酸素を増やすだけでは救えない―慢性II型呼吸不全の急性増悪にNPPVを選ぶ理由
第118回医師国家試験 F問題 第38問
国試問題にチャレンジ
82歳の女性。数日前からの呼吸困難を主訴に来院した。肺結核後遺症による慢性呼吸不全で在宅酸素療法（鼻カニューラ0.5L/分）を受けており，3週間前の定期受診時はSpO2 92％（鼻カニューラ0.5L/分酸素投与下）であった。発熱はなく少量の痰がある。意識は清明。体温36.2℃。脈拍96/分，整。血圧130/88mmHg。呼吸数24/分。SpO2 86％（鼻カニューラ0.5L/分酸素投与下）。呼吸音は両側でcoarse cracklesを聴取する。下腿浮腫を認める。動脈血ガス分析（鼻カニューラ0.5L/分酸素投与下）はpH 7.32，PaCO2 60Torr，PaO2 55Torr，HCO3－ 30mEq/Lであった。 次に行うべき治療はどれか。
- a.気管挿管
- b.非侵襲的陽圧換気〈NPPV〉
- c.短時間作用性 β2刺激薬吸入
- d.グルココルチコイド点滴静注
- e.リザーバー付マスク10L/分酸素投与
対話形式の解説
ドクター
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pH低下、PaCO2上昇、HCO3-上昇という組み合わせは、慢性的なCO2貯留に急性の悪化が重なった慢性II型呼吸不全の急性増悪を示します。肺結核後遺症は胸膜肥厚や胸郭変形による拘束性換気障害から肺胞低換気をきたし、肺性心も合併しやすい代表的疾患です。このような患者に高濃度酸素を投与するとCO2ナルコーシスの危険があるため、SpO2 88〜92%程度を目標に慎重に酸素を調整し、意識清明で協力が得られればまずNPPVで換気を補助します。NPPVで改善しない場合や意識障害・多量の分泌物がある場合は気管挿管に移行し、β2刺激薬やステロイドは喘息・COPDの増悪に対する治療であって高CO2血症の直接の治療にはなりません。血液ガスから呼吸不全の型と経過を読み取り、酸素療法と換気補助を使い分ける考え方は、呼吸器診療と救急診療の基本となります。
解答・解説
正解はbです
所見の整理
・82歳の女性、肺結核後遺症による慢性呼吸不全で在宅酸素療法（鼻カニューラ0.5L/分）中 ・数日前からの呼吸困難（比較的急性の増悪） ・3週間前はSpO2 92％だったが、今回は同じ酸素量でSpO2 86％と低下 ・発熱なし、少量の痰 ・呼吸数24/分（多呼吸）、脈拍96/分 ・両側でcoarse crackles（水泡音：気道内の分泌物や肺胞内の液体を空気が通過するときの低調で粗い断続性ラ音）、下腿浮腫 ・動脈血ガス（同じ酸素投与下）：pH 7.32、PaCO2 60Torr、PaO2 55Torr、HCO3− 30mEq/L
血液ガスの解釈
pHが7.35未満でアシデミア、PaCO2が上昇しているので呼吸性アシドーシスである。HCO3−は30mEq/Lと上昇しており、腎による代償（数日かけて重炭酸を再吸収する）が働いていることから、もともと慢性的なCO2貯留（II型呼吸不全：PaO2 60Torr以下かつPaCO2 45Torr超）があったと考えられる。しかし代償しきれずpHが低下しているので、慢性II型呼吸不全に急性の増悪が加わった状態（acute on chronic）と判断できる。 肺結核後遺症は、胸膜の肥厚・癒着、胸郭変形、肺の線維化や破壊などにより拘束性換気障害をきたし、肺胞低換気からCO2が貯留しやすい代表的疾患である。
増悪の原因
発熱がなく、両側のcoarse cracklesと下腿浮腫を伴うことから、肺結核後遺症に伴う慢性的な低酸素血症・肺高血圧を背景とした肺性心（右心不全）の悪化、あるいは心不全の合併による体液貯留が考えやすい。気道感染も増悪の原因として鑑別に挙がるが、いずれにせよ当面の優先課題は低酸素血症と呼吸性アシドーシスへの対応である。
設問の考え方
CO2が貯留しているII型呼吸不全では、低酸素を補うために高濃度酸素を漫然と投与すると、低酸素による呼吸刺激が失われるなどしてさらに換気が低下し、CO2ナルコーシス（高CO2血症による意識障害・呼吸抑制）を招く危険がある。酸素化の改善とCO2の排出を同時に達成するには換気そのものを補助する必要がある。本例は意識清明で、自発呼吸があり、痰も少量で、マスク装着に協力できると考えられるため、まず非侵襲的陽圧換気（NPPV）を選択するのが適切である。一般に、高CO2血症を伴う呼吸不全の急性増悪でpH 7.35未満かつPaCO2 45Torr超となった場合がNPPV導入の目安とされる。NPPVは陽圧により心臓の前負荷・後負荷を軽減するので、心不全の合併に対しても有利に働く。
選択肢考察
- ×a. 気管挿管
気管挿管による侵襲的人工呼吸は、意識障害、気道分泌物が多く自己排出できない、気道確保が困難、循環動態が不安定、NPPVで改善しない、患者が協力できない、などの場合に適応となる。本例は意識清明で循環も保たれており、痰も少量である。まずNPPVを試み、改善しない場合や悪化した場合に挿管を検討する。いきなりの挿管は人工呼吸器関連肺炎や抜管困難など合併症のリスクが高く、第一選択ではない。
