Pulmonology · 35
急性呼吸不全
Acute respiratory failure
🧠 全体像:呼吸不全は呼吸器系respiratory system呼吸器系(respiratory system)respiratory system(呼吸器系)が十分なガス交換を維持できない状態であり、疾患名ではない。低酸素血症の機序をV/Q不均衡、拡散障害diffusion impairment拡散障害(diffusion impairment)diffusion impairment(拡散障害)、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)、肺胞低換気alveolar hypoventilation肺胞低換気(alveolar hypoventilation)alveolar hypoventilation(肺胞低換気)に分け、酸素化だけでなく換気・pH・呼吸筋疲労respiratory muscle fatigue呼吸筋疲労(respiratory muscle fatigue)respiratory muscle fatigue(呼吸筋疲労)を同時に評価する。
1. 分類
元資料の分類を、一般的なI型・II型との対応が分かるように示す。
| 型 | 血液ガス | 主な機序・例 |
|---|---|---|
| I型/部分的・低酸素血症性type 1低酸素血症性(type 1)type 1(低酸素血症性) | PaO₂ <60 mmHg、PaCO₂は正常〜低値 | 肺炎、肺水腫、肺塞栓、IPFidiopathic pulmonary fibrosisIPF(idiopathic pulmonary fibrosis)idiopathic pulmonary fibrosis(IPF)、ARDS |
| II型/全体的・高CO₂血症性(type 2) | PaO₂ <60 mmHg、PaCO₂ >45 mmHg | 呼吸中枢respiratory center呼吸中枢(respiratory center)respiratory center(呼吸中枢)抑制、気道閉塞、神経筋・胸郭ポンプ不全pump failureポンプ不全(pump failure)pump failure(ポンプ不全) |
| 混合型(講義上のtype 3) | 強い低酸素血症+高CO₂血症 | 肺実質病変と肺胞低換気alveolar hypoventilation肺胞低換気(alveolar hypoventilation)alveolar hypoventilation(肺胞低換気)の合併 |
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)は分〜時間単位で発症し、慢性例と異なり腎性HCO₃⁻代償が不十分なため、高CO₂血症では急速に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)となる。
2. 低酸素血症の機序
| 機序 | V/Q・特徴 | 100%酸素への反応 | 例 |
|---|---|---|---|
| V/Q不均衡 | 低V/Q領域と高V/Q領域が混在。最も多い | 多くは改善 | 肺炎、肺水腫、COPD。肺塞栓では高V/Q〜死腔換気dead-space ventilation死腔換気(dead-space ventilation)dead-space ventilation(死腔換気)が前景となる1 |
| 拡散障害diffusion impairment拡散障害(diffusion impairment)diffusion impairment(拡散障害) | 安静時は代償できても、運動で毛細血管通過時間Transit time通過時間(Transit time)Transit time(通過時間)が短くなり悪化 | 改善 | IPFidiopathic pulmonary fibrosisIPF(idiopathic pulmonary fibrosis)idiopathic pulmonary fibrosis(IPF)など |
| 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) | V/Q = 0。灌流はあるが換気されない | 改善しにくい | ARDS、無気肺atelectasis無気肺(atelectasis)atelectasis(無気肺)、肺胞内出血、心内シャント |
| 肺胞低換気alveolar hypoventilation肺胞低換気(alveolar hypoventilation)alveolar hypoventilation(肺胞低換気) | 肺胞換気量alveolar ventilation, V_A肺胞換気量(alveolar ventilation, V_A)alveolar ventilation, V_A(肺胞換気量)低下。高CO₂血症を伴う | 酸素化だけは改善しうるが換気不全は残る | 薬物、中枢・神経筋疾患 |
高V/Q領域が増えると死腔換気dead-space ventilation死腔換気(dead-space ventilation)dead-space ventilation(死腔換気)が増大し、肺塞栓やショックで目立つ。完全な死腔dead space死腔(dead space)dead space(死腔)は灌流がなくV/Qが無限大へ近づく極端例である。低V/Qは換気低下に対し灌流が保たれる状態で、気道閉塞、肺炎、無気肺atelectasis無気肺(atelectasis)atelectasis(無気肺)、嚢胞性線維症、肺水腫などにみられる。「換気された肺胞の灌流が乏しい」を低V/Qとする元資料の記述は逆である1。
資料画像の運動負荷例
拡散予備能reserve capacity予備能(reserve capacity)reserve capacity(予備能)の乏しい患者が階段stairs; step (stepwise)階段(stairs; step (stepwise))stairs; step (stepwise)(階段)を2階分上ると、次の変化が示される。
| 項目 | 運動前 | 運動後 |
|---|---|---|
| PaO₂ | 63 mmHg | 35 mmHg |
| PaCO₂ | 33 mmHg | 40 mmHg |
| 乳酸 | 1 mmol/L | 9.4 mmol/L |
