急性呼吸不全の症状；過換気の影響

🧠 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） は「CO₂が溜まっているか」で2つの型に分ける。 低酸素だけなら肺そのものの障害（1型）、CO₂も溜まれば換気のポンプの障害（2型）。低酸素に対して体は過換気 hyperventilation過換気（hyperventilation） hyperventilation（過換気）・交感神経の活性化・心拍出量の増加で応じ、このとき最も負担を受けるのは心臓である。一方、代謝需要を超えた過換気 hyperventilation 過換気（hyperventilation） hyperventilation（過換気） そのものも、低CO₂血症を介して脳血流 cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF） cerebral blood flow, CBF（脳血流） の低下とイオン化カルシウム ionized calcium イオン化カルシウム（ionized calcium） ionized calcium（イオン化カルシウム） の低下という別々の症状を作る。

急性呼吸不全

生命を脅かす状態：血液に O₂ が足りない、または CO₂ が過剰。正常: pCO₂ 35–45 mmHg、pO₂ は代表値で 85–95 mmHg（ただし年齢・標高・吸入酸素・体位で変わるため、固定した正常範囲だけで読まない。基準値baseline / reference value 基準値（baseline / reference value）baseline / reference value（基準値） 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）を参照）。

3つの型

💡 見分けの軸は pCO₂。 「肺が壊れている（1型）」のか「ポンプが止まっている（2型）」のかは、CO₂ が溜まっているかで判断できる。肺の問題なら過換気 hyperventilation 過換気（hyperventilation） hyperventilation（過換気） で CO₂ は飛ばせる（低い）、ポンプの問題なら換気そのものが減るので CO₂ が溜まる（高い）。

⚠️ 血液ガスによる標準的な分類は1型と2型の2つで、両者を分ける閾値はPaCO₂ 45 mmHgである（高CO₂血症の定義と同じ）。上表の「3型（混合型）」は独立した第3の型ではなく、1型として始まった呼吸不全が呼吸筋疲労 respiratory muscle fatigue 呼吸筋疲労（respiratory muscle fatigue） respiratory muscle fatigue（呼吸筋疲労） により2型へ移行していく途中の状態を指す講義上の呼び方である。型番号と病期の段階番号を混同しないこと（慢性全呼吸不全（COPD）の臓器障害も参照）。

⭐ 急性・重症の1型呼吸不全の代表はARDSである。 肺保護換気lung-protective ventilation 肺保護換気（lung-protective ventilation）lung-protective ventilation（肺保護換気） （予測体重predicted body weight 予測体重（predicted body weight）predicted body weight（予測体重） 1kgあたり約6 mLの一回換気量 tidal volume一回換気量（tidal volume） tidal volume（一回換気量）、プラトー圧plateau pressure プラトー圧（plateau pressure）plateau pressure（プラトー圧） 30 cmH₂O以下）が、これまでに死亡率を明確に下げたことが示されている数少ない介入で¹、重症例では早期・長時間の腹臥位 prone position 腹臥位（prone position） prone position（腹臥位） 療法がさらに生存を改善する²。定義・重症度分類severity classification重症度分類（severity classification）severity classification（重症度分類）・全身管理の詳細はARDSARDS（acute respiratory distress syndrome）のノートに譲る。

急性低酸素への身体の反応

flowchart TD
  H["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='hypoxemia'>急性低酸素血症</span>"] --> V["① <span class='jp-term jp-term-diagram' title='hyperventilation'>過換気</span>（呼吸困難による駆動、肺胞換気は最大6倍）"]
  V --> V2["pCO₂ の変化は低酸素以上に強い換気刺激<br>→ 軽い高CO₂でも<span class='jp-term jp-term-diagram' title='hyperventilation'>過換気</span>が起こる"]
  H --> N["② <span class='jp-term jp-term-diagram' title='neurohumoral'>神経体液性</span>：交感神経・副腎系活性化"]
  N --> C["③ 心臓：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='positive chronotropic'>陽性変時</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='inotropy'>変力作用</span> → CO↑"]
  C --> C2["⚠️ <span class='jp-term jp-term-diagram' title='acute respiratory failure'>急性呼吸不全</span>で最も負担がかかるのは心臓<br>（慢性患者は<span class='jp-term jp-term-diagram' title='respiratory muscle fatigue'>呼吸筋疲弊</span> → 死のリスク）"]

