Blog-Dr城下の呼吸器雑記帳

血液ガス値の温度補正には科学的根拠がない

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当院呼吸器科では、以下の論拠に従い、全ての血液ガス分析値に対し温度補正を行なっておらず、体温がいかなる値であっても、37℃で（体温補正なし）で記録しています。臨床解釈は、in vitroではなく、in vivoでの変動を含めて考慮すべきです。人より動物の方が体温が高いことは分かっておりますが、それでも自然科学研究における血液ガスの理論体系が37℃で成り立っておりますので、その理論を適用するなら、検体は37℃で算出すべきと考えております。その一定した基準のもとで、症例内、症例間比較を行なっております。以下、文献の中で、AaDo2に関しては、温度補正し正確なPAo2とPao2の較差を求めた方がよいかもしれないと、記述がありますが、この文献記載にもあるように、煩雑にすることによって測定後エラーが生じうるリスクが高くなります。さらに重要なことはPAo2とPao2双方の温度補正のするかしないかを統一することであり、症例内や症例間比較を行うためには採血環境の違いを一定の標準化を行う必要があるとの見解から、AaDO2の算出も含めて温度補正せず37℃で算出しています。

犬・猫の呼吸器科　城下

参考文献1

（シャピロ血液ガスの臨床、シャピロ著、市瀬裕一監訳、医学書院MYW、1995年-第19章　血液ガス値の温度補正p189-194、より抜粋）

手術室(operating room : OR)や集中治療室(intensive care unit: ICU)，救急室そしてそのほか緊急用の施設では異常体温は珍しくないから，pH，二酸化炭素分圧（partial pressure of carbon dioxide : Pco2)，酸素分圧（partial pressure of oxygen : Po2)の値の温度補正は日常的に行われている. 議論の的になりがちなこの作業は，一定量の酸素（o2)と二酸化炭素（co2)を含有する血液の検体は異なる温度で分析すると異なるガス分圧を示す，と物理学的にも化学的にもいわれていることに由来する. 表19-1は一般的に認められている正常血液での温度補正値である.

この章の目的は，以下のとおりである

  • 温度補正の過程を定義する.
  • 温度変化による生理学上の重要性について言及する.
  • 温度補正には科学的根拠がないことを立証する.
  • 患者の体温が異常であるときの血液ガス値の合理的な解釈を提言する.

表19−1　正常血液での温度補正値＊

℃ °F pH Pco2 Po2
20 68 7.65 19 27
25 77 7.58 24 37
30 86 7.50 30 51
35 95 7.43 37 70
36 97 7.41 38 75
37 99 7.40 40 80
38 100 7.39 42 85
39 102 7.37 44 91
40 104 7.36 45 97

＊Pco2: 二酸化炭素分圧、Po2:酸素分圧

►温度補正の定義◄

開放系では分圧勾配により気体分子が飛び交う潭境に血液がさらされることになる.たとえば室 内気にさらされている毛細血管や血液の検体である.一方，動脈，静脈，空気漏れのないシリンジや血液ガス分析器の中の環境は，理論的には閉鎖系であり分圧勾配によって血液が気体ガスに変わることはない.閉鎖系で温度の変化に伴って起こる血液ガス分圧の変化はin vitroでの温度変化による血液ガス分圧の変化とされる. 一方開放系で起こる変化はin vivoでの温度変化が血液ガス分圧を変化させた結果である.

動脈血ガスの検体を動脈中の温度で直接入手するためには，測定電極の温度を患者の体内温度に合わせなければならない.そのような処置には各測定機器につき最低30分ずつ余分にかかることになり，検査室では大変な手間がかかることは明らかである（第27章参照).このような非実際的で不快な要因を避けるためにpH, Pco2，Po2の電極は血液の検体が入っている容器がさらされている環境と同じ常時37℃の状態で包み込んである.それ故，患者の体内温度と関係なくpH, Pco2, Po2値は37℃の閉鎖系で分析される.

 “温度補正”という用語は，採取した検体が動脈中に存在していたときのガス分圧をより正確に知るため，37℃で測定された値に対し数学的調整を行うことを意味している. 一般的に適用されている公式は，その適否がわからなくなるような多くの要素と関連して広く吟味されている1,2.  温度補正の公式の由来は，閉鎖系でのin vitroの変化に関してはきわめて経験的なものであるが，臨床的に意味のある範囲内では理にかなって正確であると一般的に認められている.温度補正処理が容易にできる微量処理装置の技術が世界的に普及したため，この操作が非常に一般的となった.

