低酸素血症

🧠 全体像：低酸素血症は「血液中の酸素が少ない」という所見であり、組織へ酸素が届かない「低酸素症hypoxia低酸素症（hypoxia）hypoxia（低酸素症）」とは別の概念である。認識したら、まずPaCO₂の上昇で肺胞低換気alveolar hypoventilation肺胞低換気（alveolar hypoventilation）alveolar hypoventilation（肺胞低換気）を拾い上げ、次にA–a較差alveolar-arterial oxygen gradientA–a較差（alveolar-arterial oxygen gradient）alveolar-arterial oxygen gradient（A–a較差）で残り4つの機序をふるい分け、最後に酸素投与への反応でシャントと換気血流比不均等ventilation-perfusion mismatch換気血流比不均等（ventilation-perfusion mismatch）ventilation-perfusion mismatch（換気血流比不均等）を区別する。パルスオキシメトリpulse oximetryパルスオキシメトリ（pulse oximetry）pulse oximetry（パルスオキシメトリ）は便利だが、一酸化炭素中毒carbon monoxide poisoning一酸化炭素中毒（carbon monoxide poisoning）carbon monoxide poisoning（一酸化炭素中毒）・メトヘモグロビン血症Methemoglobinemiaメトヘモグロビン血症（Methemoglobinemia）Methemoglobinemia（メトヘモグロビン血症）・皮膚色素などで実際の値からずれることを忘れない。

低酸素血症と低酸素症の違い

低酸素血症（血液中の酸素分圧partial pressure of oxygen酸素分圧（partial pressure of oxygen）partial pressure of oxygen（酸素分圧）・飽和度が低い）と、低酸素症hypoxia低酸素症（hypoxia）hypoxia（低酸素症）・組織低酸素tissue hypoxia組織低酸素（tissue hypoxia）tissue hypoxia（組織低酸素）（組織へ酸素が届かない）は別の概念である。貧血、一酸化炭素中毒carbon monoxide poisoning一酸化炭素中毒（carbon monoxide poisoning）carbon monoxide poisoning（一酸化炭素中毒）、循環不全ではPaO₂が正常でも組織は低酸素になりうる。低酸素症hypoxia低酸素症（hypoxia）hypoxia（低酸素症）の4分類（低酸素性hypoxic / hypoxemic低酸素性（hypoxic / hypoxemic）hypoxic / hypoxemic（低酸素性）・貧血性anemic hypoxia貧血性（anemic hypoxia）anemic hypoxia（貧血性）・うっ滞性・組織中毒性histotoxic hypoxia組織中毒性（histotoxic hypoxia）histotoxic hypoxia（組織中毒性））のうち、低酸素血症が原因になるのは低酸素性hypoxic / hypoxemic低酸素性（hypoxic / hypoxemic）hypoxic / hypoxemic（低酸素性）低酸素症hypoxia低酸素症（hypoxia）hypoxia（低酸素症）だけである。循環不全（うっ滞性低酸素症hypoxia低酸素症（hypoxia）hypoxia（低酸素症））を疑う場面では乳酸の上昇が組織低酸素tissue hypoxia組織低酸素（tissue hypoxia）tissue hypoxia（組織低酸素）の傍証になる。

低酸素血症は呼吸困難の原因になり、夜間の閉塞性睡眠時無呼吸obstructive sleep apnea, OSA閉塞性睡眠時無呼吸（obstructive sleep apnea, OSA）obstructive sleep apnea, OSA（閉塞性睡眠時無呼吸）では迷走神経緊張vagal tone迷走神経緊張（vagal tone）vagal tone（迷走神経緊張）の亢進を介して徐脈を伴うこともある。一方、チアノーゼは脱酸素化ヘモグロビンdeoxyhemoglobin脱酸素化ヘモグロビン（deoxyhemoglobin）deoxyhemoglobin（脱酸素化ヘモグロビン）の絶対量で決まるため、貧血が高度だと低酸素血症があっても目立ちにくい。

