急性低酸素血症性呼吸不全：原因、症状、診断、治療

急性低酸素性呼吸不全は、酸素療法に反応しない重度の動脈性低酸素症です。

肺内シャントによって引き起こされます。呼吸困難と頻脈が観察されます。動脈血ガス分析と胸部X線検査の結果によって診断が確定します。このような場合、人工呼吸器自体が最も効果的な治療法です。

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急性低酸素性呼吸不全の原因

最も一般的な原因は、肺水腫、重症肺炎、およびARDSです。肺水腫は、毛細血管静水圧の上昇（左室不全または血液量過多）または毛細血管透過性の亢進（急性肺損傷）によって発生します。肺損傷のメカニズムは、直接的なもの（肺炎、酸性内容物の誤嚥）または間接的なもの（敗血症、膵炎、大量輸血）のいずれかです。いずれの急性肺損傷においても、肺胞はタンパク質を含む液体で満たされ、サーファクタントの合成障害により肺胞虚脱、肺の換気領域の容積減少、および肺内シャントの増加が起こります。

膜透過性ガス輸送の阻害の結果、このような肺胞を灌流する血液は、吸気混合ガスのFiO2値に関わらず、混合静脈血のままとなります。これにより、酸素化されていない血液が肺静脈に一定量流れ込み、動脈性低酸素血症を引き起こします。急性低酸素性呼吸不全とは対照的に、換気・灌流ミスマッチ（喘息／COPD）による低酸素血症は、吸気中の酸素濃度を高めることで十分に改善されます。

急性低酸素性呼吸不全の原因

びまん性肺損傷

• 心臓性（静水圧性または高圧性）浮腫
• 左室不全（冠動脈疾患、心筋症、弁損傷を伴う）
• 体液量過多（特に腎臓病と心臓病を併発している場合）
• 低血圧を背景とした毛細血管透過性亢進を伴う浮腫（ARDS）

最も一般的な

• 敗血症と全身性炎症反応症候群
• 酸性胃内容物の吸引
• 血液量減少性ショックにおける複数回の輸血

あまり一般的ではない原因

• 溺死
• 膵炎
• 空気塞栓症または脂肪塞栓症
• 心肺シャント
• 薬物反応または過剰摂取
• 白血球凝集反応
• 吸入損傷
• 生物学的活性物質（例：インターロイキン-2）の注入
• 原因不明または混合性浮腫
• 無気肺を矯正した後
• 神経性、発作後
• 子宮の筋肉を弛緩させることを目的とした治療に関連する
• 高層ビル
• 肺胞出血
• 結合組織疾患
• 血小板減少症
• 骨髄移植
• 免疫不全における感染症
• 局所的肺病変
• 大葉性肺炎
• 肺挫傷
• 肺葉の無気肺
• ARDS - 急性呼吸窮迫症候群。

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急性低酸素性呼吸不全の症状

急性低酸素血症は、呼吸困難、不安、興奮を引き起こすことがあります。意識障害、チアノーゼ、頻呼吸、頻脈、発汗増加が観察されることもあります。心拍リズム障害および中枢神経系機能障害（昏睡）の可能性もあります。聴診では、特に肺の下部で、広範囲にわたるラ音が聴取されます。重度の心室不全では、頸静脈の怒張が観察されます。

低酸素血症を診断する最も簡単な方法の一つはパルスオキシメトリーです。酸素飽和度が低い患者は、動脈血ガス検査と胸部X線検査を受けます。検査結果が得られるまで、酸素吸入を継続する必要があります。

酸素補給を行っても酸素飽和度が90%を超えない場合は、右左シャントが原因の可能性があります。しかし、胸部X線写真で肺浸潤が認められる場合は、低酸素血症の最も可能性の高い原因は肺胞浮腫です。

急性低酸素性呼吸不全の事実を確認した後、その原因を特定する必要があります。原因は肺性および肺外性です。高血圧を背景とした肺水腫は、心音の聴取、頸静脈の充満、末梢浮腫を特徴とし、レントゲン写真では肺組織のびまん性浸潤、心肥大、血管束の拡張が認められます。ARDSは、肺の末梢部へのびまん性浸潤を特徴とします。局所性浸潤は、大葉性肺炎、無気肺、肺挫傷の特徴です。診断を明確にするために、心エコー検査や肺動脈カテーテル検査が行われることがあります。

急性低酸素性呼吸不全の治療

急性低酸素性呼吸不全の治療は、フェイスマスクを通して70～100%の酸素を含む高流量の空気を送気することから始まります。酸素飽和度が90%を超えて上昇しない場合は、機械的人工呼吸器の必要性を考慮します。具体的な治療内容は、実際の臨床状況によって異なります。

心原性肺水腫における機械的人工呼吸。機械的人工呼吸は、左室不全に対していくつかの理由から良好な効果をもたらします。吸気陽圧は、呼吸筋の前負荷と後負荷を軽減し、呼吸筋の負荷を軽減することで、呼吸に必要なエネルギー消費量を削減します。呼吸コストの減少に伴い、心拍出量は、激しく活動する呼吸筋から重要な臓器（脳、腸、腎臓）へと再分配されます。EPAPまたはPEEPは、肺内の体液を再分配し、虚脱した肺胞の開放を促進します。

NIPPVは、薬物療法によって急速に改善が見られるため、一部の患者では挿管を回避できます。IPAPは通常10～15cmH2O、EPAPは5～8cmH2Oに設定され、HOレベルは最低値に設定されるため、動脈内の酸素飽和度を90%以上に維持できます。

