Pathophysiology · 2-12
急性呼吸不全の症状；過換気の影響
Acute respiratory failure; effects of hyperventilation
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: pO₂ 85–95 mmHg、pCO₂ 36–45 mmHg。
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）。
| 分類 | 原因 | 血液ガス |
|---|---|---|
| 1型（肺性） | 肺疾患（肺炎、喘息、COPD、拘束性restrictive拘束性（restrictive）restrictive（拘束性）疾患）→ 換気血流不均衡V/Q mismatch換気血流不均衡（V/Q mismatch）V/Q mismatch（換気血流不均衡）／拡散障害diffusion impairment拡散障害（diffusion impairment）diffusion impairment（拡散障害）／シャント。呼吸困難＋低酸素 → 過換気hyperventilation過換気（hyperventilation）hyperventilation（過換気） → pCO₂ 正常/低 | pO₂ <60、pCO₂ <46（低酸素・高CO₂なし） |
| 2型（ポンプ不全pump failureポンプ不全（pump failure）pump failure（ポンプ不全）） | 肺は健常だが肺胞低換気alveolar hypoventilation肺胞低換気（alveolar hypoventilation）alveolar hypoventilation（肺胞低換気）（神経筋疾患、モルヒネ、呼吸中枢respiratory center呼吸中枢（respiratory center）respiratory center（呼吸中枢）障害） | pO₂ <60、pCO₂ >46（高CO₂＋低O₂） |
| 3型（混合型） | 両方。通常は1型 → 呼吸筋疲労respiratory muscle fatigue呼吸筋疲労（respiratory muscle fatigue）respiratory muscle fatigue（呼吸筋疲労）で2型へ | 重度低酸素＋軽度高CO₂（例 COVID肺炎） |
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）"]脳への影響（O₂飽和度別）
| O₂飽和度 | 影響 |
|---|---|
| 80–100% | 視覚感度↓ |
| 70–80% | 認知障害cognitive impairment認知障害（cognitive impairment）cognitive impairment（認知障害） |
| 60–70% | 判断/協調の変化 |
| 40–60% | 数時間で意識消失loss of consciousness意識消失（loss of consciousness）loss of consciousness（意識消失） |
| 20–40% | 数分で意識消失loss of consciousness意識消失（loss of consciousness）loss of consciousness（意識消失） |
| 0–20% | 数秒で意識消失loss of consciousness意識消失（loss of consciousness）loss of consciousness（意識消失） |
- 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）