- ○b. 非侵襲的陽圧換気〈NPPV〉
NPPV（non-invasive positive pressure ventilation）は、気管挿管をせずにマスクを介して陽圧で換気を補助する方法である。本例はpH 7.32、PaCO2 60Torrの高CO2血症を伴う呼吸性アシドーシスで、慢性II型呼吸不全の急性増悪にあたる。換気量を増やすことでCO2を排出してアシドーシスを是正しつつ、酸素化も改善できる。意識清明で自発呼吸があり、気道分泌物も少なく、NPPVの良い適応である。肺結核後遺症のような拘束性胸郭疾患による高CO2血症では、NPPVの有効性が確立している。さらに陽圧換気は胸腔内圧を上げて静脈還流（前負荷）と左室後負荷を減らすため、心不全による肺うっ血の改善にも寄与する。
- ×c. 短時間作用性 β2刺激薬吸入
短時間作用性β2刺激薬（SABA）は気管支平滑筋を弛緩させる気管支拡張薬で、気管支喘息発作や慢性閉塞性肺疾患（COPD）の増悪で用いる。本例の基礎疾患は肺結核後遺症による拘束性換気障害が主体で、wheezesなど気道閉塞を示す所見はなく、今回の増悪は体液貯留（心不全）が疑われる。SABAで高CO2血症を是正することは期待できず、次に行うべき治療ではない。
- ×d. グルココルチコイド点滴静注
グルココルチコイドの全身投与は、気管支喘息発作やCOPDの増悪で気道炎症を抑えるために用いられる。本例は喘息やCOPDの増悪を示す所見に乏しく、心不全の合併が疑われる状況で、ステロイドはナトリウム・水分貯留をきたして心不全を悪化させるおそれもある。高CO2血症に対する直接の治療にもならないため、優先すべき治療ではない。
- ×e. リザーバー付マスク10L/分酸素投与
リザーバー付マスク10L/分では吸入酸素濃度が非常に高くなる（おおむね60〜90％程度）。慢性的にCO2が貯留しているII型呼吸不全の患者に高濃度酸素を投与すると、低酸素性の換気刺激の消失、低酸素性肺血管収縮の解除による換気血流比の悪化、ホールデン効果などによりPaCO2がさらに上昇し、CO2ナルコーシスを起こす危険がある。II型呼吸不全では、酸素投与はSpO2 88〜92％程度を目標に低流量から慎重に調整するのが原則で、換気が不十分なら換気補助（NPPV）を行う。
呼吸不全の分類
・呼吸不全：室内気吸入時のPaO2が60Torr以下 ・I型呼吸不全：PaCO2 45Torr以下（ガス交換障害が主体：間質性肺炎、肺水腫、ARDSなど） ・II型呼吸不全：PaCO2 45Torr超（肺胞低換気が主体：COPD、肺結核後遺症、神経筋疾患、肥満低換気症候群など） ・慢性呼吸不全：呼吸不全の状態が1か月以上続くもの
急性・慢性呼吸性アシドーシスの見分け方
PaCO2が10Torr上昇するごとに、急性ではHCO3−が約1mEq/L、慢性（腎代償完成後）では約3.5mEq/L上昇する。本例はPaCO2が正常（40Torr）より20Torr高く、HCO3−は30mEq/Lと6mEq/L上昇しており、急性のみの変化（約2mEq/L）よりはるかに大きく、慢性的なCO2貯留の存在を示す。一方でpHは7.32と低下しており、慢性の代償に急性の悪化が重なっていると読める。
NPPVの適応と禁忌の目安
・適応：高CO2血症を伴う急性呼吸不全（pH 7.35未満、PaCO2 45Torr超）、呼吸補助筋の使用や多呼吸など呼吸仕事量の増加、COPD増悪、心原性肺水腫、拘束性胸郭疾患の増悪など ・禁忌・不適：呼吸停止、意識障害で協力が得られない、気道分泌物が多く排出できない、気道確保が必要（誤嚥の危険が高い）、循環動態が不安定、顔面の外傷・変形でマスクが装着できない、未治療の気胸など ・NPPVで1〜2時間程度経過をみても改善しない、あるいは悪化する場合は気管挿管・侵襲的人工呼吸に移行する。
CO2ナルコーシス
高CO2血症による中枢神経抑制で、頭痛、傾眠、意識障害、自発呼吸の減弱をきたす。慢性II型呼吸不全では呼吸中枢がCO2に順応しており、高濃度酸素投与によって換気が抑制されたり換気血流比が悪化したりしてPaCO2が急上昇しうる。ただし低酸素血症のほうが生命に直結するため、酸素投与を控えるのではなく、目標SpO2を定めて慎重に投与し、必要に応じて換気補助を行うことが重要である。
肺結核後遺症
肺結核の治癒後に残る胸膜肥厚、胸郭形成術後の胸郭変形、肺の線維化・破壊などにより、拘束性換気障害と肺胞低換気をきたす。高齢者に多く、慢性II型呼吸不全から肺高血圧・肺性心（右心不全）を合併しやすい。在宅酸素療法に加え、高CO2血症が強い例では在宅NPPVが行われる。
POINT
・pH低下＋PaCO2上昇＋HCO3−上昇（代償）→慢性II型呼吸不全の急性増悪（acute on chronic）。 ・高CO2血症を伴う呼吸不全の急性増悪で意識清明・協力可能ならまずNPPV。改善しなければ気管挿管。 ・II型呼吸不全に高濃度酸素（リザーバー付マスク等）を投与するとCO2ナルコーシスの危険。目標SpO2 88〜92％程度。 ・SABAやステロイドは喘息・COPDの増悪治療であり、高CO2血症の直接の治療ではない。 ・肺結核後遺症は拘束性換気障害による肺胞低換気でII型呼吸不全・肺性心をきたしやすい。