StudyMed医師国家試験

タンクに入った瞬間に倒れた―チアノーゼとSpO2が教える「酸素欠乏症」

第111回医師国家試験 D問題 第47問

国試問題にチャレンジ

第111回 D問題 第47問

36歳の男性。意識障害のため救急車で搬入された。夏季に作業のため穀物貯蔵タンク内に入ったところ,間もなく意識を消失して倒れた。作業前に普段と変わったところはなく,所持品に不審なものもなかった。救急隊接触時,全身にチアノーゼを認め,SpO2 88%であった。来院時の意識レベルはJCSⅢ-300。体温37.2℃。心拍数108/分,整。血圧132/90mmHg。呼吸数16/分。SpO2 100%(リザーバー付マスク 10L/分酸素投与下)。心音と呼吸音とに異常を認めない。皮膚は湿潤しており,血管拡張は認めない。血液所見:赤血球530万,Hb 16.0g/dL,白血球6,000。血液生化学所見:総蛋白6.8g/dL,AST 30U/L,ALT 32U/L,CK 22U/L(基準30~140),尿素窒素16mg/dL,クレアチニン1.1mg/dL,Na 142mEq/L,K 3.8mEq/L,Cl 102mEq/L。心電図と胸部エックス線写真とに異常を認めない。  最も考えられる病態はどれか。

  1. a.一酸化炭素中毒
  2. b.酸素欠乏症
  3. c.シアン化水素中毒
  4. d.熱中症
  5. e.硫化水素中毒

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、閉鎖空間で突然意識を失った患者さんの病態を見抜く問題だ。注目してほしいのは「どんな場所で」「どのくらいの時間で」倒れたかということ。それに、チアノーゼとSpO2、酸素投与への反応という3点。この3つをどう解釈するかで答えが決まるよ。
医学生医学生
穀物タンクの中で倒れたなら、真っ先に何かの有毒ガスを考えてしまいます。一酸化炭素でしょうか。
ドクタードクター
閉鎖空間なら一酸化炭素を思い浮かべるのは自然だね。ただ、一酸化炭素はどこから出てくるかな。
医学生医学生
不完全燃焼ですよね。練炭や火災、車の排気ガスとか……。あ、穀物タンクに燃えるものはなさそうです。
ドクタードクター
そう、まず発生源がない。さらに大事なのが病態生理だ。一酸化炭素はヘモグロビンに酸素の200倍以上の強さで結合して、一酸化炭素ヘモグロビンをつくる。これは鮮紅色だからチアノーゼは出にくいし、一般的な2波長のパルスオキシメータは酸素化ヘモグロビンと区別できないので、SpO2は見かけ上正常に出てしまうんだ。
医学生医学生
救急科の実習で「COではSpO2を信じるな」と教わりました。今回はチアノーゼがあってSpO2 88%ですから、逆に「本当に酸素が足りていない」ということですね。
ドクタードクター
その通り。そして酸素を投与したらSpO2がすぐ100%に戻っている。これは吸っている空気の酸素そのものが足りなかったことを示唆する。穀物タンクやサイロでは、穀物自体の呼吸や付着した微生物の活動で酸素が消費されて、代わりに二酸化炭素がたまる。換気が悪いから酸素濃度がどんどん下がっていくんだ。
医学生医学生
なるほど、穀物も生きているんですね。だから正解は酸素欠乏症ですか。
ドクタードクター
正解。労働安全衛生の分野では酸素濃度18%未満を酸素欠乏状態と定義していて、10%を下回ると意識障害が出てくる。さらに低い空気では一呼吸で昏倒することもある。入って間もなく倒れたという経過にぴったり合うね。
医学生医学生
シアン化水素も意識障害を起こす毒ガスですよね。CBTで苦扁桃臭と一緒に覚えました。
ドクタードクター
シアンはミトコンドリアのシトクロムcオキシダーゼを阻害して、細胞が酸素を使えなくする「組織中毒性低酸素」だ。血液中の酸素は使われずに静脈血まで残るから、皮膚はむしろ紅潮し、初期にはチアノーゼが出にくい。高度の乳酸アシドーシスも特徴だね。それに穀物タンクで自然に発生するものではないし、所持品に不審物もない。
医学生医学生
硫化水素も同じ仕組みだった気がします。タンクやマンホールでの事故って聞きますけど。
ドクタードクター
よく覚えているね。硫化水素もシトクロムcオキシダーゼを阻害する。ただし発生するのは有機物の腐敗・分解が起こる下水道や汚水槽、温泉地などで、腐卵臭や眼・気道の刺激症状、肺水腫を起こすことがある。乾燥した穀物の貯蔵タンクは典型的な場所ではないし、異臭の記載も胸部エックス線写真の異常もないから、最も考えられるとは言えない。
医学生医学生
夏の作業なので熱中症もちょっと気になりました。
ドクタードクター
季節に引っ張られるのは国試の典型的なひっかけだね。熱中症は暑い環境での曝露や労作が続いた結果、体温調節が破綻して起こる。入ってすぐ倒れる経過とは合わないし、意識障害を伴う重症なら深部体温の著明な上昇や肝腎障害、横紋筋融解によるCK上昇を伴うことが多い。今回は体温もCKも臓器機能も正常で、そもそもチアノーゼやSpO2低下は熱中症の主徴ではないんだ。
医学生医学生
整理すると、酸素欠乏症は「吸う酸素がない」、一酸化炭素は「運べない」、シアンと硫化水素は「使えない」ということですね。
ドクタードクター
見事なまとめだ。この3分類で考えると、チアノーゼとSpO2の動きが自然に説明できる。最後に臨床で一番大切な注意点を伝えておこう。酸素欠乏の現場では、倒れた人を助けようとして無防備に入った救助者が次々に倒れる二次災害がとても多いんだ。
医学生医学生
低酸素だと自分でもおかしいと気づかないまま判断力が落ちる、と生理学で習いました。だから怖いんですね。
ドクタードクター
その通り。日本では酸素欠乏症等防止規則で、作業前の酸素濃度測定、換気、空気呼吸器の使用などが定められている。救助するときはまず自分の安全を確保し、空気呼吸器を着けて救出してから高濃度酸素を投与する。必要なら気管挿管と人工呼吸を行い、その後は低酸素による脳障害の評価も忘れずにね。

