吐けない肺が溜めるCO2―血液ガスで読み解くCOPD急性増悪のⅡ型呼吸不全
第117回医師国家試験 F問題 第62問（連問）
国試問題にチャレンジ
連問の共通文
次の文を読み，62～64の問いに答えよ。 75歳の男性。労作時の呼吸困難を主訴に来院した。 現病歴：数年前から労作時の息切れがあったが，約1年前から階段や坂道は途中で休まないと昇れなくなった。1週間前から呼吸困難と膿性痰が出現し，改善しないため受診した。 既往歴：60歳時より高血圧症。 生活歴：喫煙は25歳から現在まで40本/日を50年間。飲酒は機会飲酒。 家族歴：母が気管支喘息。 現症：意識は清明。身長163cm，体重65kg。体温36.6℃。脈拍92/分，整。血圧142/56mmHg。呼吸数24/分。SpO2 90％（room air）。眼瞼結膜と眼球結膜とに異常を認めない。頸静脈の怒張を認めない。胸鎖乳突筋の肥大を認める。心音に異常を認めない。呼吸音は喘鳴が聴取され，全体的に呼吸音が減弱している。 検査所見：血液所見：赤血球460万，Hb 13.7g/dL，Ht 42％，白血球9,400（好中球59.7％，好酸球12.3％，好塩基球0.4％，単球6.7％，リンパ球20.9％），血小板22万。血液生化学所見：総ビリルビン0.9mg/dL，AST 24U/L，ALT 16U/L，LD 220U/L（基準120～245），尿素窒素12mg/dL，クレアチニン0.6mg/dL，Na 135mEq/L，K 4.4mEq/L，Cl 97mEq/L。動脈血ガス分析（room air）：pH 7.41，PaCO2 54Torr，PaO2 56Torr，HCO3－ 33.1mEq/L。
この患者で正しいのはどれか。
- a.Ⅱ型呼吸不全
- b.呼気時間短縮
- c.吸気性呼吸困難
- d.PaO2/FIO2＜200
- e.呼吸性アルカローシス
対話形式の解説
ドクター
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呼吸不全は室内気でPaO2≦60Torrと定義され、PaCO2が45Torrを超えるものをⅡ型と呼びます。重喫煙者のCOPDは気道閉塞と呼吸筋疲労により肺胞低換気をきたしやすく、気道感染を契機とした急性増悪ではⅡ型呼吸不全が問題になります。pHが正常でもPaCO2とHCO3－がともに上昇していれば、腎性代償を伴う慢性呼吸性アシドーシスと読み、CO2貯留が長く続いていたことがわかります。COPDは「吐けない病気」なので呼気時間が延長して呼気性呼吸困難を呈し、吸気性呼吸困難（stridor）は上気道狭窄のサインです。P/F比は室内気ならFIO2 0.21で計算し、こうした血液ガスの正確な読みは、Ⅱ型呼吸不全での慎重な酸素投与など、その後の安全な治療判断の土台になります。
解答・解説
正解はaです
所見の整理
・75歳男性。1日40本を50年間（ブリンクマン指数 40×50＝2,000）という重喫煙歴がある。 ・数年前からの労作時息切れが徐々に進行し、1年前からは階段や坂道を休まず昇れない。慢性に進行する労作時呼吸困難である。 ・1週間前から呼吸困難が増悪し、膿性痰を伴う。気道感染を契機とした急性増悪を考える。 ・身体所見：呼吸数24/分と頻呼吸、SpO2 90％（室内気）。胸鎖乳突筋の肥大は、長期にわたり呼吸補助筋を動員して努力呼吸をしてきたことを示す。喘鳴と全体的な呼吸音減弱は、気道閉塞と肺の過膨張（肺気腫）を示唆する。 ・頸静脈怒張なし、心音異常なしで、右心不全や左心不全を示す所見は乏しい。 ・白血球分画で好酸球12.3％（絶対数 約1,160/μL）と増加しており、母に気管支喘息がある。
動脈血ガスの読み方
1. 酸素化：PaO2 56Torrと60Torr以下であり、呼吸不全の基準を満たす。 2. 換気：PaCO2 54Torrと45Torrを超えており、肺胞低換気がある。したがってⅡ型呼吸不全である。 3. 酸塩基平衡：pH 7.41と正常範囲にあるが、PaCO2上昇に対してHCO3－ 33.1mEq/Lと大きく上昇している。これは腎臓がHCO3－の再吸収を増やして長期間かけて代償した結果であり、慢性の（代償された）呼吸性アシドーシスと読む。CO2貯留が昨日今日始まったものではなく、慢性に続いていたことを示す所見でもある。 4. 参考までに肺胞気式でA-aDO2（肺胞気－動脈血酸素分圧較差）を概算すると、PAO2＝150－54/0.8≒82.5Torr、A-aDO2≒82.5－56≒27Torrとやや開大しており、低換気だけでなく換気血流比不均等も加わっていると考えられる。
診断
