19歳の男性が、自動車衝突事故で外傷性脳損傷を受け、救急部に運ばれてきた。 血圧は110/70mmHg、脈拍は114/分である。 瞳孔は散大し、等しく、光に反応する。 耳の後ろに紅斑があるが、その他の外傷所見には異常なし。 急速挿管を行い、機械的人工呼吸を行う。 非造影頭部CTスキャンで、前頭部挫傷と頭蓋底骨折が確認される。 1日後、頭部CTスキャンでびまん性脳浮腫を認める。 人工呼吸器の呼吸数はPaCO2が26～30mmHgになるように調整されている。 この介入の効果として最も考えられるのはどれか。
A.
脳の代謝需要の減少
(12%)
B.
脳灌流の増加
(19%)
C.
脳血液量の増加
(1%)
D.
脳血管抵抗の増加
(61%)
E.
脳脊髄液の膀胱嚢への貯留増加
(5%)
正解
D
脳は頭蓋に包まれているため、拡張する余地はほとんどない。 頭蓋内構成要素（例えば、脳組織、血液、脳脊髄液[CSF]）のいずれかにわずかな容積変化が生じると、頭蓋内圧（ICP）に大きな変化が生じる。 したがって、脳血液量のわずかな増加でもICPを上昇させ、脳圧迫を引き起こす可能性がある。
脳循環に影響を及ぼす主な因子は、全身血圧と動脈血ガス濃度である。 全身血圧が60～140mmHgの場合、（脳血管の拡張と収縮を介した）自己調節により血流が一定に保たれるため、脳血液量にはほとんど影響しない。 血圧が150mmHgを超えると、脳血管量と血流量が増加し、それに伴ってICPが上昇する。 一方、血圧が50mmHg未満では脳低灌流が起こり、虚血の可能性がある。
動脈血ガスも脳血流に強力な影響を及ぼし、PaCO2が最も重要な調節因子である。 過呼吸によるPaCO2の低下は血管収縮を引き起こす。 その結果、脳血液量が減少し（選択肢C）、ICPが低下する。 PaCO2を低下させることは、脳浮腫のある機械的人工呼吸患者においてICPを低下させるために採用される手段の一つである。
(選択肢A）脳は非常に多くの酸素を必要とし、体内で消費される酸素の約20％を占める。 誘発鎮静と治療的低体温は脳の代謝需要を減少させ、神経保護効果を発揮し、脳血液量を減少させることでICPを改善することができる。
(選択肢B）過換気によって誘発される血管収縮は、急性外傷性脳損傷や脳卒中患者の神経学的損傷を悪化させる局所脳灌流の低下を引き起こす可能性がある。 したがって、このような患者では過換気は慎重に行うべきであり、PaCO2は30mmHg以上に維持すべきである。
(選択肢E）髄液嚢は髄液を含み脊髄を包む硬膜の鞘である。 ICPが上昇すると、脳から髄液が膀胱嚢に移動することがある。 しかし、過呼吸によるICPの低下は髄液の変位を減少させる。
教育目的
二酸化炭素は脳血管系の強力な血管拡張因子である。 頻呼吸は低カプニアと脳血管収縮を引き起こし、脳血液量と頭蓋内圧を低下させる。