StudyMed医師国家試験

「苦しいから酸素を増やした」が招いた昏睡―COPD患者のCO2ナルコーシスと“やってはいけない”酸素投与

第113回医師国家試験 C問題 第46問

国試問題にチャレンジ

第113回 C問題 第46問

71歳の女性。労作時呼吸困難の増悪を主訴に来院した。約10年前にCOPDと診断された。1年前からⅡ型呼吸不全をきたしたため在宅酸素療法(1L/分)を行っている。前回外来診察時には呼吸数20/分,SpO2 94%(鼻カニューラ 1L/分酸素投与下)であった。数日前より労作時呼吸困難が悪化したため,家族に付き添われて受診した。外来待合室で30分くらい前から居眠りをしていた。付き添いの家族が呼びかけに応答しないことに気付いて,看護師に声をかけた。脈拍104/分,整。血圧144/92mmHg。呼吸数8/分。SpO2 91%。吸入酸素量を確認したところ,5L/分であった。家族によると,タクシーを降りてから待合室まで歩行したところ,呼吸が苦しくなったので本人が酸素量を増やしたとのことであった。  現時点で必要ないのはどれか。

  1. a.静脈路確保
  2. b.気管挿管の準備
  3. c.動脈血ガス分析
  4. d.心電図モニター装着
  5. e.リザーバー付マスクによる酸素投与