►温度変化の生理的重要性◄

生物学上の測定に対する臨床的解釈は“正常”範囲の定義によって異なる.それ故，血液ガス値 を温度補正することが臨床上適切かどうかを判定する前に，温度変化により生ずる物理的変化を，我々自身がどれほど理解し確認できるのかを吟味しなければならない.

酸素化への影響

37℃におけるO2に関するホメオスタシスは広く研究されている. 正常温の健常成人は動脈血酸素分圧（partial pressure of arterial oxygen: Pao2)が60 mmHg以上—ヘモグロビン（hemoglobin : Hb)濃度と心血管機能が十分であれば—で，組織へのO2供給を保つことができる（第8章参照). 37℃以外の体温で最小限許容できるPo2のレベルを決定することはできない. なぜなら これを決定するために必要なデータで利用可能なものは，複雑な病態と治療の修飾を受けているからである.

高温

成人のO2消費量（O2 consumption: Vo2)に対する温度変化の影響は，おおよそ1℃につき10%であり，1°Fにつき7 %である.　正常の場合，高温に伴って増大するO2消費置は、Pao2、心拍出量 (cardiac output :QT)，分時換気量（minute ventilation : MV)の増加に比例する.　図4-5で図式的に示したように，温度の上昇はHb-O2親和性を減少（解離曲線の右方移動）させる. Po2およびヘモグロビン酸素飽和度（oxyhemoglobin saturation : So2)の初期値が正常範囲のときは 温度の上昇によりPo2値はさらに増加，So2値は若干減少し，Hb-O2親和性の減少のためO2は 組織に放出されやすくなる.しかしPo2とSo2の値が低酸素血症の範囲にあるときは，高温のためPo2の値にかかわらず，動脈血酸素含量 (arterial oxygen content : CaO2)が低下することにより 解離曲線は右方移動し，理論的には組織酸素化が脅かされることになる.

高温についての生理学は直接的で論理的であり，動物実験で証明可能なのであるが3，臨床デ一夕には混乱や矛盾がしばしばある. たとえば熱射病患者では,その重篤な状態と，37℃での(補正しない)血液ガス値が低酸素血症を証明しているにもかかわらず，室内気呼吸下の温度補正したPo2は80 mmHg*以上である4.

低温

低温下ではHb-O2親和性が増すことによりO2解離が起りにくくなり，Pao2は予測どおり減少すると思われる。しかしヒ卜に偶発的に生じた低温下で得られたデータでは，動脈血の低酸素血症の要因として，直接的に温度変化によるものに加えて，心肺系の要因が多く関与している可能性があることが証明されている5. さらに，低換気，血管収縮，不均一な組織温度などの病態生理上の要因のためO2供給が不十分になる.　低温状態において組織の低酸素症を起こさないPao2の最小値を決められる臨床上のデータはない.

要約

  • 理論的にも経験的にもin vivoでのPao2は体温により変化するといえそうだが，O2供給に対するこの変化の臨床上の重要性は，多くの要因により調節される.
  • 37℃以外の体温では安全なPao2の最小値というものは確かめられていない.
  • 状況によっては温度補正されたPao2は37℃で測定された値と比べて臨床情報として有用性に欠けることがある。

酸-塩基平衡

低体温下では、実際の体温で測定すると動脈血pH(arterial pH: pHa)は上昇し、Pco2は減少する。しかしこの“アルカローシスのような”変化は37℃で測定すると生じない.　異なる温度における“正常な”酸–塩基平衡とか，pHやPco2をどのように分析し解釈するかということを定義することに疑問が出てくる6.

冬眠中の動物の中には異なる温度においても変化しない正常な酸-塩基平衡をもつものがあるが7，比較生理学および人類学からは“正常”な酸-塩基の範囲は体温の変化に従って変わるといえそうである8,9. 温血動物では細胞内液および細胞外液のpHは水（H2O)の中性pHと同様，温度変化に対応した変化を示す6,10. このように温度に対する変化は正常な酸-塩基平衡からの逸脱を表すものではないことを示唆している.　温度変化に伴って同時に生ずるPco2の変化は，おそらく電気化学的中性を維持するために最も重要な役割であり，CO2の正常なホメオスタシスから逸脱していることを表すものではない.　異なる温度を示すさまざまな箇所で末梢循環中のpH, Pco2が同様の変化を示が，これはこの考えを支持する証拠である11.　さらに，体外で異なる温度にさらした血液ではpHやPco2が著しく変化するにもかかわらず，酸-塩基平衡や電解質平衡は変化しない12

温血動物においてのデータからは，ホメオスタシスをつかさどる機構はタンパク緩衝系および酵素に中心があるとされる. 特にヒスチジン残留物上のイミダゾール群はいわゆるalpha-stat回路といわれる.この機序によれば低温下でpHの上昇, Pco2の減少がみられ、重炭酸イオン(HCO3-)濃度は不変となる.　alpha-statの概念では37℃での（温度補正を行わない)pHおよびPco2の値を使用し，pH-statの概念では患者の体内温度で補正したpHおよびPco2の値を使用する.

