病態生理学 · P-2-21
酸塩基平衡障害 症例4
Acid-base disorder, Case 4
🧠 慢性閉塞性肺疾患chronic obstructive pulmonary disease, COPD 慢性閉塞性肺疾患(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)chronic obstructive pulmonary disease, COPD(慢性閉塞性肺疾患) で急性増悪 acute exacerbation 急性増悪(acute exacerbation) acute exacerbation(急性増悪) を繰り返す75歳男性(数十年間1日2箱の喫煙)が、1週間前からの体調不良とここ4日の悪化ののち、発熱・錯乱confusion錯乱(confusion)confusion(錯乱)・重度の呼吸困難で救急搬送された。 pH 7.13 の重度アシデミア acidemia アシデミア(acidemia) acidemia(アシデミア) に、PCO₂ 70 mmHg の高CO₂血症と HCO₃⁻ 9 mmol/l の低下が同時にあり、呼吸性アシドーシスrespiratory acidosis 呼吸性アシドーシス(respiratory acidosis)respiratory acidosis(呼吸性アシドーシス) と代謝性アシドーシスの混合性 mixed 混合性(mixed) mixed(混合性) 障害と読む。アニオンギャップanion gap アニオンギャップ(anion gap)anion gap(アニオンギャップ) 26からは乳酸などの有機酸の蓄積が疑われ、K⁺ 6.5 mmol/l の重度高K血症を伴う。ただし血液ガスの3値は互いに計算が合わず、混合性mixed 混合性(mixed)mixed(混合性) という結論 conclusion 結論(conclusion) conclusion(結論) は動かないが、アニオンギャップanion gap アニオンギャップ(anion gap)anion gap(アニオンギャップ) の開大はどの値を正とするかで揺らぐ。
症例提示
慢性閉塞性肺疾患chronic obstructive pulmonary disease, COPD慢性閉塞性肺疾患(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)chronic obstructive pulmonary disease, COPD(慢性閉塞性肺疾患)の長い既往があり急性増悪 acute exacerbation 急性増悪(acute exacerbation) acute exacerbation(急性増悪) を繰り返している75歳男性が、救急搬送された。発熱、錯乱confusion錯乱(confusion)confusion(錯乱)、重度の呼吸困難を呈する。独居だが、近隣住民の話では1週間前から体調不良で、ここ4日で悪化。数十年間、1日2箱の喫煙歴がある。
検査値
動脈血ガスarterial blood gas動脈血ガス(arterial blood gas)arterial blood gas(動脈血ガス):
- pH 7.13
- PCO₂ 70 mmHg
- PO₂ 65 mmHg
- HCO₃⁻ 9 mmol/l
生化学(値 / 基準範囲reference range基準範囲(reference range)reference range(基準範囲)):
- Na⁺ 145(135-146 mmol/l)
- K⁺ 6.5(3.5-5.1 mmol/l)
- Cl⁻ 110(98-107 mmol/l)
- Ca 2.2(2.2-2.65 mmol/l)
- BUN 7.5(2.8-7.2 mmol/l)
- クレアチニン 80(45-84 µmol/l)
- 血糖 6.5(3.9-5.8 mmol/l)
重要な引用と示唆
| 引用 / 値 | 解釈 |
|---|---|
| pH 7.13(重度アシデミア acidemiaアシデミア(acidemia) acidemia(アシデミア)) | 生命を脅かす重症アシドーシス |
