StudyMed医師国家試験

A-aDO2は「肺の通り道の渋滞度」―間質性肺炎の低酸素を数字で読み解く

第119回医師国家試験 C問題 第74問

国試問題にチャレンジ

第119回 C問題 第74問

73歳の男性。咳嗽と呼吸困難を主訴に来院した。6か月前から労作時の息切れと咳嗽が出現し,徐々に増悪していた。喫煙歴はない。眼瞼結膜と眼球結膜とに異常を認めない。心音に異常を認めない。呼吸音は両側肺下部にfine cracklesを聴取する。胸部エックス線写真で線状網状影を認めた。 動脈血ガス分析(room air)の結果を示す。 pH 7.46,PaCO2 38Torr,PaO2 68Torr,HCO3- 25mEq/L 肺胞気-動脈血酸素分圧較差〈A-aDO2〉を求めよ。 ただし,大気圧は767Torr,37℃での飽和水蒸気圧は47Torr,呼吸商は0.8とする。 また,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:①②Torr

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は計算問題だけど、背景にあるのは「なぜ低酸素になっているのか」を見抜く考え方なんだ。肺胞気式でPAO2を求め、PaO2との差を出す。その数字が病態をどう語っているかまで押さえよう。まず、この患者さんの臨床像からどんな疾患を思い浮かべるかな。
医学生医学生
喫煙歴がなく、慢性進行の乾性咳嗽と労作時呼吸困難、両下肺のfine cracklesなので、間質性肺炎でしょうか。
ドクタードクター
いい読みだね。貧血や心音の異常がないことも、貧血や心不全による息切れを否定する材料になっている。では血液ガスを見ると、PaO2は低いけれどPaCO2は基準範囲内。これは何を意味すると思う?
医学生医学生
換気量そのものは足りている、つまり肺胞低換気ではない、ということですか。
ドクタードクター
その通り。換気は保たれているのに酸素化が悪いなら、肺胞から血液への酸素の受け渡し自体に問題がある。それを数値で示すのがA-aDO2、肺胞気と動脈血の酸素分圧の差だ。
医学生医学生
生理学の講義で肺胞気式を習いましたが、PAO2イコール150引くPaCO2割る0.8、とだけ丸暗記していました。
ドクタードクター
それは大気圧760Torrの室内気で簡略化した形だね。本来はPAO2=FiO2×(大気圧−飽和水蒸気圧)−PaCO2÷呼吸商。吸った空気は気道で加湿されて水蒸気で飽和するから47Torrを引く。そして肺胞では酸素が血液へ取り込まれ二酸化炭素が出てくるので、PaCO2を呼吸商で割った分だけ酸素分圧が下がるんだ。今回は大気圧が767Torrと指定されているから、丸暗記の150は使えないよ。
医学生医学生
危なかったです。では計算すると、767から47を引いて720、それに0.21を掛けて151.2Torrですね。
ドクタードクター
そう。次に二酸化炭素の補正分は?
医学生医学生
38÷0.8で47.5Torr。PAO2は151.2−47.5で103.7Torr、そこからPaO2の68を引いて35.7、四捨五入して36Torrです。
ドクタードクター
正解だ。では36Torrという値をどう評価する?
医学生医学生
正常は10Torr以下くらいと習ったので、かなり開大していますね。ただ、高齢者だと少し大きくなるとも聞きました。
ドクタードクター
よく覚えているね。A-aDO2は加齢で増大し、目安として「年齢÷4+4」がよく使われる。73歳なら約22Torrだから、36Torrはそれを明らかに超えている。つまり肺そのもののガス交換障害がある、ということだ。
医学生医学生
間質性肺炎なら、肺胞壁が厚くなって拡散障害が起こるからですね。
ドクタードクター
そう、拡散障害に加えて換気血流比不均等も関与する。ここで低酸素血症の5つの機序を整理しておこう。肺胞低換気と吸入気酸素分圧の低下ではA-aDO2は正常。拡散障害、換気血流比不均等、シャントでは開大する。シャントは酸素投与への反応が乏しいのが特徴だ。
医学生医学生
救急科の実習で、薬物中毒の患者さんはPaCO2が高いのにA-aDO2は正常だと指導医に言われたのを思い出しました。
ドクタードクター
まさに肺胞低換気の典型例だね。逆にPaCO2が上がっていてもA-aDO2が開大していれば、低換気に肺自体の障害が合併していると判断できる。臨床で血液ガスを見たら、まずA-aDO2を計算する習慣をつけるといい。
医学生医学生
間質性肺炎の患者さんで、他に注意すべき点はありますか。
ドクタードクター
安静時の低酸素が軽くても、労作時にSpO2が大きく下がるのが特徴なんだ。拡散に時間がかかるから、運動で血流が速くなると酸素を受け取りきれなくなる。だから6分間歩行試験での評価が重要だ。呼吸機能では拘束性換気障害と肺拡散能の低下、血液ではKL-6やSP-Dの上昇、高分解能CTでは蜂巣肺や牽引性気管支拡張を確認していく。
医学生医学生
計算はただの作業ではなく、病態を数字で裏づける道具なんですね。
ドクタードクター
その通り。数字の意味がわかれば、計算問題も臨床判断の練習になるよ。