まとめ

穀物タンクやサイロ、マンホール、船倉などの閉鎖空間に入って間もなく意識を失った場合は、まず酸素欠乏症を考えます。穀物や微生物の呼吸で酸素が消費されるため、吸入気の酸素そのものが不足し、チアノーゼとSpO2低下が現れ、酸素投与で速やかに改善するのが特徴です。一酸化炭素中毒は酸素の運搬障害でSpO2が見かけ上正常となり、シアン・硫化水素中毒は細胞での酸素利用障害で皮膚紅潮や乳酸アシドーシスを伴い、熱中症は高体温や臓器障害・CK上昇を伴う点で鑑別できます。「吸えない・運べない・使えない」という低酸素の分類で整理すると、ガス曝露による意識障害を体系的に理解できます。また救助者の二次災害が多いため、空気呼吸器などで自身の安全を確保してから救出するという原則は、臨床医として必ず押さえておきたいポイントです。

解答・解説

正解はbです

所見の整理

・発生状況:夏季、作業のため穀物貯蔵タンク(閉鎖空間)に入り、間もなく意識を消失した。作業前には体調に変化がなく、所持品にも不審物はない。 ・救急隊接触時:全身のチアノーゼ、SpO2 88%と、明らかな低酸素血症がある。 ・来院時:JCSⅢ-300の深昏睡。体温37.2℃と高体温はない。頻脈(108/分)はあるが血圧は保たれる。リザーバー付マスクで酸素10 L/分を投与するとSpO2は100%まで改善している。 ・皮膚は湿潤し、血管拡張(紅潮)はない。 ・血液検査:肝機能・腎機能・電解質は正常で、CKも上昇していない(22 U/Lとむしろ低め)。心電図・胸部エックス線写真も正常である。

診断へのプロセス

閉鎖空間に入った直後の急な意識消失であり、まず空気環境の異常(酸素欠乏や有毒ガス)を考える。 穀物貯蔵タンクやサイロでは、穀物自体の呼吸や付着した微生物の活動によって酸素が消費され、代わりに二酸化炭素が蓄積する。換気が悪いため内部の酸素濃度が大きく低下し、そこに入った作業者が酸素欠乏症を起こす。酸素濃度がきわめて低い空気を吸うと、数回の呼吸で意識を失って倒れることがある。 本例では、①救急隊接触時にチアノーゼがありSpO2が88%と低下していた、②酸素投与でSpO2が速やかに100%に回復した、③皮膚の紅潮がない、④異臭や不審物の記載がない、⑤高体温や臓器障害・横紋筋融解の所見がない、という点がそろっており、吸入気の酸素不足による低酸素血症=酸素欠乏症が最も合致する。

鑑別の考え方

意識障害をきたすガス曝露のうち、一酸化炭素とシアンは「酸素は足りているのに組織が使えない/運べない」病態であり、典型的にはチアノーゼを呈さず、通常のパルスオキシメータの値も下がらないことが多い。一方、酸素欠乏症は動脈血の酸素そのものが不足する病態で、チアノーゼとSpO2低下がそのまま現れる。この違いが鑑別の鍵となる。

選択肢考察

  1. ×a.  一酸化炭素中毒

    一酸化炭素(CO)はヘモグロビンへの結合力が酸素の200倍以上あり、一酸化炭素ヘモグロビン(CO-Hb)を形成して酸素運搬を妨げる。火災、ガス器具や練炭などの不完全燃焼、自動車の排気ガスなどで起こる。CO-Hbは鮮紅色であるため皮膚は紅潮しやすく(実際には目立たないことも多い)、チアノーゼは呈しにくい。また、通常の2波長のパルスオキシメータはCO-Hbを酸素化ヘモグロビンと区別できないため、SpO2は見かけ上正常となる。本例はチアノーゼとSpO2 88%を認め、穀物タンクに燃焼源もないため考えにくい。

