脳低酸素症

脳低酸素症
ウィリス動脈輪 脳の下
専門	集中治療医学
症状	混乱、発話困難、発作

脳低酸素症は、特に脳に起こる低酸素症（酸素供給の減少）の一種で、脳が完全に酸素不足になると脳無酸素症と呼ばれます。脳低酸素症には4つのカテゴリーがあり、重症度が増す順に、びまん性脳低酸素症（DCH）、局所性脳虚血、脳梗塞、および全身性脳虚血です。低酸素症が長引くと、アポトーシスによる神経細胞死が誘発され、低酸素性脳障害を引き起こします。^{[1] [2]}

完全な酸素欠乏の症例は「無酸素症」と呼ばれ、その原因は低酸素性（酸素利用能の低下）または虚血性（血流の中断による酸素欠乏）である可能性がある。低酸素性または無酸素性のメカニズムによる酸素欠乏の結果として生じる脳損傷は、一般に低酸素性/無酸素性障害（HAI）と呼ばれる。低酸素性虚血性脳症（HIE）は、脳全体から十分な酸素供給が奪われたが、欠乏は完全ではない場合に発生する症状である。HIE はほとんどの場合、出生時仮死による新生児の酸素欠乏に関連しているが、すべての年齢層で発生する可能性があり、心停止の合併症であることが多い。^{[3] [4] [5]}

脳は毎分100gの脳組織あたり約3.3mlの酸素を必要とします。最初、体は血中酸素濃度の低下に反応して、脳への血液を再配分し、脳血流を増加させます。血流は正常値の2倍まで増加する可能性がありますが、それ以上は増加しません。増加した血流が脳の酸素需要を満たすのに十分であれば、症状は現れません。^[6]

しかし、血流を増やすことができない場合、または血流を2倍にしても問題が解決しない場合は、脳低酸素症の症状が現れ始めます。軽度の症状には、複雑な学習課題の困難や短期記憶の低下などがあります。酸素欠乏が続くと、認知障害や運動制御の低下が生じます。^[6]皮膚が青みがかって見える場合もあり（チアノーゼ）、心拍数が上昇します。酸素欠乏が続くと、失神、長期の意識喪失、昏睡、発作、脳幹反射の停止、脳死につながります。^[7]

脳低酸素症の重症度の客観的な測定は原因によって異なります。低酸素性低酸素症には血中酸素飽和度が使用されることがありますが、他の形態の低酸素症では通常意味がありません。低酸素性低酸素症では、95～100%の飽和度が正常とみなされ、91～94%は軽度、86～90%は中等度とみなされます。86%未満は重度とみなされます。^[8]

脳低酸素症は、血液ではなく脳組織の酸素レベルを指します。高血症性、虚血性、および中毒性脳低酸素症の場合、血液の酸素化は通常正常に見えます。低酸素性低酸素症の場合でも、血液の測定値はおおよその目安に過ぎません。脳組織の酸素レベルは、血液中の酸素含有量の減少に体がどう対処するかによって異なります。^{[引用が必要]}

脳低酸素症は、脳が酸素を受け取ったり処理したりする能力を著しく妨げるあらゆる出来事によって引き起こされる可能性があります。この出来事は、体内または体外で発生する可能性があります。軽度および中程度の脳低酸素症は、呼吸や血液の酸素化を妨げるさまざまな病気によって引き起こされる可能性があります。重度の喘息やさまざまな種類の貧血は、ある程度のびまん性脳低酸素症を引き起こす可能性があります。その他の原因には、てんかん重積状態、窒素に富んだ環境 での作業、深海ダイビングからの上昇、酸素補給なしで非加圧キャビンで高高度を飛行すること、および順応前の高高度での激しい運動などがあります。^{[引用が必要]}

重度の脳低酸素症や無酸素症は、窒息、溺水、絞殺、煙の吸入、薬物の過剰摂取、気管の圧迫、喘息重積状態、ショックなどの外傷性事象によって引き起こされることが多い。^[9]また、失神ゲームやエロチックな窒息など、娯楽目的で自ら引き起こすこともある。

