酸素は「少しずつ」が命を守る―在宅酸素中のCOPD急性増悪とCO2ナルコーシスの落とし穴
第119回医師国家試験 B問題 第28問
国試問題にチャレンジ
78歳の男性。安静時の強い呼吸困難のため，家族とともに救急外来を受診した。呼吸困難のため本人からは病歴の情報を十分に得ることができない。家族によると，昨日から体動時の呼吸困難を訴えていた。慢性閉塞性肺疾患のため5年前から自宅近くの診療所で在宅酸素療法（1L/分）が導入され，来院時は，1L/分の酸素を吸入している。意識は清明。体温36.8℃。脈拍96/分，整。血圧130/80mmHg。呼吸数28/分。SpO2 87％（鼻カニューラ1L/分酸素投与下）。体格はやせ型。吸気時に肥大した胸鎖乳突筋が特に目立ち，口すぼめ呼吸をし，喘鳴が著明である。動脈血ガス分析（鼻カニューラ1L/分酸素投与下）：pH 7.35，PaCO2 55Torr，PaO2 50Torr，HCO3－ 30mEq/L。 初期対応で適切な酸素投与方法はどれか。
- a.リザーバー付マスク15L/分
- b.リザーバー付マスク10L/分
- c.鼻カニューラ5L/分
- d.鼻カニューラ2L/分
- e.鼻カニューラ0.5L/分
対話形式の解説
ドクター
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在宅酸素療法中のCOPD患者が急性増悪をきたした場合、HCO3－の上昇で代償された慢性の高CO2血症を背景にしたII型呼吸不全であることが多く、酸素の与え方に特別な注意が必要です。高濃度酸素を急に投与すると、低酸素性換気刺激の減弱、換気血流比不均等の悪化、Haldane効果などによりPaCO2が急上昇し、CO2ナルコーシスを招くおそれがあります。そのため現行量から1L/分程度ずつ慎重に増量し、SpO2 88〜92%を目標として30〜60分後に血液ガスでPaCO2とpHを確認する制御酸素療法が原則です。一方で低酸素血症があるのに酸素を減量・中止するのは誤りで、アシドーシスが進めばNPPVで換気を補助し、抗菌薬・気管支拡張薬・全身性ステロイドで増悪そのものを治療します。酸素を「薬」として量を調整する考え方は、救急や病棟でCOPD患者を安全に診るための基本となります。
解答・解説
正解はdです
所見の整理
・78歳男性。慢性閉塞性肺疾患（COPD：chronic obstructive pulmonary disease）のため5年前から在宅酸素療法（HOT：home oxygen therapy）1L/分を受けている。 ・昨日から体動時の呼吸困難が出現し、本日は安静時にも強い呼吸困難をきたして受診した。つまり呼吸状態は短期間で悪化している。 ・やせ型、吸気時に目立つ胸鎖乳突筋の肥大（呼吸補助筋を常に使っている所見）、口すぼめ呼吸、著明な喘鳴は、いずれも進行したCOPDに典型的な身体所見である。 ・呼吸数28/分と頻呼吸、SpO2 87%（鼻カニューラ1L/分下）と普段の酸素量では酸素化が保てていない。 ・動脈血ガス（1L/分下）：PaO2 50Torr（60Torr以下で呼吸不全）、PaCO2 55Torr（45Torr超で高二酸化炭素血症）であり、II型呼吸不全である。HCO3－ 30mEq/Lと上昇してpHは7.35にとどまっており、腎による代償が完成した慢性の呼吸性アシドーシスが基盤にあることがわかる。現時点では急激なpH低下（急性呼吸性アシドーシスの上乗せ）はまだ目立たない。
診断
HOT導入中の重症COPD患者が、数日以内に呼吸困難の増悪を起こしており、COPD急性増悪と考えられる。増悪の誘因としては気道感染が最も多く、そのほか心不全、気胸、肺塞栓症なども鑑別として評価が必要である（本例は体温36.8℃で発熱はない）。
酸素投与の考え方
PaO2 50Torrの低酸素血症は放置できず、酸素は増量しなければならない。一方で、慢性的に高CO2状態にある患者に高濃度酸素を急に投与すると、低酸素による換気刺激の消失、低酸素性肺血管攣縮の解除に伴う換気血流比不均等の悪化、Haldane効果などにより換気がさらに低下し、PaCO2が急上昇してCO2ナルコーシス（意識障害・呼吸抑制・高度の呼吸性アシドーシス）をきたす危険がある。 そのため、COPD急性増悪のII型呼吸不全では「低流量から少しずつ増やす」制御酸素療法を行う。目標はSpO2 88〜92%（PaO2 60Torr前後）程度で、正常値まで上げる必要はない。現在の1L/分から1L/分程度ずつ増量し、30〜60分後に動脈血ガスを再検してPaCO2とpHの推移を確認する。吸入酸素濃度を一定に保ちやすいベンチュリーマスクを用いる方法もある。 したがって初期対応として最も適切なのは、現行量から一段階だけ増やす鼻カニューラ2L/分である。
選択肢考察
- ×a. リザーバー付マスク15L/分
