StudyMed医師国家試験

蜂巣肺が奪う酸素の通り道―特発性肺線維症で「A-aDO2が開く」理由

第109回医師国家試験 A問題 第29問

国試問題にチャレンジ

第109回 A問題 第29問

78歳の男性。労作時呼吸困難を主訴に来院した。6年前から坂道や階段を昇る際に息切れを自覚していた。1か月前に感冒様症状があり,その後,呼吸困難が増強するため受診した。既往歴と家族歴とに特記すべきことはない。喫煙は60歳まで50本/日を35年間。意識は清明。身長162 cm,体重63 kg。体温36.2℃。脈拍92/分,整。血圧132/66 mmHg。呼吸数28/分。SpO2 91%(room air)。呼吸音は背部にfine cracklesを聴取する。ばち指を認める。血液所見:赤血球499万,Hb 16.2 g/dL,Ht 47%,白血球8,900(桿状核好中球4%,分葉核好中球78%,好酸球1%,好塩基球0%,単球2%,リンパ球15%),血小板17万。血液生化学所見:LD 380 IU/L(基準176~353),尿素窒素22 mg/dL,クレアチニン0.9 mg/dL,脳性ナトリウム利尿ペプチド〈BNP〉37 pg/mL(基準18.4以下),KL-6 1,460 U/mL(基準500未満)。CRP 1.2 mg/dL。胸部エックス線写真(A)と胸部CT(B)とを別に示す。  検査結果として最も予想されるのはどれか。

第109回 A問題 第29問の問題画像
  1. a.肺胞気-動脈血酸素分圧較差〈A-aDO2〉の開大
  2. b.気管支肺胞洗浄液中の好酸球の増多
  3. c.肺機能検査における残気率の増加
  4. d.血清抗GM-CSF抗体陽性
  5. e.HLA-B54陽性

