「上げすぎ」が命取り―COPD増悪の酸素はなぜ1段階ずつなのか

所見の整理

・83歳男性。6年前から呼吸器疾患で入退院を繰り返し、在宅酸素療法（HOT：home oxygen therapy）と訪問診療・訪問看護を受けている。つまり慢性呼吸不全が既にある。 ・喫煙は20本/日×58年で、喫煙指数（Brinkman指数：1日本数×喫煙年数）は1,160と非常に高い。5年前に禁煙している。 ・前夜から呼吸困難が増悪し、会話も困難。呼吸数22/分、脈拍100/分、発汗あり。SpO2は鼻カニューラ1 L/分で88％にとどまる。 ・呼吸音の減弱、呼気時の喘鳴、口すぼめ呼吸、胸鎖乳突筋（呼吸補助筋）の発達がみられる。いずれも気流閉塞と肺の過膨張が長く続いていることを示す、COPD（慢性閉塞性肺疾患）に典型的な身体所見である。 ・BMIは48÷(1.6×1.6)≒18.8とやせ型で、アルブミン2.8 g/dLと低栄養がある。COPDでは呼吸仕事量の増大や全身性炎症によりやせ・低栄養をきたしやすい。 ・白血球9,200と軽度上昇、体温36.4℃で、明らかな発熱はない。

動脈血ガス分析の読み方

鼻カニューラ1 L/分の酸素投与下で pH 7.33、PaCO2 56 Torr、PaO2 58 Torr、HCO3- 30 mEq/L である。 ・PaO2 60 Torr以下は呼吸不全の基準を満たし、PaCO2が45 Torrを超えているのでⅡ型呼吸不全（肺胞低換気を伴う呼吸不全）である。 ・pHは7.35未満で酸血症であり、主因はPaCO2上昇による呼吸性アシドーシスである。 ・HCO3-は30 mEq/Lまで上昇している。慢性呼吸性アシドーシスでは腎の代償によりPaCO2が10 Torr上がるごとにHCO3-はおよそ3.5〜4 mEq/L上昇するため、PaCO2 56 Torr（正常40から16上昇）に対する予測値は約30 mEq/Lとなり、ほぼ一致する。つまり、以前から高CO2血症が続き腎性代償が成立している状態（慢性Ⅱ型呼吸不全）に、今回の増悪が重なってpHが低下したと読める。

診断

高度喫煙歴、HOT導入済みの慢性呼吸不全、典型的な身体所見、Ⅱ型呼吸不全からCOPDの急性増悪と診断する。意識レベルJCSⅠ-1（だいたい清明だが今ひとつはっきりしない）の軽い意識の変化はあるが、この程度のPaCO2で高度の傾眠をきたすことは少なく、現時点ではCO2ナルコーシスには至っていない。ただし次に述べるように、酸素の与え方次第でCO2ナルコーシスへ進みうる状態である。

設問の考え方：Ⅱ型呼吸不全への酸素投与

慢性的に高CO2血症が続く患者では、延髄の中枢化学受容体がCO2（脳脊髄液のpH低下）に慣れて反応が鈍くなり、換気の駆動は頸動脈小体などの末梢化学受容体が感知する低酸素に大きく依存している。ここに高濃度酸素を急に与えると、①低酸素による呼吸刺激が消えて換気量が減る、②低酸素性肺血管収縮が解除されて換気血流比の不均等が悪化し死腔換気が増える、③Haldane効果によりヘモグロビンからCO2が遊離する、などの機序でPaCO2がさらに上昇し、意識障害・呼吸停止に至るCO2ナルコーシスを招く。 したがってⅡ型呼吸不全では、低流量から少しずつ酸素を増やす「controlled oxygen therapy（調節酸素療法）」が原則である。目標はSpO2 88〜92％程度（PaO2 60 Torr前後）で、それ以上に上げる必要はない。本例は1 L/分でSpO2 88％、PaO2 58 Torrと目標にわずかに届かない程度であるから、流量を1段階だけ上げて鼻カニューラ2 L/分とし、SpO2・呼吸状態・意識を観察したうえで30〜60分後に動脈血ガスを再検してPaCO2とpHの変化を確認するのが妥当である。

COPD急性増悪の初期治療（ABCアプローチ）

・A（Antibiotics：抗菌薬）：喀痰の膿性化や量の増加など細菌感染が疑われる場合に投与する。 ・B（Bronchodilators：気管支拡張薬）：短時間作用性β2刺激薬（SABA）の吸入が第一選択で、効果が不十分なら短時間作用性抗コリン薬を併用する。 ・C（Corticosteroids：ステロイド）：全身性ステロイド（プレドニゾロン30〜40 mg/日を5日間程度）が回復を早め、再増悪を減らす。 これに酸素療法と、必要に応じた換気補助を組み合わせる。

換気補助の適応

酸素を少量ずつ調節しても呼吸性アシドーシス（pH 7.35未満かつPaCO2 45 Torr超）が改善しない、あるいは呼吸補助筋を使った努力呼吸が続く場合は、非侵襲的陽圧換気（NPPV：マスクを用いて気管挿管せずに陽圧をかける人工呼吸）を行う。NPPVはCOPD増悪の挿管率・死亡率を下げることが示されている。NPPVが使えない、意識障害が進む、喀痰が多く排出できないなどの場合は気管挿管による侵襲的人工呼吸を考慮する。本例もpH 7.33であり、酸素調節と薬物治療への反応が乏しければNPPVの適応となりうる。

酸素投与デバイスとFiO2の目安

・鼻カニューラ：1〜5 L/分程度で使用。FiO2はおおよそ「21＋流量(L/分)×3〜4」％で、24〜40％程度。低流量で細かい調節がしやすい。 ・簡易酸素マスク：5 L/分以上で使用（それ未満では呼気中のCO2を再呼吸するおそれがある）。FiO2は40〜60％程度。 ・リザーバー付きマスク：6〜10 L/分以上でFiO2 60〜90％程度。高濃度酸素が必要なⅠ型呼吸不全に用いる。 ・ベンチュリーマスク：患者の呼吸パターンに左右されずに24〜50％程度の一定のFiO2を供給できる。FiO2を正確に管理したいⅡ型呼吸不全に適する。 低流量システム（鼻カニューラ、簡易マスク）のFiO2は患者の1回換気量や呼吸数で変わるため、上記の値はあくまで目安である。

CO2ナルコーシス

高CO2血症によって意識障害、自発呼吸の減弱、呼吸性アシドーシスをきたした状態。頭痛、発汗、皮膚の紅潮、羽ばたき振戦、傾眠から昏睡へと進む。PaCO2の絶対値よりも急激な上昇とpH低下が重要で、慢性的に代償されていればPaCO2が高くても意識は保たれうる。

Ⅰ型・Ⅱ型呼吸不全

呼吸不全は室内気吸入時のPaO2 60 Torr以下と定義され、PaCO2 45 Torr以下をⅠ型、45 Torr超をⅡ型とする。Ⅱ型は肺胞低換気が主体で、COPD、神経筋疾患、肺結核後遺症、胸郭変形などでみられる。