| PCO₂ 70 mmHg(高値) | 呼吸性アシドーシスrespiratory acidosis呼吸性アシドーシス(respiratory acidosis)respiratory acidosis(呼吸性アシドーシス)。COPDCOPD(chronic obstructive pulmonary disease)/低換気によるCO₂貯留(高CO₂血症)。⚠️ PCO₂ 60 mmHg 超・pH 7.25 以下・急性の精神状態の変化(錯乱confusion錯乱(confusion)confusion(錯乱))は、GOLDGOLD(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease) 2026 が入院した COPD 増悪に勧める重症度分類 severity classification 重症度分類(severity classification) severity classification(重症度分類) (呼吸不全なし/呼吸不全/換気不全)で最も重い「換気不全」の項目に当たる(呼吸数・心拍数・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) は記録がない)1 |
| HCO₃ 9 mmol/l(著減) | 代謝性アシドーシスも合併。最大限の慢性代償を仮定しても説明できないほど低い——正常な基礎値PaCO₂ 40 mmHgから70 mmHgまで上昇したとして慢性代償係数(10 mmHg上昇ごとにHCO₃⁻約3.5 mmol/L上昇)を当てはめると期待HCO₃⁻は 24 + 3.5 × 3 ≈ 35 mmol/L になるはずで2、示された9 mmol/lはこれよりはるかに低い。実測値を予測式と比べて単純性か混合性 mixed 混合性(mixed) mixed(混合性) かを判定するのが、この種の予測式の使い方である3。⭐ ここで慢性(=最大限)の代償係数をあえて使っているのは、「最も代償が進んだ場合ですら届かない」ことを示すためで、急性の代償係数(PaCO₂ 10 mmHg上昇あたりHCO₃⁻ 約1 mmol/L上昇)を使えば期待値はさらに低く(約27 mmol/L)なる。どちらで計算しても実測を大きく上回るので、結論conclusion 結論(conclusion)conclusion(結論) は変わらない |
| アニオンギャップanion gapアニオンギャップ(anion gap)anion gap(アニオンギャップ) = 145 −(110 + 9)= 26(高値) | 高アニオンギャップ代謝性アシドーシスhigh anion gap metabolic acidosis高アニオンギャップ代謝性アシドーシス(high anion gap metabolic acidosis)high anion gap metabolic acidosis(高アニオンギャップ代謝性アシドーシス)。AG が18を超えれば pH にかかわらずほぼ必ず有機酸の存在を示すので2、低酸素血症/敗血症による乳酸アシドーシスlactic acidosis乳酸アシドーシス(lactic acidosis)lactic acidosis(乳酸アシドーシス)が疑わしい(乳酸値lactate level 乳酸値(lactate level)lactate level(乳酸値) は測定されていないので確かめる)。⚠️ この AG は HCO₃⁻ 9 mmol/l を正とした値で、後述のように pH と PCO₂ から逆算 back-calculate 逆算(back-calculate) back-calculate(逆算) した HCO₃⁻(約23)を使うと AG は約12にとどまる |
| 低pHでPCO₂高値かつHCO₃低値 | 混合性mixed 混合性(mixed)mixed(混合性) 障害。2つのアシドーシスが加算され、単純代償では説明できない |
| “発熱、意識混乱Confusion意識混乱(Confusion)Confusion(意識混乱)、重度呼吸困難”、1週間の病状 | 重症感染(肺炎/敗血症)が代謝性(乳酸)成分を駆動 |
| K⁺ 6.5 mmol/l(高値)、PO₂ 65 mmHg | 高K血症と低酸素血症。アシドーシスでは K⁺ が細胞外へ移行するが、その程度は無機酸による正常AG性アシドーシスで大きく、乳酸などの有機酸アシドーシスや呼吸性アシドーシス respiratory acidosis 呼吸性アシドーシス(respiratory acidosis) respiratory acidosis(呼吸性アシドーシス) でははるかに小さい4。本例のアシドーシスは主にこの2つなので、6.5 mmol/l をアシドーシスだけで説明しようとせず、腎機能・薬剤・組織崩壊tissue breakdown組織崩壊(tissue breakdown)tissue breakdown(組織崩壊)・採血時の溶血なども確かめる(クレアチニンは基準範囲 reference range 基準範囲(reference range) reference range(基準範囲) 内)。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) の記載がないので、PO₂ 65 mmHg が室内気 room air 室内気(room air) room air(室内気) の値かは分からない |