• 一過性脳虚血発作(TIA) は、しばしば「ミニ脳卒中」と呼ばれます。米国心臓協会および米国脳卒中協会(AHA/ASA) は、一過性脳虚血発作の定義を改訂しました。現在、TIA は、急性梗塞を伴わない局所的な脳、脊髄、または網膜虚血されています。脳卒中とは異なり、TIA の症状は数分以内に解消することがあります。TIA は 、脳血流の中断という脳卒中と同じ根本的な病因を共有しています。TIA と脳卒中は、反対側の麻痺 (影響を受けた脳半球とは反対側の身体)、または突然の脱力感やしびれなど、同じ症状を呈します。TIA は、突然の視力低下または視力喪失、失語症、ろれつが回らないこと、および精神錯乱を引き起こす可能性があります。TIA の症状は、脳卒中とは異なり、通常 24 時間以内に解消します。TIA が数分しか続かなくても、脳損傷が発生する場合があります。 TIAは最終的に脳卒中を引き起こす危険因子である。 ^{[10] [11]}
• 無症候性脳卒中は、外見上は症状がなく、患者は通常、脳卒中を起こしたことに気付かない脳卒中である。識別可能な症状がないにもかかわらず、無症候性脳卒中は脳損傷を引き起こし、患者は将来的に重篤な脳卒中を起こすリスクが増加する。1998年の広範な調査では、米国で1100万人以上が脳卒中を経験したと推定されている。これらの脳卒中のうち約77万人が症状があり、1100万人が初めてのMRIによる無症候性梗塞または出血であった。無症候性脳卒中は通常、 fMRIなどの神経画像診断法を使用して検出される病変を引き起こす。 ^{[12] [13]無症候性脳卒中のリスクは加齢とともに増加するが、若年成人にも影響を及ぼす可能性がある。女性は}高血圧と現在の喫煙が素因となり、無症候性脳卒中のリスクが高いようである^{。 [14] [15]}

低酸素性無酸素症は、胎児の発育のさまざまな段階、分娩中、および産後の期間に胎児に影響を及ぼす可能性があります。子宮内にいる乳児でさえ、HIEまたはその他の低酸素性虚血性障害の兆候を示す場合があります。胎児窮迫は、HIEまたはその他の酸素欠乏症の最も一般的な兆候の1つです。^[16]妊娠中のその他の問題には、子癇前症、血管疾患を伴う母親の糖尿病、先天性胎児感染症、薬物/アルコールの使用、重度の胎児貧血、心臓病、肺奇形、または胎盤への血流の問題が含まれます。^[要出典]

陣痛および出産中のトラブルとしては、臍帯閉塞、臍帯捻転または脱出、胎盤または子宮の破裂、胎盤からの過度な出血、逆子などの胎児の位置異常、分娩後期の長期化、または母体の低血圧などが挙げられます。出産後のトラブルとしては、重度の未熟性、重度の肺疾患または心臓疾患、重篤な感染症、脳または頭蓋骨の外傷、脳の先天性奇形または胎児の低血圧^{[17] 、}代理ミュンヒハウゼン症候群の場合の窒息などが挙げられます^[18]。

新生児低酸素性虚血性脳損傷の重症度は、臨床所見と脳波所見に基づくサルナット分類とMRIを使用して評価することができます。^[19] HIEの徴候と症状には以下が含まれます：^[要出典]

• アプガースコアが低い、5 分後と 10 分後に 5 未満。
• だらりと動けなくなったり、視覚や聴覚に反応しなくなったり、緊張して興奮したりします。
• 心拍数が低い。
• 低血圧。
• 筋肉の緊張が弱く、反射神経が欠如している。
• 呼吸が弱い、まったく呼吸しない、または呼吸が速い。
• 出産後に蘇生が必要。
• 弱々しい泣き声。
• 青みがかった、または青白い肌の色。
• 血液中の酸が過剰になる。
• 発作または異常な動き。
• 摂食障害^[16]

