PulmCrit - 中心静脈の酸素飽和度：シグナルかノイズか？

早期目標指向型治療のRivers試験に基づき、中心静脈酸素飽和度(cvO2%)が蘇生目標として浮上しました。これは10年以上にわたって推奨されてきましたが、PROCESS、PROMISE、ARISEの各試験でcvO2%のモニタリングは不要であることが示されました。しかし、ICUにおけるcvO2%のニッチな役割はまだ残っています。cvO2%は、患者がどのタイプのショックを受けているかを選別する目的で、時々チェックされ続けています。その理論的根拠は、高出力のショック状態（例：敗血症、アナフィラキシー）は cvO2%を増加させ、低出力のショック状態（例：心原性、出血性）は cvO2%を減少させるべきであるというものです。

最近、ジーニアス総合病院では、cvO2%が誤解を招くような症例がいくつか発生しました。具体的には、心原性ショックや出血性ショックにもかかわらず、cvO2%が上昇していました。

心拍出量のモニタリングにcvO2%を使用する生理学的根拠

これは次のように導かれるFick方程式から始まります(ここでmvO2%は肺動脈で測定された混合静脈飽和度です)(5)。

この方程式は、混合静脈酸素飽和度に基づいて心拍出量(CO)を計算できるように並べ替えることができます：

これは、混合静脈酸素飽和度を使用して心拍出量を計算する方法です（例えば、肺動脈を使用して）。肺動脈カテーテルの使用など）。)

これが、ショック状態を区別するために cvO2% を使用する根拠です。なぜなら、理論的には、患者が高出力または低出力のショック状態にあるかどうかを明らかにしなければならないからです。

cvO2%を見ただけでは、心拍出量が多いか少ないかを判断することはできません

以前は、cvO2%を見れば、心拍出量が増加しているのか（cvO2% >70%）、減少しているのか（cvO2% <70%）を見分けることができると考えていました。しかし、これが間違っていることを示すのは簡単です。ここではまず、上記のFick計算の導出の1行目にある1つの誤りを認識します。

組織に送られる酸素は、ヘモグロビンに結合した酸素と、血漿に直接溶解した酸素の両方から供給されます。通常の状態では、ヘモグロビンに結合している酸素に比べて、血漿に溶け込んでいる酸素の量はごくわずかです。しかし、ICUは生理的に正常な状態ではありません。ヘモグロビン濃度が低く（例：HgB 6mg/dL）、100%FiO2を使用している患者さんでは、かなりの量の酸素が溶解している可能性があります（～15％）。これは臨床的にも確認されています。 Legrand 2014 では、40% FiO2 から 100% FiO2 にすると cvO2% が平均 13% 増加することが示されました。より正確な式は以下の通りです：

この式を使ってFickの式を再導出すると、以下の式が得られます：

この式の長さは、cvO2%と心拍出量の関係が複雑であることを示しています。さまざまな変数の影響を知るために、以下に仮想患者の例を挙げて、変数がどのようにcvO2%に影響するかを説明します。

このように、cvO2%と心拍出量の間には単純な関係がないことは明らかです。

これを説明するもう一つの方法は、cvO2%に影響を与える要因を単純に列挙することです(以下の表; Bloos 2005)。関与する多くの要因に基づいて、cvO2%と心拍出量の間には単純な関係が存在しないことが明らかになるはずです。

心拍出量を計算しても、それを知ることはできません

そうですね、cvO2%を見ても心拍出量を知ることはできません。しかし、もっと洗練されたらどうでしょう。まず、患者に過剰な量のFiO2とPaO2を与えるのをやめることができます（高酸素を避けることはいずれにせよ良い習慣です）。そうすれば、PaO2 の項がなくなり、以下に示すような伝統的な Fick 式が使えるようになります。次に、この方程式から心拍出量を計算し、ヘモグロビンや動脈の酸素飽和度などの変数を考慮することができます。

これで一歩真実に近づきましたが、多くのエラーの原因が残っています：

ほとんどの臨床医はベッドサイドでVO2を測定する能力がありません。
中心静脈の酸素飽和度は、実際の混合静脈の酸素飽和度の推定値としては不十分です。例えば、敗血症におけるcvO2%とmvO2%を比較したある研究では、両値の差の95%信頼区間は-12%から15.

これらの誤差が算出された心拍出量の誤差に与える複合的な影響は、多変量計算を用いて推定することができます（aO2%は動脈血酸素飽和度を表します）。

いくつかの潜在的な値を入力して、どのくらいの誤差が生じるか見てみましょう。5 mg/dL

動脈血酸素飽和度 = 96 +/- 1%

中心静脈血酸素飽和度 = 70 +/- 5%

これらの値を上の式に当てはめると、4つのパラメータすべてにランダムな誤差が生じ、計算された心拍出量に1.2リットル/分の標準偏差が生じることになります。この標準偏差に基づくと、算出された心拍出量の95%信頼区間は±2.3リットル/分となります(6)。

この計算を検証するために、モンテカルロ・シミュレーションを行うことができます。これは、上記の値と無作為化された正規分布関数を用いて、5,000人の想像上の患者の値を生成するというものです(1)。これにより、算出された心拍出量の標準偏差は1.4リットル/分となり、わずかに高いものの、同様の結果が得られます(2)。

上記の例での不確実性の量は、実際にはかなり保守的です。例えば、重症患者の場合、推定VO2の誤差は±25ml/minよりもはるかに大きくなります。前述のBeestのデータや他の同様の研究に基づくと、cvO2%の標準偏差は8-10%に近いかもしれません。

