Pathophysiology · 2-11

換気障害と呼吸機能検査；呼吸不全

Pulmonary ventilation disorders & respiratory failure

応用トピック: 呼吸不全呼吸器疾患症例1 呼吸器疾患症例3 小児急性呼吸不全の認識と緊急治療閉塞性気管支炎、気管支喘息、急性声門下喉頭炎
疾患: 新型コロナウイルス感染症
検査値: 高CO2血症低酸素血症肺拡散能

🧠 呼吸不全は2つの軸で考える: 病気の型（吐けない＝閉塞性／膨らまない＝拘束性restrictive拘束性（restrictive）restrictive（拘束性））と、血液ガスの型（酸素化だけ悪い＝1型／CO₂も溜まる＝2型）。低酸素血症の3機序（V/Q不均衡・拡散障害diffusion impairment拡散障害（diffusion impairment）diffusion impairment（拡散障害）・シャント）のうち、シャントだけO₂が効かないのが最重要ポイントKey principles重要ポイント（Key principles）Key principles（重要ポイント）。

閉塞性と拘束性（2つの型の「壊れ方」）

flowchart TD
  O["閉塞性（COPD・喘息）<br>息を吐き出せない"] --> O1["初期：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='hypoxic / hypoxemic'>低酸素性</span>（1型）"]
  O1 --> O2["長期：CO₂も溜まる → 高CO₂血症性・グローバル型（hypercapnic/global）（2型）"]
  O2 --> O3["心不全などの合併症を伴う"]
  R["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='restrictive'>拘束性</span>（肺/特発性 線維化・RA/強皮症・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sarcoidosis'>サルコイドーシス</span>（sarcoidosis））<br>肺が硬くて膨らまない"] --> R1["持続的に<span class='jp-term jp-term-diagram' title='partial'>部分不全</span>（1型）"]
  R1 --> R2["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='diffusion impairment'>拡散障害</span>（労作時に低酸素血症）"]
  R2 --> R3["進行が速く早期に致死、高CO₂血症は終末期のみ"]

閉塞性: 「吐けない」病気。最初は低酸素だけ（1型）→ 長期に CO₂ も溜まる（2型 = グローバル型）。
拘束性restrictive拘束性（restrictive）restrictive（拘束性）: 「膨らまない」病気。ずっと1型で、CO₂ 貯留は死の直前のみ。拡散が障害されるため、安静時は正常でも労作で低酸素になりやすく、進行が速い。

酸素輸送（正常時）

片肺の肺血流pulmonary blood flow肺血流（pulmonary blood flow）pulmonary blood flow（肺血流） ~2.4 L/min、肺胞 pO₂ ~100 mmHg。
V/Q ratio ~0.8（生理的） — ガス交換には時間が有り余っており、肺胞 pO₂ と毛細血管 pO₂ はほぼ等しくなる。

動脈血液ガス

換気・ガス交換・酸塩基状態を一度に評価（橈骨動脈radial artery橈骨動脈（radial artery）radial artery（橈骨動脈））。
項目:
- pH（7.35–7.45）
- pO₂（83–108 mmHg）
- pCO₂（35–48 mmHg）
- O₂飽和度
- Hb
- 標準重炭酸塩standard bicarbonate標準重炭酸塩（standard bicarbonate）standard bicarbonate（標準重炭酸塩）（21–28 mmol/L）
- 塩基過剰base excess, BE塩基過剰（base excess, BE）base excess, BE（塩基過剰）（0±3）
- 乳酸（0.5–2.2）
読み方の軸:
- pH（↑アルカローシス／↓アシドーシス）
- 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）／↓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））
- HCO₃⁻（↑代謝性アルカローシスmetabolic alkalosis代謝性アルカローシス（metabolic alkalosis）metabolic alkalosis（代謝性アルカローシス）／↓代謝性アシドーシス）

低酸素血症の3機序

機序	例	O₂ 投与への反応
V/Q不均衡	喘息、COPD、肺炎	よく反応（換気が足りない肺胞があるだけ）
拡散障害diffusion impairment拡散障害（diffusion impairment）diffusion impairment（拡散障害）	COPD、線維化、肺水腫、ARDS	よく反応
右左シャントright-to-left shunt右左シャント（right-to-left shunt）right-to-left shunt（右左シャント）	ARDS、重症 COVID 肺炎	換気ゼロ・血流のみ → 最重症・O₂ 不応（肺の25–50%が無換気）

💡 なぜシャントだけ O₂ が効かないのか: V/Q不均衡や拡散障害diffusion impairment拡散障害（diffusion impairment）diffusion impairment（拡散障害）は「換気はある（弱いだけ）」ので、O₂ 濃度を上げれば改善する。一方シャントは「その肺胞に換気が全く無い」ため、どれだけ O₂ を吸わせても素通りした血液には届かない。だからシャントは酸素不応で最も危険。

V/Q不均衡の本質

💡 キモは「Hb はすでにほぼ満タン」という事実。 生理的 pO₂ で Hb はほぼ飽和しているので、過換気hyperventilation過換気（hyperventilation）hyperventilation（過換気）しても血液の酸素積載量はもう増えない（O₂ は増やせない）。しかし CO₂ は pCO₂ に直線的に比例して運ばれるので、過換気hyperventilation過換気（hyperventilation）hyperventilation（過換気）は CO₂ を効率よく吹き飛ばせる。

だから V/Q不均衡では O₂ は上げられないが CO₂ は下げられる → 低酸素はあっても高 CO₂ にはならない（むしろ過換気hyperventilation過換気（hyperventilation）hyperventilation（過換気）で pCO₂ は低め）。
V/Q <1 → pO₂↓、pCO₂ はほぼ不変。V/Q >1 → pO₂↑・pCO₂↓ だが、Hb 飽和済みのため運ばれる O₂ 量は増えない。