StudyMed医師国家試験

酸素を吸わせたら眠ってしまった―CO2ナルコーシスで「換気」を取り戻す決断

第111回医師国家試験 I問題 第46問

国試問題にチャレンジ

第111回 I問題 第46問

76歳の女性。発熱と呼吸困難とを主訴に来院していたが,待合室でぐったりして呼びかけに応じない状態で発見された。5年前から労作時呼吸困難のため自宅近くの診療所に通院していたが,2か月前から通院を自己判断で中断していた。3日前から咳嗽,膿性痰および37.5℃の発熱が出現し,今朝から呼吸困難が出現したため救急外来を受診した。喫煙は71歳まで40本/日を50年間。来院時,意識は清明。脈拍96/分,整。血圧132/88mmHg。呼吸数20/分。SpO2 82%(room air)。口唇にチアノーゼを認めた。呼吸音は減弱し,左胸部にrhonchiを聴取した。下腿に浮腫を認めなかった。鼻カニューラで2L/分の酸素投与を開始し,胸部エックス線撮影を行った。その30分後に,血液検査のため順番を待っていた待合室で倒れていたところを発見された。発見時,脈拍124/分,整。血圧162/108mmHg。呼吸数12/分。動脈血ガス分析(鼻カニューラ 2L/分酸素投与下):pH 7.17,PaCO2 102Torr,PaO2 69Torr。胸部エックス線写真を別に示す。  適切な処置はどれか。

第111回 I問題 第46問の問題画像
  1. a.気管挿管
  2. b.胸腔ドレナージ
  3. c.非侵襲的陽圧換気〈NIPPV〉
  4. d.鼻カニューラ 1L/分酸素投与に変更
  5. e.リザーバー付マスク 10L/分酸素投与に変更

