StudyMed医師国家試験

酸素を「増やす」より「換気を助ける」―COPD急性増悪とII型呼吸不全の初期対応

第116回医師国家試験 A問題 第27問

国試問題にチャレンジ

第116回 A問題 第27問

81歳の男性。呼吸困難のため救急車で搬入された。自宅近くの診療所でCOPDと診断され,気管支拡張薬による治療を受けていた。本日午前2時頃から呼吸困難が出現し,鼻カニューラで0.5L/分の酸素を投与されながら午前8時に救急搬送された。意識は清明。体温38.3℃。心拍数72/分,整。血圧128/64mmHg。呼吸数16/分。聴診で両側呼吸音の減弱を認める。血液所見:白血球9,800(好中球91%,好酸球0%,単球5%,リンパ球4%)。CRP 4.0mg/dL。動脈血ガス分析(鼻カニューラ0.5L/分酸素投与下):pH 7.33,PaCO2 58Torr,PaO2 62Torr,HCO3- 30mEq/L。肺野条件の胸部CT(A)と喀痰Gram染色標本(B)とを下に示す。  まず行うべきなのはどれか。

第116回 A問題 第27問の問題画像
  1. a.原因菌のワクチンを接種する。
  2. b.非侵襲的陽圧換気を開始する。
  3. c.鼻カニューラの酸素流量を増やす。
  4. d.呼吸リハビリテーションを開始する。
  5. e.アミノグリコシド系抗菌薬を投与する。