| BE | +3.0 mmol/L | −2.5 mmol/L |
| pH | 7.49 | 7.36 |
悪心、頻脈、頻呼吸、高血圧、蒼白、チアノーゼ、発汗を伴い、運動で急速に酸素化が破綻することを示す。
3. 原因
| 低酸素血症性type 1低酸素血症性(type 1)type 1(低酸素血症性) | 高CO₂血症性・低換気性 |
|---|---|
| 肺水腫、肺炎、肺胞出血、IPFidiopathic pulmonary fibrosisIPF(idiopathic pulmonary fibrosis)idiopathic pulmonary fibrosis(IPF)、肺塞栓、ARDS、無気肺atelectasis無気肺(atelectasis)atelectasis(無気肺)、アイゼンメンジャー症候群Eisenmenger syndromeアイゼンメンジャー症候群(Eisenmenger syndrome)Eisenmenger syndrome(アイゼンメンジャー症候群) | COPD増悪、重症喘息、誤嚥、CF、オピオイド・ベンゾジアゼピン、中枢神経病変、ギラン・バレー症候群Guillain-Barré syndromeギラン・バレー症候群(Guillain-Barré syndrome)Guillain-Barré syndrome(ギラン・バレー症候群)(Guillain–Barré syndrome)、MS、ALS、脊髄損傷spinal cord injury, SCI脊髄損傷(spinal cord injury, SCI)spinal cord injury, SCI(脊髄損傷)、ポリオ、重症筋無力症 |
4. 症候と呼吸筋疲労
低酸素血症
呼吸困難、頻呼吸、チアノーゼ、胸膜痛pleuritic pain胸膜痛(pleuritic pain)pleuritic pain(胸膜痛)、頻脈・不整脈、錯乱confusion錯乱(confusion)confusion(錯乱)・興奮など。
高CO₂血症
低呼吸hypopnea低呼吸(hypopnea)hypopnea(低呼吸)、不安、頭痛、傾眠、温かい四肢、進行すると昏睡。
呼吸筋疲労の警告所見
- 咳嗽力低下、起坐呼吸orthopnea起坐呼吸(orthopnea)orthopnea(起坐呼吸)、速く浅い呼吸
- 胸腹部交互alternating交互(alternating)alternating(交互)呼吸、奇異性paradoxical奇異性(paradoxical)paradoxical(奇異性)腹壁運動(仰臥位吸気時に腹壁が陥凹)
- 呼吸困難が一見軽くなった後の傾眠は改善ではなく、換気ポンプventilatory pump換気ポンプ(ventilatory pump)ventilatory pump(換気ポンプ)破綻の可能性がある。
- 部分的呼吸不全から高CO₂血症を伴う全体的呼吸不全への移行。
5. 初期評価と治療
flowchart TD
A["ABC評価・モニター・ABG"] --> B["目標SpO₂を設定して酸素"]
B --> C["原因治療"]
C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='work of breathing'>呼吸仕事量</span>・意識・pH・PaCO₂を再評価"]
D --> E["改善"]
D --> F["疲労・アシドーシス・不安定"]
F --> G["NIV・HFNCの適応を評価"]
G --> H["非侵襲的補助が不適・失敗なら挿管換気"]
酸素療法
- 急性低酸素血症acute hypoxemia急性低酸素血症(acute hypoxemia)acute hypoxemia(急性低酸素血症)性呼吸不全で高CO₂血症リスクがない患者は、SpO₂ 92〜98%を目標とする2。
- COPD、病的肥満、胸郭・神経筋疾患など高CO₂血症リスクがあれば、血液ガスが得られるまで通常88〜92%を目標とする。
- 「PaCO₂が46 mmHgを超えると低酸素性hypoxic / hypoxemic低酸素性(hypoxic / hypoxemic)hypoxic / hypoxemic(低酸素性)呼吸駆動が切れる」という説明は不正確である。過剰酸素によるCO₂上昇にはV/Q変化、ハルデン効果Haldane effectハルデン効果(Haldane effect)Haldane effect(ハルデン効果)などが関与し、酸素を中止するのではなく目標範囲へ調節してABGを再検する。
原因別・支持治療
- 気道抵抗airway resistance (Raw)気道抵抗(airway resistance (Raw))airway resistance (Raw)(気道抵抗)低下、肺コンプライアンスlung compliance肺コンプライアンス(lung compliance)lung compliance(肺コンプライアンス)改善、発熱・疼痛・過剰換気需要の是正で吸気負荷を減らす。
- 酸素化・pH・循環を是正し、必要なら赤血球輸血を原因・重症度に応じ検討する。
- オピオイド中毒では気道・換気を支えつつナロキソンnaloxoneナロキソン(naloxone)naloxone(ナロキソン)を呼吸回復まで慎重に滴定titration滴定(titration)titration(滴定)する。固定量0.4 mgだけで一律管理しない。
- 元資料のドキサプラムdoxapramドキサプラム(doxapram)doxapram(ドキサプラム)持続投与repeated/continuous dosing持続投与(repeated/continuous dosing)repeated/continuous dosing(持続投与)は、現代の急性呼吸不全acute respiratory failure急性呼吸不全(acute respiratory failure)acute respiratory failure(急性呼吸不全)で一般的な第一選択解毒・換気治療ではない。
6. 換気補助
