呼吸の診かた！

心臓血管外科手術後は、ほとんどの場合、気管挿管をされた状態でICUに入室します。

術直後だけでなく、数日間、呼吸状態が不安定であることも珍しくなく、それに対してのマネージメントが必要になってきます。

今回は、呼吸の評価について考えていきましょう。

酸素化と換気を分けて評価する

人間は呼吸をする際、体外から肺に空気を取り込んで、O₂を吸収し、CO₂を排出します。

呼吸に問題が生じる(＝呼吸不全)と、O₂の吸収ができなくなり、息が苦しくなります。

呼吸不全には、

• 1型：CO₂排出が維持される
• 2型：CO₂排出に問題がある(=換気不全)

があり、酸素化と換気をそれぞれ分けて考える必要があります。

酸素化を評価する

酸素化とは、肺でO₂を取り込むことを言います。

この酸素化能力の良し悪しを判断する際によく用いられるのが、以下の3つです。

• SaO₂
• SpO₂
• PaO₂

似たような響きのアルファベットですが、意味が異なるため、混乱しないように気を付けましょう。

SaO2

血液ガス分析の項目の中にSaO₂という項目があります。

血液中には赤血球が流れており、その赤血球は、ヘモグロビン(Hb)と言われるO₂を運ぶタンパクを持っています。そのHbの内、O₂がくっついたHb(酸化Hb)の割合(%)のことをSaO₂と言います。通常は、SaO₂は≧90%のHbにO₂がくっついているため、SaO₂の正常値は≧90%です。

肺でO₂が取り込まれると、O₂はHbと多く結合するため、SaO₂は上昇することになります。

SpO2

患者さんの指先や耳たぶにクリップのような機械が付いているのを見たことがありますでしょうか。あれが、パルスオキシメーターという機械です。

この機械は、物質が光を吸収する性質(吸光度)を利用しており、採血をしなくても、O₂がくっついているHb(酸化Hb)とくっついていないHb(還元Hb)の割合を検出することができます。

ゆえに、通常、SpO₂とSaO₂は同じ値を示すことになります。

PaO2

PaO₂は、動脈血中のO₂の分圧(Torr)を示した血液ガス分析の項目であり、血漿中(赤血球などの血球以外の液体成分)に溶け込んだO₂の量を示唆します。

肺でO₂が取り込めていれば、動脈血中にO₂が多く溶け込むため、PaO₂は上がります。

O2投与を行っている場合には評価に注意！

前述のことをまとめてみると、SaO₂とSpO₂はHbにくっついたO₂を見ているのに対し、PaO₂は血液の液体成分に溶け込んだO₂を見ているということになります。

しかし、いずれの項目もO₂投与を行っている場合には、解釈に注意が必要です。

我々が評価したいのは、肺がどれだけO₂を取り込めるかという能力です。

しかし、大量にO₂投与すれば、肺の酸素化能力が低くても、HbにくっつくO₂も血漿中に溶け込むO₂も増えてしまいますよね。つまり、SaO₂もSpO₂もPaO₂も“無駄に良い値”になってしまうのです。

これでは、本当の肺の酸素化能力が分からなくなってしまいます。

PaO2/FiO2 （=P/F)

ここで登場するのが、PaO₂/FiO₂（=P/F)です。

FiO₂というのは、患者さんが吸っている気体のO₂の割合(%)です。

PaO₂＝(肺の酸素化能力)×(患者さんが吸っているO₂の量)ですので、これをFiO₂で割ることで、患者さんが吸っているO₂の量によらず、肺の酸素化能力を評価できるようになります。

試しに評価してみましょう。

 A. FiO2=20%(室内空気)を吸っている患者さんのPaO2が100Torrだった。(P/F=500)
 B. FiO2＝100%を吸っている患者さんのPaO2が100Torrだった。(P/F=100) 

AもBもPaO₂が100Torrであるため、血液中に溶け込んでいるO₂量は同じということになります。

しかし、P/Fを比べてみますと、Aに比べてBはすこぶる低いことが分かります。

Aの患者さんは何も心配する必要がないのに対して、Bの患者さんの肺の酸素化能力は極めて低く、危機的であるため、何かしらの治療を開始する必要があるというわけです。

ですので、PaO₂を評価する際には、採血時のFiO₂を必ずチェックしましょうね。

換気を評価する

換気とは、肺でCO₂を排出することを言います。

この換気能力を判断する際によく用いられるのが、以下の2つです。

• PaCO₂
• EtCO₂

PaCO2

PaCO₂は、動脈血中のCO₂の分圧(Torr)のことです。(正常値:35～45Torr)

