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「150」の正体を知れば怖くない―A-aDO2計算で読み解く低酸素の原因

第112回医師国家試験 C問題 第66問

国試問題にチャレンジ

第112回 C問題 第66問

ある患者の動脈血ガス分析(room air)のデータを示す。  pH 7.40,PaCO2 36Torr,PaO2 79Torr。  肺胞気-動脈血酸素分圧較差〈A-aDO2〉を求めよ。  ただし,小数点以下の数値が得られた場合には,小数第1位を四捨五入すること。 解答:①② Torr

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は血液ガスの値からA-aDO2、つまり肺胞気-動脈血酸素分圧較差を計算する問題だ。公式を丸暗記するだけでなく、各数字がどこから来るのかを理解しておくと、本番でも迷わない。まず、A-aDO2が何を表す指標か説明できるかな。
医学生医学生
肺胞の酸素分圧と動脈血の酸素分圧の差なので、肺胞から血液へ酸素がどれだけうまく移っているか、ということですか。
ドクタードクター
その通り。ガス交換の効率を見る指標だ。式で書けばPAO2からPaO2を引くだけ。ただ、PaO2は血液ガスで測れるけれど、肺胞気の酸素分圧PAO2は直接測れない。だから肺胞気式で計算するんだ。
医学生医学生
CBTの勉強で「150からPaCO2割る0.8を引く」と覚えましたが、150がどこから来るのかはあいまいです。
ドクタードクター
そこを今日はっきりさせよう。150は吸入気酸素分圧だ。吸い込んだ空気は気道で37℃の水蒸気に飽和されるから、大気圧760 Torrから飽和水蒸気圧47 Torrを引く。残り713 Torrに、room airの酸素濃度0.21を掛けると約150 Torrになる。
医学生医学生
なるほど、水蒸気の分だけ酸素が薄まるんですね。では、PaCO2を0.8で割るのはなぜですか。
ドクタードクター
0.8は呼吸商だ。肺胞では酸素が血液に取り込まれ、代わりに二酸化炭素が出てくる。その交換比が通常0.8と仮定される。二酸化炭素は拡散がとても速くて肺胞気と動脈血の分圧がほぼ等しいから、肺胞のCO2分圧の代わりに測定したPaCO2を使えるんだ。では実際に計算してみよう。
医学生医学生
36を0.8で割ると45なので、PAO2は150引く45で105 Torr。そこからPaO2の79を引いて……26 Torrです。
ドクタードクター
正解、26 Torrだ。ちなみに150に丸めずに149.73のまま計算しても25.73で、四捨五入すれば同じ26になる。よくあるミスは0.8で割るのを忘れて、PaCO2をそのまま引いてしまうこと。そうすると答えが大きくずれるから注意しよう。
医学生医学生
最初、36をそのまま引きそうになりました。0.8で割る、つまり1.25倍すると覚えておきます。
ドクタードクター
いい覚え方だね。では、26 Torrという値をどう解釈する?
医学生医学生
基準値は10 Torr以下くらいと習ったので、開大していると思います。でも高齢者ならこのくらいは普通でしょうか。
ドクタードクター
鋭い疑問だ。A-aDO2は加齢で大きくなるけれど、高齢者でもおおむね20 Torr程度までとされるから、26 Torrは開大と考えていい。しかもPaCO2は36 Torrと基準範囲内で、肺胞低換気はない。つまりPaO2が軽く下がっている原因は、換気量の不足ではなく、肺の中でのガス交換障害にあるということだ。
医学生医学生
呼吸器内科の実習で、低酸素血症の5つの原因を整理しなさいと言われました。A-aDO2で分けられるんですね。
ドクタードクター
まさにそこがこの指標の価値だ。肺胞低換気と、高地のように吸入気の酸素分圧が下がる場合は、ガス交換そのものは正常だからA-aDO2は正常。一方、換気血流比不均衡、拡散障害、シャントではA-aDO2が開大する。
医学生医学生
開大する3つは、どう見分ければいいですか。
ドクタードクター
臨床で一番多いのは換気血流比不均衡で、COPDや肺炎、肺血栓塞栓症で見られ、酸素投与でよく改善する。拡散障害は間質性肺炎が代表で、運動時に低酸素が目立つのが特徴。シャントは無気肺やARDS、肺動静脈瘻などで、100%酸素を吸っても十分にPaO2が上がらないのがポイントだ。
医学生医学生
薬物による呼吸抑制や肥満低換気症候群なら、PaCO2が上がってA-aDO2は正常、という組み合わせになるわけですね。
ドクタードクター
その通り。最後に臨床での注意点だ。150という数字はroom airで海面レベルの場合にしか使えない。酸素投与中なら713にその酸素濃度を掛けて計算し直す必要があるし、酸素濃度が高いほどA-aDO2は大きくなりやすいから、条件の違う値を単純に比べてはいけない。血液ガスを見るときは、必ず吸入酸素の条件を確認する習慣をつけておこう。

まとめ

A-aDO2は肺胞気酸素分圧(PAO2)と動脈血酸素分圧(PaO2)の差で、肺胞から血液への酸素移行の効率を示します。room airでは吸入気酸素分圧が(760−47)×0.21≒150 Torrとなり、呼吸商0.8を用いて A-aDO2 = 150 − PaCO2/0.8 − PaO2 で計算でき、本問では 150 − 45 − 79 = 26 Torr です。基準値は若年者でおおむね10 Torr以下、加齢で増大しますが、26 Torrは開大しており、PaCO2が正常であることから低換気ではなく換気血流比不均衡・拡散障害・シャントといったガス交換障害が示唆されます。肺胞低換気や吸入気酸素分圧低下ではA-aDO2は正常に保たれるため、この指標は低酸素血症の原因を切り分ける強力な手がかりになります。なお150はroom air・海面レベル前提の値であり、酸素投与中は吸入酸素濃度に応じて計算し直す必要がある点も、臨床で血液ガスを読むうえで欠かせない知識です。

