酸素運搬と全身への影響

鳥取市立病院 麻酔科 吉田 翼

2017.11.02 モーニングレクチャー

目次

• 酸素運搬の基礎

• 酸素需給バランス

• 酸素が全身へ与える影響

酸素含量（Co2(ml/dL)）

• 血液100 mLに含まれる酸素の量

Hb、酸素飽和度(SO2)、酸素分圧(PO2)で決まる。

• Co2 = (1.34 × Hb × SO2 + 0.003 × PO2)

1.34はヘモグロビンの酸素結合能（単位：ml/g）

SO2は一般的にSpO2で代用され、

PO2の項は無視できるため

Co2 ≒ 1.34 × Hb × SpO2(× 1/100)

20

10

5

15

Co

2(m

l/d

L)

Hb(mg/dL) 15 7.515

PaO2(mmHg) 90 45 90

正常

低酸素血症

貧血

SpO2(%) 97 80 97

酸素含量の主たる要素はHbであることがわかる。

貧血の場合には、酸素投与してSpO2を改善しても、有効な組織酸素化は期待できない。

Co2 = 1.34 × Hb × SpO2(× 1/100)

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÷2

÷2

酸素運搬

• 酸素供給量(Do2)と酸素消費量(Vo2)

Do2＝ Co2 × 心拍出量 × 10 (ml/min)

Co2 = 1.34×Hb×SO2、Hb=15、動脈血(SaO2=0.99)、静脈血(SvO2=0.75)、

心拍出量＝5 L/minとすると、

Dao2＝1.34 × 15 × 0.99 × 5 × 10≒ 995

Dvo2＝1.34 × 15 × 0.75 × 5 × 10≒ 745

Vo2＝ Dao2−Dvo2≒ 250

酸素供給量は酸素消費量の約4倍

酸素摂取率(O2ER)≒25%

酸素摂取率（O2ER）

O2ER＝ 酸素消費量（ Vo2）/ 酸素供給量（Do2）

Vo2 、Do2 は共通項をもつので整理すると、

O2ER ≒ SaO2−SvO2

A lineとCV lineあれば、O2ERは計算可能

これまでの公式

Co2 (酸素含量) = 1.34 × Hb × SpO2(× 1/100) (ml/dL)

Do2 (酸素供給量) ＝ Co2 × 心拍出量 × 10 (ml/min)

Vo2 (酸素消費量) ＝ Dao2−Dvo2

O2ER (酸素摂取率) ＝ Vo2 / Do2 ➡ Vo2 ＝ Do2 × O2ER

目次

• 酸素運搬の基礎

• 酸素需給バランス

• 酸素が全身へ与える影響

低酸素症の種類

• 組織酸素代謝性失調 ＝ Do2⬇

原因：酸素供給不足

代表例：循環血液量減少、心原性ショック、貧血など

• 細胞障害性低酸素症 ＝ O2ER⬇

原因：ミトコンドリアによる酸素利用障害

代表例：敗血症性ショック、一酸化炭素中毒、シアン中毒など

Vo2 (酸素消費量)＝ Do2（酸素供給量) × O2ER (酸素摂取率)

酸素需給バランス ＜正常＞

ml/min

1,000

500

250

750

酸素供給量Do2

酸素消費量Vo2

酸素摂取率O2ER

Vo2＝ Do2 × O2ER

(%)

100

50

25

75

(O2ER正常値：25-30%)

1,000

500

250

750

酸素供給量Do2

酸素消費量 Vo2

酸素摂取率O2ER

(%)

100

50

25

75

＜組織酸素代謝性失調＝Do2⬇＞循環血液量減少、心原性ショック、貧血など

嫌気性代謝

O2ER最大値は約50%＝嫌気性代謝の閾値

ml/min

Vo2＝ Do2 × O2ER

組織酸素代謝性失調の対応

循環血液量減少、心原性ショック、貧血など

酸素供給を増やせば良い。

Do2＝1.34 × Hb × SO2 × 心拍出量 × 10

1. 貧血の改善：RBC輸血

2. 心拍出量の改善：輸液、昇圧薬、徐脈の是正

3. （酸素投与）

1,000

500

250

750

酸素供給量Do2

酸素消費量 Vo2 酸素摂取率 O2ER(%)

100

50

25

75

嫌気性代謝

酸素利用障害ではO2ER＜20%

ml/min

Vo2＝ Do2 × O2ER

＜細胞障害性低酸素症＝O2ER⬇＞敗血症性ショック、一酸化炭素中毒、シアン中毒など

細胞障害性低酸素症の対応

敗血症性ショック、一酸化炭素中毒、シアン中毒など

原疾患の治療、全身管理

＝組織での酸素利用障害

≠組織での酸素供給量が不足

漫然と不必要な酸素を投与することは意味がないだけでなく、

重症患者では有害となる可能性がある。

目次

• 酸素運搬の基礎

• 酸素需給バランス

• 酸素が全身へ与える影響

酸素が全身へ与える影響

利点

酸素化の改善

麻酔導入時など気道不安定患者で安全域を拡大

欠点

次スライドの参考文献

• Satoshi Suzuki et al. Conservative Oxygen Therapy in Mechanically Ventilated Patients: A Pilot Before-and After Trial. Critical Care Medicine. 2014

• Pierre Asfer et al. Understanding the benefits and harms of oxygen therapy. Intensive Care Medicine. 2015

• British Thoracic Society guideline for oxygen use in adults in healthcare and emergency settings. 2017

• 活性酸素の増加• 好気性代謝の抑制• 換気応答の低下

• 肺胞傷害：免疫反応抑制・炎症惹起、肺胞蛋白漏出、線維化促進

• 吸収性無気肺、換気血流比不均衡

• 微小細動脈収縮による体血管抵抗上昇• 心拍数減少、心拍出量減少• 冠血管収縮による冠血流減少、

心筋虚血（梗塞部の拡大）

脳血管収縮による脳血流減少 腎血管収縮による

腎血流減少

癌患者の長期的死亡率増加

COPD増悪、CPA蘇生後、腹部手術後、脳卒中、外傷性脳傷害、重症患者の死亡率増加

不必要な酸素投与による悪影響

人工呼吸管理下ICU患者において、

SpO2＞98%維持と比較して、90%−92%を目標とすることで、

肺以外の臓器障害の発生率と入室48時間後の乳酸値が有意に減少。

28日死亡率は減少させる傾向あり。

CPA蘇生後・敗血症・ショック・急性呼吸不全・急性心不全・急性冠症候群・脳血管疾患では、SpO2=94%−98%を推奨。

COPD・神経筋疾患・病的肥満など高二酸化炭素血症が疑われる病態や肺線維症では、SpO2= 88%−92%を推奨。

目標とすべきSpO2

Satoshi Suzuki et al. Conservative Oxygen Therapy in Mechanically Ventilated Patients: A Pilot Before-and After Trial. Critical Care Medicine. 2014

British Thoracic Society guideline for oxygen use in adults in healthcare and emergency settings. 2017

Take Home Message

• 組織酸素化には、Hb濃度と循環血液量維持が重要。

• 酸素投与下SpO2 = 100%は有害である可能性がある。

• SpO2 = 94%−98%が推奨。

（高二酸化炭素血症が疑われる病態や肺線維症ではSpO2 = 88%−92%）

• 必要最低限の酸素投与を心がけるべき。