Loading article…
高炭酸ガス血症（ギリシャ語のhyper「上」または「多すぎる」とkapnos「煙」に由来）は、高炭酸症やCO2貯留とも呼ばれ、血液中の二酸化炭素（CO2 ）濃度が異常に高くなった状態です。二酸化炭素は体の代謝によって生成されるガス状物質で、通常は肺を通して排出されます。
二酸化炭素は、肺胞換気（ガス交換が行われる肺の小さな袋からの空気の排出）の低下、すなわち低換気を引き起こすあらゆる状態、および二酸化炭素の吸入によって蓄積する可能性があります。肺が二酸化炭素を排出できない、または高濃度の二酸化炭素を吸入すると、呼吸性アシドーシスを引き起こします。最終的に、体は腎臓にアルカリを保持することによって酸性度の上昇を補償します。このプロセスは「代謝性補償」として知られています。
急性高炭酸ガス血症は急性高炭酸ガス性呼吸不全（AHRF ）と呼ばれ、一般的に急性疾患の状況下で発生するため、医学的緊急事態です。慢性高炭酸ガス血症は、通常代謝代償が存在するため、症状を引き起こすことがありますが、一般的には緊急事態ではありません。状況に応じて、どちらのタイプの高炭酸ガス血症も、薬物療法、マスクを用いた非侵襲的換気、または人工呼吸器による治療が可能です。
高炭酸ガス血症は、息止め潜水、スキューバ潜水（特にリブリーザー使用時）、深海潜水に伴う水中潜水の危険性であり、高気圧による呼吸ガス密度の増加によって呼吸仕事量が増加することに関連している。 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
高炭酸ガス血症は基礎疾患に関連して発生する可能性があり、症状はこの疾患または高炭酸ガス血症に直接関連している可能性があります。初期の高炭酸ガス血症に起因する具体的な症状は、呼吸困難（息切れ）、頭痛、錯乱、および嗜眠です。臨床徴候には、皮膚の紅潮、脈拍の亢進（脈拍の亢進）、呼吸数の増加、心拍の早期化、筋肉のけいれん、および手のひらの振盪（アステリキシス）が含まれます。危険な不整脈のリスクが高まります。[ 6 ] [ 7 ]また、呼吸ガスが二酸化炭素で汚染されている場合、または呼吸ガス交換が二酸化炭素の代謝生成に追いつかない場合にも高炭酸ガス血症が発生します。これは、ガス密度が高気圧下で換気を制限する場合に発生する可能性があります。[ 3 ]
重度の高炭酸ガス血症（一般的に10 kPaまたは 75 mmHgを超えると、症状は見当識障害、パニック、過換気、痙攣、意識不明、そして最終的には死へと進行する。[ 8 ] [ 9 ]
二酸化炭素は正常な代謝産物ですが、体内で排出されるよりも速く生成されると体内に蓄積されます。激しい運動中は、二酸化炭素の生成速度が安静時の生成速度の10倍以上に増加することがあります。二酸化炭素は血液に溶解し、呼吸中の肺でのガス交換によって排出されます。[ 10 ]高炭酸ガス血症は一般的に、換気低下、肺疾患、または意識低下によって引き起こされます。火山活動や地熱活動など、異常に高濃度の二酸化炭素を含む環境への曝露、または呼気中の二酸化炭素の再呼吸によっても引き起こされる可能性があります。この状況では、高炭酸ガス血症に呼吸性アシドーシスが伴うこともあります。[ 11 ]
急性高炭酸ガス性呼吸不全は、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、胸壁変形、一部の神経筋疾患（重症筋無力症など）、肥満低換気症候群によって引き起こされる急性疾患で発生する可能性があります。[ 12 ]また、重度の肺炎や急性重症喘息など、呼吸筋が疲弊するあらゆる形態の呼吸不全でもAHRFが発生する可能性があります。さらに、オピオイドの過剰摂取など、意識の著しい抑制の結果である場合もあります。
ダイバーの通常の呼吸では、肺胞換気低下によりCO2の排出が不十分になり、高炭酸ガス血症を引き起こします。米国海軍実験潜水部隊でのランフィアーの研究は、「なぜダイバーは十分に呼吸しないのか？」という疑問に答えました。[ 13 ]
ダイバーが息を吐き出す際に二酸化炭素が完全に排出されない理由は様々である。
スキップブリージングは、オープンサーキットスキューバを使用する際に呼吸ガスを節約するための議論のあるテクニックで、吸気と呼気の間に短時間息を止める（つまり、呼吸を「スキップ」する）ものです。これにより、CO2 が効率的に吐き出されない可能性があります。 [ 19 ]上昇中に息を止めると、肺破裂（上昇時の肺気圧外傷）のリスクが高まります。特にリブリーザーでは逆効果で、呼吸によってガスが「ループ」内を循環し、二酸化炭素がスクラバーを通過して新たに注入された酸素と混合されます。[ 5 ]
閉鎖回路式リブリーザー潜水では、呼気中の二酸化炭素は呼吸システムから除去する必要があり、通常はソーダ石灰などのCO2に対する親和性の高い固体化学物質を含むスクラバーによって除去されます。システムから除去されない場合、二酸化炭素が再吸入され、吸入濃度が上昇する可能性があります。[ 20 ]