“正常”なpHの値は，温度変化に伴って予測可能な様式で変化するというのが，今までにわかっているデータから得られる合理的な解釈である.この考え方からいけば，in vivoのいかなる温度でも酸–塩基状態が正常なら，in vitroでの37℃におけるpHおよびPco2値は、7.40および40 mmHgに近くなるはずである。逆にいえばin vivoでの酸-塩基異常は, 37℃での測定で反映されるはずなのである6,13,14. 動物実験で吸気ガスにCO2を加えなかったときの方が平均動脈圧および心拍数がよく，37℃でのPco2は40 mmHg付近に維持されることが証明されたとき15-18， “温度補正”したPco2値を40 mmHg付近に維持するためにかつて一般的に行われていた，低温麻酔中吸入ガスにCO2を加えるという処置が廃止になった19,20. この歴史的事実によって，仮説の正統性が臨床的に証明された21.

37℃で測定されたpHとPco2が体温と関係なくin vivoでの酸-塩基状態を最もよく表していると結論づけるのが理にかなっている.

Pco2と脳

低炭酸ガス血症によって生ずる血管収縮により脳血流が著しく減少するため，低温中in vivoでPco2が低値であることの影響は重要である.しかし哺乳動物での研究によれば，低温による脳血流の減 少や血管収縮があっても脳に低酸素症の形跡は認められず15,22，このことは全身的な代謝需要の減少を伴っていることを示唆している.

知られている範囲では，低温により生ずる低炭酸があっても低炭酸による血管収縮によって脳の低酸素症が起きたと判明したことはない.さらに，脳血流調節は低温中変化するが，Pco2が脳血管の緊張度の主たる調節要因であることに変わりはなく，血管感受性は体温に関しては予想されたとおりに変化する.それ故，補正されていないPco2値(37℃で測定されたもの）は，いかなる体温においても脳血管調節に関する信頼できる指標である.

►温度補正についての科学的根拠の欠如◄

pHや血液ガスの値に対して温度補正をすることの正統性は，in vivoの血液ガスの正確な値を “知る”ことが患者のケアに有用であるという信念に基づいている.この前提はpH, Pco2，Po2の 正常範囲とは体温の変化にかかわらず一定である，あるいは正常範囲は体内のすべての温度について定まっている，ということを意味している. しかしどちらを選ぶにしてもこれらの考えは妥当性に欠けている.

血液ガスの値の臨床上の評価は.温度補正がなされないときのほうが適切になされるということ がほぼ例外なく主張できる.体温に変化がある場合に血液ガス測定値の温度補正を日常的に行うことは科学的根拠がないという我々の主張を，以下の要素は強く支持している.

・37℃で測定したpH, Pco2は患者の実際の体温でのin vivoの酸-塩基状態を確かに反映する。

・温度変化によるpHおよびPco2の変化は、HCO3-の計算値に影響を及ぼさない。

・CO2産生（carbon dioxide production: Vco2）と動脈血二酸化炭素分圧(partial pressure of arterial carbon dioxide :  Paco2)は温度変化により平行して変化するため，肺胞換気についての臨床的な評価は37℃においてホメオスタシスが良好に確立されているということを適用するとき最も信頼できるものとなる.

・低炭酸ガス血症が脳内血流量を減少させていると予想されるときに，37℃でのPaco2の測定は，温度補正した値として臨床的に信頼性がある.

・37℃以外の温度でのO2供給とO2需要の平衡状態を正しく定量化できるデ一夕は得られていない.温度補正したPo2値で，臨床的により適切な解釈ができるわけではない.

オキシヘモグロビンの測定

閉鎖系では，So2の変化は0〜42℃の範囲において2%未満であるということはよく知られている23,24. このことは，測定が患者の体温とは比較的独立したものと考えられうることを示唆している.　So2をPo2-pHノモグラムを用いて計算するとき，臨床的に起こりうる温度範囲（18〜42℃)で は，in vivoでもSo2の変化は非常に小さいので，その関係は温度と独立したものであると考えられうる.