まとめ

A-aDO2は肺胞気酸素分圧と動脈血酸素分圧の差で、PAO2=FiO2×(大気圧−47)−PaCO2÷呼吸商の肺胞気式から求めます。本問では(767−47)×0.21−38÷0.8=103.7Torrとなり、PaO2 68Torrを引いて35.7、四捨五入で36Torrです。年齢を考慮した目安(年齢÷4+4)を大きく超えており、PaCO2が正常であることと合わせて、肺胞低換気ではなく拡散障害や換気血流比不均等によるガス交換障害、すなわち間質性肺炎の病態を示しています。低酸素血症の機序はA-aDO2が正常か開大かで大きく二分でき、指定された大気圧を使って正確に計算することが重要です。血液ガスからA-aDO2を求める習慣は、呼吸不全の原因を見極める臨床の基本となります。

解答・解説

正解は36Torrです

症例の把握

73歳の男性で、6か月前から労作時息切れと咳嗽(多くは乾性咳嗽)が徐々に進行している。両側下肺野でfine crackles(捻髪音:吸気終末に聴かれる細かいパチパチした音)を聴取し、胸部エックス線写真では線状網状影がみられる。眼瞼結膜に貧血がなく、心音にも異常がないことから、貧血や心不全による息切れは考えにくい。以上より、慢性に進行する間質性肺炎(特発性肺線維症などの線維化性間質性肺疾患)が考えられる。 動脈血ガスはPaO2 68Torrと低酸素血症を示す一方、PaCO2 38Torrは基準範囲(35〜45Torr)内で、肺胞低換気はない。換気量が保たれているのに酸素化が悪いということは、肺胞から血液への酸素の受け渡しそのものが障害されていることを意味し、それを数値で示すのがA-aDO2である。

A-aDO2の考え方

A-aDO2(肺胞気-動脈血酸素分圧較差)は、肺胞気酸素分圧(PAO2)と動脈血酸素分圧(PaO2)の差である。 A-aDO2 = PAO2 − PaO2 PAO2は直接測定できないため、肺胞気式で推定する。 PAO2 = FiO2 ×(PB − PH2O)− PaCO2 / R ・FiO2:吸入気酸素濃度(室内気なので0.21) ・PB:大気圧(本問では767Torr) ・PH2O:37℃での飽和水蒸気圧(47Torr)。吸入気は気道で加温・加湿され水蒸気で飽和するため、その分を大気圧から差し引く。 ・R:呼吸商(0.8)。肺胞では酸素が血液へ取り込まれる一方で二酸化炭素が排出されるため、PaCO2をRで割った分だけ肺胞の酸素分圧が下がる。

