StudyMed医師国家試験

SpO2 90%は PaO2 60Torr―酸素解離曲線の「肩」で読み解く労作時低酸素

第115回医師国家試験 F問題 第39問

国試問題にチャレンジ

第115回 F問題 第39問

72歳の男性。労作時呼吸困難を主訴に来院した。安静時SpO2 94%(room air)であり,6分間歩行試験で歩行開始4分後にSpO2 88%(room air)へ低下し下肢の疲労を訴えたため歩行試験を中止した。安静時および歩行中止直後(労作後)に動脈血ガス分析を行った。  予想される結果はどれか。

  1. a.安静時PaO2 96Torr,労作後PaO2 76Torr
  2. b.安静時PaO2 88Torr,労作後PaO2 66Torr
  3. c.安静時PaO2 76Torr,労作後PaO2 55Torr
  4. d.安静時PaO2 58Torr,労作後PaO2 42Torr
  5. e.安静時PaO2 116Torr,労作後PaO2 60Torr

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は病名を当てる問題ではなく、パルスオキシメータの値から動脈血ガスのPaO2を見積もれるかを問う問題だ。カギになるのは酸素解離曲線の形と、臨床で必ず使う1つの対応点。安静時と労作後、2つのSpO2がそれぞれどのあたりのPaO2に相当するかを考えてみよう。
医学生医学生
SpO2とPaO2って、比例するわけではないんですよね。生理学の講義でS字のカーブを描かされた記憶があります。
ドクタードクター
その通り。ヘモグロビンの酸素飽和度とPaO2の関係はS字状で、PaO2がおよそ60Torrより上では曲線が平らに近い。だからPaO2が多少変わってもSpO2はあまり動かない。逆に60Torrを下回ると曲線が急に立ち上がっていて、PaO2が少し下がるだけでSpO2がガクッと落ちるんだ。
医学生医学生
その境目が、呼吸不全の基準の60Torrと重なるんですね。
ドクタードクター
そう。だからまず「SpO2 90% ≒ PaO2 60Torr」を軸にする。これは丸暗記してほしい対応点だ。では、安静時94%、労作後88%をこの軸に当てはめるとどうなるかな。
医学生医学生
安静時は90%より上なので、PaO2は60Torrより高い。労作後は90%を切っているので60Torr未満、ということになります。
ドクタードクター
完璧。もう少し細かく言うと、PaO2 80Torrで約95%、60Torrで約90%、50Torrで80〜85%くらい。すると安静時は70〜80Torr台、労作後は50Torr台半ばと見積もれる。この両方を満たすのは、安静時76Torr、労作後55Torrの組み合わせだね。
医学生医学生
96Torrと76Torrの組み合わせも、健康な人ならありそうに見えて一瞬迷いました。
ドクタードクター
迷うポイントだね。でもPaO2 96Torrなら曲線の平坦部の上のほうで、SpO2は97〜98%になるはず。労作後76Torrでも95%前後は保たれるから、88%まで落ちたこととは合わない。88Torrと66Torrの組み合わせも同じ理由で、どちらも60Torrを超えているから、労作後に90%を切ることを説明できないんだ。
医学生医学生
逆に、安静時58Torrで労作後42Torrだと、低すぎるということですね。
ドクタードクター
その通り。安静時に60Torrを切っていたら、SpO2はもう90%を下回っているはず。42Torrまで下がればSpO2は75〜80%程度になってしまう。両方とも実測値より低すぎるんだ。
医学生医学生
最後の116Torrは、労作後60Torrのほうは惜しい気もしますが……。
ドクタードクター
労作後60Torrならちょうど90%で、88%よりやや高い。それ以上に問題なのは安静時116Torrのほう。室内気、つまり酸素21%を吸っているとき、肺胞気の酸素分圧はおよそ100Torrで、動脈血がそれを大きく超えることはない。酸素投与なしでは生理的にありえない値なんだ。
医学生医学生
CBTの勉強で肺胞気式を計算したのを思い出しました。150からPaCO2を0.8で割った分を引く、というやつですね。
ドクタードクター
よく覚えているね。PaCO2が40Torrなら肺胞気酸素分圧は約100Torrになる。数字の「ありえなさ」に気づけると、選択肢を一気に減らせる。それと、高齢者では換気血流比の不均等が進むので、PaO2の基準値自体が若い人より低めになることも知っておくといい。
医学生医学生
この方は安静時は保たれているのに、歩くと下がるタイプなんですね。呼吸器内科の実習で6分間歩行試験に付き添ったことがあります。
ドクタードクター
6分間歩行試験は、COPDや間質性肺炎など慢性呼吸器疾患の重症度や運動耐容能の評価、在宅酸素療法の適応判断や酸素流量の設定に使われる。在宅酸素療法は、PaO2 55Torr以下、あるいは60Torr以下で睡眠時や運動時に著しい低酸素血症をきたす場合が保険適用の目安になる。安静時だけ見ていると、こうした労作時低酸素を見逃してしまうんだ。
医学生医学生
SpO2さえ見ていればガスはいらない、というわけではないんですね。
ドクタードクター
そこは大事な注意点だ。SpO2は換気、つまりPaCO2を反映しないから、CO2貯留の評価には血液ガスが必要。一酸化炭素中毒ではCO-Hbを区別できず見かけ上高く出るし、末梢循環不全や体動でも誤差が出る。さらに発熱やアシドーシス、PaCO2上昇では曲線が右に移動して、同じPaO2でもSpO2は低くなる。対応表はあくまで目安だと理解しておこう。