脳低酸素症と無酸素性脱分極による損傷のメカニズムの詳細については、こちらを参照してください:脳の無酸素性脱分極^{[引用が必要]}

脳低酸素症は、脳の酸素欠乏の重症度と場所に応じて、通常4つのカテゴリーに分類されます。^[20]

1. びまん性脳低酸素症– 血液中の酸素レベルが低いために起こる軽度から中程度の脳機能障害。
2. 局所性脳虚血– 局所領域で発生する急性または一過性の脳卒中。これは、出血性脳卒中を引き起こす動脈瘤、または血栓（血栓性脳卒中）または塞栓（塞栓性脳卒中）により影響を受けた血管に発生する閉塞など、さまざまな病状が原因である可能性があります。^[21]局所性脳虚血は、脳卒中病理学における臨床症例の大部分を占め、梗塞は通常、中大脳動脈（MCA）で発生します。^[22]
3. 全身脳虚血– 脳への血流が完全に停止した状態。
4. 脳梗塞–脳の血流が妨げられ、脳の複数の領域に影響を及ぼすことで完全な酸素欠乏が引き起こされる「脳卒中」

脳低酸素症は、脳内の酸素が減少する原因によっても分類できる。^[23]

• 低酸素性低酸素症– 環境中の酸素が不足すると、脳機能が低下します。ダイバー、飛行士、 ^[24]登山家、消防士は、いずれもこの種の脳低酸素症のリスクがあります。この用語には、肺の閉塞による酸素欠乏も含まれます。窒息、絞扼、気管の圧迫はすべて、この種の低酸素症を引き起こします。重度の喘息の悪化も、低酸素性低酸素症の症状を引き起こす可能性があります。
• 低酸素症- 環境酸素が十分であるにもかかわらず、血液中の酸素が不十分なために脳機能が低下します。貧血と一酸化炭素中毒は、高酸素症の一般的な原因です。
• 虚血性低酸素症（または「停滞性低酸素症」） – 脳への血流不足により、脳への酸素供給が減少します。 脳卒中、ショック、心停止、心臓発作により停滞性低酸素症が起こることがあります。虚血性低酸素症は、脳への圧力によっても引き起こされます。 脳浮腫、脳出血、水頭症により脳組織に圧力がかかり、酸素の吸収が妨げられます。
• 組織毒性低酸素症- 酸素は脳組織に存在しますが、脳組織によって代謝されません。 シアン化物中毒はよく知られた例です。

出生時に酸素欠乏症に陥った新生児の場合、脳低酸素症から6時間以内に低体温療法を行うと、生存率と神経学的転帰が効果的に改善するという証拠が現在あります。 ^{[25] [26]}しかし、成人の場合、証拠は説得力に欠け、治療の第一目標は脳への酸素供給を回復することです。回復方法は低酸素症の原因によって異なります。軽度から中等度の低酸素症の場合、低酸素症の原因を取り除くだけで十分な場合があります。吸入酸素も提供される場合があります。重症の場合、治療には生命維持とダメージコントロール対策も含まれる場合があります。^[要出典]

深い昏睡は、低酸素症の最初の原因に対処した後でも、体の呼吸反射を妨げるため、人工呼吸器が必要になる場合があります。さらに、重度の脳性低酸素症は心拍数の上昇を引き起こし、極端な場合には心臓が疲れて拍動を停止することがあります。心臓の拍動を再開させるために、CPR、除細動、エピネフリン、アトロピンがすべて試されることがあります。 ^[8]重度の脳性低酸素症は発作を引き起こす可能性があり、患者は自傷行為のリスクにさらされるため、治療前にさまざまな抗けいれん薬を投与する必要がある場合があります。^[要出典]