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、慢性的に二酸化炭素が溜まりやすい患者さんが、急に呼びかけに応じなくなった場面での初期対応を問う問題だ。注目してほしいのは3つ。もともとⅡ型呼吸不全があること、酸素の流量が本人の判断で増やされていたこと、そして呼吸数が前回より大きく減っていることだ。まず、この意識障害の原因として何を考えるかな。
医学生医学生
SpO2が91%なので、酸素が足りなくて意識が落ちた、というわけではなさそうですね。
ドクタードクター
いいところに気づいたね。酸素化はむしろ保たれている。にもかかわらず意識が悪く、呼吸も遅い。ここで思い浮かべてほしいのが、Ⅱ型呼吸不全の患者さんに酸素を多く与えたときに起こる病態だ。
医学生医学生
CO2ナルコーシスですね。呼吸器内科の講義で「Ⅱ型呼吸不全に高濃度酸素は禁物」と何度も言われました。
ドクタードクター
その通り。CO2ナルコーシスは、高度の高二酸化炭素血症と呼吸性アシドーシスによって意識障害や呼吸抑制が起こる状態だ。頻脈や血圧の上昇も、CO2による交感神経刺激として説明がつく。ではなぜ酸素を増やすとCO2が溜まるのか、仕組みは説明できるかな。
医学生医学生
慢性的にCO2が高い人は、低酸素が呼吸の刺激になっていて、酸素を与えるとその刺激がなくなるから、と習いました。
ドクタードクター
それが古典的な説明で、確かに一因だ。ただ最近は、ほかの機序の寄与も大きいと考えられている。一つは、換気の悪い肺胞への血流を絞る低酸素性肺血管収縮が酸素で解除され、換気血流比が悪化してCO2を吐き出す効率が落ちること。もう一つは、ヘモグロビンが酸素と結合するとCO2を手放しやすくなるHaldane効果だ。いずれにしても「高濃度酸素でCO2がさらに上がる」という結論は同じだよ。
医学生医学生
なるほど、呼吸の駆動だけの話ではないんですね。では、この問題は「必要ないもの」を選ぶんでしたよね。
ドクタードクター
そう。考え方の軸は、この患者さんは呼吸がさらに弱まって止まりかねない急変予備軍だ、ということ。だから急変に備える処置と、病態を確かめる検査はすべて必要になる。まず静脈路の確保はどうだろう。
医学生医学生
意識障害の患者さんなので、採血や薬剤投与のために必要だと思います。血糖も一緒に測れますし。
ドクタードクター
その通り。低血糖などほかの意識障害の原因を除外する意味もあるし、蘇生薬や鎮静薬を使う場面にも備えられる。心電図モニターはどうかな。
医学生医学生
CO2の蓄積やアシドーシスで不整脈が出やすいですし、すでに頻脈なので、つけておくべきですね。
ドクタードクター
正解。血圧やSpO2も含めて連続監視が必要だ。では動脈血ガス分析は?
医学生医学生
SpO2ではCO2がわからないので、PaCO2とpHを確認するために必須だと思います。
ドクタードクター
まさにそこが大事なポイントだ。パルスオキシメーターは酸素化しか教えてくれない。PaCO2の上昇とpHの低下を確認して初めて診断がつき、pHの低下の程度は換気補助を始めるかどうかの判断にも使う。HCO3-の値から、もともとの慢性的な代償の程度も推測できるよ。
医学生医学生
気管挿管の準備はどうでしょう。NPPVのほうが先ではないかと思って、少し迷いました。
ドクタードクター
鋭い疑問だね。確かにCO2ナルコーシスの換気補助としては、まずNPPV、つまりマスクを使った非侵襲的陽圧換気が検討される。でも、意識障害が強くて気道が保てない、痰が出せない、NPPVで改善しないといった場合には挿管が必要になる。呼吸数8回まで落ちている以上、いつでも挿管できる体制を整えておくのは当然なんだ。「準備」という言葉がポイントだね。
医学生医学生
そうなると、残るリザーバー付マスクによる酸素投与が不要ということですね。
ドクタードクター
その通り。リザーバー付マスクは高流量で非常に高い濃度の酸素を吸わせる器具だ。5Lに増やしただけでCO2ナルコーシスに陥った人に、さらに高濃度の酸素を与えれば病態は悪化する。しかもSpO2 91%は、この種の患者さんで目安とされる88〜92%程度の範囲に入っている。酸素を強化する理由がそもそもないんだ。
医学生医学生
じゃあ、酸素はすぐに止めたほうがいいんでしょうか。
ドクタードクター
そこはよくある誤解だから注意しよう。酸素を急に中止すると、今度は致死的な低酸素に陥る危険がある。正しくは、鼻カニューラや、吸入酸素濃度を一定に設定できるベンチュリーマスクを使って、SpO2 88〜92%程度を目標に慎重に調整することだ。そして溜まったCO2は、酸素ではなく換気補助で出す。「酸素化は酸素で、換気は換気補助で」と分けて考えるといい。
医学生医学生
臨床実習で救急外来にいたとき、COPDの患者さんにまずベンチュリーマスクをつけていたのは、そういう理由だったんですね。
ドクタードクター
よく見ていたね。それから、背景にあるCOPD増悪そのものの治療も忘れてはいけない。数日前から息切れが悪化しているから、気道感染などが引き金になっている可能性がある。短時間作用性の気管支拡張薬、全身性ステロイド、必要に応じて抗菌薬を使う。最後に、今回の一番の教訓は患者指導だ。
医学生医学生
息苦しくても自分で酸素を増やさないように、普段から伝えておくことですね。
ドクタードクター
その通り。在宅酸素療法を導入するときには、本人だけでなく家族にも、流量を勝手に変えないこと、苦しいときは増やす前に連絡することを説明しておく。今回のように、善意の行動が命に関わる事態を招くことがあるからね。

まとめ

Ⅱ型呼吸不全のCOPD患者が自己判断で酸素流量を増やした後に、意識障害と呼吸数低下をきたした場合は、SpO2が保たれていてもCO2ナルコーシスを強く疑います。高濃度酸素でPaCO2が上昇する機序には、低酸素性換気刺激の消失に加え、低酸素性肺血管収縮の解除による換気血流比の悪化やHaldane効果が関与すると考えられています。対応は、静脈路確保・心電図モニター・気管挿管の準備で急変に備えつつ、動脈血ガス分析でPaCO2とpHを評価し、酸素は中止せずSpO2 88〜92%程度を目標に低流量で調整して、CO2の排出はNPPVや挿管による換気補助で図ることです。リザーバー付マスクのような高濃度酸素投与は病態を悪化させるため行いません。「酸素化と換気を分けて考える」視点と、在宅酸素療法の患者・家族への流量指導は、呼吸器診療や救急の現場で直結する重要な知識です。