まとめ

SpO2とPaO2の関係は酸素解離曲線で決まり、曲線はS字状で、PaO2 60Torr付近を境にそれ以下ではSpO2が急激に低下します。臨床では「SpO2 90% ≒ PaO2 60Torr」を軸に、80Torrで約95%、50Torrで80〜85%と覚えておくと、SpO2 94%は70〜80Torr台、88%は50Torr台半ばと推定できます。また室内気吸入下では肺胞気酸素分圧が約100Torrのため、PaO2が100Torrを大きく超えることはありません。ただしSpO2はPaCO2を反映せず、曲線の移動や一酸化炭素中毒などで推定がずれるため、必要に応じて動脈血ガス分析で確認します。安静時だけでなく労作時の酸素化を評価する視点は、6分間歩行試験や在宅酸素療法の適応判断に直結する重要な臨床スキルです。

解答・解説

正解はcです

所見の整理

・72歳男性、労作時呼吸困難が主訴である。 ・安静時SpO2(経皮的動脈血酸素飽和度)は94%(室内気)で、正常下限をやや下回る程度の軽度低下である。 ・6分間歩行試験(6MWT)では歩行開始4分でSpO2が88%まで低下し、下肢疲労のため中止となった。労作によって酸素化が明らかに悪化する、いわゆる労作時低酸素血症の状態である。

設問の考え方

本問は特定の疾患名を問うものではなく、パルスオキシメータで得たSpO2から動脈血酸素分圧(PaO2)を推定できるかを問うている。両者の対応は酸素解離曲線(ヘモグロビン酸素解離曲線)で決まる。 曲線はS字状(シグモイド)で、PaO2がおよそ60Torr以上では平坦に近く、PaO2が大きく変化してもSpO2はあまり変わらない。一方、60Torrを下回ると急峻になり、PaO2のわずかな低下でSpO2が急に下がる。 臨床的に必ず覚えておくべき対応点は「SpO2 90% ≒ PaO2 60Torr」である。これを軸に考えると、 ・安静時SpO2 94%は90%より高いので、PaO2は60Torrを上回り、おおむね70~80Torr程度と推定される。 ・労作後SpO2 88%は90%を下回るので、PaO2は60Torr未満、おおむね55Torr前後と推定される。 この二つの条件を同時に満たす組み合わせは「安静時76Torr、労作後55Torr」だけである。 なお、室内気吸入下(吸入酸素濃度21%)では、肺胞気酸素分圧がおよそ100Torrであるため、PaO2が100Torrを大きく超えることは生理的にあり得ない。高齢者では加齢による換気血流比の不均等のためにPaO2の基準値自体が若年者より低くなる点も、推定の際の参考になる。

選択肢考察

  1. ×a.  安静時PaO2 96Torr,労作後PaO2 76Torr

    PaO2 96Torrに対応するSpO2はおよそ97~98%であり、安静時SpO2 94%とは合わない。また労作後PaO2 76Torrであれば、SpO2は95%前後に保たれるはずで、88%まで低下した所見と矛盾する。安静時・労作後のいずれも実測SpO2より高すぎる組み合わせである。