換気不全があると、CO₂を体外に排出する能力が低くなりますから、体内にCO₂が貯留していくことになります。

EtCO2

EtCO₂は、人工呼吸器回路と気管チューブの間にカプノメーターを接続することで表示されます。

人間が息を吐く際に、まず口から出るのは、口腔、鼻腔、咽頭、気管、気管支、細気管支、終末細気管支にある気体です。これらの部位は、“死腔”と呼ばれ、肺胞のように血液とCO₂の交換をしておりません。ですので、その気体の中にはあまりCO₂が含まれていないことになります。(吸った気体と同じCO₂濃度になります。)

その後、吐き続けるとついに肺胞-血液間でCO₂を交換した気体が口から出てきます。この気体には当然、CO₂が多く含まれています。そして、最後まで吐き切った時点での口から出ている気体のCO₂分圧のことをEtCO₂といいます。

肺胞-血液間でCO₂を交換する際に、肺胞内のCO₂と血液中のCO₂は同じになるため、EtCO₂とPaCO₂は大体、同じくらいの値になります。(正確には、少し死腔の気体が混ざって希釈されるため、EtCO₂の方が2～3Torr程度低くなります。)

これにより、採血をせずとも動脈血内のCO₂が検出できるのです。

酸素化と換気を調整する

酸素化と換気は何によって左右されるのでしょうか。

これを理解すれば、患者さんの呼吸を改善させるために何をすべきかが分かってくると思います。

酸素化を改善するには？

肺は、肺胞という小さな袋が無数に集まって成り立っています。

O₂は、肺胞で血液内に取り込まれているのですが、肺胞がぺちゃっと潰れてしまうと、血液中にO₂を取り込むことができなくなってしまいます。結果、全身の組織にO₂の少ない血液を送り出すこととなり、患者さんは息苦しくなってしまいます。

この場合の対応としては、2つの方法が挙げられます。

1. 酸素を投与する
2. 潰れてしまった肺胞を広げる

酸素を投与する

酸素投与を行う(FiO₂を上げる)と、肺胞が潰れてしまっている状況は変わりませんが、潰れていない肺胞でより多くのO₂を取り込めるため、血液中のO₂が増えることになります。

しかし、肺内で潰れた肺胞の割合が増えすぎてしまうと、いくらO₂を投与したとしてもO₂を取り込める肺胞がないため、血液中のO₂が増えなくなってしまいます。

肺胞を広げる

肺胞を広げると、O₂を取り込める肺胞が増えるため、血液中のO₂が増えることになります。

では、どうすれば潰れた肺胞を広げることができるのでしょうか。

呼吸の中で肺胞が最も潰れているタイミングは、息を吐き切ったときです。

このタイミングで陽圧をかけること(＝PEEP)で、肺胞が潰れずに膨らんだ状態を維持できます。

換気を改善するには？

CO₂はO₂に比べ、拡散しやすく、肺胞が多少潰れていても残りの正常な肺胞からCO₂を排出することができます。

血液から肺胞へ捨てたCO₂を口の外へ吐き出し、また新鮮な気体を吸ってCO₂を捨てる。

CO₂をたくさん排出させるには、肺胞を出入りする気体の量を増やせばよいのです。

1分間あたりに肺胞を出入りする気体の量を分時換気量(MV)といいます。

分時換気量(MV)＝1回換気量(TV)×呼吸回数(RR)

ですので、分時換気量を増やす方法には以下の2つがあります。

1. 1回換気量を上げる
2. 呼吸回数を上げる

1回換気量を上げる

息を吸うときにさらに圧をかければ(気体を押し込めば)、1回換気量は増えます。

しかし、あまり圧をかけすぎると、肺が破れてしまったりする恐れがあるため、かけすぎには注意が必要です。

呼吸回数を上げる

人工呼吸器では、気体を送る頻度をダイアルで調整できます。この頻度を増やせば、呼吸回数が増えたことになります。

しかし、呼吸回数を上げ過ぎると、肺胞の気体を吐き出し切る前に気体を送り込んでしまうことになるため、死腔の気体を交換しているだけになってしまい、肺胞を出入りする気体の量は実質、減ってしまうので注意が必要です。

まとめ

★呼吸を評価する際には、酸素化と換気を分けて考える。

★酸素化は、P/Fで評価し、FiO₂とPEEPで調整する。

★換気は、PaCO₂やEtCO₂で評価し、1回換気量と呼吸回数で調整するが、いずれも上限がある。

References