重喫煙者に生じた慢性進行性の労作時呼吸困難、呼吸補助筋の肥大、喘鳴と呼吸音減弱、慢性のCO2貯留から、慢性閉塞性肺疾患（COPD）が基盤にあり、気道感染を契機に急性増悪をきたした状態と考えられる。好酸球増多と喘息の家族歴からは、喘息の要素を併せ持つ病態（喘息とCOPDのオーバーラップ：ACO）の可能性も考慮される。なお、意識は清明で、この時点ではCO2ナルコーシスには至っていない。
設問の考え方
COPDは閉塞性換気障害であり、「呼気がうまく出せない」病態である点を軸に考えると、呼吸不全の型、呼気・吸気のどちらの障害か、酸塩基平衡の異常を順に判断できる。
選択肢考察
- ○a. Ⅱ型呼吸不全
呼吸不全は室内気吸入時のPaO2が60Torr以下の状態と定義され、PaCO2が45Torr以下ならⅠ型、45Torrを超えればⅡ型に分類される。本例はPaO2 56Torr、PaCO2 54Torrであり、Ⅱ型呼吸不全に該当する。COPDでは気道閉塞と呼吸筋疲労により有効な肺胞換気量が低下し、CO2を十分に排出できなくなるためⅡ型を呈しやすい。
- ×b. 呼気時間短縮
COPDでは末梢気道の狭窄と、肺胞壁破壊による弾性収縮力の低下のために、呼気時に気道が虚脱して空気が出にくくなる。そのため息を吐き切るのに時間がかかり、呼気時間は延長する。聴診で強制呼気時間の延長や呼気性の喘鳴が聴かれ、口すぼめ呼吸がみられるのはこのためである。短縮ではない。
- ×c. 吸気性呼吸困難
吸気性呼吸困難は、喉頭蓋炎、クループ、喉頭浮腫、気道異物など上気道（胸郭外気道）の狭窄でみられ、吸気時の喘鳴（stridor）を伴う。COPDや気管支喘息のような胸郭内の末梢気道の閉塞では、呼気時に気道がさらに狭くなるため呼気性呼吸困難を呈する。
- ×d. PaO2/FIO2＜200
室内気のFIO2（吸入気酸素濃度）は0.21であり、PaO2/FIO2（P/F比）＝56÷0.21≒267となる。200未満ではない。P/F比は酸素化障害の指標で、正常ではおよそ400～500程度である。急性呼吸窮迫症候群（ARDS）のベルリン定義では、300以下を軽症、200以下を中等症、100以下を重症と分類する。本例は267と正常より低下しているが、200は上回っている。
- ×e. 呼吸性アルカローシス
呼吸性アルカローシスは過換気によりPaCO2が低下（35Torr未満）してpHが上昇する状態である。本例はPaCO2 54Torrと上昇しており、HCO3－ 33.1mEq/Lの増加によってpHが7.41に保たれている。これは腎性代償を伴う慢性呼吸性アシドーシスであり、アルカローシスではない。
呼吸不全の定義と分類
・呼吸不全：室内気吸入時のPaO2≦60Torr（SpO2でおよそ90％に相当）。 ・Ⅰ型：PaCO2≦45Torr。主な機序は換気血流比不均等、拡散障害、シャント。間質性肺炎、肺炎、ARDS、肺塞栓症など。 ・Ⅱ型：PaCO2＞45Torr。肺胞低換気が加わる。COPD、神経筋疾患、胸郭変形、肥満低換気症候群、薬物による呼吸抑制など。 ・1か月以上続くものを慢性呼吸不全という。
呼吸性アシドーシスの代償
・急性ではPaCO2が10Torr上がるごとにHCO3－は約1mEq/L上昇するにとどまり、pHは大きく下がる。 ・慢性では腎臓がHCO3－再吸収と酸排泄を増やし、PaCO2 10Torrあたり約3.5～4mEq/L上昇してpHを正常近くまで戻す。 ・本例のようにpHが正常でHCO3－が高ければ、慢性のCO2貯留を示唆する。
COPDの病態と所見
・たばこ煙などの有害物質の長期吸入による末梢気道病変と気腫性病変が混在し、気管支拡張薬吸入後の1秒率（FEV1/FVC）が70％未満となる進行性の気流閉塞を特徴とする。 ・視診・触診：ビア樽状胸郭、胸鎖乳突筋や斜角筋など呼吸補助筋の肥大、口すぼめ呼吸、吸気時の鎖骨上窩や肋間の陥凹（Hoover徴候）、気管短縮。 ・聴診：呼吸音減弱、呼気延長、呼気性喘鳴。 ・急性増悪の誘因として最も多いのは気道感染（ウイルス・細菌）である。
喘息とCOPDのオーバーラップ（ACO）
・COPDの特徴に加えて、喘息の特徴（変動性の呼吸器症状、喘息の既往やアレルギー素因、呼気中一酸化窒素濃度の上昇、末梢血好酸球増多など）を併せ持つ病態である。 ・吸入ステロイドを含めた治療が推奨される点が純粋なCOPDとの違いとして重要である。
POINT
・呼吸不全はPaO2≦60Torr。PaCO2＞45TorrならⅡ型。 ・COPDは閉塞性換気障害：呼気時間延長、呼気性呼吸困難、呼気性喘鳴。 ・吸気性呼吸困難（stridor）は上気道狭窄のサイン。 ・pH正常＋PaCO2上昇＋HCO3－上昇＝代償された慢性呼吸性アシドーシス。 ・P/F比はFIO2 0.21で計算する（56÷0.21≒267）。 ・胸鎖乳突筋の肥大は長期の努力呼吸（呼吸補助筋の使用）を示す。