過呼吸

呼吸器系は体に酸素を供給すると同時に、代謝産物である二酸化炭素（CO2）を除去します。二酸化炭素は血液によって組織から肺胞へと運ばれ、肺胞換気によって血液から除去されます。つまり、高炭酸ガス血症とは、血液中の二酸化炭素濃度が異常に上昇した状態を指します。

疫学

海外の統計によると、BMI 30～35 の肥満の場合、低換気症候群は 10% の症例で発症し、BMI 40 以上の場合、30～50% の症例で発症します。

重度の高炭酸ガス血症の患者の場合、呼吸不全による死亡率は平均 65% です。

原因 酸化炭素

呼吸器専門医は、血液中の二酸化炭素濃度（その分圧 – PaCO2）が上昇する理由として、以下の点を挙げています。

• 慢性閉塞性気管支炎およびCOPD;
• 喘息の増悪および気道開存性の長期的な低下（閉塞）により喘息状態に至る。
• 肺高血圧症は、慢性閉塞性細気管支炎、肺気腫、肺炎、ならびに珪肺症およびその他の肺炎性疾患（呼吸器の職業病）における肺胞の損傷に関連する可能性がある。
• 成人呼吸窮迫症候群;
• 肺硬化症（慢性気管支炎が原因となることが多い）の場合を含む呼吸量の減少、肺無気肺および慢性気管支拡張症、心臓疾患および一部の全身性疾患。
• 睡眠時無呼吸症候群は、浅く断続的な呼吸によって血液中の酸素と二酸化炭素のバランスに悪影響を及ぼします。[ 1 ]
• 筋無力症、筋萎縮性側索硬化症、ギランバレー症候群などのジストロフィー性または神経性のミオパシーにおける横隔膜および肋間呼吸筋の緊張および/または弾力性の低下。

高炭酸ガス血症や脳卒中、外傷性脳損傷、脳腫瘍は、脳循環障害や延髄の呼吸中枢の損傷が病因として関連している可能性があります。

さらに、発熱時の電解質異常（酸塩基平衡異常）、ホルモン障害（副腎皮質機能亢進症、甲状腺機能亢進症）、腎臓疾患（腎不全）、代謝性アルカローシス、敗血症の発症によって引き起こされる代謝性高炭酸ガス血症も観察されています。[ 2 ]

小児の高炭酸ガス血症は、以下の原因で起こります。

• 気管支肺系の先天異常;
• 新生児呼吸窮迫症候群;
• 羊水および胎便を伴う新生児の呼吸器からの吸引;
• 新生児遷延性肺高血圧症。

未熟児では、血液中の酸素不足（低酸素血症と高炭酸ガス血症）が、長期間の人工呼吸器（ALS）に関連する気管支肺異形成症とともに発症する。[3 ]

危険因子

頻繁に起こる感染性肺病変（気管支肺炎および肺炎）やすべての慢性気管支肺疾患に加えて、高炭酸ガス血症のリスクは次のような場合に増加します。

• 喫煙;
• 高度の肥満（BMIが30〜35を超える過剰体重では、呼吸が困難になります）。
• 有毒物質の吸入または異常に高濃度の二酸化炭素を含む空気の吸入によって引き起こされる肺の損傷。
• 低体温（低体温症）
• 肺癌;
• 大量のアルコール摂取、アヘン誘導体の過剰摂取（中枢呼吸を抑制する）
• 胸部の変形、特に脊椎の湾曲。
• 全身性線維症を伴う自己免疫病態（関節リウマチ、嚢胞性線維症など）
• 遺伝的異常の存在 - 先天性中枢性低換気症候群またはオンディーヌの呪い症候群。

病因

細胞代謝の過程では、ミトコンドリアで二酸化炭素が生成され、それが細胞質、細胞間隙、そして毛細血管へと拡散し、血液中に溶解して赤血球のヘモグロビンと結合します。そして、呼吸においては、肺胞におけるガス交換（肺胞毛細血管膜を介したガスの拡散）によって二酸化炭素が除去されます。[ 4 ]

通常（安静時）、呼吸量は500～600 ml、肺換気量は5～8 l/分、肺胞換気量は4200～4500 mlです。

生理学者は、高炭酸ガス血症、低酸素症、呼吸性アシドーシスをしばしば同一視し、血液中の二酸化炭素分圧（PaCO2）の上昇の病因を換気障害（肺胞低換気）と関連付け、その結果として高炭酸ガス血症が起こると考えています。

ちなみに、高炭酸ガス血症とアシドーシスは相互に関連しています。動脈血pHの低下を伴う呼吸性アシドーシスは、低換気によって引き起こされる血中二酸化炭素濃度の増加により酸塩基平衡が崩れた状態です。頭痛、日中の眠気、震えやけいれん、記憶障害などは呼吸性アシドーシスによって説明されます。[ 5 ]

しかし、血中二酸化炭素濃度の低下（低炭酸症）と高炭酸症（つまり、その上昇）は正反対の状態です。この場合、低炭酸症は肺の過換気を伴って発生します。[ 6 ]

高炭酸ガス血症の発生メカニズムに戻りましょう。肺換気中、呼気の全て（約3分の1）から二酸化炭素が除去されるわけではありません。なぜなら、呼気の一部は、呼吸器系のいわゆる生理的死腔（呼吸器系の各部位において、すぐにガス交換されない空気の体積）に留まるからです。[ 7 ]

