動脈血液ガス検査と結果の解釈

🧠 全体像：動脈血液ガス分析 arterial blood gas analysis 動脈血液ガス分析（arterial blood gas analysis） arterial blood gas analysis（動脈血液ガス分析） は、酸素化PaO₂酸素化（PaO₂）PaO₂（酸素化）、換気PaCO₂換気（PaCO₂）PaCO₂（換気）、酸塩基平衡acid-base balance 酸塩基平衡（acid-base balance）acid-base balance（酸塩基平衡） （pH、HCO₃⁻、base excess）を同時に評価する。読む順序を固定すると、混合性mixed 混合性（mixed）mixed（混合性） 障害を見落としにくい。

肺胞‐毛細血管ガス交換

ガスは血液空気関門 blood-air barrier 血液空気関門（blood-air barrier） blood-air barrier（血液空気関門） を分圧勾配 partial pressure gradient 分圧勾配（partial pressure gradient） partial pressure gradient（分圧勾配） に従って受動拡散 passive diffusion 受動拡散（passive diffusion） passive diffusion（受動拡散） する。フィックの法則Fick's law フィックの法則（Fick's law）Fick's law（フィックの法則） は次式で表される。

• $A$：表面積、$D$：拡散係数 diffusion coefficient拡散係数（diffusion coefficient） diffusion coefficient（拡散係数）、$P_1-P_2$：分圧差、$T$：膜厚 membrane thickness膜厚（membrane thickness） membrane thickness（膜厚）
• $A\times D/T$をまとめた指標が肺拡散能 diffusing capacity of the lung 肺拡散能（diffusing capacity of the lung） diffusing capacity of the lung（肺拡散能） である。
• CO₂の分圧勾配 partial pressure gradient 分圧勾配（partial pressure gradient） partial pressure gradient（分圧勾配） はO₂より小さいが、水への溶解度が約20倍高いため十分に拡散する。
• 拡散障害diffusion impairment 拡散障害（diffusion impairment）diffusion impairment（拡散障害） でまずPaO₂だけが下がり、PaCO₂が保たれるのはこのためである。「CO₂が溜まっていないから換気は足りている」とは限らない。

適応と採血

適応は急性・慢性呼吸器疾患chronic respiratory disease慢性呼吸器疾患（chronic respiratory disease）chronic respiratory disease（慢性呼吸器疾患）、心血管疾患、呼吸不全、敗血症・臓器不全・中毒・高血糖などの代謝異常、睡眠関連呼吸障害sleep-related breathing disorder睡眠関連呼吸障害（sleep-related breathing disorder）sleep-related breathing disorder（睡眠関連呼吸障害）、運動負荷、重症患者である。呼吸困難、頻呼吸、頻脈、呼吸仕事量work of breathing 呼吸仕事量（work of breathing）work of breathing（呼吸仕事量） 増大があれば検討する。

橈骨動脈radial artery 橈骨動脈（radial artery）radial artery（橈骨動脈） が一般的で、大腿動脈femoral artery 大腿動脈（femoral artery）femoral artery（大腿動脈） も用いられる。穿刺前に側副血行 collateral circulation側副血行（collateral circulation） collateral circulation（側副血行）、抗凝固薬の使用、出血傾向hemorrhagic diathesis 出血傾向（hemorrhagic diathesis）hemorrhagic diathesis（出血傾向） を確認する。抜針pin removal 抜針（pin removal）pin removal（抜針） 後は通常3〜5分、出血リスクがあればより長く圧迫し、血腫・動脈閉塞・末梢神経障害の有無をみる。

検体の扱いが結果を変える

ヘパリン処理シリンジへ嫌気的 anaerobic 嫌気的（anaerobic） anaerobic（嫌気的） に採血し、気泡air bubble 気泡（air bubble）air bubble（気泡） は直ちに除去して密栓する。プラスチックplastic プラスチック（plastic）plastic（プラスチック） シリンジの検体は室温で30分以内に測定する。 30分を超えて保存するならガラス容器に入れて0〜4℃へ冷却する¹。