過換気そのものが症状を作る：低CO₂血症の影響

💡 低酸素への代償としての過換気 hyperventilation 過換気（hyperventilation） hyperventilation（過換気） とは別の話。 換気が代謝需要を超えて起こると pCO₂ が下がる（低CO₂血症・呼吸性アルカローシスrespiratory alkalosis呼吸性アルカローシス（respiratory alkalosis）respiratory alkalosis（呼吸性アルカローシス））。この pCO₂低下そのものが、①脳血流 cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF） cerebral blood flow, CBF（脳血流） の低下と②遊離カルシウム低下という2つの経路で独立に症状を作る。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='hyperventilation'>過換気</span>（代謝需要を超える換気）"] --> B["pCO₂低下（低CO₂血症）"]
  B --> C["脳血管収縮 → <span class='jp-term jp-term-diagram' title='cerebral blood flow, CBF'>脳血流</span>低下"]
  C --> D["めまい・意識朦朧・失神"]
  B --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='respiratory alkalosis'>呼吸性アルカローシス</span>"]
  E --> F["アルブミンへのCa²⁺結合増加<br>→ <span class='jp-term jp-term-diagram' title='ionized calcium'>イオン化カルシウム</span>低下"]
  F --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='neuromuscular excitability'>神経筋興奮</span>性の亢進"]
  G --> H["口周囲・四肢の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='paresthesia'>知覚異常</span>、こわばり、重症で<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tetany'>テタニー</span>"]
  E --> I["Kの細胞内移動 → 軽度の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='hypokalemia'>低カリウム血症</span>"]

脳血流低下と、頭部外傷での「予防的過換気」の考え方の変化

pCO₂低下は脳血管を収縮させて脳血流 cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF） cerebral blood flow, CBF（脳血流） を減らす。過換気hyperventilation 過換気（hyperventilation）hyperventilation（過換気） で起こるめまい・意識朦朧・失神はこの機序による。

⚠️ 頭部外傷head injury (head trauma)頭部外傷（head injury (head trauma)）head injury (head trauma)（頭部外傷）・脳浮腫へのルーチンの予防的過換気 hyperventilation 過換気（hyperventilation） hyperventilation（過換気） は現在は推奨されない。 かつては頭蓋内圧を下げる目的で広く行われたが、重症頭部外傷 head injury (head trauma) 頭部外傷（head injury (head trauma)） head injury (head trauma)（頭部外傷） 後には脳虚血が多いことが示されて考え方が変わった。Brain Trauma Foundation の第4版（2016）が根拠のある推奨として掲げるのは「PaCO₂ 25 mmHg以下となる長時間の予防的過換気 hyperventilation 過換気（hyperventilation） hyperventilation（過換気） は推奨しない（Level IIB）」の1件だけである。そのうえで、現在の証拠基準は満たさないと断ったうえで第3版の推奨を再掲している——頭蓋内圧上昇raised intracranial pressure 頭蓋内圧上昇（raised intracranial pressure）raised intracranial pressure（頭蓋内圧上昇） を下げる一時的な措置としては過換気 hyperventilation 過換気（hyperventilation） hyperventilation（過換気） を用いうるが、脳血流cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF）cerebral blood flow, CBF（脳血流） が危機的に低いことの多い受傷後24時間は避け、用いるなら頸静脈酸素飽和度 O₂ saturation 酸素飽和度（O₂ saturation） O₂ saturation（酸素飽和度） （SjO₂）や脳組織酸素分圧 partial pressure of oxygen 酸素分圧（partial pressure of oxygen） partial pressure of oxygen（酸素分圧） で酸素供給 myocardial oxygen supply 酸素供給（myocardial oxygen supply） myocardial oxygen supply（酸素供給） を監視する。序論introduction 序論（introduction）introduction（序論） も、脳ヘルニアbrain herniation 脳ヘルニア（brain herniation）brain herniation（脳ヘルニア） の治療には一時的な過換気 hyperventilation 過換気（hyperventilation） hyperventilation（過換気） を要しうるが、ヘルニアが無ければ正常換気（PaCO₂ 35〜45 mmHg）を目標とする、と書いている³。詳細は頭蓋内圧亢進・外傷性脳損傷traumatic brain injury外傷性脳損傷（traumatic brain injury）traumatic brain injury（外傷性脳損傷）に譲る。