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、慢性の呼吸器疾患をもつ高齢者が、酸素投与を始めた後に意識を失った場面での対応を問う問題だ。着眼点は2つ。背景にどんな肺の病気があるか、そして酸素投与後に何が起きたのかを、血液ガスから読み解くことだよ。
医学生医学生
重喫煙歴と長年の労作時呼吸困難があるので、COPDだと思います。咳や膿性痰、発熱が先行しているので、感染を契機にした急性増悪でしょうか。
ドクタードクター
その通り。胸部エックス線写真でも肺の過膨張、つまり横隔膜の平低化や心陰影が縦長になる滴状心がみられ、COPDに合致する。では、酸素投与後の血液ガスをどう解釈する?
医学生医学生
PaO2は上がっているのに、PaCO2が著しく高くてpHがかなり下がっています。呼吸性アシドーシスですね。
ドクタードクター
そう。酸素化は改善したのに、換気が落ちてCO2がたまり、意識障害を来した。これがCO2ナルコーシスだ。呼吸数が減っているのも、換気低下を裏付けているね。
医学生医学生
生理学の講義で、慢性的にCO2が高い人は低酸素が呼吸の刺激になっている、と習いました。それと関係していますか。
ドクタードクター
まさにそれが一因だ。慢性高CO2血症では延髄の中枢化学受容体がCO2に慣れてしまい、頸動脈小体などの末梢化学受容体への低酸素刺激が呼吸ドライブの大きな部分を担う。そこに酸素を与えると刺激が弱まって換気が落ちる。さらに低酸素性肺血管攣縮が解除されて換気血流比が悪化することや、Haldane効果も加わってPaCO2が急上昇するんだ。
医学生医学生
頻脈と血圧上昇もあるのが意外でした。意識障害なら血圧は下がるイメージがあって。
ドクタードクター
高CO2血症は交感神経を刺激するから、頻脈や高血圧、発汗、皮膚の紅潮が出ることがある。羽ばたき振戦も知っておきたい徴候だね。では本題の処置だ。何を選ぶ?
医学生医学生
COPD増悪の高CO2血症ならNIPPVが第一選択だと救急科の実習で教わりました。マスクで換気を補助すれば挿管を避けられるのでは…。
ドクタードクター
そこが一番の落とし穴だ。NIPPVは確かにCOPD増悪の高CO2血症で第一選択になるけれど、前提条件がある。意識が保たれていてマスクに協力できること、自分で気道を守れること、痰を出せることだ。この方は呼びかけに反応せず、呼吸数も落ち、pHは7.17と高度のアシドーシスに陥っている。
医学生医学生
意識がないと舌根沈下や誤嚥の危険があるし、膿性痰も自分では出せませんね。
ドクタードクター
その通り。だから正解は気管挿管だ。確実に気道を確保し、人工呼吸器で換気量を保ってCO2を排出させる。挿管すれば吸痰で気道をきれいにすることもできる。では酸素の量を変える選択肢はどうかな。まず流量を1L/分に下げる案は?
医学生医学生
もともと低流量で始めるのが原則なので、減らせばいい気もしましたが…。
ドクタードクター
予防としては正しい考え方だ。でも、すでに換気が落ちて意識障害が出た段階では、酸素を減らしても換気は戻らない。CO2は高いまま酸素だけが下がり、低酸素血症を悪化させる危険がある。逆にリザーバー付マスクで高流量にするのは?
医学生医学生
それは低酸素刺激をさらに弱めて、CO2ナルコーシスを悪化させてしまいますね。PaO2自体は極端に低くないので、問題は酸素化より換気なんだと分かりました。
ドクタードクター
完璧だ。増やしても減らしても、酸素の量だけでは根本的な解決にならない。最後に胸腔ドレナージは?
医学生医学生
COPDではブラの破裂で気胸を起こすことがあるので、一瞬考えました。
ドクタードクター
その警戒心は大切だよ。ただ今回の写真は過膨張が主体で気胸の所見はなく、経過も酸素投与後の高CO2血症で説明できるから、適応はない。
医学生医学生
意識が保たれていればNIPPV、意識障害や呼吸抑制があれば挿管、と意識レベルで分けて考えるんですね。
ドクタードクター
そう整理しておこう。発展として、COPDなどの慢性II型呼吸不全では、酸素は鼻カニューラ0.5〜1L/分やベンチュリーマスク24〜28%など低濃度から始め、SpO2 88〜92%程度を目標にして、血液ガスでPaCO2の推移を確認する。そして酸素化が良くなっても、ぼんやりしてきたら必ずPaCO2を測ることだ。
医学生医学生
SpO2だけ見て安心してはいけない、ということですね。薬物療法はどうなりますか。
ドクタードクター
COPD増悪では短時間作用性β2刺激薬の吸入、全身性ステロイド、膿性痰など細菌感染が疑われれば抗菌薬を併用する。頭文字をとってABCアプローチと覚えるといい。呼吸管理と並行して増悪の原因を治療していくんだ。

まとめ

COPDなど慢性II型呼吸不全の患者に酸素を投与すると、低酸素による呼吸刺激の減弱や換気血流比の悪化などにより換気が低下し、PaCO2が急上昇して意識障害を来すCO2ナルコーシスを起こすことがあります。その本質は換気不全であり、酸素流量を増やしても減らしても根本的な解決にはならず、換気を補助してCO2を排出させることが必要です。意識が保たれ気道を自力で守れる場合はNIPPVが第一選択ですが、意識障害・呼吸数低下・高度のアシドーシスがあれば気管挿管による人工呼吸管理を行います。予防として、低流量酸素でSpO2 88〜92%程度を目標とし、意識の変化があれば血液ガスでPaCO2を確認することが重要です。酸素療法の利点と危険を理解しておくことは、救急や病棟で呼吸不全患者を安全に管理するための基本となります。