  2. ○b.  酸素欠乏症

    酸素欠乏症は、酸素濃度が低い空気(労働安全衛生上は18%未満を酸素欠乏状態と定義する)を吸入して生じる低酸素状態である。穀物貯蔵タンク・サイロ、船倉、マンホール、下水道、井戸、発酵タンクなどの換気の悪い閉鎖空間で、内容物の呼吸・酸化・発酵により酸素が消費されて起こる。酸素濃度が10%を下回ると意識障害が起こり、さらに低い環境では一呼吸で失神・昏倒することもある。本例は閉鎖空間進入直後の意識消失、チアノーゼとSpO2低下、酸素投与で速やかなSpO2回復、皮膚紅潮なし、という所見がすべて合致する。救助者が無防備にタンクに入って二次災害を起こすことが多い点も重要である。

  3. ×c.  シアン化水素中毒

    シアンはミトコンドリアのシトクロムcオキシダーゼを阻害し、細胞が酸素を利用できなくする(組織中毒性低酸素)。血液中の酸素は消費されずに静脈血まで残るため、皮膚は紅潮し、初期にはチアノーゼを呈しにくい。呼気の苦扁桃(ビターアーモンド)臭、高度の代謝性アシドーシス(乳酸上昇)も特徴である。原因はシアン化合物の誤飲・自殺企図、火災時の合成樹脂燃焼などであり、穀物タンク内で自然に発生するものではない。所持品にも不審物がなく、本例には合わない。

  4. ×d.  熱中症

    夏季の作業ではあるが、熱中症は暑熱環境への曝露や労作が一定時間続いて体温調節が破綻して起こるもので、タンクに入って間もなく突然意識を失うという経過とは合わない。中枢神経症状を伴う重症(Ⅲ度)の熱中症では深部体温の著明な上昇、肝・腎機能障害、横紋筋融解によるCK上昇、凝固異常などを伴うことが多いが、本例は体温37.2℃で、肝腎機能もCKも正常である。また熱中症ではチアノーゼやSpO2低下は主徴とならない。

  5. ×e.  硫化水素中毒

    硫化水素は有機物の腐敗・分解で発生し、下水道・マンホール、汚水槽、温泉地・火山地帯、化学工場などで中毒が起こる。また混合した薬剤による自殺企図でも問題となる。シアンと同様にシトクロムcオキシダーゼを阻害する。低濃度では特有の腐卵臭があり、眼や気道の粘膜刺激症状を起こし、肺水腫をきたすこともある(高濃度では嗅覚が麻痺して臭いを感じなくなる)。本例では異臭の記載がなく、乾燥した穀物の貯蔵タンクは典型的な発生場所ではなく、胸部エックス線写真にも異常がないため、最も考えられる病態とはいえない。

酸素濃度と症状の目安

大気中の酸素濃度は約21%である。濃度が下がるにつれ、頻脈・頻呼吸、判断力低下、頭痛・悪心、さらに意識障害・けいれんと進み、きわめて低い濃度では短時間で失神・呼吸停止・死亡に至る。低酸素状態では自覚症状に乏しいまま判断力が失われるため、自力での脱出が困難になる。

酸素欠乏症が起こりやすい場所

穀物・飼料の貯蔵サイロやタンク、果菜の貯蔵庫、醸造・発酵タンク、船倉、井戸・地下室・マンホール・下水道、鉄製タンク内部(壁面の酸化)、ドライアイスや窒素などの不活性ガスを使用する空間など。我が国では酸素欠乏症等防止規則により、作業前の酸素濃度測定、換気、空気呼吸器などの使用が定められている。

ガス曝露による低酸素の分類

・吸入気の酸素不足:酸素欠乏症(チアノーゼ、SpO2低下) ・酸素運搬の障害:一酸化炭素中毒(CO-Hb形成。通常のSpO2は低下しない。CO-Hb濃度の測定には多波長のCOオキシメータや血液ガス分析を用いる) ・細胞での酸素利用障害:シアン中毒、硫化水素中毒(シトクロムcオキシダーゼ阻害。静脈血の酸素化が保たれ、乳酸アシドーシスをきたす)

治療

酸素欠乏症では、救助者の安全を確保したうえで(空気呼吸器の装着など)速やかに新鮮な空気のある場所へ救出し、高濃度酸素を投与する。必要に応じて気管挿管・人工呼吸を行う。低酸素に伴う脳障害の評価を行う。

POINT

・閉鎖空間(タンク、サイロ、マンホールなど)に入って間もない意識消失は酸素欠乏症を想起する。 ・酸素欠乏症:チアノーゼあり、SpO2低下、酸素投与で改善。 ・一酸化炭素中毒:通常のパルスオキシメータではSpO2が見かけ上正常、チアノーゼを呈しにくい。 ・シアン中毒:皮膚紅潮、苦扁桃臭、乳酸アシドーシス。硫化水素中毒:腐卵臭、粘膜刺激、肺水腫。 ・熱中症:暑熱曝露が一定時間続いて発症し、高体温・臓器障害・CK上昇を伴う。 ・救助時の二次災害防止が重要である。

※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。