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、COPDの患者さんが肺炎をきっかけに急に悪くなった場面で、最初に何をすべきかを問う問題だ。注目してほしいのは血液ガス。酸素が足りないことよりも、二酸化炭素がたまって血液が酸性に傾いていることが本質なんだ。まず、このガスをどう読むかな。
医学生医学生
pHが7.35より低くてPaCO2が高いので、呼吸性アシドーシスですね。HCO3-も上がっています。
ドクタードクター
いいね。そのHCO3-の上昇はどういう意味だろう。
医学生医学生
代謝性アルカローシスが合併している……わけではないですよね?
ドクタードクター
そう考えたくなるけれど、ここは腎臓による代償と読むのが自然だ。腎臓がHCO3-を再吸収して酸血症を和らげる反応は数日単位で起こるから、もともと慢性的にCO2がたまっていた人だと推測できる。そこへ急な換気の悪化が上乗せされて、代償しきれずpHが下がった状態だね。低酸素とCO2貯留がそろっているので、分類は?
医学生医学生
PaCO2が45Torrを超えているので、II型呼吸不全です。
ドクタードクター
その通り。では、きっかけは何だったか。胸部CTでは両肺の背側を中心に浸潤影があり、喀痰のGram染色では莢膜に囲まれたようなGram陽性のランセット形双球菌が多数見える。
医学生医学生
微生物学の講義で習った肺炎球菌の像ですね。好中球優位の白血球増多やCRP上昇とも合います。
ドクタードクター
そう、肺炎球菌性肺炎を契機としたCOPD急性増悪だ。ここで問われているのは「まず」何をするか。呼吸が苦しそうで酸素化も十分とは言えないから、酸素を増やしたくなる人も多いと思う。
医学生医学生
正直、私も最初は酸素流量を上げればいいと思いました。PaO2も62Torrとぎりぎりですし。
ドクタードクター
そこが一番の落とし穴だ。慢性的にCO2がたまっている人では、呼吸中枢がCO2に鈍くなり、低酸素が呼吸を促す主な刺激になっていることがある。そこへ酸素をどんどん与えると、換気ドライブの低下や換気血流比の悪化でCO2がさらにたまり、意識障害を起こすCO2ナルコーシスに進むおそれがある。COPD急性増悪の酸素療法はSpO2 88〜92%程度を目標に慎重に調節するのが原則だよ。
医学生医学生
問題は酸素化よりも換気不全なので、換気そのものを助ける必要がある、ということですね。
ドクタードクター
まさにそれ。だから正解は非侵襲的陽圧換気、つまりNPPVだ。気管挿管をせずにマスクで陽圧をかけて換気を補助する方法で、COPD急性増悪で呼吸性アシドーシス、目安としてpH 7.35以下かつPaCO2 45Torr以上がある場合に強く推奨される。CO2の排出を促して呼吸筋の疲労を軽くし、挿管を避けられたり死亡率が下がったりすることが示されている。
医学生医学生
臨床実習で呼吸器内科を回ったとき、マスクをつけた患者さんを見ました。でも、誰にでも使えるわけではないんですよね?
ドクタードクター
いい質問だ。意識がある程度保たれていること、痰を自分で出せること、循環が安定していることなどが望ましい。マスクに協力できない人や、呼吸停止、循環が不安定な人は、気管挿管による人工呼吸を考える。この患者さんは意識清明で血圧・心拍数も安定しているから、NPPVのよい適応だ。改善しなければ挿管へ移行する、という段階的な発想も大事だね。
医学生医学生
抗菌薬も必要だと思うのですが、アミノグリコシド系ではだめなんでしょうか。
ドクタードクター
抗菌薬はもちろん必要だけれど、薬の選び方が合っていない。アミノグリコシド系は主に緑膿菌を含むGram陰性桿菌を狙う薬で、肺炎球菌への単剤治療には向かない。肺炎球菌ならペニシリン系が基本だ。それに、設問は「まず」何をするかを問うていて、生命に直結する呼吸管理が先になる。
医学生医学生
ワクチンや呼吸リハビリテーションは、どちらも安定期の管理という位置づけですね。
ドクタードクター
その通り。肺炎球菌ワクチンやインフルエンザワクチンは将来の増悪を防ぐためのもので、すでに起きた肺炎と呼吸不全は治せない。呼吸リハビリテーションも運動耐容能やQOLを上げるCOPD管理の柱だけれど、発熱と呼吸不全のさなかに行うものではない。急性期を脱してから段階的に導入する。
医学生医学生
整理すると、呼吸の安定化をまず図って、そのうえで原因の肺炎を治療し、落ち着いたら予防とリハビリ、という順番ですね。
ドクタードクター
完璧だ。最後に急性増悪の薬物療法も押さえておこう。覚え方は「ABC」。Aは抗菌薬、Bは短時間作用性β2刺激薬などの気管支拡張薬、Cは全身性ステロイドで、プレドニゾロン30〜40mg/日を5日間程度用いることが多い。酸素は低流量から始めて、血液ガスでCO2の上昇がないかを繰り返し確認する。吸入酸素濃度を正確に設定できるベンチュリーマスクも選択肢だ。
医学生医学生
心不全や気胸、肺血栓塞栓症も似た症状を起こすので、鑑別を忘れないようにします。
ドクタードクター
大事な視点だね。急性増悪と決めつけず、CTや心エコーなども使って他の原因を除外する習慣をつけておこう。

まとめ

COPD患者が肺炎球菌性肺炎などの呼吸器感染を契機に急性増悪をきたし、pH低下とPaCO2上昇を伴うII型呼吸不全となった場合、意識と循環が保たれていれば非侵襲的陽圧換気(NPPV)が最初に行うべき処置です。HCO3-の上昇は慢性的なCO2貯留に対する腎性代償を示し、このような患者で安易に酸素流量を増やすとCO2ナルコーシスを招くおそれがあるため、酸素はSpO2 88〜92%を目標に慎重に調節します。抗菌薬(肺炎球菌ならペニシリン系が基本)、気管支拡張薬、全身性ステロイドの「ABC」も並行して行いますが、ワクチン接種や呼吸リハビリテーションは安定期の管理です。NPPVで改善しない場合や意識障害・循環不全がある場合には気管挿管へ移行します。「酸素化」と「換気」を分けて考え、生命に直結する問題から優先順位をつける思考は、救急・呼吸器診療の基本となります。

