VA-ECMOの酸素管理 ― 高酸素とPaO2目標の考え方

はじめに

「VA-ECMOでは、PaO2を何mmHgに保てばよいのか」。現場でよく出る疑問です。

先に結論です。ELSO（体外生命維持機構）の指針には、患者の動脈血PaO2を「〇〜〇mmHg」と決めた目標値はありません。数値で示されているのは、人工肺出口のPO2を約150mmHg（軽い高酸素）に合わせることです。

一方で2025年には、右手のPaO2が150mmHg以上だと急性脳障害が多かった、という観察研究も出ました。この記事では、この2つの「150」を混同しないように整理します。あわせて、PaO2を下げたときに酸素供給（DO2）がどう変わるかを、数値で確認します。

ELSOは何と言っているか

ELSOの成人VA-ECMO暫定ガイドライン（2021年）から、酸素化に関わる記載をまとめます。以下、特に断りがなければ「ELSO」はこの文書を指します。

項目	ELSOの記載（要約）
基本方針	行き過ぎた低酸素・高酸素はどちらも避ける
人工肺出口のPO2	ガス流量とブレンダーで、CO2は正常、PO2は約150mmHgの軽い高酸素に調整する
確認のタイミング	ECMO設定を変えるたびに、人工肺出口側の血液ガスを測る
測定部位	右橈骨動脈の血液ガスと右手のSpO2を使う（上半身の低酸素を見つけるため）
SvO2	流量とHbを調整して66%超を保つ（DO2/VO2が3を超える目安）
CO2	導入時の急なCO2低下は避ける（脳血管の収縮を防ぐため）

患者の動脈血PaO2そのものの目標範囲は書かれていません。数値はいずれも目安です。実際の設定は、施設プロトコルと指示医の判断に従ってください。

「150mmHg」はどこの値か ― 人工肺出口と右手の違い

末梢VA-ECMO（大腿動脈から送血）では、測る場所によってPO2が大きく変わります。

図: 末梢VA-ECMOの測定部位。人工肺出口（①）と右手（②）のPO2は同じにならない

1. 人工肺出口（①）：人工肺を出た直後の血液です。ELSOの「約150mmHg」はこの値です。
2. 右手（②）：脳や冠動脈に近い、上半身の値です。自己心拍の血液とECMOの血液が混ざった結果を見ています。
3. 下半身（③）：人工肺を出た血液が、ほぼそのまま届きます。ELSOは、ここで高酸素と低CO2が起きやすいと注意しています。

自己心拍が回復し、自己肺の機能が悪いと、上半身だけ酸素が低くなることがあります。これを差異性低酸素（ノースサウス症候群、ハーレクイン症候群）と呼びます。右手で測るのは、これを早く見つけるためです。

CO2と酸素は別のつまみで調整する

人工肺のガス交換では、CO2はスイープガス流量、人工肺出口のPO2はFiO2（ブレンダーの酸素濃度）で主に調整します。ELSOも「ガス流量とブレンダーを調整して、人工肺出口で正常CO2と軽い高酸素（150mmHg）を目指す」としています。

調整するもの	主に変わるもの	ELSOの記載（要約）
スイープガス流量	CO2の除去量（PaCO2）	CO2除去はスイープガス流量で決まり、流量を増やすほど除去が増える。PaCO2を非常に効率よく下げる（VV-ECMO版）
FiO2（ブレンダー）	人工肺出口のPO2	ガス流量とブレンダーで、人工肺出口を正常CO2・PO2 約150mmHgに合わせる
ECMO血流量（とHb）	全身への酸素供給量（DO2）	流量とHbを調整してSvO2を66%超に保つ

ここで大事なのは、FiO2を上げても、全身に届く酸素の量はあまり増えないことです。人工肺を出た血液のHbは、すでにほぼ100%酸素と結びついています。酸素供給量を増やしたいときに効くのは、血流量とHbです（後の計算例を参照）。

CO2管理でELSOが注意していること

• 導入時の急なCO2低下を避ける：脳血管の収縮を防ぐためです。VV-ECMO版も、急なCO2低下は神経障害と関連するとしています。
• ゆっくり調整する：VV-ECMO版では、導入時はスイープ2L/分・血流2L/分から始め、PaCO2とpHがゆっくり変わるようこまめに調整するのが妥当としています。スイープは通常1〜9L/分以上の範囲です。
• 下半身の低CO2に注意する：末梢VA-ECMOでは、人工肺出口の血液が下半身にそのまま届きます。高酸素と低CO2は予後に悪影響があり、避けるべきとされています。
• 設定変更のたびに人工肺出口の血液ガスを測る：ブレンダーとガス流量のどちらを変えたときも対象です。

