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【PT・OT向け】呼吸リハビリテーションの質を上げる！　ガス交換と血液ガスの臨床応用

【PT・OT向け】呼吸リハビリテーションの質を上げる！　ガス交換と血液ガスの臨床応用

こんにちは、理学療法士の大塚です。理学療法士・作業療法士の皆さん、日々の臨床で呼吸リハビリテーションに自信を持って取り組めていますか？この記事では、臨床実践に不可欠なガス交換と血液ガスについて、基礎から応用まで分かりやすく解説します。

この記事では、ガス交換と血液ガスに焦点を当て、学生時代に学んだ知識を実際の臨床場面でどのように活かし、より効果的な治療プログラムを立案できるのか、その具体的なポイントと手順を詳述します。ぜひ、皆様の呼吸リハビリテーションスキル向上にお役立てください。

4.1 肺胞‐毛細血管拡散をFickの法則で読み解く

4.1.1 拡散公式を実臨床へ落とし込む 5 ステップ

  1. 拡散係数 D
    • O2 と CO2 ではCO2の方が水溶性↑ → DはO2の約20倍。
    • 体温 1℃上昇＝D +2%。敗血症発熱時の低PaO2はD上昇で相殺されている可能性。
  2. 表面積 A
    • %DLCO <60%は労作低酸素の高リスク帯。
    • COPDだけでなく肺摘出後、側湾症重症群でもA↓。
  3. 分圧差 (PA – Pc)
    • 肺胞ガス方程式：PAO2 = FiO2(PB – PH2O) – PaCO2/R
    • Borg≦3でもA–aDO2 >35 mmHgならリハ中O2投与を検討。
  4. 拡散距離 T
    • IPFの高分解能CTハニカムパターン＝T↑。
    • 浮腫（心不全・ARDS）はT↑可逆性→PEEP/NIVで距離短縮も加味。
  5. 拡散時間 t
    • 安静時血流滞留 0.75 s、運動最大 0.25 s。
    • 拡散余裕が少ないDLCO 40%群は低強度HIITでtを確保しつつ有酸素能改善が安全。

4.1.2 病態別 “拡散マッピング”

病態DAP差T臨床戦略
COPD→↓↑（V/Q不均衡）→呼気末正圧、PEP呼吸、口すぼめ歩行
IPF→→/↓↑↑↑抗線維化薬＋低強度連続歩行＋IMT
肺水腫→→↑↑（浮腫）NPPV、下肢挙上、利尿でT短縮
過換気症候群→→↓→CBT + 呼気延長でP差適正化

INCET統合ポイント

  • 構造層：DLCO、CT。
  • 脳層：呼吸リズムと四肢協調。
  • 環境層：大気圧・空気質。
  • 心理層：呼吸困難不安サイクル切断。

4.2 酸素解離曲線を“動かす”臨床ファクター

4.2.1 右方・左方シフトのPlus α

シフト主因+αファクター影響筋活動臨床例
右方温↑, 酸↑, CO2↑, 2,3-DPG↑Mg2+欠乏でO2放出↑遅筋線維O2供給↑→耐久性↑発熱中運動でVO2peak維持
左方温↓, アルカローシスCO中毒・Fe3+優位(HbM)筋攣縮リスク↑脳卒中高調換気例

◆ 実践 Tips

  • 運動前ウォームアップ：筋温 +2℃＝右方シフト→O2利用率+15%。
  • 冷水浴後リハ：筋温低下で左方シフト→ペースダウン＋CW respiリードバック推奨。

4.3 動脈血ガス（ABG）詳細読影

4.3.1 追加パラメータ

  • Base Excess (BE)：-2～+2 mEq/L。慢性代謝性補正の尺度。
  • SaO2：PaO2が70 mmHg付近でもアシドーシスで5%低下あり。
  • Lac：≧4 mmol/Lは嫌気代謝亢進→下肢筋トレ中断基準。

4.3.2 ABGパターン別インパクト

パターン原因INCET介入リハ調整
急性呼吸性アシドーシス (pH↓ PaCO2↑ HCO3–→)薬物過量, 急性COPDNPPV + IMTベッド上下肢挙上のみ
代謝性アシドーシス (pH↓ HCO3–↓ PaCO2↓)尿毒症, ケトアシドーシス重炭酸 / 透析RPE＜11 でエルゴメーター
代謝性アルカローシス (pH↑ HCO3–↑ PaCO2↑)利尿薬, 嘔吐KCl補正立位平衡重視：感覚再統合
急性混合障害多発外傷, 肺塞栓＋失血ショック管理優先ROM・循環促進のみ

4.4 V/Qマッチング・シャント・デッドスペース

4.4.1 3領域モデル

  1. 高V/Q (デッドスペース)：肺尖部, COPD bulla。
  2. 適正 V/Q：中葉領域。
  3. 低V/Q～シャント：基部, 肺炎/無気肺。
  • 座位→側臥位：患側上にして高V/Q領域へ換気誘導。
  • 呼気陽圧排痰 (PEP, OPEP)：低V/Qセグメント再開通→PaO2+5 mmHg平均。

4.4.2 EIT(電気インピーダンス断層)とPPGでリアルタイム評価

  • ベッドサイドEITモニター：V/Q比マップで0.3以下領域を色分け。
  • スマートウォッチPPG：夜間SpO2低下パターン→無呼吸 vs 低換気判別。

4.5 多層INCET介入プロトコル〈拡張版〉

レベル身体脳環境心理価値・HOPE
評価DLCO, IMT, EITsEMG呼吸同期CO2/PM2.5ログDyspnoea12,HADSHOPEシート
短期介入IMT30%PImax, PEP歩行メトロノーム3:2呼吸換気+空気清浄導入呼吸瞑想「庭仕事5分」
中期介入HIIT 80%VATVR 呼吸‐動作同期在宅酸素モバイル化CBT「孫と散歩」
長期介入維持IMT20%, Air-Stack音楽呼吸療法住環境改修ACT「同窓会参加」

まとめ ― 拡散・曲線・ABGを統合し“動ける呼吸”を設計する

  1. Fickの法則5変数をデータと身体所見で可視化し、疾患プロファイルを作成。
  2. 酸素解離曲線は“動的バロメーター”として温度・pHの小変化を読み取り運動処方に即反映。
  3. ABGはシンプル3ステップ＋BE/Lac追加で予後とリハ負荷限界を同時に判断。
  4. V/Qターゲットポジショニング＋PEP/OPEPでシャントセグメントを現場で再開通。
  5. INCET四層×HOPE志向でデータを“意味ある呼吸体験”へ変換し、生活役割を取り戻す。

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