⚠️ この症例で示された3値は、互いに計算が合わない。 Henderson-Hasselbalch の式に PCO₂ 70 mmHg と HCO₃⁻ 9 mmol/L を入れると pH は約 6.73 になり、示されている 7.13 とは一致しない(逆に pH 7.13 と PCO₂ 70 mmHg から求めると HCO₃⁻ は約23 mmol/L、pH 7.13 と HCO₃⁻ 9 mmol/L から求めると PCO₂ は約28 mmHg になる)。課題文の数値がそのまま整合していないので、計算で確かめようとすると必ず食い違う。
💡 とはいえ、この症例が問うている枠組み自体は成立する。 「高PCO₂(呼吸性アシドーシスrespiratory acidosis呼吸性アシドーシス(respiratory acidosis)respiratory acidosis(呼吸性アシドーシス))と低HCO₃⁻(代謝性アシドーシス)が同時にあれば混合性 mixed 混合性(mixed) mixed(混合性) 障害で、代償では説明できない」という読み方が学ぶべき点であり、そこは3値のどれを正としても変わらない——HCO₃⁻ 約23 mmol/l なら急性代償の予測(約27)よりも低く代謝性アシドーシスが残り、PCO₂ 約28 mmHg なら Winter の式の期待域(1.5 × 9 + 8 ± 2 = 約19.5〜23.5 mmHg)より高く呼吸性アシドーシス respiratory acidosis 呼吸性アシドーシス(respiratory acidosis) respiratory acidosis(呼吸性アシドーシス) が残る。一方でアニオンギャップ anion gap アニオンギャップ(anion gap) anion gap(アニオンギャップ) の開大は HCO₃⁻ 9 mmol/l を正としたときにだけ成り立つので、「乳酸アシドーシスlactic acidosis乳酸アシドーシス(lactic acidosis)lactic acidosis(乳酸アシドーシス)」という原因の推定は、乳酸値lactate level 乳酸値(lactate level)lactate level(乳酸値) を測って確かめるまで仮説にとどめる。個々の数値の整合より、pH・PCO₂・HCO₃⁻ の向きの組み合わせから障害の型を決める手順を身につける。
要点
- 診断: 混合性酸塩基障害mixed acid-base disorder混合性酸塩基障害(mixed acid-base disorder)mixed acid-base disorder(混合性酸塩基障害)。呼吸性アシドーシスrespiratory acidosis 呼吸性アシドーシス(respiratory acidosis)respiratory acidosis(呼吸性アシドーシス) (COPD/CO₂貯留)+ 高アニオンギャップ代謝性アシドーシスhigh anion gap metabolic acidosis 高アニオンギャップ代謝性アシドーシス(high anion gap metabolic acidosis)high anion gap metabolic acidosis(高アニオンギャップ代謝性アシドーシス) (敗血症/低酸素による乳酸アシドーシス lactic acidosis 乳酸アシドーシス(lactic acidosis) lactic acidosis(乳酸アシドーシス) が疑わしい)。ただし乳酸は測られておらず、AG の開大は HCO₃⁻ 9 mmol/l を正としたときにだけ成り立つので、原因の推定は乳酸値 lactate level 乳酸値(lactate level) lactate level(乳酸値) で確かめる。
- 見抜き方: pHが強く低下し、PCO₂高値とHCO₃⁻低値が同時に存在する(両者とも一次性)。慢性代償係数を使って期待HCO₃⁻を計算しても実測値をはるかに上回ることが、代償だけでは説明できない証拠になる。
- 機序: 換気不全でCO₂が蓄積する一方、組織低酸素tissue hypoxia組織低酸素(tissue hypoxia)tissue hypoxia(組織低酸素)/敗血症で乳酸産生が増え、障害が相乗 synergy 相乗(synergy) synergy(相乗) する。
- 重症度: pH 7.13 + 高K血症(不整脈のリスク)は緊急対応を要する。