解答・解説

正解はeです

所見の整理

・71歳女性。約10年来のCOPD(慢性閉塞性肺疾患)があり、1年前からⅡ型呼吸不全(PaO2低下に加えPaCO2が45Torrを超えて上昇する呼吸不全)のため在宅酸素療法(HOT)1L/分を受けている。つまり、もともと高二酸化炭素血症を抱えた患者である。 ・数日前から労作時呼吸困難が悪化しており、気道感染などを契機とするCOPD増悪が背景にあると考えられる。 ・待合室で居眠りをしているように見え、呼びかけに応答しない=意識障害。 ・呼吸数8/分(前回20/分)と著しい呼吸数減少、脈拍104/分の頻脈、血圧144/92mmHgとやや高値。高二酸化炭素血症では交感神経刺激による頻脈・血圧上昇がみられる。 ・吸入酸素量が処方の1L/分から5L/分に本人の判断で引き上げられていた。SpO2 91%は数値だけ見れば危機的な低酸素ではない。

診断へのプロセス

慢性的に高CO2状態にあるⅡ型呼吸不全患者が高流量の酸素を吸入した後に、呼吸数低下と意識障害をきたしている。SpO2はむしろ保たれているので、低酸素による意識障害ではなく、CO2の蓄積による意識障害、すなわちCO2ナルコーシスを最も強く疑う。CO2ナルコーシスは、高度の高二酸化炭素血症と呼吸性アシドーシスにより、意識障害・呼吸抑制・自発呼吸減弱などをきたす病態である。鑑別として、低血糖、脳血管障害、薬物中毒なども意識障害の原因になりうるが、病歴の流れ(酸素増量→傾眠→呼吸数減少)からはCO2ナルコーシスが最も考えやすい。

設問の考え方

「現時点で必要ないもの」を選ぶ問題である。CO2ナルコーシスの患者は、さらに呼吸が弱まって呼吸停止に至る危険がある急変予備軍である。したがって、急変対応の準備(静脈路、モニター、気道確保の準備)と、診断確定・重症度評価のための検査(動脈血ガス分析)はすべて必要である。一方、酸素についてはさらに濃度を上げるのではなく、SpO2 88〜92%程度を目標に流量を慎重に調整(多くは減量)し、換気そのものを補助する(NPPVや気管挿管による人工呼吸)ことが治療の柱となる。高濃度酸素を供給するリザーバー付マスクは、病態を悪化させるため不要であり、むしろ行ってはならない。

選択肢考察

  1. ×a.  静脈路確保

    必要である。意識障害があり呼吸停止・心停止へ移行しうる患者では、薬剤投与(鎮静薬、昇圧薬、蘇生薬など)や輸液、採血に備えてただちに静脈路を確保しておく。意識障害の原因検索(血糖測定など)のための採血も同時に行える。

  2. ×b.  気管挿管の準備

    必要である。呼吸数8/分と換気が著しく低下しており、さらに進行すれば呼吸停止に至る。CO2ナルコーシスの換気補助としてはNPPV(非侵襲的陽圧換気)がまず検討されるが、意識障害が高度で気道が保てない、喀痰を自己排出できない、NPPVで改善しないといった場合には気管挿管による人工呼吸が必要となる。バッグバルブマスクとともに、すぐ挿管できる体制を整えておくべきである。

  3. ×c.  動脈血ガス分析

    必要である。CO2ナルコーシスの診断にはPaCO2の上昇とpH低下(呼吸性アシドーシス)の確認が不可欠であり、SpO2ではCO2の状態は全くわからない。また、HCO3-の値から慢性的な代償の程度を推定でき、pHの低下度は換気補助(NPPV・挿管)の適応判断や治療効果の評価にも用いる。速やかに施行すべき検査である。