酸素含量の指標

酸素含量（oxygen content : Co2)は，Hb含量（g/dl)とSo2(表4-1参照）を共に測定することによって計算すると，最も信頼できる値を得ることができる.閉鎖系では血液Co2は温度が変化しても同じでなければならないため，So2とPo2の変化はO2分子が解離して結合する間の移動に よってのみ生ずる.したがって，動脈血-混合静脈血酸素含量較差[arterial-mixed venous oxygen content difference : C(a-V)o2]，肺内短絡（intrapulmonary shunt : Qsp/Qt), 推定上の短絡（第 7章参照）のようなCo2の指標は，患者の体温に関係なく37°Cで正確に計算されうる.

 

酸素分圧の指標

肺動脈の血液の検体が手に入らないとき，肺胞気-動脈血（alveolar-arterial :A-a)Po2の指標は，動脈の酸素化の不足についての肺の役割を表すことによく使用される（第7章参照).最も普通に用いられる指標は，肺胞気-動脈血酸素分圧較差[alveolar-arterial Po2difference :P(A-a)o2]，呼吸指数[respiratory index : P(A-a)o2/Pao2]，動脈血-肺胞気酸素分圧比(arterial-alveolar oxygen tension ratio : Pao2/PAo2),そして動脈血酸素分圧-吸入気酸素濃度比[arterial-inspired oxygen fraction ratio : Pao2/吸入気酸素濃度（％)]である.Qsp/Qtを表すPo2の指標の限界については，第7章で議論され証明されている. 肺胞気の均等(第7章）を仮定して肺胞気酸素分圧(partial pressure of alveolar oxygen : PAo2)を計算する場合温度としては37℃が考えられるため，37℃でのPo2値が比較に出される. しかしPAO2が呼気終末酸素分圧値に相当すると考えられる場合は、in vivo(体温)肺胞気分圧との真の違いを表すためにPao2値は温度補正するべきである。

 

呼気終末二酸化炭素分圧

赤外線分析による力プノグラフイーや質量分析法が，非侵襲的モニターとして一般的に使用され る（第21章参照). 呼気ガス測定はin vivo(体温での)肺胞気二酸化炭素分圧（partial pressure of  alveolar carbon  dioxide:PAco2）を表す。それ故にたとえば，正常な肺胞換気で体温が30℃の 場合，呼気終末二酸化炭素分圧（end-tidal partial pressure of carbon dioxide : Petco2)が28 mmHgであるのに，補正を行わない(37℃での）Paco2は40 mmHgとなる. 動脈血-呼気終末二酸化炭素分圧較差[arterial-to-end-tidal Pco2difference : P(a-et) co2]が不適切に解釈されな いよう臨床医はこのことを知っておくべきである.この場合，Paco2にせよPetco2にせよ，他方を一定にして温度補正をすべきである.

►結論◄

pH，Pco2，Po2値を日常的に温度補正することは，患者の体温が非常に高温であったり低温であったりした場合，血液ガスの値に大きな違いがあるとの観察に基づいている.この観察のため， 臨床医の中には補正していない37℃での値は“誤り”であるという非現実的な結論を出す者もいる.この表面的な思考過程には，温度補正した値は“正しい”という根拠のない結論に至るかもしれない危険性がある.

患者の体温に大きな変化があっても，代謝、血管機能、呼吸における複雑な結果を、我々が十分に理解することはできないという事実は単純なことである. それ故，補正された血液ガスも補正されていない血液ガスも共に、体温に大きな変動のある患者ではその有用性は不確実である. 温度補正した値のほうが37℃で測定した値よりよいと決めてかかることには，論理的にも科学的にも根拠がない. 事実，技術的あるいは生物学的なデータによって，37℃以外の温度における値を用いることは、ほとんどのすべての状況において臨床的有用性がないという結論に達する。

さらに血液ガスの温度補正を日常的に行うことは，実際面で不便な点がある.まず，補正した血液ガスを解釈するには，使い慣れ，十分に立証されている37℃における血液ガス値解釈の指標から外れなければならないことである. 2番めは，温度補正は検体を採取したときの患者の実際の体温を検査室が知っていることが前提であるということである.我々の経験では，患者の実際 の体温が報告されなかったり誤って伝えられることがしばしばある. 3番めは，温度補正された値が補正されていない値と間違えられたりその逆になったりすることである.

マイクロプロセッサーの技術により温度補正を難なくこなせるようになった.しかし，これがで きるようになったときに，温度補正はよく考えても不要であり，最悪の場合は間違って解釈されるかもしれないとわかったことは皮肉なことである. 補正しない（37℃における）血液ガス値のみが，普通に報告されるべきであるという我々の提言は，既存のデータにより支持されている.したがって，温度補正された値は，医師に特別に要請されたときだけ計算されるべきである.このようにすれば混乱は避けられるし，温度補正された値についての解釈の貴任は要請した医師にあるということになる。

 

引用文献

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更新日：2018年9月6日

 

 

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