- 治療の方向性(換気): 呼吸性成分には換気の改善が主体で、COPD 増悪の急性呼吸不全 acute respiratory failure 急性呼吸不全(acute respiratory failure) acute respiratory failure(急性呼吸不全) では非侵襲的換気 non-invasive ventilation, NIV 非侵襲的換気(non-invasive ventilation, NIV) non-invasive ventilation, NIV(非侵襲的換気) (NIV)が最初の換気様式とされ1、基礎に慢性肺疾患 chronic lung disease 慢性肺疾患(chronic lung disease) chronic lung disease(慢性肺疾患) がある呼吸性アシドーシス respiratory acidosis 呼吸性アシドーシス(respiratory acidosis) respiratory acidosis(呼吸性アシドーシス) は非侵襲的または侵襲的な機械換気 mechanical ventilation 機械換気(mechanical ventilation) mechanical ventilation(機械換気) で治療する2。
- 治療の方向性(酸素): 高CO₂血症のリスクがある患者でも重篤な疾患では血液ガスが出るまで他の重篤な患者と同じ初期目標(SpO₂ 94〜98%)で酸素を投与するが、本例のように血液ガスで呼吸性アシドーシス respiratory acidosis 呼吸性アシドーシス(respiratory acidosis) respiratory acidosis(呼吸性アシドーシス) を伴う高CO₂血症が分かったら、目標 SpO₂ 88〜92% の調節酸素療法 oxygen therapy 酸素療法(oxygen therapy) oxygen therapy(酸素療法) か換気補助 ventilatory support 換気補助(ventilatory support) ventilatory support(換気補助) へ移る5。
- 治療の方向性(重炭酸bicarbonate重炭酸(bicarbonate)bicarbonate(重炭酸)): 重炭酸ナトリウムsodium bicarbonate重炭酸ナトリウム(sodium bicarbonate)sodium bicarbonate(重炭酸ナトリウム)は、呼吸性アシドーシスrespiratory acidosis 呼吸性アシドーシス(respiratory acidosis)respiratory acidosis(呼吸性アシドーシス) には pH が7.1未満でない限りルーチンには使わず、乳酸アシドーシスlactic acidosis 乳酸アシドーシス(lactic acidosis)lactic acidosis(乳酸アシドーシス) も pH 7.1未満でなければ通常は治療しない(死亡率の改善は示されておらず、推奨されるのはステージ Stage ステージ(Stage) Stage(ステージ) 2以上の急性腎障害 acute kidney injury, AKI 急性腎障害(acute kidney injury, AKI) acute kidney injury, AKI(急性腎障害) を伴う重度アシデミア acidemia アシデミア(acidemia) acidemia(アシデミア) の集団に限られる)2。本例は pH 7.13 でクレアチニンも基準範囲 reference range 基準範囲(reference range) reference range(基準範囲) 内なので、どの条件にも当たらない。産生された CO₂ を換気で吐き出せない状態では、重炭酸bicarbonate 重炭酸(bicarbonate)bicarbonate(重炭酸) がかえって CO₂ を増やす点にも注意する。代謝性(乳酸)成分は原因治療(敗血症の感染源同定・抗菌薬・循環管理)が中心になる。
- 治療の方向性(高K血症): K⁺ 6.5 mmol/l は英国腎臓学会の区分で重度の高K血症で、持続心電図監視のもとインスリン・ブドウ糖の静注で K⁺ を細胞内へ移す。静注カルシウム塩 calcium salt カルシウム塩(calcium salt) calcium salt(カルシウム塩) は、心電図に高K血症の所見がある場合に心筋保護 cardioprotection 心筋保護(cardioprotection) cardioprotection(心筋保護) として投与する6。
- 対比: 単純な呼吸性アシドーシス respiratory acidosis 呼吸性アシドーシス(respiratory acidosis) respiratory acidosis(呼吸性アシドーシス) ならHCO₃⁻は代償的 compensatory 代償的(compensatory) compensatory(代償的) に上昇するが、本症例では低下しており混合性 mixed 混合性(mixed) mixed(混合性) を示す。