臨床的な閾値は、酸素解離曲線oxygen dissociation curve酸素解離曲線（oxygen dissociation curve）oxygen dissociation curve（酸素解離曲線）の変曲点inflection point変曲点（inflection point）inflection point（変曲点）に対応するPaO₂ 60 mmHg未満またはSpO₂ 90%未満である。急性のこの状態は急性呼吸不全acute respiratory failure急性呼吸不全（acute respiratory failure）acute respiratory failure（急性呼吸不全）（I型・II型の分類は動脈血液ガスarterial blood gas, ABG動脈血液ガス（arterial blood gas, ABG）arterial blood gas, ABG（動脈血液ガス）に譲る）の中核所見にあたる。慢性に持続する場合は、安静・覚醒時・室内気でPaO₂ ≤55 mmHgまたはSpO₂ ≤88%、あるいは浮腫・多血症erythrocytosis多血症（erythrocytosis）erythrocytosis（多血症）・肺性心cor pulmonale肺性心（cor pulmonale）cor pulmonale（肺性心）を伴うPaO₂ 56〜59 mmHgが在宅酸素療法oxygen therapy酸素療法（oxygen therapy）oxygen therapy（酸素療法）の適応の目安になる。

何を測っているか：PaO₂とSpO₂は別物

PaO₂（動脈血に物理溶存physically dissolved物理溶存（physically dissolved）physically dissolved（物理溶存）した酸素分圧partial pressure of oxygen酸素分圧（partial pressure of oxygen）partial pressure of oxygen（酸素分圧））と、SpO₂・SaO₂（ヘモグロビンの酸素飽和度O₂ saturation酸素飽和度（O₂ saturation）O₂ saturation（酸素飽和度））は違うものを測っている。両者を結ぶのが酸素解離曲線oxygen dissociation curve酸素解離曲線（oxygen dissociation curve）oxygen dissociation curve（酸素解離曲線）で、S字型のためSpO₂が90%を切ると、わずかなPaO₂低下が急激なSpO₂低下として現れる。曲線の右方シフトright shift右方シフト（right shift）right shift（右方シフト）（pH低下・PaCO₂上昇・体温上昇・2,3-BPG上昇）は組織への酸素解離を促し、左方シフトleft shift左方シフト（left shift）left shift（左方シフト）（その逆＋一酸化炭素carbon monoxide, CO一酸化炭素（carbon monoxide, CO）carbon monoxide, CO（一酸化炭素））は解離を妨げる。

機序で5つに分ける

💡 換気血流比不均等ventilation-perfusion mismatch換気血流比不均等（ventilation-perfusion mismatch）ventilation-perfusion mismatch（換気血流比不均等）で酸素がよく効くのは、換気が乏しいだけで肺胞自体は開いているため。シャントだけ酸素が届かないのは、その肺胞に換気が全く無く、静脈血がガス交換されずそのまま素通りするためである。この1点が両者を分ける最大の臨床的手掛かりになる。

A–a較差の使い方

A–a較差alveolar-arterial oxygen gradientA–a較差（alveolar-arterial oxygen gradient）alveolar-arterial oxygen gradient（A–a較差）の計算式と、低換気・低吸入酸素（較差正常）対換気血流比不均等ventilation-perfusion mismatch換気血流比不均等（ventilation-perfusion mismatch）ventilation-perfusion mismatch（換気血流比不均等）・拡散障害diffusion impairment拡散障害（diffusion impairment）diffusion impairment（拡散障害）・シャント（較差開大）への大分けは動脈血液ガスarterial blood gas, ABG動脈血液ガス（arterial blood gas, ABG）arterial blood gas, ABG（動脈血液ガス）に譲る。ここでは異常値側で押さえる2点を補う。

• 較差の正常上限upper limit of normal (ULN)正常上限（upper limit of normal (ULN)）upper limit of normal (ULN)（正常上限）は加齢とともに開くため、固定値では判断しない。目安として(年齢＋10)/4 mmHgまで許容される¹。
• FiO₂が上がると較差そのものが広がるため、酸素投与下の値をそのまま解釈しない。評価は室内気（またはFiO₂を明記した値）を基本とする。

⚠️ 測定上の注意（パルスオキシメトリの落とし穴）

パルスオキシメトリpulse oximetryパルスオキシメトリ（pulse oximetry）pulse oximetry（パルスオキシメトリ）はSpO₂を光吸収から推定するにすぎず、次の状況で実際のSaO₂・PaO₂からずれる。