高圧条件下では、高炭酸ガス血症は脳血管拡張を引き起こして脳への酸素供給量を増加させることで、窒素酔いと酸素毒性に寄与する。 [ 18 ]
高炭酸ガス血症は通常、覚醒や睡眠中の頭の向きを変えるなど、呼吸と酸素（O 2 ）へのアクセスを増加させる反射を引き起こします。この反射の失敗は、例えば乳幼児突然死症候群の一因として、致命的となる可能性があります。[ 21 ]
高炭酸ガス血症は、心拍出量の増加、動脈血圧の上昇（二酸化炭素濃度の上昇は、大動脈および頸動脈の化学受容体を刺激し、延髄への求心性神経（第IX脳神経および第X脳神経）を介して、心拍数および心筋収縮力に影響を及ぼす）、および不整脈を起こしやすくなることを引き起こす。高炭酸ガス血症は、肺毛細血管抵抗を増加させる可能性がある。
動脈血二酸化炭素分圧が高い（）は脳活動の変化を引き起こし、細かい筋肉制御と推論の両方に悪影響を及ぼします。軽度の麻酔効果を示す脳波の変化は、呼気終末二酸化炭素分圧（）40トル（0.053気圧）から約50トル（0.066気圧）に上昇する。ダイバーは必ずしもこれらの影響に気づくわけではない。[ 10 ]
より高いレベルの麻酔作用が強くなる： 72トル（0.095気圧）付近で錯乱や非合理的な行動が起こり、90トル（0.12気圧）付近で意識を失うことがある。 闘争・逃走反応を引き起こし、ホルモンレベルに影響を与え、不安、イライラ、不適切な反応やパニック反応を引き起こす可能性があり、被験者の制御が及ばない場合があり、時にはほとんどまたは全く警告なしに起こります。血管拡張も別の効果であり、特に皮膚では不快な熱感を感じると報告されており、脳では血流が50%増加する可能性があります。50トル（0.066気圧）の圧力下では、頭蓋内圧が上昇し、ズキズキする頭痛が生じる可能性があります。 脳への酸素供給量が多いと、通常許容範囲内と考えられる分圧でも中枢神経系の酸素毒性のリスクが高まる可能性がある。[ 10 ]
多くの人にとって高い息切れ感を引き起こしますが、この症状がないからといって、他の影響が起こっていないとは限りません。再呼吸器による死亡例のかなりの割合が、CO2貯留と関連しています。高濃度のCO2の影響は、原因が取り除かれた後、解決には数分から数時間かかる場合がある。[ 10 ]
急性呼吸困難やその他の急性疾患の状況下では、通常は橈骨動脈穿刺によって血液ガス検査が行われることがあります。高炭酸ガス血症は一般的に、動脈血二酸化炭素濃度が45 mmHg (6 kPa) を超える状態と定義されます。二酸化炭素は血液中の炭酸と平衡状態にあるため、高炭酸ガス血症は血清pHを低下させ、呼吸性アシドーシスを引き起こします。臨床的には、高炭酸ガス血症がpHに及ぼす影響は、動脈血二酸化炭素圧と重炭酸イオン濃度の比を用いて推定されます。。
雑種犬で行われた実験では、二酸化炭素が動物の体に及ぼす生理学的影響が明らかになった。50% CO₂と50%空気の混合ガスを吸入すると、呼吸運動は約2分間増加し、その後30～90分間減少した。ヒルとフラックは、CO₂濃度が35%までは循環と呼吸の両方に刺激効果をもたらすが、35%を超えると抑制効果をもたらすことを示した。血圧は呼吸運動の増加中に一時的に低下し、その後再び上昇してしばらくの間元のレベルを維持した。ガス混合ガス吸入直後、心拍数はわずかに低下した。心拍数の低下を伴う初期の血圧低下は、CO₂が心臓に直接抑制効果を及ぼすためであり、血圧が元のレベルに戻るのは、30～90分後には呼吸中枢が抑制され、心拍出量の低下により徐々にまたは突然低血圧が生じ、無呼吸、最終的には循環停止に至った。
CO2の濃度が高い場合、意識喪失はほぼ瞬時に起こり、呼吸運動は1分以内に停止した。数分間の無呼吸の後、循環停止が見られた。これらの所見は、高濃度のCO2を吸入した場合の死因は低酸素症ではなく二酸化炭素中毒であることを示唆している。[ 23 ]
急性高炭酸ガス性呼吸不全の治療は、基礎疾患によって異なりますが、薬物療法や機械的呼吸補助が含まれる場合があります。禁忌がない場合は、侵襲的機械換気よりも非侵襲的換気（NIV）が優先的に使用されることがよくあります。[ 12 ]過去には、慢性閉塞性肺疾患の急性増悪時の高炭酸ガス血症に対してドキサプラム（呼吸刺激薬）が使用されていましたが、NIVと比較してその使用を支持する証拠はほとんどなく、[ 24 ]最近の専門ガイドラインには記載されていません。[ 12 ]
高炭酸ガス血症を伴うこともある非常に重度の呼吸不全は、体外式膜型人工肺（ECMO）で治療されることが多く、ECMOでは血液に直接酸素を加え、二酸化炭素を除去します。[ 25 ]
比較的新しい治療法として、体外式二酸化炭素除去（ECCO 2 R）があります。この技術は血流からCO 2を除去し、AHRF患者の人工呼吸器使用時間を短縮する可能性があります。ECMOと比較して必要な血流量が少なくて済みます。[ 25 ] [ 26 ]
高炭酸ガス血症は低炭酸ガス血症の反対で、低炭酸ガス血症とは血液中の二酸化炭素濃度が異常に低い状態を指します。
に二酸化炭素が徐々に蓄積する可能性がある。