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、慢性に進行する呼吸困難の正体を見抜いたうえで、その病態から「どんな検査結果が出るか」を予想する問題だ。疾患名を当てるだけでは終わらない。診断の決め手になる身体所見と画像、そして病態生理の理解が問われているよ。まず、喫煙歴の長い高齢男性が何年もかけて息切れが進んできた、という時点で何を考える?
医学生医学生
ヘビースモーカーの息切れなので、真っ先にCOPDが浮かびました。
ドクタードクター
自然な発想だね。ただ、COPDとの鑑別に使える所見がいくつもある。背部のfine crackles、ばち指、それにKL-6の著明な高値。これらはどんな病態を示していると思う?
医学生医学生
fine cracklesは吸気の終わりにパリパリ聞こえる音で、OSCEの練習で「マジックテープをはがす音」と習いました。間質性肺炎でしょうか。
ドクタードクター
その通り、ベルクロ・ラ音とも呼ぶね。KL-6はⅡ型肺胞上皮細胞が産生する糖蛋白で、間質性肺炎の活動性を反映するマーカーだ。そして画像では、両側下葉の胸膜直下を中心に、壁のはっきりした小さな嚢胞が層状に積み重なる蜂巣肺と、牽引性気管支拡張がみられる。肺野全体も縮んでいる。膠原病や薬剤、粉じんなど原因を示す情報がなく、この分布と形は通常型間質性肺炎、いわゆるUIPパターンだ。
医学生医学生
原因不明でUIPパターンなら、特発性肺線維症ですね。1か月前の風邪のあとに悪化したのは、急性増悪でしょうか。
ドクタードクター
感染をきっかけに病状が進んだ、あるいは急性増悪の手前という見方が妥当だね。急性増悪と断定するには、新たなすりガラス影の出現などを確認したいところだ。では本題。この病気で最も予想される検査結果は何だろう。
医学生医学生
肺が硬くなって酸素が通りにくくなるので、A-aDO2の開大ですか。
ドクタードクター
正解。A-aDO2は肺胞内の酸素分圧と動脈血の酸素分圧の差で、肺でのガス交換の効率を表す。線維化で肺胞壁が厚くなると酸素の拡散が障害されるし、病変がまだらなので換気と血流のバランスも崩れる。どちらもA-aDO2を広げる機序だ。安静時にSpO2が91%まで下がっていることからも、強く予想されるね。
医学生医学生
生理学の講義で低酸素血症の4つの機序を習いましたが、A-aDO2が開大しないのは肺胞低換気だけでしたよね。
ドクタードクター
よく覚えているね。純粋な肺胞低換気では肺胞気も動脈血も同じように酸素が下がるので、差は正常に保たれ、代わりにPaCO2が上がる。拡散障害、換気血流比不均等、シャントの3つは差が開く。なお、IPFでは労作時に毛細血管を血液が速く通り過ぎるので、拡散障害が目立って低酸素が悪化しやすい。だから6分間歩行試験でのSpO2低下は重要な評価項目なんだ。
医学生医学生
残気率の増加も少し迷いました。喫煙者なので肺気腫が混じっているかもしれないと思って。
ドクタードクター
鋭い迷い方だね。重喫煙者では気腫合併肺線維症という病態もある。でも残気率の増加は、息を吐くときに気道がつぶれて空気が閉じ込められる閉塞性障害の所見だ。IPFは肺が硬く縮む拘束性障害で、肺活量も全肺気量も残気量も減る。今回の画像の主体は蜂巣肺だから、最も予想される結果とはいえない。
医学生医学生
気管支肺胞洗浄液の好酸球増多は、好酸球性肺炎ですよね。
ドクタードクター
そう。慢性好酸球性肺炎は胸膜直下の浸潤影が「肺水腫の陰画」と呼ばれる分布をとり、ステロイドがよく効く。蜂巣肺のような不可逆的な線維化はつくらない。IPFの洗浄液ではむしろ好中球が少し増えることがあるくらいだ。
医学生医学生
抗GM-CSF抗体は肺胞蛋白症、HLA-B54はびまん性汎細気管支炎ですね。疾患と検査のセットで覚えていました。
ドクタードクター
いいね。ただ画像との対応も一緒に押さえよう。自己免疫性肺胞蛋白症は抗体でGM-CSFの働きが阻害され、マクロファージがサーファクタントを処理できなくなる病気で、CTではすりガラス影に小葉間隔壁肥厚が重なるcrazy-paving、洗浄液は米のとぎ汁様だ。KL-6が上がる点は共通しているけれど、蜂巣肺にはならない。びまん性汎細気管支炎は慢性副鼻腔炎を合併し、小葉中心性粒状影と閉塞性障害、coarse cracklesが特徴で、マクロライド少量長期療法が効く。
医学生医学生
同じKL-6高値でも、画像で全然違う病気が見えてくるんですね。
ドクタードクター
そういうこと。最後に臨床の話をしておこう。IPFは予後不良の病気で、治療の柱はピルフェニドンやニンテダニブといった抗線維化薬による進行抑制だ。ステロイド単独の効果は乏しい。加えて在宅酸素療法や呼吸リハビリテーション、適応があれば肺移植も検討する。
医学生医学生
呼吸器内科の実習で、在宅酸素を使いながら外来に通っている患者さんを担当しました。合併症で気をつけることはありますか。
ドクタードクター
まず急性増悪。感染や手術などを契機に数週間で呼吸不全が急速に進み、死亡率が高い。それから肺癌の合併が多いこと、慢性的な低酸素から肺高血圧や右心負荷をきたしうることも重要だ。今回BNPが軽度上昇しているのは右心負荷の可能性を示唆するけれど、この値だけで右心不全とは言い切れない。経過の中でこうした変化を拾っていく姿勢が大切だよ。

まとめ

喫煙歴のある高齢男性が年単位で進む労作時呼吸困難を訴え、背部のfine crackles、ばち指、KL-6高値、下肺野胸膜直下優位の蜂巣肺を認めれば特発性肺線維症を考えます。線維化による拡散障害と換気血流比不均等のため、A-aDO2が開大した低酸素血症を呈し、労作時に増悪するのが特徴です。肺機能は拘束性障害で残気量はむしろ減少し、残気率増加は閉塞性障害の所見です。洗浄液の好酸球増多は好酸球性肺炎、抗GM-CSF抗体は自己免疫性肺胞蛋白症、HLA-B54はびまん性汎細気管支炎と、疾患と検査・画像をセットで整理しておくと鑑別に強くなります。低酸素血症の機序とA-aDO2の関係を理解することは、間質性肺炎に限らずあらゆる呼吸不全の評価の基本になります。

解答・解説

正解はaです

所見の整理

・78歳男性、重喫煙歴(50本/日×35年、ブリンクマン指数1,750) ・6年前から緩徐に進行する労作時呼吸困難があり、1か月前の感冒様症状を契機に増悪した ・安静時でも頻呼吸(28/分)、SpO2 91%(room air)と低酸素血症がある ・背部で fine crackles(捻髪音)を聴取し、ばち指を伴う ・KL-6 1,460 U/mL と著明高値、LD 軽度上昇、CRP は軽度上昇にとどまる ・BNP 37 pg/mL と軽度上昇(Hb 16.2 g/dL とやや高め) ・胸部エックス線写真:両側下肺野優位の網状影と肺野の縮小傾向 ・胸部CT:両側下葉の胸膜直下優位に蜂巣肺(壁のはっきりした嚢胞が層状に集簇する像)と牽引性気管支拡張を認める