解答・解説

正解は26 Torrです

A-aDO2とは

肺胞気-動脈血酸素分圧較差(A-aDO2)は、肺胞気の酸素分圧(PAO2)と動脈血の酸素分圧(PaO2)の差であり、肺胞に届いた酸素がどれだけ効率よく血液に移っているか(ガス交換の効率)を表す指標である。 A-aDO2 = PAO2 − PaO2 PaO2は血液ガス分析で直接測定できるが、PAO2は直接測れないため、肺胞気式(肺胞気方程式)を用いて計算で求める。

手順1:吸入気酸素分圧(PIO2)を求める

気道に吸い込まれた空気は、肺胞に達するまでに体温(37℃)で水蒸気に飽和される。そのため、大気圧から飽和水蒸気圧を差し引いた残りに吸入酸素濃度(FIO2)を掛ける。 PIO2 = (大気圧 − 飽和水蒸気圧) × FIO2 room air(室内気)ではFIO2 = 0.21、大気圧760 Torr、37℃の飽和水蒸気圧47 Torrなので、 PIO2 = (760 − 47) × 0.21 = 713 × 0.21 = 149.73 ≒ 150 Torr

手順2:肺胞気酸素分圧(PAO2)を求める

肺胞では酸素が血液に取り込まれ、代わりに二酸化炭素が出てくる。その比が呼吸商(R、通常0.8と仮定)であり、肺胞気式は次のようになる。 PAO2 = PIO2 − PACO2 / R 二酸化炭素は拡散が非常に速く、肺胞気と動脈血の分圧がほぼ等しくなるので、肺胞気CO2分圧(PACO2)の代わりに測定値のPaCO2を用いる。 PAO2 = 150 − 36 / 0.8 = 150 − 45 = 105 Torr

手順3:A-aDO2を求める

A-aDO2 = PAO2 − PaO2 = 105 − 79 = 26 Torr まとめると、room airでは A-aDO2 = 150 − PaCO2 / 0.8 − PaO2 という簡略式で計算でき、本問では 150 − 36/0.8 − 79 = 26 となる。PIO2を四捨五入せず149.73のまま計算しても 149.73 − 45 − 79 = 25.73 となり、小数第1位を四捨五入すれば同じく26である。 【答】26 Torr

結果の解釈

room airでのA-aDO2の基準値は、若年者でおおむね10 Torr以下であり、加齢とともに大きくなる(高齢者でも20 Torr程度まで)。本例の26 Torrは開大しており、肺胞から血液への酸素の移行が障害されていることを示す。PaCO2は36 Torrと基準範囲(35〜45 Torr)にあり肺胞低換気はないので、PaO2 79 Torrと軽度に低い原因は、低換気ではなく肺内のガス交換障害(換気血流比不均衡、拡散障害、シャントのいずれか)にあると考えられる。

低酸素血症の原因とA-aDO2

・肺胞低換気:PaCO2が上昇し、それに伴いPAO2が低下するためPaO2も低下する。ガス交換自体は正常なのでA-aDO2は正常である(例:薬物による呼吸抑制、神経筋疾患、肥満低換気症候群)。 ・吸入気酸素分圧の低下:高地など。A-aDO2は正常である。 ・換気血流比(V/Q)不均衡:換気に比べ血流の多い領域、あるいは血流に比べ換気の多い領域が混在する状態で、臨床で最も多い原因。A-aDO2は開大し、酸素投与で改善しやすい(例:COPD、肺炎、肺血栓塞栓症)。 ・拡散障害:肺胞と毛細血管の間の間質が厚くなる、あるいはガス交換面積が減る状態。A-aDO2は開大し、運動時に低酸素血症が目立つ(例:間質性肺炎)。 ・シャント:酸素化されないまま動脈側へ流れ込む血流がある状態。A-aDO2は開大し、100%酸素を吸入してもPaO2が十分に上がらないのが特徴である(例:無気肺、ARDS、肺動静脈瘻)。

式を使うときの注意

・150という数値はroom air(FIO2 0.21)・海面レベルを前提とする。酸素投与中はPIO2 = 713 × FIO2 で計算し直す必要があり、FIO2が高いほどA-aDO2は大きくなりやすいため、異なる酸素濃度下の値を単純に比較できない。 ・呼吸商0.8は標準的な仮定値である。 ・PaCO2を0.8で割る(1.25倍する)ことを忘れないようにする。

POINT

・A-aDO2 = PAO2 − PaO2。room airでは A-aDO2 = 150 − PaCO2/0.8 − PaO2。 ・150は (760 − 47) × 0.21 に由来する吸入気酸素分圧である。 ・A-aDO2の基準は若年者でおおむね10 Torr以下、加齢で増大する。 ・A-aDO2が正常な低酸素血症は肺胞低換気(または吸入気酸素分圧低下)、開大していればV/Q不均衡・拡散障害・シャントを考える。 ・本問:150 − 36/0.8 − 79 = 26 Torr。

※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。