StudyMed医師国家試験

酸素で「良くなった」はずが意識が落ちた―CO2ナルコーシスに必要なのは酸素ではなく換気

第117回医師国家試験 F問題 第64問(連問)

国試問題にチャレンジ

第117回 F問題 第64問

連問の共通文

次の文を読み,62~64の問いに答えよ。 75歳の男性。労作時の呼吸困難を主訴に来院した。 現病歴:数年前から労作時の息切れがあったが,約1年前から階段や坂道は途中で休まないと昇れなくなった。1週間前から呼吸困難と膿性痰が出現し,改善しないため受診した。 既往歴:60歳時より高血圧症。 生活歴:喫煙は25歳から現在まで40本/日を50年間。飲酒は機会飲酒。 家族歴:母が気管支喘息。 現症:意識は清明。身長163cm,体重65kg。体温36.6℃。脈拍92/分,整。血圧142/56mmHg。呼吸数24/分。SpO2 90%(room air)。眼瞼結膜と眼球結膜とに異常を認めない。頸静脈の怒張を認めない。胸鎖乳突筋の肥大を認める。心音に異常を認めない。呼吸音は喘鳴が聴取され,全体的に呼吸音が減弱している。 検査所見:血液所見:赤血球460万,Hb 13.7g/dL,Ht 42%,白血球9,400(好中球59.7%,好酸球12.3%,好塩基球0.4%,単球6.7%,リンパ球20.9%),血小板22万。血液生化学所見:総ビリルビン0.9mg/dL,AST 24U/L,ALT 16U/L,LD 220U/L(基準120~245),尿素窒素12mg/dL,クレアチニン0.6mg/dL,Na 135mEq/L,K 4.4mEq/L,Cl 97mEq/L。動脈血ガス分析(room air):pH 7.41,PaCO2 54Torr,PaO2 56Torr,HCO3- 33.1mEq/L。

その後,SpO2 86%に低下したため,ストレッチャーに移動し,マスク5L/分の酸素投与を行った。喘鳴はやや改善したが,呼吸困難は続いていた。意識レベルはJCSⅡ-10。心拍数130/分,整。血圧152/82mmHg。呼吸数28/分。動脈血ガス分析(マスク5L/分酸素投与下):pH 7.30,PaCO2 86Torr,PaO2 92Torr,HCO3- 36mEq/L。  適切な治療法はどれか。

