Anesthesiology · A-10

呼吸不全

Respiratory failure: pathophysiology, diagnostics, therapy

前提：病態: 換気障害と呼吸不全急性呼吸不全の症状・過換気の影響
前提：正常: 呼吸器系におけるガス交換・換気血流比酸素と二酸化炭素の運搬

🧠 全体像：呼吸不全は酸素化不全と換気不全を分け、肺胞気alveolar gas肺胞気（alveolar gas）alveolar gas（肺胞気）、V/Q不均衡、シャント、拡散、低換気のどこに障害があるかを考え、酸素投与と換気補助ventilatory support換気補助（ventilatory support）ventilatory support（換気補助）を原因治療につなげる。

定義と分類

呼吸不全は、呼吸器系respiratory system呼吸器系（respiratory system）respiratory system（呼吸器系）が適切な酸素化、二酸化炭素carbon dioxide, CO₂二酸化炭素（carbon dioxide, CO₂）carbon dioxide, CO₂（二酸化炭素）排出、またはその両方を維持できない状態である。

型	血液ガス	主な機序	代表例
I型：低酸素血症性type 1低酸素血症性（type 1）type 1（低酸素血症性）	PaO₂低下、PaCO₂は正常〜低下	V/Q不均衡、シャント、拡散障害diffusion impairment拡散障害（diffusion impairment）diffusion impairment（拡散障害）	肺炎、肺水腫、ARDS、PE
II型：高CO₂血症性	PaCO₂上昇、急性ではpH低下	肺胞低換気alveolar hypoventilation肺胞低換気（alveolar hypoventilation）alveolar hypoventilation（肺胞低換気）、呼吸筋疲労respiratory muscle fatigue呼吸筋疲労（respiratory muscle fatigue）respiratory muscle fatigue（呼吸筋疲労）	COPD増悪、中枢抑制、神経筋疾患

術後無気肺atelectasis無気肺（atelectasis）atelectasis（無気肺）に関連するIII型、ショックに伴う呼吸筋低灌流をIV型と呼ぶ拡張分類もあるが、普遍的分類ではない。臨床ではI型・II型と発症速度を優先する。

酸素化障害の機序

機序	A-a較差	酸素への反応	例
吸入酸素分圧partial pressure of oxygen酸素分圧（partial pressure of oxygen）partial pressure of oxygen（酸素分圧）低下	正常	良好	高地
肺胞低換気alveolar hypoventilation肺胞低換気（alveolar hypoventilation）alveolar hypoventilation（肺胞低換気）	原則正常	良好だが換気補助ventilatory support換気補助（ventilatory support）ventilatory support（換気補助）が必要なことも	鎮静薬、神経筋障害
V/Q不均衡	開大	多くは反応	COPD、喘息、肺炎の一部
真のシャント	開大	反応不良	肺胞虚脱alveolar collapse肺胞虚脱（alveolar collapse）alveolar collapse（肺胞虚脱）、肺胞内充満、心内右左短絡right-to-left shunt右左短絡（right-to-left shunt）right-to-left shunt（右左短絡）
拡散障害diffusion impairment拡散障害（diffusion impairment）diffusion impairment（拡散障害）	開大	反応しやすい	間質性肺疾患interstitial lung disease, ILD間質性肺疾患（interstitial lung disease, ILD）interstitial lung disease, ILD（間質性肺疾患）、運動時悪化

低V/Qは「換気の悪い肺胞に血流が残る」状態であり、V/Q = 0がシャントである。死腔dead space死腔（dead space）dead space（死腔）は換気されるが血流が乏しい高V/Qで、PEなどで増える。

flowchart TD
    A["低酸素血症"] --> B{"A-a較差"}
    B -->|"正常"| C["低吸入酸素または<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alveolar hypoventilation'>肺胞低換気</span>"]
    B -->|"開大"| D["V/Q不均衡・シャント・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='diffusion impairment'>拡散障害</span>"]
    D --> E{"高濃度酸素への反応"}
    E -->|"良好"| F["V/Q不均衡・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='diffusion impairment'>拡散障害</span>を示唆"]
    E -->|"不良"| G["真のシャントを示唆"]

高CO₂血症の機序

PaCO_2 \propto \frac{VCO_2}{V_A}

CO₂産生量（VCO₂）が増えるか、肺胞換気量alveolar ventilation, V_A肺胞換気量（alveolar ventilation, V_A）alveolar ventilation, V_A（肺胞換気量）が低下するとPaCO₂が上昇する。分時換気量minute ventilation, V̇E分時換気量（minute ventilation, V̇E）minute ventilation, V̇E（分時換気量）が保たれて見えても、死腔増加increased dead space死腔増加（increased dead space）increased dead space（死腔増加）により有効肺胞換気が不足することがある。

中枢駆動低下：オピオイド、鎮静薬、脳幹障害
呼吸ポンプ障害：神経筋疾患、胸郭変形chest wall deformity胸郭変形（chest wall deformity）chest wall deformity（胸郭変形）、肥満低換気
気道抵抗airway resistance (Raw)気道抵抗（airway resistance (Raw)）airway resistance (Raw)（気道抵抗）増大・疲弊exhaustion疲弊（exhaustion）exhaustion（疲弊）：COPD、重症喘息
死腔増加increased dead space死腔増加（increased dead space）increased dead space（死腔増加）：PE、過伸展hyperextension過伸展（hyperextension）hyperextension（過伸展）、重症肺疾患