⚠️ プラスチックplastic プラスチック（plastic）plastic（プラスチック） シリンジのまま氷冷しない。 保存中のPaO₂変化は初期PaO₂、温度、時間などに左右される。とくに氷冷したプラスチック plastic プラスチック（plastic） plastic（プラスチック） シリンジでは壁を介した酸素拡散によってPaO₂に臨床的に重要な誤差が生じうるため、遅延測定時はガラス容器で0〜4℃に保存する。²

AARCの指針は、次のいずれかに当てはまる検体を測定の禁忌として挙げている¹。

⚠️ 30分の枠を全部の検体に当てはめない。 シャント検査の検体は室温5分が上限で、白血球増多leukocytosis白血球増多（leukocytosis）leukocytosis（白血球増多）・血小板増多thrombocytosis 血小板増多（thrombocytosis）thrombocytosis（血小板増多） の検体は室温に置くこと自体が禁忌に挙げられている¹。とくに白血球が非常に多い被検者の検体ではPaO₂が急速に低下するため、直ちに冷却して測定する必要があると明記されている¹（採取後も血球が酸素を消費し続けることによる偽性低酸素血症 pseudohypoxemia 偽性低酸素血症（pseudohypoxemia） pseudohypoxemia（偽性低酸素血症） として知られる現象だが、この機序そのものは同指針には書かれていない）。

測定項目と基準範囲

PaO₂だけは固定した正常範囲で読めない。加齢とともに低下し、標高・体位・吸入酸素で動くためである。吸入酸素条件を書かない血液ガスは酸素化を評価できない——酸素投与デバイス、流量またはFiO₂、換気設定、採血時刻を必ず添える。同じPaO₂ 80 mmHgでも、室内気room air 室内気（room air）room air（室内気） なら正常域、高濃度酸素投与中なら重い酸素化障害である。

SpO₂からPaO₂を読むときの「崖」

xychart-beta
    title "PaO₂と酸素飽和度の関係（標準条件での概算）"
    x-axis "PaO₂（mmHg）" 20 --> 100
    y-axis "酸素飽和度（%）" 0 --> 100
    line "ヘモグロビン酸素解離曲線" [32, 58, 75, 85, 90, 93, 95, 96, 97]

PaO₂が約60 mmHgより高い領域では曲線が平坦なため、PaO₂が変わってもSpO₂は大きく動かない。これを下回ると急峻 steep 急峻（steep） steep（急峻） 部へ入り、PaO₂のわずかな低下がSpO₂の大きな低下として現れる。したがってSpO₂ 90%前後はPaO₂約60 mmHgの目安になるが³、発熱、酸塩基平衡acid-base balance酸塩基平衡（acid-base balance）acid-base balance（酸塩基平衡）、2,3-BPG、一酸化炭素ヘモグロビンcarboxyhemoglobin一酸化炭素ヘモグロビン（carboxyhemoglobin）carboxyhemoglobin（一酸化炭素ヘモグロビン）、末梢循環不良、体動などで対応はずれる。上図は標準条件の概算であり、SpO₂からPaO₂を逆算 back-calculate 逆算（back-calculate） back-calculate（逆算） する換算表ではない。

系統的な読み方

flowchart TD
  A["1 pH：酸血症か<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alkalemia'>アルカリ血症</span>か"] --> B["2 PaCO₂とHCO₃⁻：一次性変化を同定"]
  B --> C["3 予測代償と実測値を比較"]
  C --> D{"予測範囲内？"}
  D -->|"はい"| E["単純性障害を支持"]
  D -->|"いいえ"| F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mixed acid-base disorder'>混合性酸塩基障害</span>を考える"]
  E --> G["4 PaO₂・A-aDO₂で酸素化評価"]
  F --> G
  G --> H["5 <span class='jp-term jp-term-diagram' title='clinical setting'>臨床状況</span>・電解質・乳酸・AGと統合"]