  1. a.気管切開
  2. b.気管挿管
  3. c.高流量酸素
  4. d.高気圧酸素治療
  5. e.非侵襲的陽圧換気〈NPPV〉

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、COPDの急性増悪で酸素を投与したあとに状態が変化した場面の問題だ。注目してほしいのは、酸素投与前後の血液ガスでPaO2とPaCO2がそれぞれどう動いたか、そして意識レベルの変化。この2つを結びつけて、今いちばん足りないものは何かを考えよう。
医学生医学生
PaO2は92Torrまで上がっているので、酸素化はむしろ良くなっていますよね。それなのに意識が落ちているのが不思議です。
ドクタードクター
そこがこの問題の核心だよ。酸素化は改善したのに、PaCO2が大きく上がって、pHが下がっている。HCO3-は高いけれど、急なCO2上昇に代償が追いついていない。慢性の呼吸性アシドーシスに急性の悪化が重なった状態だね。
医学生医学生
もともとCO2が溜まっているⅡ型呼吸不全の人に酸素を投与して、CO2ナルコーシスになったということでしょうか。CBTの勉強で「COPDに高濃度酸素は禁忌」と丸暗記した覚えがあります。
ドクタードクター
その理解でいい。ただ「なぜ」まで押さえておこう。慢性的に高CO2の人では、呼吸の駆動が低酸素刺激に頼る部分が大きくなっている。そこに酸素を与えると換気が落ちる。さらに、低酸素性肺血管収縮が解除されて換気血流比が悪くなることや、酸素化ヘモグロビンがCO2を手放しやすくなるホールデン効果も加わる。加えて今回は感染による増悪そのもので呼吸筋も疲れているはずだ。
医学生医学生
つまり本質は酸素不足ではなく、CO2を吐き出せていない、換気不足ということですね。
ドクタードクター
その通り。だから治療は「換気を補助すること」。では、その観点で選択肢を見ていこう。まず高流量酸素はどうかな。
医学生医学生
もう酸素化は足りているので、さらに増やすとCO2がもっと溜まって悪化しそうです。
ドクタードクター
正解。酸素を増やすのは逆効果だ。かといって酸素を急に止めると今度は危険な低酸素に陥るから、中止はせずSpO2 88〜92%を目標に調節して続ける。高気圧酸素治療も同じ理由で適さない。あれは一酸化炭素中毒や減圧症、ガス壊疽などに使う治療で、酸素分圧を上げても換気の問題は解決しない。
医学生医学生
換気補助なら気管挿管が確実な気がします。意識障害もありますし……。
ドクタードクター
迷うところだね。ただCOPD増悪で高CO2性の呼吸性アシドーシスを呈する場合、まず選ぶのは非侵襲的陽圧換気、つまりNPPVなんだ。マスクを介して陽圧をかけ、吸気時の圧で1回換気量を増やしてCO2を排出させ、呼気時の圧で内因性PEEPに拮抗して呼吸仕事量を減らす。挿管を避けられて、挿管率や死亡率、人工呼吸器関連肺炎を減らせることが示されている。
医学生医学生
でも意識障害はNPPVの除外条件だと習いました。
ドクタードクター
いい指摘だ。高度の意識障害で協力が得られない場合は確かにNPPVは難しい。でも今回は呼びかけで開眼できる程度で、血圧も保たれ、呼吸停止もない。CO2ナルコーシスによる意識障害は、換気が改善してCO2が下がれば回復が期待できる。だからまずNPPVを試みる状況と判断できるんだ。
医学生医学生
気管挿管は、NPPVがうまくいかなかったときの次の手段という位置づけですね。気管切開はどうでしょう。
ドクタードクター
そう、挿管はいつでも移れるよう準備しておく。気管切開は上気道閉塞で挿管が困難な場合や、長期の人工呼吸管理が必要になった場合の外科的処置で、急性期に最初に選ぶものではないよ。
医学生医学生
救急科の実習で、NPPVのマスクを嫌がって外してしまう患者さんを見ました。協力が得られることも大事な条件なんですね。
ドクタードクター
まさに。NPPVが難しいのは、呼吸停止、ショックなど循環が不安定な場合、高度の意識障害、多量の分泌物を出せない場合、顔面外傷でマスクが合わない場合などだ。そして開始後1〜2時間でpH、PaCO2、呼吸数、意識を再評価し、改善がなければためらわず挿管に切り替える。並行して、気管支拡張薬、ステロイド、抗菌薬で増悪の原因そのものを治療することも忘れないでほしい。
医学生医学生
今回は好酸球も多いので、ステロイドの反応も期待できそうですね。
ドクタードクター
よく気づいたね。喘息の要素を併せ持つ可能性も考えられる。臨床では「SpO2が上がったから安心」と思わず、Ⅱ型呼吸不全の患者に酸素を入れたら意識やCO2を必ず追いかけることが大切だよ。

まとめ

慢性的にCO2が貯留しているⅡ型呼吸不全の患者に酸素を投与した後、PaO2は改善したのにPaCO2が上昇しpHが低下して意識障害をきたした場合は、CO2ナルコーシスを考えます。本質は換気不足であり、酸素流量を増やすことや高気圧酸素治療は解決にならず、酸素は中止せずSpO2 88〜92%を目標に調節します。COPD増悪による呼吸性アシドーシスの換気補助の第一選択はNPPVで、呼びかけに反応し循環動態が安定していれば軽度〜中等度の意識障害でも試みる価値があります。呼吸停止や循環不安定、高度の意識障害、分泌物の喀出困難などでNPPVが難しい場合や、開始後1〜2時間で改善しない場合は気管挿管へ移行し、気管切開は上気道閉塞や長期管理のための手段です。「酸素化」と「換気」を分けて評価する視点は、呼吸不全の診療全般に欠かせない基本です。