要するに、Fick式は、入力された各値に含まれるランダムな誤差の量を増幅するということです。個々の変数が適度な誤差でわかっていても、計算された心拍出量は不合理な誤差で変化します。

cvO2%に基づいて全身の酸素化の適切さを判断することは不可能です。

酸素抽出率とは、体内で消費された酸素（VO2）と体内に供給された酸素（DO2）の比率のことです。通常の酸素抽出率は約30%です。体内に供給される酸素量（DO2）が減少すると、より多くの酸素が消費されるようになります（酸素抽出率が高くなります）。酸素抽出率>50%は、しばしば酸素不足の状態を反映しているとみなされます。

cvO2%をmvO2%に近づけ、さらに動脈のO2%を100%に近づけると次のようになります。

cvO2% <> 50%)
cvO2% > 70%は全身の酸素化が不十分であることを示唆しています。

ある意味では、cvO2%を心拍出量の代用として考えるよりも正確です。これは、VO2やヘモグロビンを知る必要がないため、心拍出量の代用としてcvO2%を考慮するよりも正確な方法です。このことは、十分な全身酸素化を確保するために、cvO2% > 70% (Rivers Protocolを参照)を目標とする根拠として利用できるかもしれません。残念ながら、cvO2%が酸素化の正確な測定値であることを妨げるいくつかの限界があります：

患者は酸素化が不十分であるにもかかわらず、高いcvO2%を持つことがあります：cvO2%は、体のさまざまな部分からの酸素抽出の加重平均です。敗血症などで組織を通過する血液が生理的にシャントされると、cvO2%が上昇する傾向にあります。このように、一部の組織で酸素供給が不十分であっても、cvO2%が上昇する可能性があります。
患者は酸素供給が十分であるにもかかわらず、cvO2%が低いことがあります。慢性心不全の患者の中には、ショック状態ではないにもかかわらず、非常に効率的な酸素抽出（cvO2%〜50〜60%）で代償する場合があります。 cvO2%が70%であれば集団の平均的な「正常」を示すことになりますが、cvO2%が低ければ必ずしも臨床的に有意な酸素欠乏を示すわけではありません。
このブログでは、直接的な証拠がないため、より理論的なアプローチをとっています。
- ARISE、PROMISE、またはPROCESS試験において、生理学的目標としてのcvO2%の使用は、敗血症性ショックの蘇生のための転帰を改善しませんでした。
- 敗血症性ショックは、低い、正常、または高いcvO2%の値を伴う可能性があることは、文献で十分に確立されています。心原性ショックは典型的に低いmvO2%値を引き起こすが、一部の患者には正常/上昇したmvO2%値が存在するようである(Edwards 1991)(4)。
診断テストを理解する：シグナル、ノイズ、デタラメ。

患者さんを評価するとき、私たちは新しいデータを、その患者さんに何が起こっているかについての私たちの先入観と絶えず統合しています。

ここで想像される可能性のあるシナリオは、大まかに3つあります。新しいテスト結果は、テスト前の患者の概念よりも正確です。この場合、追加されたテスト結果は、患者に対する理解を深めることになります。
ノイズ。新しいテスト結果は、テスト前に行った患者の概念化と比較して、同じくらい正確です。この場合、追加されたテスト結果は、私たちを正しい方向に導くのと同様に、私たちを誤解させる可能性があります。平均して、新しいテスト結果は何も追加しません。
嘘です。新しいテストは、テスト前の患者の概念よりも正確ではありません。

研究ではテストの性能を単独で評価していますが、これはテストが現実に機能する方法ではありません。例えば、最近の論文では、一般的に使用されている臨床上の決定ルールの多くは、臨床家のベースラインの判断を上回ることはないと示唆されています（Schriger 2016）。

有用であるためには、検査は患者に対するベースラインの臨床的評価を大幅に上回るものでなければなりません。

このルーブリックは、cvO2%を理解するための枠組みを与えてくれるかもしれません。例えば、cvO2%が40%の患者は、cvO2%が95%の同様の患者よりも心拍出量が低いと思われます。しかし、特にベッドサイド心エコーの時代には、cvO2%が患者の臨床評価に何かを加えているかどうかは疑問です（例えば、cvO2%が40%の患者は、明らかに低出力のショック状態にあるでしょう）。

中心静脈の酸素飽和度を見ただけでは心拍出量を推定することはできません。
他の変数（ヘモグロビン濃度など）を考慮したFick計算を行ったとしても、中心静脈酸素飽和度を用いて心拍出量を正確に算出することはできません。
中心静脈酸素飽和度が正常または高い場合、患者が十分な組織酸素供給を行っていることを安心させるために使用することはできません。
中心静脈酸素飽和度は、おそらく患者の評価に有用な情報（他の臨床パラメータに基づいて推測されるものよりも正確な情報）を提供することはできません。

Notes

Microsoft Excelのランダム化正規分布関数を使用しました。 NORMINV(RAND(),mean,stdev).
モンテカルロ・シミュレーションは、二次導関数と変数間のより高度な相互作用を考慮に入れることができるので、より正確です。
Magic 8-ball image courtesy of http://www.redkid.net/generator/8ball/. PulmCritのブログでは、実際にMagic 8-ballを臨床治療に使用することを提唱していません。
また、敗血症や心原性ショックでは、心拍出量が常に予測通りに振る舞うわけではないことにも注意が必要です。敗血症による心筋症の患者では、心拍出量が減少することがある。
動脈血酸素量をml/dLからml/Lに変換するためには、ここでの10の乗数が必要である。
95%信頼区間は1.96に標準偏差をかけたものと推定できます。

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JoshはPulmCrit.orgの制作者です。orgの生みの親です。バーモント大学のPulmonary and Critical Care Medicineの准教授でもあります。

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