解答・解説

正解はbです

所見の整理

・背景:81歳男性。COPD(慢性閉塞性肺疾患)と診断され、気管支拡張薬で治療中。 ・現病歴:未明に呼吸困難が出現し、0.5L/分という低流量の酸素投与下で搬送された。 ・バイタル:意識清明、38.3℃の発熱、循環動態は安定(心拍数72/分、血圧128/64mmHg)。 ・身体所見:両側の呼吸音減弱。肺の過膨張が進んだCOPDで聞かれやすい所見である。 ・血液検査:白血球9,800/μLで好中球91%と好中球優位、CRP 4.0mg/dLと上昇しており、細菌感染症を示唆する。 ・動脈血ガス(酸素0.5L/分下):pH 7.33(酸血症)、PaCO2 58Torr(高二酸化炭素血症)、PaO2 62Torr、HCO3- 30mEq/L。

血液ガスの読み方

pHが7.35を下回り、PaCO2が高いので呼吸性アシドーシスである。HCO3-が30mEq/Lまで上がっているのは、腎臓がHCO3-を再吸収して酸血症を和らげようとする代償(数日単位で起こる)を反映しており、もともと慢性的にCO2が貯留していたところへ換気がさらに悪化した状態と解釈できる。低酸素血症と高二酸化炭素血症を伴うのでII型呼吸不全である。PaO2 62Torrは酸素投与下で何とか保たれている程度である。

画像と喀痰

肺野条件の胸部CTでは両肺の背側を中心に浸潤影を認め、肺炎の所見である。喀痰Gram染色では、莢膜に囲まれたようなGram陽性の双球菌(ランセット形の球菌が2個ずつ並ぶ)を多数認め、肺炎球菌が起炎菌と推定される。

診断

肺炎球菌性肺炎を契機としたCOPDの急性増悪で、呼吸性アシドーシスを伴うII型呼吸不全をきたしている。なお心拡大や胸水を示す所見はなく、心不全による呼吸困難は考えにくい。

設問の考え方

「まず行うべき」処置が問われている。治療としては抗菌薬投与(肺炎球菌ならペニシリン系が基本)、気管支拡張薬・全身性ステロイドなども必要だが、最優先は生命に直結する呼吸の管理である。本例はCO2が貯留して酸血症に陥っており、酸素を増やすだけでは換気がさらに低下してCO2ナルコーシスに進む危険がある。換気そのものを補助する手段として、意識が保たれ循環も安定しているこの患者には、マスクを用いた非侵襲的陽圧換気(NPPV)が第一選択となる。

選択肢考察

  1. ×a.  原因菌のワクチンを接種する。

    COPD患者には肺炎球菌ワクチンやインフルエンザワクチンの接種が推奨されるが、目的は将来の感染と増悪の予防である。すでに肺炎を発症し呼吸不全に陥っている今の状態を改善する効果はなく、急性期に最初に行う処置ではない。病状が落ち着いた後に検討すべき対策である。

  2. ○b.  非侵襲的陽圧換気を開始する。

    非侵襲的陽圧換気(NPPV:気管挿管をせず、鼻や口を覆うマスクを介して陽圧で換気を補助する方法)は、COPD急性増悪で呼吸性アシドーシス(PaCO2 45Torr以上かつpH 7.35以下が目安)をきたした患者に強く推奨される。換気量を増やしてCO2を排出させ、呼吸筋の疲労を軽減でき、気管挿管の回避や死亡率の低下が示されている。適応となるには、意識がある程度保たれていること、気道分泌物を自力で喀出できること、循環動態が安定していることなどが望ましい。本例はpH 7.33、PaCO2 58TorrとNPPVの適応基準を満たし、意識清明で血圧・心拍数も安定しているため、まず開始すべき処置である。NPPVを行っても改善しない場合や、意識障害の進行・循環不全がある場合には気管挿管による人工呼吸に移行する。

  3. ×c.  鼻カニューラの酸素流量を増やす。

    慢性的なII型呼吸不全では、呼吸中枢がCO2に対して鈍くなり、低酸素が呼吸を促す主な刺激になっていることがある。この状態で高濃度の酸素を与えると、換気ドライブの低下や換気血流比の悪化などにより、CO2がさらに貯留してCO2ナルコーシス(高CO2による意識障害)を招くおそれがある。COPD急性増悪での酸素療法はSpO2 88〜92%程度を目標に慎重に調節するのが原則で、本例はPaO2 62Torrと酸素化はおおむね保たれている。問題はむしろ換気不全(CO2貯留と酸血症)であり、酸素流量の増量では解決しない。