• 一酸化炭素中毒carbon monoxide poisoning一酸化炭素中毒（carbon monoxide poisoning）carbon monoxide poisoning（一酸化炭素中毒）ではSpO₂が偽って正常域になりうる。 通常の2波長式はCOHbとオキシヘモグロビンoxyhemoglobinオキシヘモグロビン（oxyhemoglobin）oxyhemoglobin（オキシヘモグロビン）を区別できないため、CO中毒を疑ったらSpO₂を信じない。
• メトヘモグロビン血症Methemoglobinemiaメトヘモグロビン血症（Methemoglobinemia）Methemoglobinemia（メトヘモグロビン血症）ではSpO₂がおよそ85%前後で頭打ちになる。 メトヘモグロビンが両波長を強く吸収するためで、PaO₂は正常なことが多く、両者の乖離が診断の手掛かりになる。
• 末梢循環不全peripheral hypoperfusion末梢循環不全（peripheral hypoperfusion）peripheral hypoperfusion（末梢循環不全）、低体温、血管収縮薬vasoconstrictor血管収縮薬（vasoconstrictor）vasoconstrictor（血管収縮薬）投与では拍動波形そのものを拾えない。マニキュア・色素、体動も誤差の原因になる。
• ⚠️ 皮膚色素の濃い患者ではSpO₂が実際のSaO₂を過大評価しやすく、低酸素血症を見逃す（潜在性低酸素血症occult hypoxemia潜在性低酸素血症（occult hypoxemia）occult hypoxemia（潜在性低酸素血症））。 黒人患者は白人患者よりこの見逃しがプール有病率prevalence有病率（prevalence）prevalence（有病率）比1.67（95%CI 1.47–1.90）と有意に多く報告されている²。境界値や臨床像との不一致では動脈血液ガスarterial blood gas, ABG動脈血液ガス（arterial blood gas, ABG）arterial blood gas, ABG（動脈血液ガス）で確認する。
• 動脈血採血側の前分析誤差preanalytical error前分析誤差（preanalytical error）preanalytical error（前分析誤差）（気泡air bubble気泡（air bubble）air bubble（気泡）混入、過度のヘパリン、搬送遅延・室温放置。とくに著明な白血球増多leukocytosis白血球増多（leukocytosis）leukocytosis（白血球増多）例で顕著）は動脈血液ガスarterial blood gas, ABG動脈血液ガス（arterial blood gas, ABG）arterial blood gas, ABG（動脈血液ガス）の採血手技に譲る。
• 一酸化炭素中毒carbon monoxide poisoning一酸化炭素中毒（carbon monoxide poisoning）carbon monoxide poisoning（一酸化炭素中毒）やメトヘモグロビン血症Methemoglobinemiaメトヘモグロビン血症（Methemoglobinemia）Methemoglobinemia（メトヘモグロビン血症）を疑う場合、通常のパルスオキシメトリpulse oximetryパルスオキシメトリ（pulse oximetry）pulse oximetry（パルスオキシメトリ）だけで除外せず、共酸素測定co-oximetry共酸素測定（co-oximetry）co-oximetry（共酸素測定）でCOHb・メトヘモグロビン分画を含めて実測する。

鑑別の進め方

flowchart TD
    A["SpO2低下・低酸素血症を認識"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='arterial blood gas, ABG'>動脈血液ガス</span>で<span class='jp-term jp-term-diagram' title='arterial oxygen partial pressure'>PaO2</span>と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='arterial carbon dioxide tension'>PaCO2</span>を確認"]
    B --> C{"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='arterial carbon dioxide tension'>PaCO2</span>は上昇しているか"}
    C -->|"はい"| D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alveolar hypoventilation'>肺胞低換気</span>を考える<br>薬物・神経筋疾患・肥満低換気を検索"]
    C -->|"いいえ"| E["A-a較差を計算（室内気で）"]
    E --> F{"A-a較差は年齢補正上限内か"}
    F -->|"はい"| G["吸入<span class='jp-term jp-term-diagram' title='partial pressure of oxygen'>酸素分圧</span>低下を考える<br>標高・閉鎖空間を確認"]
    F -->|"いいえ"| H["高濃度酸素へ反応を見る"]
    H --> I{"酸素投与で<span class='jp-term jp-term-diagram' title='arterial oxygen partial pressure'>PaO2</span>は改善するか"}
    I -->|"改善しにくい"| J["シャントを考える<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='atelectasis'>無気肺</span>・肺水腫・心内シャントを検索"]
    I -->|"よく改善する"| K{"安静時から低下か運動で悪化か"}
    K -->|"安静時から低下"| L["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ventilation-perfusion mismatch'>換気血流比不均等</span>を考える"]
    K -->|"運動で顕在化"| M["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='diffusion impairment'>拡散障害</span>を考える"]
    D --> N["画像・心エコーで原因臓器を評価"]
    G --> N
    J --> N
    L --> N
    M --> N