急性と慢性

項目	急性	慢性・急性増悪acute exacerbation急性増悪（acute exacerbation）acute exacerbation（急性増悪）
腎代償	不十分	HCO₃⁻上昇で代償
pH	大きく低下しやすい	基礎値は正常に近く、増悪時に低下
臨床	頭痛、傾眠、羽ばたき振戦asterixis (flapping tremor)羽ばたき振戦（asterixis (flapping tremor)）asterixis (flapping tremor)（羽ばたき振戦）、昏睡	多血症erythrocytosis多血症（erythrocytosis）erythrocytosis（多血症）、肺高血圧、右心負荷right heart strain右心負荷（right heart strain）right heart strain（右心負荷）を伴い得る

PaCO₂値だけで挿管を決めず、pH、意識、呼吸仕事量work of breathing呼吸仕事量（work of breathing）work of breathing（呼吸仕事量）、分泌物、循環、経時変化evolution経時変化（evolution）evolution（経時変化）を見る。

診断

ABC、意識、呼吸数、努力呼吸、発語speech (verbalization)発語（speech (verbalization)）speech (verbalization)（発語）、胸郭運動を評価する。
SpO₂を連続測定し、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PaO₂、PaCO₂、pH、HCO₃⁻、乳酸を確認する。
胸部画像、肺・心エコー、心電図、血算・電解質を原因に応じて行う。
薬物、中枢、神経筋、上気道、胸膜、肺実質、肺血管、心臓を系統的に調べる。

酸素療法

多くの急性重症患者ではSpO₂ 94〜98%を目標とする。
COPDなど高CO₂血症リスクでは、まず88〜92%を目標にし、血液ガスを早期再検する。
「低酸素ドライブを消すから酸素を与えない」は誤りである。CO₂上昇にはV/Q変化やハルデン効果Haldane effectハルデン効果（Haldane effect）Haldane effect（ハルデン効果）などが関与し、生命を脅かす低酸素を放置しない。
鼻カニュラcannulaカニュラ（cannula）cannula（カニュラ）、マスク、高流量鼻カニュラhigh-flow nasal cannula, HFNC高流量鼻カニュラ（high-flow nasal cannula, HFNC）high-flow nasal cannula, HFNC（高流量鼻カニュラ）を必要なFiO₂・流量に応じて選ぶ。

換気補助

方法	主な適応	避ける・失敗を疑う状況
HFNC	急性低酸素血症acute hypoxemia急性低酸素血症（acute hypoxemia）acute hypoxemia（急性低酸素血症）、死腔dead space死腔（dead space）dead space（死腔）洗い流し、加温加湿heated humidification加温加湿（heated humidification）heated humidification（加温加湿）	ショック、意識低下、急速悪化では挿管を遅らせない
非侵襲的換気non-invasive ventilation, NIV非侵襲的換気（non-invasive ventilation, NIV）non-invasive ventilation, NIV（非侵襲的換気）	COPD急性高CO₂性アシドーシス、心原性肺水腫cardiogenic pulmonary edema心原性肺水腫（cardiogenic pulmonary edema）cardiogenic pulmonary edema（心原性肺水腫）、選択された低酸素血症	気道保護不能、心停止、重度不安定、分泌物過多、マスク不適合
侵襲的換気	気道保護不能、呼吸停止respiratory arrest呼吸停止（respiratory arrest）respiratory arrest（呼吸停止）、難治性低酸素、悪化するアシドーシス・疲弊exhaustion疲弊（exhaustion）exhaustion（疲弊）・循環不全	導入時低血圧、VILI、鎮静関連合association連合（association）association（連合）併症に備える

NIV・HFNCは開始後早期に呼吸数、意識、pH、酸素化、同調entrainment同調（entrainment）entrainment（同調）性を再評価し、不成功時の挿管を遅らせない。

原因治療

肺炎：適切な抗菌薬と感染源評価
COPD・喘息：気管支拡張薬bronchodilator気管支拡張薬（bronchodilator）bronchodilator（気管支拡張薬）、副腎皮質ステロイド、適応に応じ抗菌薬
肺水腫：利尿、血圧管理BP control血圧管理（BP control）BP control（血圧管理）、心疾患治療
PE：抗凝固、リスクに応じ再灌流
薬物：拮抗薬と気道・換気支持
神経筋疾患：原因治療、分泌管理、早期換気評価

Hbは酸素含量に重要だが、単に酸素運搬oxygen transport酸素運搬（oxygen transport）oxygen transport（酸素運搬）量を上げる目的のルーチン輸血は行わず、出血、虚血、Hb値b valueb値（b value）b value（b値）、全身状態に基づく。

まとめ

呼吸不全をI型の酸素化不全とII型の換気不全に分け、発症速度も評価する。
V/Q不均衡は酸素に反応しやすく、真のシャントは反応が乏しい。
高CO₂血症は肺胞換気不足で生じ、値だけでなくpHと呼吸疲弊exhaustion疲弊（exhaustion）exhaustion（疲弊）を重視する。
高CO₂血症リスクがあっても必要な酸素投与を控えず、88〜92%を目標に血液ガスで調整する。
HFNC・NIVは早期再評価し、失敗時の挿管を遅らせない。