  4. ×d.  呼吸リハビリテーションを開始する。

    呼吸リハビリテーションは運動耐容能や生活の質(QOL)を改善し、COPD管理の重要な柱である。しかし対象は病状が安定した患者であり、発熱と呼吸不全を伴う急性増悪の最中に行うべきものではない。急性期を脱し全身状態が落ち着いてから、早期離床を含めて段階的に導入する。

  5. ×e.  アミノグリコシド系抗菌薬を投与する。

    肺炎に対する抗菌薬は必要だが、本例の起炎菌はGram陽性双球菌、すなわち肺炎球菌が推定される。肺炎球菌性肺炎の第一選択はペニシリン系(アンピシリンなど)であり、アミノグリコシド系は主に緑膿菌を含むGram陰性桿菌を標的とする薬剤で、肺炎球菌への単剤治療には適さない。また嫌気環境や酸性の膿性病巣では効果が落ち、腎毒性・聴器毒性もある。加えて、設問は「まず」行う処置を問うており、呼吸管理が優先される。

COPD急性増悪とは

息切れ・咳・痰などの症状が日常の変動を超えて悪化し、治療内容の変更が必要になる状態をいう。誘因として最も多いのは呼吸器感染症(ウイルス、インフルエンザ菌・肺炎球菌・モラクセラ・カタラーリスなどの細菌)で、大気汚染なども関与する。心不全、気胸、肺血栓塞栓症などは症状が似るため鑑別が必要である。

急性増悪の薬物療法(ABCアプローチ)

・A(Antibiotics):抗菌薬。膿性痰の増加などがあれば投与する。 ・B(Bronchodilators):短時間作用性β2刺激薬(SABA)の吸入を中心とした気管支拡張薬。 ・C(Corticosteroids):全身性ステロイド(プレドニゾロン30〜40mg/日を5日間程度)。回復を早め、再増悪を減らす。

酸素療法と換気補助

・酸素はSpO2 88〜92%(PaO2 60Torr前後)を目標に低流量から始め、血液ガスでCO2の上昇がないか確認する。正確な吸入酸素濃度を設定できるベンチュリーマスクも用いられる。 ・NPPVの適応の目安:呼吸性アシドーシス(PaCO2≧45Torrかつ pH≦7.35)、呼吸補助筋の使用や奇異呼吸を伴う重度の呼吸困難、酸素投与でも改善しない低酸素血症。 ・NPPVが適さない・気管挿管を考える状況:呼吸停止、意識障害の進行、循環動態の不安定、大量の気道分泌物や誤嚥のリスク、マスク装着ができない顔面の外傷など。

II型呼吸不全

呼吸不全はPaO2 60Torr以下と定義され、PaCO2が45Torrを超えるものをII型、45Torr以下のものをI型と呼ぶ。II型は肺胞低換気が主体で、COPD、神経筋疾患、肥満低換気症候群などでみられる。

肺炎球菌の特徴

Gram陽性のランセット形双球菌で莢膜をもつ。市中肺炎の最も代表的な起炎菌で、尿中抗原検査も診断に用いられる。治療はペニシリン系が基本。予防には23価莢膜多糖体ワクチン(PPSV23)や結合型ワクチンが用いられ、65歳以上の高齢者やCOPD患者で接種が勧められる。

POINT

・COPD急性増悪で呼吸性アシドーシス(pH≦7.35かつPaCO2≧45Torr)があれば、意識・循環が保たれている限りNPPVが第一選択。 ・CO2貯留がある患者で安易に酸素流量を上げるとCO2ナルコーシスの危険。目標SpO2は88〜92%。 ・HCO3-上昇は慢性的なCO2貯留に対する腎性代償を示す。 ・Gram陽性双球菌→肺炎球菌→治療の基本はペニシリン系。アミノグリコシドはGram陰性桿菌向け。 ・ワクチンと呼吸リハビリテーションは安定期の管理であり、急性期の最初の処置ではない。 ・「まず行うべき」問題では、原因治療より先に呼吸・循環の安定化を優先する。

※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。