脳低酸素症

脳低酸素症は、特に脳に影響を及ぼす低酸素症（酸素供給の減少）の一種です。脳が完全に酸素を欠乏すると、脳無酸素症と呼ばれます。脳低酸素症には、重症度の高い順に、びまん性脳低酸素症（DCH）、局所性脳虚血、脳梗塞、および全脳虚血の 4 つのカテゴリーがあります。長期にわたる低酸素症は、アポトーシスを介して神経細胞死を誘発し、低酸素性脳損傷を引き起こします。^{[ 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（酸素供給量の減少）または虚血性（血流の阻害による酸素欠乏）のいずれかである。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、一般的に低酸素性/無酸素性損傷（HAI）と呼ばれる。低酸素性虚血性脳症（HIE）は、脳全体が十分な酸素供給を欠乏しているが、欠乏は完全ではない場合に発生する状態である。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、脳組織100g あたり1分間に約3.3mlの酸素を必要とします。体は、血中酸素濃度の低下に最初に反応して、血液を脳に送り込み、脳血流量を増加させます。血流量は通常の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。増加した血流量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、血流を増加させる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 ]}また、皮膚が青みがかったり（チアノーゼ）、心拍数が上昇したりすることもあります。酸素欠乏が続くと、失神、長期にわたる意識喪失、昏睡、発作、脳幹反射の停止、脳死に至ります。^{[ 7 ]}

脳低酸素症の重症度を客観的に測定する方法は原因によって異なります。低酸素性低酸素症では血中酸素飽和度が用いられることがありますが、他の形態の低酸素症では一般的に意味がありません。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%が軽度、86～90%が中等度とみなされます。86%未満は重度とみなされます。^{[ 8 ]}

脳低酸素症とは、血液中の酸素濃度ではなく、脳組織中の酸素濃度を指します。低血症性、虚血性、組織毒性性脳低酸素症の場合、血液中の酸素濃度は通常正常に見えます。低酸素性低酸素症の場合でも、血液中の測定値はあくまで目安であり、脳組織中の酸素濃度は、血液中の酸素濃度低下に体がどう対処するかによって決まります。

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阻害するあらゆる事象によって引き起こされる可能性があります。この事象は、体内または体外のいずれでも起こり得ます。軽度および中等度の脳低酸素症は、呼吸や血液の酸素化を阻害する様々な疾患によって引き起こされる可能性があります。重度の喘息や様々な種類の貧血は、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。その他の原因としては、てんかん重積状態、窒素濃度の高い環境 での作業、深海潜水からの浮上、酸素補給なしで非加圧キャビンでの高高度飛行、順応前の高高度での激しい運動などが挙げられます。

重度の脳低酸素症および無酸素症は、通常、窒息、溺水、絞殺、煙の吸入、薬物の過剰摂取、気管の圧迫、喘息発作重積状態、ショックなどの外傷性事象によって引き起こされます。^{[ 9 ]}また、失神ゲームや性的窒息において娯楽的に自己誘発されることもあります。

• 一過性脳虚血発作（TIA）は、「ミニ脳卒中」と呼ばれることもあります。米国心臓協会と米国脳卒中協会（AHA/ASA）は、一過性脳虚血発作の定義を改訂しました。TIAは現在、急性梗塞を伴わない局所的な脳、脊髄、または網膜の虚血によって引き起こされる一過性の神経機能障害と定義されています。TIAの症状は、脳卒中とは異なり、数分以内に消失することがあります。TIAは、 脳血流の障害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、対側麻痺（影響を受けた脳半球とは反対側の身体）、突然の脱力感やしびれなど、同じ症状を示します。TIAは、突然の視力低下や視力喪失、失語症、ろれつが回らない話し方、精神錯乱を引き起こすことがあります。TIAの症状は、脳卒中とは異なり、通常24時間以内に消失します。わずか数分しか続かないTIAでも、脳損傷が発生する可能性があります。 TIAを発症することは、最終的に脳卒中を発症するリスク要因である。^{[ 10 ] [ 11 ]}
• 無症候性脳卒中は、外見上の症状が全くない脳卒中であり、患者は通常、脳卒中を起こしたことに気づきません。症状が特定でき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、将来的に重度の脳卒中を起こすリスクを高めます。1998年の大規模な研究では、米国で1,100万人以上が脳卒中を経験したと推定されています。これらの脳卒中のうち約77万件は症候性であり、1,100 万件は初めての無症候性MRI梗塞または出血でした。無症候性脳卒中は通常、fMRIなどの神経画像診断によって検出される病変を引き起こします。^{[ 12 ] [ 13 ]}無症候性脳卒中のリスクは年齢とともに増加しますが、若年成人にも影響を与える可能性があります。女性は無症候性脳卒中のリスクが高いようで、高血圧と喫煙が素因となります。^{[ 14 ] [ 15 ]}