数値はいずれも目安です。VV-ECMO版の数値は、VA-ECMOにそのまま当てはまるとは限りません。

2025年の研究は何を示したか（PMID 41100353）

Anesthesia & Analgesia誌に、VA-ECMO中の高酸素と急性脳障害の関連を調べた研究が載りました。

項目	内容
研究デザイン	単施設・後ろ向き観察研究（北京安貞医院、2017〜2024年）
対象	心原性ショックで末梢VA-ECMOを受けた481例
PaO2の測定部位	右橈骨動脈（ELSOの推奨に沿う）
群分け（24時間後のPaO2）	正常 60〜149 / 軽度 150〜199 / 中等度 200〜299 / 高度 300以上（mmHg）
急性脳障害	164例（34.1%）

正常酸素群と比べた、急性脳障害のオッズ比は次のとおりです。

高酸素の程度	4時間後	24時間後
軽度（150〜199）	2.33	3.44
中等度（200〜299）	4.16	3.28
高度（300以上）	6.10	4.78

院内死亡については、24時間後の高度高酸素（300以上）だけが独立した関連因子でした（オッズ比2.46）。

読むときの注意点

• 後ろ向きの観察研究なので、示せるのは「関連」までです。高酸素が脳障害の原因だとは証明されていません。
• 重症の患者ほど高酸素になりやすかった、などの偏りが残る可能性があります。著者も、測れていない要因による交絡を限界に挙げています。
• オッズ比は「リスクが〇倍」とは同じではありません。
• 単施設の結果です。他施設や別の管理方法でも同じになるかは分かっていません。

この研究のPaO2は右手の値です。ELSOの「人工肺出口150」とは測定部位が違うので、そのまま比べられません。

なぜ高酸素が問題視されるのか

ELSOは、人工肺出口の血液による高酸素と低CO2が、予後に悪い影響を与えると述べています。その機序として、一般に次のようなことが挙げられています。

• 脳血管の収縮：高酸素や低CO2で脳の血管が細くなり、脳血流が減る可能性
• 活性酸素（ROS）：虚血のあとに高濃度の酸素が届くと、活性酸素が増えて組織を傷める可能性（再灌流障害）

どちらも「考えられている機序」です。VA-ECMOの患者でどの程度影響するかは、まだ研究が続いています。

PaO2を下げるとDO2は減るのか

「PaO2を下げると、酸素が足りなくなるのでは」という不安はもっともです。酸素供給量（DO2）の式を分けて考えます。

図: iDO2はCI・結合酸素（Hb）・溶解酸素（PaO2）の3つで決まる

iDO2（体表面積あたりのDO2）は、次の式で計算します。

iDO2 = CI ×（1.34 × Hb × SaO2 ＋ 0.003 × PaO2）× 10

• 結合酸素（1.34 × Hb × SaO2）：ヘモグロビンが運ぶ酸素です。DO2の大部分を占めます。
• 溶解酸素（0.003 × PaO2）：血漿に溶けた酸素です。PaO2を上げて増えるのはここだけです。

計算例：PaO2を300から150に下げると

Hb 8.0 g/dL、CI 2.4 L/min/m²、SaO2 100%とした仮の条件で計算します。

PaO2	結合酸素	溶解酸素	iDO2	溶解酸素の割合
100 mmHg	257	7.2	約264	約3%
150 mmHg	257	10.8	約268	約4%
300 mmHg	257	21.6	約279	約8%

単位：mL/min/m²。数値は計算上の目安です。

図: PaO2を300→150mmHgにしても、iDO2は約279→268（約4%減）

SaO2がほぼ100%に保たれていれば、PaO2を半分にしてもiDO2の減少は約4%です。DO2を増やしたいときに効くのは、流量（CI）とHbです。

ただし、溶解酸素の割合はHbが低いほど大きくなります。高度の貧血では、PaO2の寄与を小さく見積もりすぎないよう注意が必要です。また、SaO2が下がる領域までPaO2を下げると、結合酸素が減ります。