人工換気artificial ventilation人工換気(artificial ventilation)artificial ventilation(人工換気)は外力で分時換気量minute ventilation, V̇E分時換気量(minute ventilation, V̇E)minute ventilation, V̇E(分時換気量)を補う。密着マスクによる非侵襲的換気non-invasive ventilation, NIV非侵襲的換気(non-invasive ventilation, NIV)non-invasive ventilation, NIV(非侵襲的換気)と、気管挿管endotracheal intubation気管挿管(endotracheal intubation)endotracheal intubation(気管挿管)後の侵襲的換気がある。
NIV・HFNCを考える所見
- COPD増悪などで高CO₂血症性アシドーシスが持続する場合はNIVを優先して検討する3。
- 心原性肺水腫cardiogenic pulmonary edema心原性肺水腫(cardiogenic pulmonary edema)cardiogenic pulmonary edema(心原性肺水腫)などで陽圧が有益。
- 急性低酸素血症acute hypoxemia急性低酸素血症(acute hypoxemia)acute hypoxemia(急性低酸素血症)性呼吸不全では、標準酸素療法oxygen therapy酸素療法(oxygen therapy)oxygen therapy(酸素療法)で不十分な場合にHFNCを第一選択の非侵襲的呼吸補助non-invasive respiratory support非侵襲的呼吸補助(non-invasive respiratory support)non-invasive respiratory support(非侵襲的呼吸補助)として検討する4。
- 頻呼吸・呼吸仕事量work of breathing呼吸仕事量(work of breathing)work of breathing(呼吸仕事量)増加があり、気道防御・協力が保たれ、直ちに挿管を要さない。
挿管を遅らせない所見
- 呼吸停止respiratory arrest呼吸停止(respiratory arrest)respiratory arrest(呼吸停止)、気道防御不能、進行する意識障害
- 難治性低酸素血症、循環不安定
- 分泌物を排出できない
- NIV開始後もpH・PaCO₂、呼吸困難が悪化
- 重症ARDSなどでP/F比PaO2/FiO2 ratioP/F比(PaO2/FiO2 ratio)PaO2/FiO2 ratio(P/F比)が著しく低下
pH <7.25、悪化する高CO₂血症、錯乱confusion錯乱(confusion)confusion(錯乱)、血行動態不安定hemodynamic instability血行動態不安定(hemodynamic instability)hemodynamic instability(血行動態不安定)、NIV開始30分後もpH低下・PaCO₂上昇、P/F比PaO2/FiO2 ratioP/F比(PaO2/FiO2 ratio)PaO2/FiO2 ratio(P/F比) <200、重度分泌物貯留は挿管を考える警告所見warning警告所見(warning)warning(警告所見)である。ただしP/F比PaO2/FiO2 ratioP/F比(PaO2/FiO2 ratio)PaO2/FiO2 ratio(P/F比)やpHの単一閾値だけを絶対基準とせず、呼吸停止respiratory arrest呼吸停止(respiratory arrest)respiratory arrest(呼吸停止)、気道防御、意識、循環、呼吸仕事量work of breathing呼吸仕事量(work of breathing)work of breathing(呼吸仕事量)、分泌物、非侵襲的補助下での悪化傾向を統合する2。
まとめ
- 呼吸不全では原因疾患と、低酸素・高CO₂を生む生理学的機序を同時に診断する。
- 酸素は目標SpO₂を処方し、高CO₂血症リスク例では88〜92%を目安にABGで調節する。
- 呼吸筋疲労respiratory muscle fatigue呼吸筋疲労(respiratory muscle fatigue)respiratory muscle fatigue(呼吸筋疲労)、意識変化、アシドーシス、循環不安定は換気補助ventilatory support換気補助(ventilatory support)ventilatory support(換気補助)を急ぐ徴候である。
出典
- 1.Oxygen therapy in acute hypoxemic respiratory failure: guidelines from the SRLF-SFMU consensus conference(French Intensive Care Society / French Society of Emergency Medicine・2024)急性低酸素血症性呼吸不全の酸素目標と、単一閾値ではなく臨床所見を統合する挿管判断閲覧 2026-08-09
- 2.Oxygen therapy and noninvasive respiratory supports in acute hypoxemic respiratory failure: a narrative review(Annals of Intensive Care・2024)急性低酸素血症性呼吸不全におけるHFNCの第一選択としての位置づけ閲覧 2026-08-09
- 3.High flow nasal cannula oxygen therapy versus non-invasive ventilation for acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease with acute-moderate hypercapnic respiratory failure: a randomized controlled non-inferiority trial(Critical Care・2024)急性中等度高CO₂血症性COPD増悪ではHFNCよりNIVを優先する根拠閲覧 2026-08-09
- 4.Pathophysiology and Clinical Meaning of Ventilation-Perfusion Mismatch in the Acute Respiratory Distress Syndrome(Biology・2022)高V/Q領域と死腔、低V/Q領域とシャントを連続体として区別する生理学的整理閲覧 2026-08-09