解答・解説

正解はaです

所見の整理

・76歳女性。重喫煙歴(40本/日×50年、ブリンクマン指数2,000)があり、5年前から労作時呼吸困難で通院していた。背景に慢性閉塞性肺疾患〈COPD〉による慢性呼吸不全が強く疑われる。2か月前から通院を自己中断している。 ・3日前から咳嗽、膿性痰、微熱が出現し、今朝から呼吸困難が増悪した。気道感染を誘因とするCOPDの急性増悪と考えられる。 ・来院時は意識清明だが、SpO2 82%(室内気)、口唇チアノーゼ、呼吸音減弱、左胸部にrhonchi(いびき様音、比較的太い気道の分泌物・狭窄を示す連続性ラ音)を聴取する。下腿浮腫はなく、明らかな右心不全徴候は乏しい。 ・鼻カニューラ2L/分で酸素投与を開始した30分後、意識障害(呼びかけに反応しない)で発見された。呼吸数は20/分から12/分へ減少し、頻脈・血圧上昇を伴う。 ・動脈血ガス(O2 2L/分下):pH 7.17、PaCO2 102Torr、PaO2 69Torr。PaO2は改善しているのに、著明な高二酸化炭素血症と急性の呼吸性アシドーシスがある。 ・胸部エックス線写真では肺の過膨張(横隔膜の平低化、滴状心)がみられ、COPDに合致する。気胸を示す所見はない。

診断

COPDの急性増悪(Ⅱ型呼吸不全)に対する酸素投与を契機に生じたCO2ナルコーシスである。慢性的な高CO2血症の患者では、延髄の中枢化学受容体がCO2に順応して換気刺激として働きにくくなり、低酸素による末梢化学受容体(頸動脈小体)への刺激が呼吸ドライブの大きな部分を担う。ここに酸素を投与して低酸素刺激が弱まると換気が低下し、さらに低酸素性肺血管攣縮の解除による換気血流比の悪化やHaldane効果も加わってPaCO2が急上昇する。PaCO2の著明な上昇は中枢神経を抑制し、意識障害・呼吸抑制を来す。高CO2による交感神経刺激で頻脈・高血圧を呈することもある。

設問の考え方

問われているのは、意識障害を伴うCO2ナルコーシスに対する処置である。根本的な対策は換気を増やしてCO2を排出させることであり、酸素の増減だけでは解決しない。NIPPV(非侵襲的陽圧換気)はCOPD増悪による高CO2血症の第一選択だが、意識が保たれ、自発呼吸と気道防御が可能で、マスクに協力できることが前提である。本症例はすでに呼びかけに反応しない意識障害があり、呼吸数も低下してpH 7.17と高度のアシドーシスに陥っているため、気管挿管による気道確保と侵襲的人工呼吸管理を行うべき状況である。

選択肢考察

  1. ○a.  気管挿管

    呼びかけに反応しない意識障害、呼吸数の低下、PaCO2 102Torr・pH 7.17という高度の呼吸性アシドーシスがそろっており、自発呼吸に頼った管理は危険である。意識障害があると舌根沈下や誤嚥の危険があり、膿性痰の喀出もできない。気管挿管で確実に気道を確保し、人工呼吸器で換気量を確保してCO2を排出させるのが適切である。挿管後は吸痰による気道クリアランスも可能となる。

  2. ×b.  胸腔ドレナージ

    胸腔ドレナージは気胸、多量の胸水、膿胸などで胸腔内の空気や液体を排出するための処置である。COPD患者では気胸の合併に注意が必要だが、本症例の胸部エックス線写真では肺の過膨張が主体で気胸を示す所見はなく、意識障害の原因は酸素投与後の高CO2血症で説明できる。適応はない。

  3. ×c.  非侵襲的陽圧換気〈NIPPV〉

    NIPPVはマスクを介して陽圧換気を行う方法で、COPD増悪に伴う高CO2血症(呼吸性アシドーシス)では挿管を回避できることも多い第一選択の換気補助である。しかし、意識が保たれ協力が得られること、自発呼吸があり気道を自力で守れること、喀痰を排出できることが前提となる。本症例は呼びかけに反応しない意識障害があり、呼吸数も減少しているため、NIPPVでは気道の保護も換気の確保も不十分であり、まず気管挿管を選ぶべきである。