計算過程

①吸入気酸素分圧(気道内で加湿された後)  (767 − 47)× 0.21 = 720 × 0.21 = 151.2 Torr ②二酸化炭素の補正分  38 ÷ 0.8 = 47.5 Torr ③肺胞気酸素分圧  PAO2 = 151.2 − 47.5 = 103.7 Torr ④A-aDO2  103.7 − 68 = 35.7 Torr 小数第1位を四捨五入して、A-aDO2 = 36 Torr となる。

結果の解釈

A-aDO2の基準値は若年者でおおむね10Torr以下、加齢とともに増大し、年齢を考慮した目安として「年齢÷4+4」がよく用いられる(73歳なら約22Torr)。本例の36Torrはこれを明らかに超えて開大しており、低酸素血症の原因が肺胞低換気だけでは説明できず、肺そのもののガス交換障害(拡散障害や換気血流比不均等)であることを示している。間質の肥厚・線維化を特徴とする間質性肺炎の病態に合致する。

低酸素血症の5つの機序とA-aDO2

・肺胞低換気:PaCO2が上昇し、A-aDO2は正常。例:薬物による呼吸抑制、神経筋疾患、肥満低換気症候群。 ・吸入気酸素分圧の低下:高地など。PaCO2は低下傾向、A-aDO2は正常。 ・拡散障害:肺胞と毛細血管の間の膜が厚くなるなどで酸素の移動が遅れる。A-aDO2開大。運動時に顕著になる。例:間質性肺炎。 ・換気血流比(V/Q)不均等:最も頻度の高い機序。A-aDO2開大。例:COPD、肺炎、肺塞栓症。 ・シャント:換気されない肺胞を血液が通過する。A-aDO2開大し、酸素投与への反応が乏しい。例:無気肺、ARDS、肺動静脈瘻、心内右左シャント。 PaCO2が上昇していてもA-aDO2が開大していれば、低換気に加えて肺自体の障害が合併していると判断できる。

間質性肺炎の特徴

・症状:乾性咳嗽、労作時呼吸困難。ばち指を伴うことがある。 ・聴診:両側下肺野優位のfine crackles(捻髪音、velcro ラ音)。 ・画像:胸部エックス線で下肺野優位の網状影・すりガラス影、肺容量減少。高分解能CTで網状影、牽引性気管支拡張、蜂巣肺(特発性肺線維症の通常型間質性肺炎〈UIP〉パターン)など。 ・呼吸機能:拘束性換気障害(%肺活量低下)と肺拡散能(DLCO)低下。 ・血液検査:KL-6、SP-D、SP-Aなどの間質性肺炎マーカーが上昇。 ・安静時の低酸素血症が軽度でも、6分間歩行試験などの労作時に著明なSpO2低下を示すのが特徴である。

計算上の注意

・FiO2は室内気では0.21を用いる。酸素投与下では投与量に応じたFiO2を用いる。 ・大気圧は通常760Torrとされることが多いが、問題で指定された値(本問では767Torr)を必ず使う。 ・室内気・標準大気圧(760Torr)で簡略化すると、PAO2 ≒ 150 − PaCO2/0.8 と覚えておくと便利である。

POINT

・A-aDO2 = PAO2 − PaO2、PAO2 = FiO2 ×(PB − 47)− PaCO2/R。 ・本問:(767 − 47)× 0.21 − 38/0.8 − 68 = 151.2 − 47.5 − 68 = 35.7 → 36 Torr。 ・A-aDO2の基準は若年者で10Torr以下程度、加齢で増大(目安は年齢÷4+4)。 ・A-aDO2が正常な低酸素血症は肺胞低換気(または吸入酸素分圧低下)、開大していれば拡散障害・換気血流比不均等・シャントを考える。 ・間質性肺炎では拡散障害と換気血流比不均等によりA-aDO2が開大し、労作時に低酸素血症が顕著になる。

※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。