解答・解説

正解はeです

これまでの経過

重喫煙歴のある75歳男性で、慢性進行性の労作時呼吸困難、胸鎖乳突筋の肥大、喘鳴と呼吸音減弱があり、室内気でPaO2 56Torr、PaCO2 54Torr、HCO3- 33.1mEq/L、pH 7.41という代償された慢性呼吸性アシドーシスを伴うⅡ型呼吸不全を呈していた。COPD(喘息の要素を併せ持つ可能性あり)を基盤とし、気道感染を契機に急性増悪をきたした状態である。

設問の状況の整理

・SpO2が86%に低下し、マスクで5L/分の酸素を投与した。 ・酸素化:PaO2は56Torrから92Torrへ改善した。 ・換気:PaCO2は54Torrから86Torrへ著明に上昇した。 ・酸塩基平衡:HCO3-は36mEq/Lと代償的に高いものの、急激なCO2上昇に代償が追いつかず、pHは7.41から7.30へ低下した(非代償性の呼吸性アシドーシス、いわゆる慢性の上に急性が重なった状態)。 ・意識レベルはJCSⅡ-10(普通の呼びかけで容易に開眼する程度)に低下した。心拍数130/分、呼吸数28/分と頻脈・頻呼吸で、呼吸困難も持続している。 以上より、慢性のCO2貯留があるⅡ型呼吸不全患者に対する酸素投与と増悪そのものによって換気が不十分となり、高CO2血症・呼吸性アシドーシス・意識障害をきたした状態、すなわちCO2ナルコーシスと判断できる。

治療方針の考え方

CO2ナルコーシスの本質は換気不足であり、酸素を増やしても解決しない。必要なのは換気を補助してCO2を排出させることである。一方で、低酸素血症を避けるための酸素は中止せず、低濃度に調節して継続する。 換気補助の手段として、COPD増悪による高CO2血症性呼吸不全(pH<7.35かつPaCO2上昇)では、マスクを介して陽圧をかける非侵襲的陽圧換気(NPPV)が第一選択である。NPPVは気管挿管を回避でき、挿管率・死亡率・人工呼吸器関連肺炎を減らすことが示されている。本例は呼びかけで開眼できる程度の意識障害であり、血圧152/82mmHgと循環動態は保たれ、呼吸停止もない。CO2ナルコーシスによる意識障害は換気改善に伴い回復が期待できるため、NPPVを試みる状況と考えられる。導入後は1~2時間程度で動脈血ガスと意識状態を再評価し、改善が乏しければ速やかに気管挿管へ移行する。

選択肢考察

  1. ×a.  気管切開

    気管切開は、上気道閉塞で経口・経鼻の気管挿管が困難な場合や、長期の人工呼吸管理が必要となった場合などに行う外科的処置である。本例は上気道の閉塞ではなく、急性期の換気不全に対して最初に選ぶ手段ではない。侵襲も大きく、第一選択にはならない。

  2. ×b.  気管挿管

    気管挿管による侵襲的人工呼吸は、NPPVを試みても改善しない場合や、NPPVが適応とならない場合(呼吸停止、高度の意識障害で協力が得られない、循環動態が不安定、多量の気道分泌物を自力で喀出できない、嘔吐や誤嚥のリスクが高い、顔面の外傷や変形でマスクが装着できないなど)に行う。本例はJCSⅡ-10で呼びかけに開眼し、循環動態も保たれているため、まずはNPPVを試みるのが適切である。ただしNPPVで改善がなければ気管挿管へ移行する選択肢として常に準備しておく。

  3. ×c.  高流量酸素

    本例はすでにPaO2 92Torrまで酸素化されており、問題は酸素不足ではなくCO2の貯留(換気不足)である。慢性的に高CO2血症がある患者に高濃度の酸素を与えると、低酸素による呼吸刺激の減弱、低酸素性肺血管収縮の解除による換気血流比の悪化、ホールデン効果(酸素化ヘモグロビンからのCO2遊離)などによりPaCO2がさらに上昇し、CO2ナルコーシスを悪化させる。酸素流量を増やすのは誤りであり、むしろSpO2 88~92%を目標に酸素濃度を調節する。