酸素が足りているかはDO2/VO2とSvO2で見る

PaO2の高さよりも、「酸素の供給が消費に見合っているか」を見ることが大切です。

図: ELSOはDO2/VO2 3超を目標とし、SvO2 66%超をその目安としている

指標	目安（ELSO）
DO2/VO2	3超を目標（正常は約5、ショックでは約2）
SvO2（脱血側）	66%超を保つ

VA-ECMOでは、脱血管の血液の酸素飽和度（SvO2）を連続で測れます。SvO2が保たれていれば、全身の酸素需給は保たれていると考えられます。VO2はBSA × 125 mL/min/m²で概算されることが多いですが、あくまで目安です。

DO2/VO2の試算は、ECMO Supportシミュレータで手元の数値を入れて確かめられます。

CEが確認すること

1. 設定変更のたびに人工肺出口の血液ガスを測る：ブレンダー（FiO2）やスイープガスを変えたら確認します。PO2とPCO2の両方を見ます。
2. 右手の血液ガスとSpO2を見る：差異性低酸素を見逃さないためです。脈圧が小さくSpO2が拾えないときは、血液ガスの回数を増やします。
3. 脳と下肢のNIRSを確認する：ELSOは、差異性低酸素や下肢虚血の把握にNIRSを挙げています。下肢のNIRSは50%以上（できれば60%以上）、左右差20%未満が目安です。
4. SvO2の推移を追う：66%を下回る傾向があれば、流量・Hb・酸素消費の増加（発熱、シバリングなど）を確認します。
5. 導入直後のCO2の下がり過ぎに注意する：スイープガスが多すぎると、急にPaCO2が下がります。
6. 変更は指示医と相談する：FiO2やスイープの目標値は、施設プロトコルと指示医の判断に従います。

よくある質問

ELSOはPaO2の目標値を決めていますか？

患者の動脈血PaO2の目標範囲は示していません。示しているのは「人工肺出口を約150mmHgの軽い高酸素に」という目安と、「行き過ぎた低酸素・高酸素を避ける」という方針です。

右手のPaO2と人工肺出口のPO2は同じですか？

同じにはなりません。右手の血液には、自己肺を通った血液が混ざります。末梢VA-ECMOでは、人工肺出口の値が下半身に近い値です。

2025年の研究から「PaO2は150未満にすべき」と言えますか？

言い切れません。単施設の後ろ向き研究で、示されたのは関連です。目標値を変えるかは、前向き研究の結果や施設の方針を踏まえて判断します。

PaO2を下げると酸素不足になりませんか？

SaO2がほぼ100%に保たれていれば、DO2の減少はわずかです。上の計算例では、300から150に下げて約4%の減少でした。酸素が足りているかは、SvO2・乳酸・NIRSなどで確認します。

CO2が高いときは、FiO2を上げればよいですか？

いいえ。CO2の除去量を決めるのはスイープガス流量です。FiO2は主に人工肺出口のPO2を変えます。スイープを上げるときは、PaCO2が急に下がりすぎないよう、血液ガスで確認しながら調整します。

VV-ECMOでも同じですか？

VV-ECMOは考え方が違います。ELSOのVV-ECMO版では、動脈血SaO2は通常80〜90%で、%よりも組織の灌流で評価するとしています。詳しくはVV-ECMO管理編をご覧ください。

まとめ

• ✅ ELSOに、患者の動脈血PaO2の目標範囲はない
• ✅ ELSOの「約150mmHg」は人工肺出口のPO2
• ✅ 右手の血液ガス・SpO2で、上半身の低酸素を見る
• ✅ CO2はスイープガス流量、人工肺出口のPO2はFiO2、酸素供給量は血流量とHbで調整する
• ✅ 導入時の急なCO2低下は避ける
• ✅ 2025年の研究は、右手PaO2 150以上と脳障害の「関連」を示した（因果は未証明）
• ✅ SaO2が保たれていれば、PaO2を下げてもDO2はわずかしか減らない
• ✅ 酸素が足りているかは、DO2/VO2・SvO2（66%超）で見る

参考

• Lorusso R, et al. ELSO Interim Guidelines for Venoarterial Extracorporeal Membrane Oxygenation in Adult Cardiac Patients. ASAIO J. 2021. PDF（ELSO）
• Management of Adult Patients Supported with Venovenous Extracorporeal Membrane Oxygenation (VV ECMO): Guideline from the ELSO. ASAIO J. 2021. PDF（ELSO）
• Yang Y, et al. Early Exposure to Arterial Hyperoxia During Extracorporeal Membrane Oxygenator Support and Acute Brain Injury and Mortality in Patients With Cardiogenic Shock. Anesth Analg. 2025. DOI / PubMed

※本記事の数値はすべて目安です。実際の管理は、施設プロトコルと指示医の判断を優先してください。