リザーバー付マスクは高流量で用いると吸入酸素濃度が非常に高くなる（15L/分では理論上90%前後に達しうる）。高CO2血症を伴うCOPD急性増悪の患者にいきなりこの濃度を与えると、換気が抑制されPaCO2が急上昇してCO2ナルコーシスを誘発するおそれが高い。重度の低酸素でもまずは段階的な増量で対応し、それで不十分なら非侵襲的陽圧換気（NPPV）を検討するのが筋である。
- ×b. リザーバー付マスク10L/分
10L/分でもリザーバー付マスクの吸入酸素濃度は高く（おおむね60〜80%台）、1L/分の鼻カニューラからの変化としてはあまりに急激である。aと同様にCO2ナルコーシスの危険があり、II型呼吸不全の初期対応としては不適切である。なお、リザーバー付マスクはバッグを膨らませるために通常6L/分以上の流量が必要で、低濃度の酸素を細かく調整する用途には向かない。
- ×c. 鼻カニューラ5L/分
鼻カニューラの吸入酸素濃度は1L/分増すごとにおよそ4%ずつ上がるとされ、5L/分ではおよそ40%となる。1L/分（約24%）からいきなり5倍に増やすと吸入酸素濃度の上昇幅が大きく、高CO2血症を悪化させてCO2ナルコーシスを招く危険がある。最終的にこの流量が必要になることはありうるが、それは血液ガスでPaCO2の推移を確認しながら段階的に到達すべきもので、初期対応としては過量である。
- ○d. 鼻カニューラ2L/分
現在の1L/分から1L/分だけ増やす控えめな増量であり、吸入酸素濃度は約24%から約28%へ上がる程度にとどまる。これにより低酸素血症の改善を図りつつ、急激なPaCO2上昇を避けられる。投与後はSpO2 88〜92%を目標にし、30〜60分後の動脈血ガスでPaCO2の上昇やpHの低下がないかを確かめ、必要に応じてさらに慎重に増量する。CO2が貯留するCOPD急性増悪における制御酸素療法の原則にかなった初期対応である。
- ×e. 鼻カニューラ0.5L/分
すでに1L/分の酸素投与下でPaO2 50Torr、SpO2 87%と低酸素血症が進行している。ここで流量を減らせば低酸素血症はさらに悪化し、組織低酸素による不整脈・意識障害・心停止などの危険が増す。CO2ナルコーシスを恐れて酸素を減量・中止するのは誤りであり、低酸素の是正が優先される。
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、短時間作用性抗コリン薬を併用することもある。 ・C（corticosteroids：全身性ステロイド）：プレドニゾロン30〜40mg/日程度を5日間ほど投与すると回復が早まる。 ・これに酸素療法を加え、それでも呼吸性アシドーシス（pH 7.35未満かつPaCO2 45Torr超）が進む、呼吸補助筋の使用が強いなどの場合は非侵襲的陽圧換気（NPPV）を導入する。NPPVでも改善しない、意識障害が強いなどの場合は気管挿管による人工呼吸を考える。
酸素投与器具と吸入酸素濃度の目安
・鼻カニューラ：1〜6L/分程度で使用。1L/分で約24%、以降1L/分ごとにおよそ4%ずつ上昇（例：2L/分で約28%、5L/分で約40%）。患者の呼吸パターンにより実際の濃度は変動する。 ・簡易酸素マスク：5〜8L/分程度で40〜60%程度。呼気の再吸入を防ぐため5L/分以上が必要。 ・リザーバー付マスク：6〜15L/分で60〜90%程度の高濃度。 ・ベンチュリーマスク：24〜50%程度の設定濃度を比較的正確に供給できる。CO2貯留のある患者で吸入酸素濃度を一定に管理したい場合に有用。 ・高流量鼻カニューラ（HFNC）：加温加湿した高流量酸素で、濃度を細かく設定できる。
CO2ナルコーシス
慢性II型呼吸不全の患者に高濃度酸素を投与した際などに、PaCO2が急上昇して意識障害（傾眠から昏睡）、呼吸抑制、高度の呼吸性アシドーシスをきたす病態。頭痛、発汗、羽ばたき振戦、血圧上昇なども伴いうる。機序として、低酸素性換気刺激の減弱のほか、低酸素性肺血管攣縮の解除による換気血流比不均等の悪化、Haldane効果（酸素化ヘモグロビンが増えるとCO2の結合能が下がる）が関与する。対応は酸素を中止することではなく、目標SpO2を守った酸素量への調整と、NPPVなどによる換気補助である。
血液ガスの読み方（本例）
PaCO2 55Torrで、急性の呼吸性アシドーシスならpHは7.30前後まで下がるはずだが、HCO3－ 30mEq/Lと代償的に上昇しているためpH 7.35を保っている。HCO3－の上昇は数日以上かけて腎で起こるため、慢性のCO2貯留が背景にあると判断できる。
POINT
・HOT中のCOPD患者の急性増悪はII型呼吸不全（高CO2血症）を伴いやすい。 ・CO2貯留がある場合、高濃度酸素の急な投与はCO2ナルコーシスを招く。低流量から少しずつ増量する（鼻カニューラなら1L/分程度ずつ）。 ・目標はSpO2 88〜92%。増量後は30〜60分で動脈血ガスを再検し、PaCO2とpHを確認する。 ・低酸素血症があるのに酸素を減量・中止してはならない。 ・酸素調整で呼吸性アシドーシスが進む場合はNPPVを導入する。