呼吸不全の状態｜呼吸

2025/02/13

看護師のための生理学の解説書『図解ワンポイント生理学』より。

[前回の内容]

血液と酸塩基平衡｜呼吸

今回は、呼吸不全の状態について解説します。

内田勝雄
山形県立保健医療大学名誉教授

Summary

1. P_aO₂が60Torr以下に（S_pO₂が90%以下）に低下した状態を呼吸不全という。
2. P_aO₂が50Torr以下になるとチアノーゼが現れる。
3. P_aCO₂が上昇するとCO₂ナルコーシスになる。

呼吸不全と動脈血O₂分圧

呼吸不全（respiratory failure）は動脈血O₂分圧 P_aO² < 60Torr となった状態である。チアノーゼ（cyanosis）が呼吸不全の特徴的外見症状である。

表1のように P_aO₂の基準値は95Torrであるが、P_aO₂は年齢とともに低下する。

表1種々の状態でのO₂およびCO₂分圧および含量（安静時の標準値）

種々の状態でのO2およびCO2分圧および含量（安静時の標準値）

年齢を考慮したP_aO₂の目標値は下記の式で求められる。

P_aO₂= 109 －（0.43×Age）Torr （1）

例えば、80歳の場合、（1）式から、P_aO₂が75Torrでも許容範囲である。

また、P_aO₂の許容範囲は組織によっても大きく異なる。

脳は最も低酸素に弱く5分間の無酸素で回復不可能になるが、骨格筋は低酸素に強く、静止時ならば2時間の低酸素にも耐えられる。骨格筋は、S_aO₂=50%のときの P_aO₂（P₅₀：約27Torr)程度まで低下しても耐えられる。

図1PaO₂およびSaO₂と呼吸不全

PaO2およびSaO2と呼吸不全

呼吸不全は、P_aO₂ < 60Torr となった状態であるが、これに加えて動脈血CO₂分圧（P_aCO₂）が正常（40Torr、表1）よりも上昇した状態（表2、II型）は、より重症である。

表2呼吸不全の分類

呼吸不全の分類

P_aCO₂が上昇すると集中力がなくなったり、重症になると意識障害が起こり、陶酔したような状態（CO₂ナルコーシス narcosis の症状）が現れる（自己陶酔 narcissism のような状態になることに由来する）。CO₂ナルコーシスでは、P_aO₂が低下しているからといって急激にO₂を投与すると自発呼吸が停止して危険である。人工換気でまず P_aCO₂を下げることが必要である。

NursingEye　チアノーゼ

チアノーゼは還元ヘモグロビン（hemoglobin）濃度が5g/dL 以上になると現れる。ヘモグロビン濃度の基準値は、約15g/dLなので、このときの動脈血O₂飽和度（oxygen saturation、S_aO₂）は、S_aO₂={(15-5)/15}×100 ≒ 67%となる。安静時の S_aO₂（S_pO₂）は約97%なので、この67%という値は相当低く、静脈血の酸素飽和度程度である。P_aO₂では、だいたい50Torr以下に低下したときのS_aO₂に相当する。ただし、貧血になるとヘモグロビンが減少するので、低酸素になってもチアノーゼが現れないことがあるので注意が必要である。チアノーゼ（cyanosis）は、cyanが示すように皮膚が青紫色になる。

Point

呼吸循環系に異常がなければ、嫌気的作業閾値（anaerobic threshold）程度の運動をしても換気の亢進で S_PO₂は基準値（約98%）を維持する。

しかし、高地では吸入気酸素分圧の低下で安静時でもS_PO₂が90%以下になる（高地でも大気圏なので空気中のO₂濃度は平地と同じ約21%）。高度を変えて測定したS_PO₂と心拍数とから動静脈O₂較差が標高の2次関数で近似でき、動静脈O₂較差 = 0となる高度（O₂ボンベが必要になる高度に相当）が2次方程式の根から5,980mと得られた（Uchida K.Noninvasive estimation of mixed venous oxygen content.J Phys FitnessSports Med. 2014; 3 : 27-33）。