診断に至るプロセス

喫煙歴のある高齢男性が年単位で進行する労作時呼吸困難を訴えた場合、まず慢性閉塞性肺疾患(COPD)と間質性肺炎を鑑別に挙げる。本例では、①吸気終末に聴こえる細かな断続性ラ音(fine crackles)が背部下肺で聴取されること、②ばち指があること、③Ⅱ型肺胞上皮細胞が産生する糖蛋白で間質性肺炎の活動性マーカーである KL-6 が著明に高値であること、④画像で下肺野・胸膜直下優位の蜂巣肺を呈することから、COPD ではなく線維化を伴う間質性肺炎と判断できる。膠原病や薬剤、粉じん曝露などの原因を示唆する情報がなく、画像が通常型間質性肺炎(UIP)パターンであることから、特発性間質性肺炎の中でも最も頻度の高い特発性肺線維症(IPF)が最も考えられる。1か月前の感冒様症状後の悪化は、感染を契機とした病状の進行(あるいは急性増悪の前段階)と捉えられる。BNP の軽度上昇は、慢性低酸素血症に伴う肺高血圧・右心負荷の可能性を示唆する所見として解釈できるが、この値だけで右心不全と断定はできない。

設問の考え方

「検査結果として最も予想されるもの」を問うているので、IPF で生じる病態生理から考える。IPF では肺胞壁(間質)が線維化して厚くなるため、肺胞から毛細血管への酸素の拡散が障害され、さらに病変の不均一さにより換気血流比の不均等も生じる。その結果、動脈血酸素分圧(PaO2)は肺胞気酸素分圧(PAO2)に比べて大きく低下し、A-aDO2 が開大する。一方、肺は硬く縮むため拘束性換気障害となり、残気量はむしろ減少する。他の選択肢はそれぞれ別の特定疾患に結びつく検査所見であり、疾患と特徴的検査のセットで判断する。

選択肢考察

  1. ○a.  肺胞気-動脈血酸素分圧較差〈A-aDO2〉の開大

    A-aDO2 は肺胞内の酸素分圧(PAO2)と動脈血の酸素分圧(PaO2)の差で、肺でのガス交換がどれだけ効率よく行われているかを示す。room air での正常値は概ね 10 Torr 以下(加齢でやや大きくなり、高齢者では 20 Torr 前後まで許容される)である。A-aDO2 を開大させる機序は拡散障害、換気血流比不均等、右左シャントの3つであり、純粋な肺胞低換気では PAO2 と PaO2 がともに低下するため A-aDO2 は正常に保たれる。IPF では肺胞壁の線維性肥厚による拡散障害と、不均一な病変分布による換気血流比不均等がともに存在するため、A-aDO2 は開大する。特に労作時には肺毛細血管の通過時間が短くなり拡散障害が顕在化するため、低酸素血症が増悪しやすい。本例の SpO2 91% という安静時低酸素血症からも、A-aDO2 の開大が強く予想される。

  2. ×b.  気管支肺胞洗浄液中の好酸球の増多

    気管支肺胞洗浄液(BALF:気管支鏡で肺の末梢に生理食塩水を注入・回収した液)で好酸球が著増するのは、急性・慢性好酸球性肺炎などの好酸球性肺疾患である(好酸球比率が概ね25%以上)。慢性好酸球性肺炎では胸膜直下優位の非区域性浸潤影(「肺水腫の陰画」と呼ばれる分布)が特徴で、ステロイドによく反応する。本例のように蜂巣肺や牽引性気管支拡張といった不可逆的な線維化所見は呈さない。IPF の BALF では好中球がやや増加することはあるが、好酸球の著増は典型的ではない。

  3. ×c.  肺機能検査における残気率の増加

    残気率は全肺気量に占める残気量の割合(RV/TLC)で、正常では約 30%前後(加齢で増加)である。これが増加するのは、呼気時に気道が虚脱して空気が肺内にとらえられる(エアトラッピング)COPD や気管支喘息などの閉塞性換気障害である。IPF では肺が線維化して硬く縮むため、肺活量(VC)・全肺気量(TLC)・残気量(RV)がいずれも減少する拘束性換気障害を呈し、肺拡散能(DLCO)も低下する。1秒率(FEV1/FVC)は正常か、肺の弾性収縮力の増大によりむしろ高値となる。なお重喫煙者では肺気腫を合併する(気腫合併肺線維症)ことがあるが、本例の画像の主体は蜂巣肺であり、残気率の増加が最も予想される結果とはいえない。