出生時に酸素不足に陥った新生児の場合、脳低酸素症発症後6時間以内に新生児脳症に対する低体温療法を行うことで、生存率と神経学的予後が効果的に改善するというエビデンスが現在得られています。 ^{[ 25 ] [ 26 ]}しかし、成人ではエビデンスはそれほど説得力のあるものではなく、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。吸入酸素も投与されることがあります。重症の場合は、生命維持と損傷制御措置も治療に含まれることがあります。

重度の脳低酸素症は、低酸素症の根本原因が解消された後でも、深い昏睡状態が体の呼吸反射を妨げ、人工呼吸器が必要になる場合があります。さらに、重度の脳低酸素症は心拍数の増加を引き起こし、極端な場合には心臓が疲弊してポンプ機能を停止する可能性があります。心臓のポンプ機能を再開させるために、CPR、除細動、エピネフリン、アトロピンなどが試みられることがあります。 ^{[ 8 ]}重度の脳低酸素症は発作を引き起こすこともあり、患者が自傷行為をする危険性があるため、治療前に様々な抗けいれん薬を投与する必要があるかもしれません。

新生児の脳低酸素症の蘇生に100%酸素を使用するか、通常の空気を使用するかについては、長らく議論が続いてきた。^{[ 27 ]}高濃度の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していることが示されている。^{[ 28 ]} Ola Didrik Saugstadらの研究により、2010年に新生児蘇生に関する新たな国際ガイドラインが策定され、100%酸素の代わりに通常の空気を使用することが推奨された。^{[ 29 ] [ 30 ]}

脳損傷は、酸素欠乏中および酸素欠乏後に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（アシ​​ドーシス）ため、細胞が死滅します。さらに、酸素欠乏期間中は、フリーラジカルを容易に生成する物質が蓄積します。酸素が組織に入ると、これらの物質が酸素と反応して高濃度の酸化剤を生成します。酸化剤は脳の正常な化学反​​応を阻害し、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、エビデンスが裏付けられた唯一の治療法ですが、抗酸化薬、血糖値のコントロール、血液希釈（血液をサラサラにする）と薬剤誘発性高血圧を組み合わせた治療法も現在研究されています。^{[ 31 ]}高気圧酸素療法は、総クレアチンホスホキナーゼと心筋クレアチンホスホキナーゼのレベルの低下により、全身性炎症プロセス全体の軽減の可能性が示されており、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、発作や長期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予後は、損傷制御​​の成功、酸素欠乏状態にある脳組織の量、および酸素が回復する速度によって左右されます。

脳低酸素症が脳の特定部位に限局している場合、脳損傷もその部位に限局します。一般的な結果としててんかん発作が起こる可能性があります。長期的な影響は、その部位の機能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、言語障害を引き起こします。脳の右側の損傷は、感情表現や視覚情報の解釈能力を阻害する可能性があります。左右どちらかの損傷は、体の反対側の麻痺を引き起こす可能性があります。

ある種の重度の全身性低酸素症の影響は、発現までに時間がかかる場合があります。例えば、重度の一酸化炭素中毒の長期的な影響は、通常、数週間かけて現れます。最近の研究では、これはニューロンを取り囲むミエリン鞘における一酸化炭素誘発性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 ]}

低酸素症が昏睡状態を引き起こした場合、意識不明期間の長さは長期的な損傷を示すことが多い。昏睡状態によって脳が回復・再生することもあるが^{[ 34 ]}、一般的に昏睡状態が長ければ長いほど、死に至るまで植物状態が続く可能性が高くなる^{[ 9 ]} 。 たとえ患者が意識を取り戻したとしても、脳損傷は正常な機能への回復を妨げるほど深刻なものとなる可能性が高い。

長期昏睡は患者の家族に大きな影響を与える可能性がある。^{[ 35 ]}昏睡患者の家族は、ハリウッド映画で描かれる昏睡状態に基づいて、結果について理想化されたイメージを持っていることが多い。^{[ 36 ]}人工呼吸器、経管栄養、褥瘡、筋萎縮 といった現実に適応するの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、家族関係に負担をかける可能性がある。^{[ 38 ]}

• 高山病
• 窒息ゲーム
• 低体温症用キャップ
• 宇宙空間への露出
• ウレギリア