最大量（酸素結合能）であり、実際の酸素含量ではない。問題文には赤血球数、Ht、PaCO2、HCO3－など計算に使わない値も並んでいるので、必要なデータ（Hb と SaO2）を見極めることが大切である。

動脈血酸素含量（CaO2）の式

CaO2（mL/dL）＝ 1.34 × Hb（g/dL）× SaO2 ＋ 0.003 × PaO2（Torr） 前半がHb結合酸素、後半が溶存酸素である。溶存酸素の係数（約0.003 mL/dL/Torr）は非常に小さく、本症例ではPaO2 45 Torrなので 0.003 × 45 ≒ 0.14 mL/dL にすぎない。含めても10.16 mL程度で、四捨五入後の答えは変わらない。このため通常の空気呼吸下では溶存酸素はほぼ無視できる。ただし高濃度酸素吸入や高気圧酸素療法でPaO2が非常に高くなると、溶存酸素の寄与が無視できなくなる。 なお、Hb 1 gあたりの酸素結合量には1.34のほか、1.36や理論値の1.39が用いられることもあるが、国試では問題文の指定値に従えばよい。

健常者との比較

健常成人（Hb 15 g/dL、SaO2 97〜98%）では、CaO2 ≒ 1.34 × 15 × 0.98 ≒ 19.7 mL/dL、つまり約20 mL/dLである。本症例は約10 mL/dLと、健常者のおよそ半分しか酸素を運べていない。これは貧血（Hb 8.9 g/dL）と低酸素血症（SaO2 84%）が重なっているためである。

酸素運搬量

組織への酸素供給量（DO2）は「CaO2 × 心拍出量」で決まる。したがって組織の酸素化を評価するにはPaO2やSaO2だけでなく、Hb値（貧血の有無）と心拍出量も考慮する必要がある。貧血ではPaO2やSaO2が正常でも酸素含量は低下する点が重要である。

本症例の血液ガスについて（参考）

pH 7.40と正常だが、PaCO2 50 Torr（高値）とHCO3－ 30 mEq/L（高値）であり、呼吸性アシドーシスに対して腎性の代償（HCO3－の再吸収亢進）が働いた状態と解釈できる。慢性閉塞性肺疾患（COPD）などの慢性の高二酸化炭素血症を伴う呼吸不全で見られるパターンである。PaO2 45 Torrは60 Torr以下であり、呼吸不全（II型：PaCO2 > 45 Torr を伴う）の基準を満たす。