気管支肺疾患やその他の要因は、肺毛細血管床や肺胞組織の構造に乱れを引き起こし、拡散面積を減少させて肺胞灌流を低下させます。また、死腔容積も増加させます。死腔容積では、酸素レベルが低く、二酸化炭素濃度が非常に高くなります。そして、次の呼吸サイクル（吸気-呼気）では、二酸化炭素は完全に排出されず、血液中に残ります。[ 8 ]

例えば、慢性閉塞性気管支炎では、肺胞換気が低下するため、低酸素血症と高炭酸ガス血症が観察されます。つまり、血液中の酸素レベルが低下し、二酸化炭素含有量が増加します。

血中酸素濃度の低下を伴う慢性高炭酸ガス血症は、明らかな原因（主に呼吸器系）がない場合にも発生することがあります。このような場合、肺胞低換気は、延髄にある中枢CO2化学受容器、または頸動脈外壁の頸動脈小体にある化学受容器の機能障害（おそらく遺伝的要因）と関連しています。[ 9 ]

症状 酸化炭素

ゆっくり進行する高炭酸ガス血症症候群、より正確には肺胞低換気症候群は、無症状の場合があり、その最初の兆候である頭痛、めまい、疲労感は非特異的です。

高炭酸ガス血症の症状には、眠気、顔や首の皮膚の紅潮、頻呼吸（呼吸が速い）、不整脈を伴う異常心拍数、血圧の上昇、筋肉のけいれんやアステリックス（手の振動性震え）、失神などもあります。

呼吸困難（息切れ）はかなり頻繁に観察されますが、気管支肺疾患では浅く頻繁な呼吸が観察されるため（肺胞換気の悪化につながる）、高炭酸ガス血症と息切れは間接的に関連している可能性があります。

重度の高炭酸ガス血症の臨床像は、不整脈、発作、混乱、意識喪失、見当識障害、パニック発作を特徴とします。同時に、脳と心臓に十分な酸素が供給されない場合、昏睡や心停止のリスクが高まります。

緊急状態とは、急性高炭酸症または急性低酸素性肺不全のことです。

許容性高炭酸ガス血症とは、急性呼吸窮迫症候群または気管支喘息の増悪による肺損傷を患い、機械的人工呼吸器を装着している患者における低換気による二酸化炭素分圧の上昇を指します。[ 10 ]

合併症とその結果

中度から重度の高炭酸ガス血症は重大な合併症や悪影響を引き起こす可能性があります。

高炭酸ガス血症と低酸素症は体内の酸素欠乏を引き起こします。

さらに、血液中の二酸化炭素濃度が高くなると、動脈圧と頭蓋内圧の急激な上昇を伴う心拍出量の増加、心臓の右心室（肺動脈性心）の肥大、ホルモン系、脳、中枢神経系の変化（特定の精神反応、イライラ、不安、パニック状態を伴う）が起こります。

そして、もちろん、呼吸不全が突然起こり、死に至ることもあります。[ 11 ]

診断 酸化炭素

肺胞換気障害には多くの原因があるため、患者の診察、病歴、訴えに加えて、呼吸器官、呼吸筋と脳循環の状態、ホルモンおよび代謝障害、腎臓病変などの検査も行われます。したがって、診断には関連する専門分野の専門医の関与が必要になる場合があります。

ガスの組成、pH レベル、血漿の重炭酸塩含有量などを調べるために血液検査が必要です。

機器診断が行われます：肺スパイロメトリー、カプノメトリー、カプノグラフィー（動脈血中のCO2分圧の測定）、肺機能のX線検査、EEC、必要に応じて他のシステムと臓器の超音波とCT

鑑別診断は高炭酸ガス血症の病因を特定することを目的とします。[ 12 ]

処理 酸化炭素

高炭酸ガス血症の原因が正確に判明している場合は、根本的な気管支肺疾患を治療の対象とし、適切な薬剤が処方されます。

まず、気管支拡張薬には、アルペント（オルシプレナリン）、アトロベント、イサドリン、エアロフィリン、ヘキサプレナリンなどがあります。

理学療法は閉塞性気管支炎や COPD にも広く使用されています。詳細については、「慢性閉塞性肺疾患の理学療法」を参照してください。

ベンゾモピン、アザモリン、オリフェンなどの抗低酸素薬は、酸素欠乏症の治療に処方されます。オリフェン（錠剤および注射液）は脳循環障害のある患者には禁忌であり、副作用はアレルギー性蕁麻疹と中等度の低血圧に限られます。[ 13 ]、[ 14 ]

急性呼吸不全の場合、高炭酸ガス血症に対する機械的人工呼吸（気管内挿管を含む）は必須です。また、ガス交換を改善し、呼吸困難や低酸素血症を予防するために、非侵襲的陽圧換気（フェイスマスクを通して酸素を供給する）が用いられます。[ 15 ]

防止

高炭酸ガス血症を回避するには次のことが必要です。

• 喫煙をやめ、アルコール摂取を制限する;
• 余分な体重を減らす;
• 気管支肺疾患を適時に治療し、慢性化を予防するとともに、全身性および自己免疫性病変が存在する場合には病状を監視する。
• 有毒ガスの吸入を避ける
• 筋肉の緊張を維持する（定期的な運動、可能であればスポーツ活動を通じて）。

予測

高炭酸ガス血症の予後は原因によって異なりますが、患者が若いほど予後は良好です。[ 16 ]

重度の高炭酸ガス血症では、呼吸器系の機能不全、心臓活動の停止、酸素不足による脳細胞の死など、非常に現実的な脅威となります。