代償だけでpHが反対側へ越えることは通常ない。予測代償から外れれば混合性 mixed 混合性（mixed） mixed（混合性） 障害を考える。⁴代謝性アシドーシスではアニオンギャップanion gapアニオンギャップ（anion gap）anion gap（アニオンギャップ）も計算する。

AGが開大していれば乳酸、ケトン体、腎不全、中毒を探す。低アルブミン血症hypoalbuminemia 低アルブミン血症（hypoalbuminemia）hypoalbuminemia（低アルブミン血症） ではAGが見かけ上小さくなり、高AG性アシドーシスhigh anion gap acidosis 高AG性アシドーシス（high anion gap acidosis）high anion gap acidosis（高AG性アシドーシス） を隠すため、アルブミンで補正して読む（基準範囲reference range 基準範囲（reference range）reference range（基準範囲） と補正式はアニオンギャップanion gapアニオンギャップ（anion gap）anion gap（アニオンギャップ）を参照）。

酸素化：A–aDO₂

読み方の4段階目で使うA–aDO₂（肺胞気alveolar gas 肺胞気（alveolar gas）alveolar gas（肺胞気） ‐動脈血酸素分圧 arterial partial pressure of oxygen, PaO₂ 動脈血酸素分圧（arterial partial pressure of oxygen, PaO₂） arterial partial pressure of oxygen, PaO₂（動脈血酸素分圧） 較差）は、肺胞まで届いたO₂の圧と実際に動脈血へ移ったO₂の圧の差である。表記では大文字のAが肺胞気 alveolar gas肺胞気（alveolar gas） alveolar gas（肺胞気）、小文字のaが動脈血を表す。

PaO₂は採血で測れるが、肺胞気酸素分圧PAO₂ 肺胞気酸素分圧（PAO₂）PAO₂（肺胞気酸素分圧） は通常直接測らないため、肺胞気方程式alveolar gas equation 肺胞気方程式（alveolar gas equation）alveolar gas equation（肺胞気方程式） で推定する。

したがって、室内気room air室内気（room air）room air（室内気）・海面上では次の簡略式で素早く見積もれる。

計算例

室内気room air室内気（room air）room air（室内気）・海面上でPaCO₂ 40 mmHg、PaO₂ 60 mmHgなら、

つまり、肺胞には約100 mmHgのO₂があるのに、動脈血には60 mmHgしか届いておらず、肺胞から動脈血へ移る途中で約40 mmHgの隔たりが生じていると読む。

正常でも、気管支循環bronchial circulation 気管支循環（bronchial circulation）bronchial circulation（気管支循環） などからの少量の静脈血混合と軽い換気血流不均衡 V/Q mismatch 換気血流不均衡（V/Q mismatch） V/Q mismatch（換気血流不均衡） があるため、差はゼロにならない。生理的な差は加齢で広がるので、単一の固定値ではなく年齢・測定条件に応じた施設基準で判定する。

flowchart TD
  A["PaO₂が低い"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alveolar gas equation'>肺胞気方程式</span>でPAO₂を推定"]
  B --> C["A–aDO₂＝PAO₂−PaO₂を計算"]
  C --> D{"年齢・条件に照らして開大？"}
  D -->|"いいえ"| E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alveolar hypoventilation'>肺胞低換気</span>または低い<span class='jp-term jp-term-diagram' title='partial pressure of inspired oxygen (PiO2)'>吸入酸素分圧</span>を考える"]
  D -->|"はい"| F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='V/Q mismatch'>換気血流不均衡</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='diffusion impairment'>拡散障害</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='right-to-left shunt'>右左シャント</span>を考える"]