脳性低酸素症の新生児を100%酸素で蘇生させるべきか、それとも通常の空気で蘇生させるべきかについては長い間議論されてきた。^[27]高濃度酸素は酸素フリーラジカルの生成につながり、それが窒息後の再灌流障害に関与することが実証されている。^[28]オラ・ディドリック・サウグスタッドらによる研究により、2010年に新生児蘇生に関する新しい国際ガイドラインが作成され、100%酸素の代わりに通常の空気の使用が推奨された。^{[29] [30]}

脳損傷は、酸素欠乏の最中と後の両方で発生する可能性があります。酸素欠乏中は、脳組織の酸性度が上昇するため (アシドーシス)、細胞が死滅します。さらに、酸素欠乏期間中は、フリーラジカルを簡単に生成できる物質が蓄積します。酸素が組織に入ると、これらの物質は酸素と相互作用して、高レベルの酸化物質を生成します。酸化物質は正常な脳の化学反応を妨げ、さらなる損傷を引き起こします (これは「再灌流障害」として知られています)。

脳細胞の損傷を防ぐ技術は現在も研究が続けられている分野です。新生児脳症に対する低体温療法は唯一のエビデンスに基づいた治療法ですが、抗酸化薬、血糖値のコントロール、薬剤誘発性高血圧と組み合わせた血液希釈（血液を薄くすること）などの治療技術も現在研究されています。^[31] 高圧酸素療法は、総クレアチンホスホキナーゼ値と心筋クレアチンホスホキナーゼ値の低下が全身の炎症プロセス全体を軽減する可能性があることから評価されています。 ^[32]

重症の場合は、迅速な対応が極めて重要です。脳細胞は酸素レベルの低下に非常に敏感です。酸素が不足すると、5分以内に死滅し始めます。^[31]

軽度および中等度の脳低酸素症は、将来的に発作や記憶障害を引き起こす可能性があります。重度の脳低酸素症の結果は、ダメージコントロールの成功、酸素が不足した脳組織の量、酸素が回復する速度によって異なります。^{[引用が必要]}

脳低酸素症が脳の特定の部位に限局している場合、脳損傷はその部位に限局します。一般的な結果としては、てんかんが考えられます。長期的な影響は、脳のその部分の用途によって異なります。脳のブローカ野とウェルニッケ野(左側) の損傷は、通常、発話と言語に問題を引き起こします。脳の右側の損傷は、感情を表現したり、見たものを解釈したりする能力を妨げる可能性があります。どちらかの側の損傷は、体の反対側の麻痺を引き起こす可能性があります。^{[引用が必要]}

ある種の重度の全身性低酸素症の影響は、発現するまでに時間がかかる場合があります。たとえば、重度の一酸化炭素中毒の長期的な影響は、通常、現れるまでに数週間かかります。最近の研究では、これは一酸化炭素によって引き起こされる、ニューロンを取り囲むミエリン鞘の変化によって引き起こされる自己免疫反応によるものである可能性が示唆されています。^[33]

低酸素症により昏睡に陥った場合、意識不明の状態の長さは長期的な損傷の兆候となることが多い。場合によっては、昏睡によって脳が治癒し再生する機会が与えられることもあるが^[34]、一般的には、昏睡状態が長ければ長いほど、患者が死ぬまで植物人間状態のままである可​​能性が高くなる。^[9] 患者が目を覚ましたとしても、脳の損傷は正常機能への復帰を妨げるほど深刻である可能性が高い。^[要出典]

長期の昏睡は患者の家族に重大な影響を及ぼす可能性がある。^[35]昏睡患者の家族は、ハリウッド映画の昏睡の描写に基づいて、結果について理想的なイメージを抱いていることが多い。^{[36]人工呼吸器、栄養チューブ、}床ずれ、筋肉の消耗 などの現実に適応することは難しいかもしれない。^[37] 治療の決定には複雑な倫理的選択が伴うことが多く、家族の力関係に負担をかける可能性がある。^[38]

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