遊離カルシウム低下による神経筋症状

呼吸性アルカローシスrespiratory alkalosis 呼吸性アルカローシス（respiratory alkalosis）respiratory alkalosis（呼吸性アルカローシス） でpHが上昇すると、血漿蛋白plasma proteins 血漿蛋白（plasma proteins）plasma proteins（血漿蛋白） （アルブミン）へのCa²⁺結合が増え、総Ca濃度を変えないままイオン化カルシウム ionized calcium イオン化カルシウム（ionized calcium） ionized calcium（イオン化カルシウム） だけが低下する。この急性の低イオン化カルシウム ionized calcium イオン化カルシウム（ionized calcium） ionized calcium（イオン化カルシウム） 血症が神経筋の興奮性を高め、口周囲・四肢末端の知覚異常paresthesia知覚異常（paresthesia）paresthesia（知覚異常）やこわばりを起こし、重症ではテタニーtetanyテタニー（tetany）tetany（テタニー）（手根足攣縮carpopedal spasm手根足攣縮（carpopedal spasm）carpopedal spasm（手根足攣縮））に至る。カリウムも細胞内への移動により軽度低下しうる。

⭐ 動悸palpitations動悸（palpitations）palpitations（動悸）・めまい・知覚異常paresthesia 知覚異常（paresthesia）paresthesia（知覚異常） を伴う過換気 hyperventilation 過換気（hyperventilation） hyperventilation（過換気） を安易に不安のせいと決めつけない。急性冠症候群acute coronary syndrome, ACS急性冠症候群（acute coronary syndrome, ACS）acute coronary syndrome, ACS（急性冠症候群）、肺血栓塞栓症pulmonary embolism, PE肺血栓塞栓症（pulmonary embolism, PE）pulmonary embolism, PE（肺血栓塞栓症）、代謝性アシドーシスの呼吸性代償 respiratory compensation呼吸性代償（respiratory compensation） respiratory compensation（呼吸性代償）、低酸素血症などの器質的 organic (structural, as opposed to functional) 器質的（organic (structural, as opposed to functional)） organic (structural, as opposed to functional)（器質的） 原因を除外してから過換気症候群 hyperventilation syndrome 過換気症候群（hyperventilation syndrome） hyperventilation syndrome（過換気症候群） として対症的に扱う。

⚠️ 紙袋を用いた再呼吸 rebreathing 再呼吸（rebreathing） rebreathing（再呼吸） 法は現在は推奨されない。 健常人でも吸入酸素濃度 fraction of inspired oxygen, FiO₂ 吸入酸素濃度（fraction of inspired oxygen, FiO₂） fraction of inspired oxygen, FiO₂（吸入酸素濃度） を有意に低下させる方法であり、実際には低酸素血症や心筋虚血 myocardial ischemia 心筋虚血（myocardial ischemia） myocardial ischemia（心筋虚血） が原因で過換気 hyperventilation 過換気（hyperventilation） hyperventilation（過換気） していた患者に誤って行われて死亡した症例が報告されている⁴。器質的疾患の除外を優先し、対症的には呼吸を落ち着かせる指導にとどめる。

脳への影響（O₂飽和度別）

• 死は通常脳死 brain death 通常脳死（brain death） brain death（通常脳死） として現れる。

拡散障害

💡 時間の余裕 reserve 余裕（reserve） reserve（余裕） がカギ。 RBC が肺胞 O₂ に接する時間は 0.75 秒あるが、正常なら 0.25 秒で交換完了（勾配が大きく膜が薄いため）。膜が厚くなると交換に 0.75 秒すべてが必要になり、「余裕reserve余裕（reserve）reserve（余裕）」が消える。

• 線維化/間質浮腫interstitial edema間質浮腫（interstitial edema）interstitial edema（間質浮腫）: 膜が厚い → O₂ 交換に 0.75 秒フルに必要。安静時は（接触時間が足りるので）低酸素にならない。
• 運動時: CO/HR↑ → 接触時間↓ → 余裕reserve 余裕（reserve）reserve（余裕） がなくなり交換が間に合わない → チアノーゼ、呼吸困難、失神、乳酸↑（嫌気性代謝anaerobic metabolism嫌気性代謝（anaerobic metabolism）anaerobic metabolism（嫌気性代謝））。

組織のO₂抽出

• 供給 ~1000 ml/min、25%を抽出 → 消費 250 ml/min（これ以上は減らせない下限）。呼吸不全では末梢がより多く抽出（供給 550 ml まで代償）。それを下回ると 供給依存supply-dependent consumption供給依存（supply-dependent consumption）supply-dependent consumption（供給依存） に陥り → 失神、乳酸↑。

治療

• 気管支拡張薬bronchodilator気管支拡張薬（bronchodilator）bronchodilator（気管支拡張薬）
• 抗炎症（全身性ステロイド）
• 輸液/電解質補正electrolyte correction電解質補正（electrolyte correction）electrolyte correction（電解質補正）
• 血圧正常化＋洞調律 sinus rhythm 洞調律（sinus rhythm） sinus rhythm（洞調律） の維持（高齢者の30%で心不全を合併）

まとめ