  4. ×d.  鼻カニューラ 1L/分酸素投与に変更

    CO2ナルコーシスの予防には低流量の酸素投与(目標SpO2 88〜92%程度)が原則であるが、すでに意識障害と呼吸抑制を来した段階では、酸素量を減らしても低下した換気は回復しない。酸素を減らせばPaO2が低下して低酸素血症を悪化させる危険もある。また酸素を急に中止・減量すると、CO2が高いまま酸素だけが下がる状態となり危険である。換気補助を行わずに流量だけ調整する対応は不適切である。

  5. ×e.  リザーバー付マスク 10L/分酸素投与に変更

    リザーバー付マスクは高濃度の酸素を投与する器具である。慢性Ⅱ型呼吸不全の患者に高濃度酸素を投与すると、低酸素による呼吸刺激がさらに弱まり換気が低下し、PaCO2が一段と上昇してCO2ナルコーシスを悪化させる。現時点のPaO2 69Torrは低すぎる値ではなく、問題は酸素化ではなく換気不全である。行ってはならない対応である。

CO2ナルコーシス

高二酸化炭素血症により意識障害を来した状態。典型的には慢性Ⅱ型呼吸不全(COPD、肺結核後遺症、神経筋疾患、肥満低換気症候群など)の患者に高濃度酸素を投与したときに起こる。症状は頭痛、傾眠、羽ばたき振戦、発汗、皮膚の紅潮、頻脈・血圧上昇(CO2による交感神経刺激)などから始まり、進行すると昏睡・呼吸停止に至る。

呼吸不全の分類

・Ⅰ型呼吸不全:PaO2 60Torr以下でPaCO2 45Torr以下(換気血流比不均等、拡散障害、シャントなど)。 ・Ⅱ型呼吸不全:PaO2 60Torr以下でPaCO2 45Torr超(肺胞低換気)。酸素投与でCO2ナルコーシスを来しやすい。

COPD増悪時の呼吸管理の流れ

1. 酸素療法:低流量(鼻カニューラ0.5〜1L/分やベンチュリーマスク24〜28%)から開始し、SpO2 88〜92%程度を目標に血液ガスでPaCO2の推移を確認する。 2. 換気補助:呼吸性アシドーシス(pH 7.35未満かつPaCO2 45Torr超)が持続する場合はNIPPVを考慮する。 3. 侵襲的人工呼吸:NIPPVの禁忌・不成功例、意識障害、呼吸停止・呼吸数低下、喀痰排出困難、誤嚥リスク、循環動態の不安定などでは気管挿管を行う。

COPD増悪の薬物療法

短時間作用性β2刺激薬(必要に応じて抗コリン薬)の吸入、全身性ステロイド、膿性痰など細菌感染が疑われる場合は抗菌薬を併用する(ABCアプローチ:Antibiotics、Bronchodilators、Corticosteroids)。

COPDの胸部エックス線所見

肺野の透過性亢進、横隔膜の平低化、滴状心(心陰影の縦長化)、肋間腔の開大、側面像での胸骨後腔の拡大。

POINT

・COPDなど慢性Ⅱ型呼吸不全の患者への酸素投与はCO2ナルコーシスを来しうる。低流量から開始し、目標SpO2は88〜92%程度。 ・CO2ナルコーシスの本質は換気不全であり、対策は換気の補助である。酸素を増やすのも減らすのも根本的解決にならない。 ・意識が保たれ協力可能ならNIPPV、意識障害・呼吸抑制・気道防御不能なら気管挿管による人工呼吸。 ・PaO2が改善していても、意識障害が出現したら血液ガスでPaCO2を確認する。

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。