経時変化とモニタリング

単回のPaO₂よりも、動脈血液ガスarterial blood gas, ABG動脈血液ガス（arterial blood gas, ABG）arterial blood gas, ABG（動脈血液ガス）で扱うP/F比PaO2/FiO2 ratioP/F比（PaO2/FiO2 ratio）PaO2/FiO2 ratio（P/F比）の推移を追う方が、機序や重症度の変化を捉えやすい。急性期はSpO₂の連続監視で傾向をつかみつつ、境界値や臨床像との不一致では動脈血液ガスarterial blood gas, ABG動脈血液ガス（arterial blood gas, ABG）arterial blood gas, ABG（動脈血液ガス）で裏付ける。

目標SpO₂は一律ではない。多くの急性疾患では94〜98%を目標に必要最小限へ滴定titration滴定（titration）titration（滴定）するが、COPDなど高CO₂血症リスクがある患者では88〜92%に下げる。⚠️ この群に無制限の高濃度酸素を与えると、低酸素性肺血管収縮pulmonary hypoxic vasoconstriction低酸素性肺血管収縮（pulmonary hypoxic vasoconstriction）pulmonary hypoxic vasoconstriction（低酸素性肺血管収縮）の解除やハルデン効果Haldane effectハルデン効果（Haldane effect）Haldane effect（ハルデン効果）でCO₂が上昇し、CO₂ナルコーシスに至りうる。過剰酸素の害を避けつつ、重篤な低酸素血症の初期治療を血液ガス待ちで遅らせない、という両立が要る。

慢性の低酸素血症で在宅酸素療法oxygen therapy酸素療法（oxygen therapy）oxygen therapy（酸素療法）を導入した後も、単回値で終わらせない。安定期stable phase (of a chronic disease)安定期（stable phase (of a chronic disease)）stable phase (of a chronic disease)（安定期）開始なら60〜90日後、増悪時・退院時開始なら1〜4週後と12〜16週後に、室内気・処方酸素下のSpO₂またはPaO₂を再評価し、必要量が変われば処方を更新する。

まとめ

• 低酸素血症（血中酸素が低い）と低酸素症hypoxia低酸素症（hypoxia）hypoxia（低酸素症）・組織低酸素tissue hypoxia組織低酸素（tissue hypoxia）tissue hypoxia（組織低酸素）（組織へ届かない）は別概念であり、貧血や循環不全ではPaO₂が正常でも組織は低酸素になる。
• 閾値はPaO₂ 60 mmHg未満またはSpO₂ 90%未満で、酸素解離曲線oxygen dissociation curve酸素解離曲線（oxygen dissociation curve）oxygen dissociation curve（酸素解離曲線）の変曲点inflection point変曲点（inflection point）inflection point（変曲点）に対応する。
• PaCO₂上昇の有無で肺胞低換気alveolar hypoventilation肺胞低換気（alveolar hypoventilation）alveolar hypoventilation（肺胞低換気）を先に拾い、残りはA–a較差alveolar-arterial oxygen gradientA–a較差（alveolar-arterial oxygen gradient）alveolar-arterial oxygen gradient（A–a較差）で低吸入酸素と換気血流比不均等ventilation-perfusion mismatch換気血流比不均等（ventilation-perfusion mismatch）ventilation-perfusion mismatch（換気血流比不均等）・拡散障害diffusion impairment拡散障害（diffusion impairment）diffusion impairment（拡散障害）・シャントに分ける。
• 換気血流比不均等ventilation-perfusion mismatch換気血流比不均等（ventilation-perfusion mismatch）ventilation-perfusion mismatch（換気血流比不均等）はよく酸素に反応するが、シャントは反応しにくい。これが両者を分ける最大の手掛かりである。
• 一酸化炭素中毒carbon monoxide poisoning一酸化炭素中毒（carbon monoxide poisoning）carbon monoxide poisoning（一酸化炭素中毒）、メトヘモグロビン血症Methemoglobinemiaメトヘモグロビン血症（Methemoglobinemia）Methemoglobinemia（メトヘモグロビン血症）、皮膚色素の濃い患者ではSpO₂が実際の値からずれ、低酸素血症を見逃しうる。
• 目標SpO₂は疾患群disease group疾患群（disease group）disease group（疾患群）で異なり、高CO₂血症リスクでは低めに設定し過剰酸素を避ける。