酸素を吸っているのにPaO2 58―A-aDO2「97」が告げる肺のガス交換障害
第114回医師国家試験 D問題 第75問
国試問題にチャレンジ
酸素投与（FIO2 0.28）下での動脈血ガス分析結果を示す。pH 7.38，PaCO2 36Torr，PaO2 58Torr，HCO3－ 21.2mEq/L。 肺胞気-動脈血酸素分圧較差〈A-aDO2〉を求めよ。なお，大気圧760Torr，37℃での飽和水蒸気圧47Torr，呼吸商0.8とする。 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
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、PAO2は肺胞気式「FIO2×（大気圧－飽和水蒸気圧）－PaCO2／呼吸商」で求めます。本問ではFIO2 0.28を用いて0.28×713－36／0.8＝154.64 Torr、そこからPaO2 58を引いて96.64、四捨五入して97 Torrとなります。室内気でのA-aDO2の正常はおおむね10〜20 Torr以下ですが、FIO2が高いほど健常者でも大きくなる点に注意が必要です。A-aDO2が正常な低酸素血症は肺胞低換気や吸入気酸素分圧の低下、開大する低酸素血症は換気血流比不均等・シャント・拡散障害と整理でき、P/F比とあわせて低酸素血症の機序を見極める基本的な道具になります。
解答・解説
正解は97 Torrです
考え方
肺胞気-動脈血酸素分圧較差（A-aDO2）は、肺胞内の酸素分圧（PAO2、Aは alveolar：肺胞）と動脈血の酸素分圧（PaO2、aは arterial：動脈）の差である。 A-aDO2 ＝ PAO2 － PaO2 PaO2は血液ガス分析で実測されるが、PAO2は直接測れないため、肺胞気式（簡略式）で計算する。
肺胞気式の成り立ち
① 吸入気が気道に入ると37℃で水蒸気が飽和するため、乾燥ガスが使える圧は「大気圧－飽和水蒸気圧」となる。 ② そのうち酸素が占める分圧は、吸入酸素濃度（FIO2）を掛けて求める。これが吸入気酸素分圧（PIO2）である。 ③ 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排出される。呼吸商R（CO2産生量／O2消費量）を用いると、肺胞で失われた酸素分の分圧は「PACO2／R」と表せる。CO2は拡散が非常に速く、肺胞気と動脈血の分圧がほぼ等しい（PACO2 ≒ PaCO2）ため、実測できるPaCO2で代用する。 したがって PAO2 ＝ FIO2 ×（大気圧 － 飽和水蒸気圧）－ PaCO2 ／ R
計算
与えられた値：FIO2 0.28、大気圧 760 Torr、飽和水蒸気圧 47 Torr、PaCO2 36 Torr、R 0.8、PaO2 58 Torr ・PIO2 ＝ 0.28 ×（760 － 47）＝ 0.28 × 713 ＝ 199.64 Torr ・PaCO2 ／ R ＝ 36 ／ 0.8 ＝ 45 Torr ・PAO2 ＝ 199.64 － 45 ＝ 154.64 Torr ・A-aDO2 ＝ 154.64 － 58 ＝ 96.64 Torr 小数第1位を四捨五入して、A-aDO2 ＝ 97 Torr となる。
結果の解釈
室内気吸入時（FIO2 0.21）の健常者のA-aDO2はおおむね10〜20 Torr以下（加齢で増大）である。本例は酸素投与下でPaO2が58 Torrと低く、A-aDO2も著明に開大しているため、肺胞から血液への酸素の受け渡しそのものに障害がある（換気血流比不均等、シャント、拡散障害）と判断できる。なお、PaCO2 36 Torr・pH 7.38・HCO3－ 21.2 mEq/Lと、酸塩基平衡はほぼ正常範囲であり、肺胞低換気による低酸素血症ではない。 ただし、A-aDO2はFIO2が高くなるほど正常でも大きくなるため、酸素投与下の値を室内気の基準値と単純に比較することはできない点に注意する。
低酸素血症の5つの機序とA-aDO2
・肺胞低換気（例：鎮静薬過量、神経筋疾患、COPDの急性増悪の一部）：PaCO2が上昇し、それに見合ってPAO2が低下する。A-aDO2は正常。 ・吸入気酸素分圧の低下（例：高地）：A-aDO2は正常。 ・換気血流比（V/Q）不均等（例：COPD、気管支喘息、肺炎、肺塞栓症）：A-aDO2開大。低酸素血症の最も頻度の高い原因で、酸素投与でPaO2は改善しやすい。 ・シャント（例：無気肺、重症肺炎、ARDS、肺動静脈瘻、右左短絡のある先天性心疾患）：A-aDO2開大。純粋なシャントは酸素投与で改善しにくい。 ・拡散障害（例：間質性肺炎、肺線維症、肺気腫による肺胞面積の減少）：A-aDO2開大。特に運動時に低酸素血症が目立つ。
拡散の性質
CO2は水への溶解度が高く、O2の約20倍拡散しやすい。そのため拡散障害ではまずPaO2が低下し、PaCO2は上昇しにくい。この性質があるからこそ、肺胞気式でPACO2の代わりにPaCO2を用いることができる。
室内気での簡易計算
大気圧760 Torr、FIO2 0.21のとき PIO2 ≒ 150 Torr となり、 PAO2 ≒ 150 － PaCO2 ／ 0.8（≒ 150 － 1.25 × PaCO2） として暗算できる。たとえばPaCO2 40 TorrならPAO2 ≒ 100 Torrである。
関連指標
P/F比（PaO2／FIO2）：酸素化の指標で、ARDSの重症度分類（Berlin定義）に用いられる。本例では 58 ／ 0.28 ≒ 207 である。
POINT
・A-aDO2 ＝ PAO2 － PaO2 ・PAO2 ＝ FIO2 ×（大気圧 － 飽和水蒸気圧）－ PaCO2 ／ 呼吸商 ・本問：0.28 × 713 － 36 ／ 0.8 － 58 ＝ 199.64 － 45 － 58 ＝ 96.64 → 97 Torr ・室内気でのA-aDO2の正常値はおおむね10〜20 Torr以下で、加齢とともに増大する。FIO2が高いほど正常でも大きくなる。 ・A-aDO2が正常な低酸素血症＝肺胞低換気または吸入気酸素分圧低下。開大する低酸素血症＝換気血流比不均等・シャント・拡散障害。