A–aDO₂は「肺胞にO₂が届いていない」のか、「届いているのに血液へ移せない」のかを分ける検査であって、開大の原因を単独で確定する検査ではない。$P_{atm}$は標高、$F_{IO_2}$は酸素投与で変わり、高濃度酸素下では推定誤差も広がる。採血時の酸素条件を必ず確認し、必要に応じてP/F比 PaO2/FiO2 ratio P/F比（PaO2/FiO2 ratio） PaO2/FiO2 ratio（P/F比） や画像・臨床所見clinical signs 臨床所見（clinical signs）clinical signs（臨床所見） と統合する。さらに詳しい計算上の注意は動脈血液ガスarterial blood gas, ABG動脈血液ガス（arterial blood gas, ABG）arterial blood gas, ABG（動脈血液ガス）にまとめてある。

呼吸不全

呼吸不全は疾患名ではなく、ガス交換を維持できない状態を指す。血液ガスの数値で分類する。

急性のII型では腎によるHCO₃⁻代償が間に合わずpHが下がる。一方、慢性高CO₂血症ではHCO₃⁻が上昇してpHがほぼ保たれる。同じPaCO₂でも、急性か慢性かを分けるのはpHである。

非侵襲的換気（NIV）の閾値はCOPD増悪の話である

ERS/ATSの2017年指針は、COPD増悪による急性あるいは慢性に急性が重なった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） （pH ≤7.35）に対して二相式NIVを強く推奨している（エビデンスの確実性は高）。運用上の目安として、標準的な薬物治療にもかかわらず pH ≤7.35、PaCO₂ >45 mmHg、かつ呼吸数 >20〜24回/分であればNIVを考慮するとしている。⁵

⚠️ 3つ目の条件（呼吸数）と、対象がCOPD増悪であることを落とさない。 pHとPaCO₂の2つだけを「II型呼吸不全type II respiratory failure II型呼吸不全（type II respiratory failure）type II respiratory failure（II型呼吸不全） 一般のNIV適応」として覚えると、根拠の範囲を超える。

⚠️ PaCO₂が高くてもpHが正常なら、この指針はNIVを推奨していない。 同じ指針は、PaCO₂が正常または上昇していてもpHが正常な段階で「アシドーシスの予防」としてNIVを使うことに対しては、一貫した有益性の証拠が無く害の可能性があるとして条件付きで反対している。⁵ pHを見ずにPaCO₂だけでNIVへ進まない。

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） を必ず記録し、重症度評価ではP/F比 PaO2/FiO2 ratio P/F比（PaO2/FiO2 ratio） PaO2/FiO2 ratio（P/F比） （PaO₂/FiO₂）も用いる（ARDSの重症度分類 severity classification 重症度分類（severity classification） severity classification（重症度分類） がこれを使う）。

まとめ

• ABGは酸素化・換気・酸塩基平衡acid-base balance 酸塩基平衡（acid-base balance）acid-base balance（酸塩基平衡） を分けて読む。
• pH→PaCO₂/HCO₃⁻→予測代償→酸素化、の順序を固定する。
• 予測代償からの逸脱は混合性 mixed 混合性（mixed） mixed（混合性） 障害の重要な手掛かりである。
• A–aDO₂は低酸素血症を「肺の障害」と「届く空気の問題」に分ける。
• 呼吸不全はPaO₂ <60 mmHgで、PaCO₂ >45 mmHgを伴えばII型。急性か慢性かはpHで分ける。
• NIVの「pH ≤7.35・PaCO₂ >45 mmHg・呼吸数 >20〜24回/分」はCOPD増悪についての目安である。pHが正常な段階の予防的NIVは推奨されていない。
• プラスチックplastic プラスチック（plastic）plastic（プラスチック） シリンジの検体は室温30分以内に測定し、氷冷しない。気泡air bubble気泡（air bubble）air bubble（気泡）・抗凝固不十分・室温30分超は測定しない。シャント検査は室温5分が上限、白血球・血小板著増例は室温に置かない。