  4. ×d.  心電図モニター装着

    必要である。高二酸化炭素血症・アシドーシス・低酸素は不整脈の誘因となり、本例はすでに頻脈を呈している。急変の早期発見のため、心電図に加え血圧計、パルスオキシメーターなどのモニターを装着し、継続的に観察する。

  5. ○e.  リザーバー付マスクによる酸素投与

    不要であり、むしろ禁忌に近い。リザーバー付マスクは酸素を溜めるバッグを備え、10L/分程度の高流量で用いると吸入酸素濃度を60〜90%程度まで高められる器具である。本例は5L/分への酸素増量を契機にCO2ナルコーシスに陥ったと考えられ、さらに高濃度の酸素を与えれば換気低下とCO2蓄積が一層進行する。SpO2 91%と目標範囲(88〜92%程度)は保たれており、酸素を強化する理由もない。酸素は鼻カニューラなど低流量で慎重に調整し、CO2の排出は換気補助で図る。

CO2ナルコーシスの機序

慢性のⅡ型呼吸不全患者に高濃度酸素を投与すると、PaCO2がさらに上昇する。その機序として以下が挙げられる。 ・低酸素性換気刺激の消失:慢性的な高CO2状態では、中枢化学受容器のCO2に対する反応が鈍くなり、頸動脈小体などの末梢化学受容器が感知する低酸素が呼吸の重要な駆動源になっている。PaO2が上がるとこの刺激が弱まり、換気量が減る。 ・換気血流比の悪化:低酸素性肺血管収縮(換気の悪い肺胞への血流を減らす反応)が酸素投与で解除され、換気の乏しい領域に血流が増えて死腔様の換気が増え、CO2排出効率が落ちる。 ・Haldane効果:ヘモグロビンが酸素と結合するとCO2を手放しやすくなり、血中に溶けたCO2が増える。 実際には、後二者の寄与も大きいと考えられている。

症状

頭痛、発汗、皮膚の紅潮・温感、頻脈、血圧上昇(CO2による血管拡張と交感神経刺激)、羽ばたき振戦、傾眠から昏睡に至る意識障害、呼吸抑制。

対応

①急変に備えた体制(静脈路、モニター、気道確保器具) ②動脈血ガス分析でPaCO2・pHを評価 ③酸素は中止せず(中止すると致死的な低酸素に陥る)、鼻カニューラやベンチュリーマスク(吸入酸素濃度を一定に設定できるマスク)でSpO2 88〜92%程度を目標に調整 ④換気補助:呼吸性アシドーシス(pH低下)があればNPPVを第一に考え、意識障害が高度・気道確保困難・NPPV不成功なら気管挿管下の人工呼吸 ⑤原因(感染などによるCOPD増悪)に対する治療:短時間作用性気管支拡張薬、全身性ステロイド、必要に応じ抗菌薬

HOTの患者指導

Ⅱ型呼吸不全の患者には、息苦しくても自己判断で酸素流量を増やさないよう日頃から指導しておくことが重要である。

POINT

・Ⅱ型呼吸不全(慢性高CO2血症)の患者に高濃度酸素を投与するとCO2ナルコーシスをきたす。 ・CO2ナルコーシスの三徴的所見:意識障害、呼吸抑制(呼吸数低下)、高度の呼吸性アシドーシス。SpO2が保たれていても安心できない。 ・診断には動脈血ガス分析(PaCO2、pH)が必須。 ・対応は、酸素を中止せず低流量でSpO2 88〜92%程度に調整し、NPPV・気管挿管で換気を補助する。高濃度酸素(リザーバー付マスク)は行わない。 ・意識障害患者には静脈路確保・モニター装着・気道確保の準備を並行して行う。

※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。