  2. ×b.  安静時PaO2 88Torr,労作後PaO2 66Torr

    PaO2 88Torrでは酸素解離曲線の平坦部に位置し、SpO2は約96~97%となり、94%より高い。さらに労作後PaO2 66Torrは60Torrを上回っているため、SpO2は90%を超える(概ね92%前後)はずであり、労作後のSpO2 88%を説明できない。

  3. ○c.  安静時PaO2 76Torr,労作後PaO2 55Torr

    安静時PaO2 76Torrは60Torrより高く、酸素解離曲線上ではSpO2 94~95%程度に相当し、安静時SpO2 94%と整合する。労作後PaO2 55Torrは60Torrを下回り、曲線の急峻部に入るため、SpO2は88%前後まで低下する。安静時・労作後の両方の値がSpO2の実測値と矛盾なく対応する唯一の組み合わせである。

  4. ×d.  安静時PaO2 58Torr,労作後PaO2 42Torr

    安静時PaO2 58Torrは60Torr未満であり、SpO2は90%を下回る(約89~90%)はずで、安静時SpO2 94%とは合わない。労作後PaO2 42Torrでは、SpO2は75~80%程度まで低下すると予想され、88%よりかなり低い。両方とも実測値より低すぎる。

  5. ×e.  安静時PaO2 116Torr,労作後PaO2 60Torr

    室内気吸入下では肺胞気酸素分圧が約100Torrであり、動脈血のPaO2はそれを超えないため、安静時PaO2 116Torrは酸素投与なしでは生じない値である(過換気で多少上昇しても100Torrを大きく超えることはない)。また労作後PaO2 60TorrはSpO2 90%に相当し、88%よりやや高い。

酸素解離曲線とSpO2・PaO2の対応

ヘモグロビンの酸素飽和度とPaO2の関係はS字状の曲線で表される。おおよその対応は以下のとおりである。 ・PaO2 100Torr → SpO2 約97~98% ・PaO2 80Torr → SpO2 約95% ・PaO2 60Torr → SpO2 約90% ・PaO2 50Torr → SpO2 約80~85% ・PaO2 40Torr → SpO2 約75% ・PaO2 約27Torr → SpO2 50%(この値をP50という) 覚え方として「PaO2 40・50・60 ↔ SpO2 70(実際は75)・80・90」という語呂が広く用いられる。

曲線の移動

体温上昇、アシドーシス(pH低下)、PaCO2上昇、2,3-DPG(2,3-ジホスホグリセリン酸)増加では曲線が右方移動し、同じPaO2でもSpO2は低くなる(組織へ酸素を放出しやすくなる)。逆の条件や胎児ヘモグロビン、一酸化炭素ヘモグロビンでは左方移動する。したがってSpO2からのPaO2推定はあくまで目安である。

パルスオキシメータの注意点

一酸化炭素中毒ではCO-HbをO2-Hbと区別できず、SpO2が見かけ上高く表示される。末梢循環不全、体動、マニキュアなども測定誤差の原因となる。また、SpO2は換気(PaCO2)を反映しないため、CO2貯留の評価には動脈血ガス分析が必要である。

6分間歩行試験

平地を6分間できるだけ速く歩いてもらい、歩行距離とSpO2・脈拍・呼吸困難感を評価する検査である。COPD(慢性閉塞性肺疾患)や間質性肺炎などの慢性呼吸器疾患の重症度評価、運動耐容能の評価、在宅酸素療法の適応判断や酸素流量の設定に用いられる。

呼吸不全と在宅酸素療法

室内気吸入時のPaO2が60Torr以下を呼吸不全と定義し、PaCO2 45Torr以下をⅠ型、45Torr超をⅡ型とする。在宅酸素療法の保険適用(高度慢性呼吸不全)は、PaO2 55Torr以下の者、およびPaO2 60Torr以下で睡眠時または運動負荷時に著しい低酸素血症をきたす者である。本例のように安静時は保たれていても労作時に低下する例では、運動時の酸素化評価が重要となる。

POINT

・SpO2 90% ≒ PaO2 60Torr(呼吸不全の基準値)は必ず暗記する。 ・PaO2 40/50/60Torr ↔ SpO2 約75/80/90%。 ・酸素解離曲線はS字状で、PaO2 60Torr以下でSpO2が急に低下する。 ・室内気吸入下でPaO2が100Torrを大きく超えることはない。 ・6分間歩行試験は労作時低酸素血症の検出や在宅酸素療法の適応判断に用いる。

※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。