複数の換気モードが使用可能です。急性期における最も一般的な換気モードはA/Cで、次に従量式換気が続きます。初期設定は、一回換気量6ml/kg理想体重（453ページ参照）、呼吸数25回/分、FiO2 = 1.0、PEEP5～8cmH2Oです。その後、PEEPを2.5cmずつ徐々に増加させ、徐々に安全なレベルまで換気量を減少させます。別の換気モードとして、PSV（PEEPレベルは同じ）があります。初期圧は、呼吸筋を完全に排除するのに十分な値である必要があります。そのためには通常、目標PEEPより10～20cmH2O高い支持圧が必要です。

ARDSにおける機械的人工呼吸。ARDSの患者はほぼ全員が機械的人工呼吸を必要とします。機械的人工呼吸は酸素化を改善するだけでなく、呼吸筋の負担を軽減するため、酸素の必要量も軽減します。この状況における機械的人工呼吸の主な条件は、圧プラトーを30cmH2O未満に維持し、一回換気量を推定体重1kgあたり6mlに維持することです。これらの条件は、肺胞の過伸展による肺組織のさらなる損傷を最小限に抑えるのに役立ちます。酸素の毒性作用を避けるため、H2O濃度は0.7未満に維持する必要があります。

ARDS患者の一部には、NIPPVが用いられる場合があります。しかし、心臓病患者とは異なり、このカテゴリーの患者では、より高いEPAP（8～12 cm H2O）と吸気圧（18～20 cm H2O以上）が必要となる場合が多くあります。これらのパラメータを高く設定すると、患者に不快感が生じ、マスクの密着性を維持できず、ガス漏れを防ぐことができなくなります。皮膚に強い圧力をかける必要があるため、壊死が生じる可能性があり、呼吸用混合物が必然的に胃に流入します。症状が悪化した場合、これらの患者は挿管され、機械的人工呼吸器へと移行する必要があります。挿管中に重篤な低酸素血症が発生する可能性があります。したがって、この呼吸補助法を実施するには、患者の慎重な選択、モニタリング、そして継続的な綿密な観察が必要です（上記参照）。

以前は、ARDS 患者の ABG 値を正常化するために CMV が使用されていましたが、機械的肺膨張の悪影響は考慮されていませんでした。現在では、肺胞の過膨張が肺損傷につながることが証明されており、この問題は以前に推奨されていた 10～12 ml/kg の一回換気量で頻繁に発生します。一部の肺胞は体液で満たされて換気されないため、呼吸に関与している残りの自由肺胞は過膨張して損傷し、肺損傷の増加につながります。死亡率は、理想体重の約 6 ml/kg の一回換気量が低い場合に低下することが観察されています (下の式を参照)。一回換気量が減少すると、高炭酸ガス血症を安定させるために呼吸数を増加させる必要があり、場合によっては 1 分あたり最大 35 回に達することもあります。この技術は、機械的人工呼吸器に関連する肺損傷の可能性を低減し、呼吸性アシドーシスを引き起こす可能性がありますが、患者の耐容性は良好です。上昇した PCO2 濃度に耐えられることを許容性高炭酸ガス血症と呼びます。高炭酸ガス血症は呼吸困難や人工呼吸器との非同期を引き起こす可能性があるため、患者には鎮痛剤（モルヒネ）と高用量の鎮静剤（プロポフォールは5mcg/kg/分から開始し、効果が現れるまで、または50mcg/kg/分まで徐々に増量します。高トリグリセリド血症の可能性を考慮し、トリグリセリド値は48時間ごとにモニタリングする必要があります）が投与されます。この換気モードでは、筋弛緩剤の使用が必要になることが多く、患者の快適性は向上せず、長期間使用すると筋力低下を引き起こす可能性があります。

PEEPは、呼吸に肺胞容積が加わることで換気される肺の面積が拡大し、酸素化を改善します。また、HO₂濃度の減少も期待できます。一部の研究者は、酸素飽和度と肺コンプライアンスに基づいてPEEPを選択していますが、これは、HO₂値が毒性レベル以下の場合の酸素飽和度に基づく選択よりも優れています。PEEPレベルは一般的に8～15 cm H2Oですが、重症の場合は20 cm H2O以上に上げる必要がある場合もあります。このような場合は、酸素供給と消費を最適化する他の方法に重点を置く必要があります。

肺胞過膨張の最も優れた指標はプラトー圧の測定であり、これは4時間ごと、またはPEEPと一回換気量を変更するたびに行う必要があります。目標は、プラトー圧を30cmH2O未満に下げることです。圧力がこれらの値を超える場合は、一回換気量を0.5～1.0ml/kg減らして最低4ml/kgにし、その一方で呼吸数を増やして分時呼吸量を補い、呼吸波形曲線をモニタリングして完全呼気を確認します。不完全呼気により肺に空気が溜まるまで、呼吸数は1分あたり35回まで上げることができます。プラトー圧が25cmH2O未満で一回換気量が6ml/kg未満の場合は、一回換気量を6ml/kgまで、またはプラトー圧が25cmH2Oを超えるまで上げることができます。一部の研究者は、従圧式換気の方が肺を保護する効果が高いと主張していますが、この見解を裏付ける説得力のある証拠はありません。

ARDS患者には、以下の機械的人工呼吸器の使用が推奨されます。換気量は理想体重1kgあたり6ml、呼吸数は毎分25回、流量は毎分60l、FiO2は1.0、PEEPは15cmH2Oで、A/Cを開始します。酸素飽和度が90%を超えるとすぐに、FiO2は無毒性レベル（0.6）まで下げます。その後、FiO2を0.6に維持しながら酸素飽和度90%を維持できる最小PEEPレベルに達するまで、PEEPを2.5cmH2Oずつ下げます。pHが7.15を超えるように、呼吸数は毎分35回まで上げます。