  4. ×d.  血清抗GM-CSF抗体陽性

    抗顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)抗体は、自己免疫性肺胞蛋白症の診断に用いられる。GM-CSF の作用が自己抗体で阻害されると肺胞マクロファージによるサーファクタントの処理が障害され、肺胞内にサーファクタント由来の蛋白様物質が貯留する。CT では地図状に分布するすりガラス影に小葉間隔壁の肥厚が重なる crazy-paving appearance(メロンの皮様所見)が特徴で、BALF は白濁した米のとぎ汁様となる。KL-6 は肺胞蛋白症でも高値になりうるが、蜂巣肺は呈さず、本例の画像とは合わない。

  5. ×e.  HLA-B54陽性

    HLA-B54 は日本人のびまん性汎細気管支炎(DPB)と関連が深いことが知られている。DPB は呼吸細気管支を中心とした慢性炎症で、慢性副鼻腔炎の合併、多量の膿性痰、寒冷凝集素価の持続高値を特徴とし、CT では両肺びまん性の小葉中心性粒状影や tree-in-bud 様の分岐状陰影、細気管支拡張を示す。聴診では coarse crackles を聴取し、閉塞性換気障害を呈する。治療はマクロライド少量長期療法である。本例の臨床像・画像(下肺野胸膜直下の蜂巣肺)とは一致しない。

特発性肺線維症(IPF)の概要

特発性間質性肺炎(IIPs)は原因不明の間質性肺炎の総称で、その中で最も多いのが IPF である。50歳以上の男性、喫煙者に多く、慢性・進行性の経過をたどり予後不良である。 ・症状:労作時呼吸困難、乾性咳嗽 ・身体所見:両側下肺背側の fine crackles(吸気後半に聴取されるベルクロ・ラ音)、ばち指 ・血液検査:KL-6、SP-A、SP-D、LD の上昇 ・画像:両側下肺野・胸膜直下優位の網状影、蜂巣肺、牽引性気管支拡張(UIP パターン)。胸部エックス線では肺の容積減少がみられる ・肺機能:拘束性換気障害(%VC<80%)、DLCO 低下 ・血液ガス:低酸素血症、A-aDO2 開大。低酸素により過換気となるため PaCO2 は正常〜低値のことが多い。6分間歩行試験などで労作時の SpO2 低下が顕著になる ・合併症:急性増悪(感染や手術などを契機に数週間以内に急速に呼吸不全が進行し、新たなすりガラス影・浸潤影が出現する。死亡率が高い)、肺癌、肺高血圧症・右心不全(慢性肺性心)、気胸 ・治療:抗線維化薬(ピルフェニドン、ニンテダニブ)による進行抑制、在宅酸素療法、呼吸リハビリテーション、適応があれば肺移植。IPF では副腎皮質ステロイド単独の効果は乏しい

低酸素血症の4機序と A-aDO2

・肺胞低換気:A-aDO2 正常、PaCO2 上昇(例:薬物による呼吸抑制、神経筋疾患) ・拡散障害:A-aDO2 開大、酸素投与で改善(例:間質性肺炎) ・換気血流比不均等:A-aDO2 開大、酸素投与で改善(例:COPD、肺炎、肺塞栓症) ・シャント:A-aDO2 開大、酸素投与でも改善しにくい(例:無気肺、肺動静脈瘻) A-aDO2 は PAO2 − PaO2 で求め、PAO2 は大気圧下 room air で概ね 150 − PaCO2/0.8 で計算する。

選択肢の疾患と特徴的検査のまとめ

・好酸球性肺炎:BALF 好酸球増多 ・COPD:残気率増加、1秒率低下 ・自己免疫性肺胞蛋白症:抗 GM-CSF 抗体陽性 ・びまん性汎細気管支炎:HLA-B54 との関連、寒冷凝集素価高値

POINT

・喫煙歴のある高齢男性+緩徐進行の労作時呼吸困難+fine crackles+ばち指+KL-6 高値+下肺野胸膜直下の蜂巣肺 → 特発性肺線維症 ・IPF の生理学的異常:拘束性換気障害(VC・TLC・RV 低下)、DLCO 低下、A-aDO2 開大を伴う低酸素血症(労作時に増悪) ・A-aDO2 が開大するのは拡散障害・換気血流比不均等・シャント。純粋な肺胞低換気では開大しない ・残気率増加は閉塞性障害(COPD)の所見であり、間質性肺炎ではむしろ残気量は減少する ・疾患と検査のセット:BALF 好酸球増多=好酸球性肺炎、抗 GM-CSF 抗体=肺胞蛋白症、HLA-B54=DPB

※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。