  4. ×d.  高気圧酸素治療

    高気圧酸素治療は、2気圧以上の高気圧環境下で純酸素を吸入させ、血液中の溶解酸素を増やす治療である。一酸化炭素中毒、減圧症、動脈ガス塞栓症、ガス壊疽などが適応となる。本例で必要なのは換気の補助であり、酸素分圧をさらに上げることはCO2貯留を悪化させるおそれがある。適応とならない。

  5. ○e.  非侵襲的陽圧換気〈NPPV〉

    NPPVは鼻マスクや顔マスクを用い、気管挿管をせずに陽圧で換気を補助する方法である。吸気時の陽圧(IPAP)で1回換気量を増やしてCO2を排出させ、呼気時の陽圧(EPAP)で内因性PEEP(呼気が出し切れずに肺胞内に残る圧)に拮抗して呼吸仕事量を減らす。COPD増悪で呼吸性アシドーシス(pH<7.35かつPaCO2上昇)を呈する場合の第一選択であり、挿管の回避や死亡率の低下が示されている。一般に意識障害はNPPVの適応を制限する因子であるが、CO2ナルコーシスによる軽度~中等度の意識障害は換気の改善で回復が見込めるため、本例のように呼びかけに反応し循環動態が安定していればNPPVを試みてよい。導入後は注意深く観察し、1~2時間で改善がなければ気管挿管に切り替える。

CO2ナルコーシス

・高CO2血症により意識障害(傾眠から昏睡)、呼吸性アシドーシス、自発呼吸の減弱をきたした状態である。 ・症状:頭痛、発汗、頻脈、血圧上昇、皮膚の紅潮、羽ばたき振戦、傾眠~昏睡。CO2の血管拡張作用や交感神経刺激による。 ・慢性にCO2が貯留しているⅡ型呼吸不全(COPD、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際に起こりやすい。増悪そのもの(感染、呼吸筋疲労)や鎮静薬投与も誘因となる。 ・治療:酸素を中止せず、目標SpO2 88~92%に調節しつつ、換気補助(まずNPPV、無効ならば気管挿管)を行う。原因となる増悪の治療(気管支拡張薬、ステロイド、抗菌薬)を並行する。

NPPVの適応と除外

・よい適応:COPD増悪による高CO2血症性呼吸不全(pH<7.35かつPaCO2>45Torr)、心原性肺水腫、免疫不全者の急性呼吸不全など。 ・NPPVに求められる条件:患者の協力が得られる、マスクが装着できる、循環動態が安定している、気道分泌物を喀出できる。 ・除外となる状況:呼吸停止、循環動態の不安定(ショック、コントロールできない不整脈)、高度の意識障害で協力が得られない、気道の確保ができない、多量の分泌物、顔面の外傷・熱傷、未治療の気胸、最近の上部消化管手術など。 ・NPPV開始後1~2時間でpH、PaCO2、呼吸数、意識状態が改善しなければ、気管挿管による侵襲的人工呼吸に移行する。

高流量鼻カニュラ酸素療法(HFNC)について

加温加湿した高流量のガスを鼻から送る方法で、Ⅰ型呼吸不全を中心に用いられる。CO2の洗い出し効果も一部あるが、COPD増悪による明らかな呼吸性アシドーシスでの換気補助としてはNPPVが優先される。

POINT

・Ⅱ型呼吸不全患者への酸素投与後にPaCO2上昇、pH低下、意識障害→CO2ナルコーシス。 ・CO2ナルコーシスの本質は換気不足。酸素を増やすのではなく換気を補助する。酸素は中止せず、SpO2 88~92%に調節する。 ・COPD増悪による呼吸性アシドーシス(pH<7.35)の換気補助の第一選択はNPPV。 ・呼吸停止、循環不安定、高度の意識障害、分泌物の喀出不能などNPPVが困難な場合や、NPPV無効例は気管挿管。 ・高気圧酸素治療の適応は一酸化炭素中毒、減圧症、ガス壊疽など。

※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。