出典
- 1.Global Strategy for the Diagnosis, Management, and Prevention of Chronic Obstructive Pulmonary Disease: 2026 Report(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD)・2026)報告書本文(第4章)で確認:入院した増悪に勧める重症度分類(呼吸不全なし/呼吸不全/換気不全の3段階)で「換気不全」は、呼吸数 >24/分・心拍数 >95/分・呼吸補助筋の使用・急性の精神状態の変化・ベンチュリーマスクで改善しないか FiO2 >40% を要する低酸素血症・基礎値より上昇するか 60 mmHg を超える PaCO2 と pH ≤7.25 のアシドーシスで特徴づけられること。非侵襲的換気(NIV)は COPD 増悪で入院した患者の急性呼吸不全に対する最初の換気様式で、死亡率と挿管率を下げること。閲覧 2026-09-24
- 2.Acid-Base Disorders in the Critically Ill Patient(Clinical Journal of the American Society of Nephrology・2023)PMC10101555 の全文で確認:Table 1 で急性呼吸性アシドーシスは PCO2 10 mmHg 上昇ごとに HCO3 1 meq 上昇、慢性は 3.5 meq 上昇とすること。AG が18を超えれば pH にかかわらずほぼ必ず有機酸の存在を示すこと。集中治療での呼吸性アシドーシスの最多の原因は基礎の慢性肺疾患で、非侵襲的または侵襲的な機械換気で治療するのが最善であり、pH が7.1未満でない限り呼吸性アシドーシスへの重炭酸のルーチン使用は推奨しないこと。乳酸アシドーシスも pH 7.1未満でなければ通常は重炭酸で治療せず(全体の死亡率改善は示されていない)、ステージ2以上の急性腎障害を伴う重度アシデミア(pH 中央値 7.15)の集団でのみ推奨するとしていること。閲覧 2026-09-24
- 3.Simple and mixed acid-base disorders: a practical approach(Medicine・1980)抄録のみ閲覧(本文は取得できていない)。単純性・混合性の酸塩基障害を生理学的原則で解釈する枠組みを示し、一次性の呼吸性障害に対する適切な代謝性代償の程度と、一次性の代謝性障害に対する PCO2 を予測する式を提示していることを確認した。係数の数値は本文で確かめていない。閲覧 2026-09-24
- 4.Effects of pH on Potassium: New Explanations for Old Observations(Journal of the American Society of Nephrology・2011)PMC3231780 の全文で確認:無機酸による代謝性アシドーシス(高Cl性・正常AG性)は有機酸アシドーシス(乳酸アシドーシス)よりはるかに大きな K の細胞外移行を起こすこと、呼吸性アシドーシスでの K の移行は代謝性アシドーシスより小さいこと。閲覧 2026-09-24
- 5.BTS guideline for oxygen use in adults in healthcare and emergency settings(British Thoracic Society(Thorax 2017;72:ii1–ii90)・2017)全文PDF(Wayback 20200825194843)で確認:COPD など高CO2血症のリスクがある患者が重篤な疾患に陥ったときは、血液ガスの結果が出るまで他の重篤な患者と同じ初期目標 SpO2(敗血症・ショックなどの重篤な疾患では 94〜98%)とし、その後は目標 88〜92% の調節酸素療法か、重度の低酸素血症や呼吸性アシドーシスを伴う高CO2血症があれば換気補助を要しうること。閲覧 2026-09-24
- 6.Clinical Practice Guidelines: Treatment of Acute Hyperkalaemia in Adults(UK Kidney Association(旧 Renal Association)・2020)英国腎臓学会のサイトに掲載された PDF(表紙は Final version June 2020)の全文で確認:K 6.5 mmol/L 以上を重度の高K血症とし、持続心電図監視を行うこと(1C)、静注カルシウム塩は心電図に高K血症の所見がある患者に投与すること(1C)、重度の高K血症にはインスリン・ブドウ糖の静注を用いること(1B)。閲覧 2026-09-24