酸・塩基平衡の解釈の手順～血液ガス分析～（代謝性を中心に）
腎臓内科

長谷川 伸

【症例】
血液透析患者（透析日：週3回 月・水・金）
前週 金曜日の透析後から発熱し下痢が出現。その後、嘔吐を繰り返した。今週月曜日、透析に来院しなかった。
火曜日、意識障害が出現し 救急搬送された。
血圧：90/60 mmHg
血液検査：Na 127 mEq/L, K 4.0 mEq/L, Cl 87 mEq/L,
BUN 100 mg/dL, Cre 8.8 mg/dL, 血糖 120 mg/dL,
血液ガス分析；pH 7.400, pO2 95, pCO2 25, HCO3- 16

酸・塩基平衡の解釈の手順
Step 1： acidemia か alkalemia か ？
Step 2： 酸・塩基平衡の状態 は ？
Step 3： Anion gap（AG) は ？
Step 4： 代償機構 は正常か ？
Step 5： pH と 血清Ｋ値の関係 は妥当か ？
Step 6： A-aDO2 は ？

酸・塩基平衡の解釈の手順
症例

Step 1： acidemia か alkalemia か？
pH 7.400 ⇒ 中性
しかし、酸・塩基平衡には異常が生じている！
⇒ 血ガスデータがなくても疑える ？

Na-Cl = 127-87 = 40 という数値に着目 !
Na-Cl は 36 が正常

Na127
K
4.0
Cl87
BUN 100
Cre8.8
血糖 120pH 7.400
pO295
pCO2 25
HCO3 16

正常【Anion gap (AG) = Na- (Cl + HCO3) 】

正常値： AG = 12、 HCO3 = 24
Na-Cl ＞36 は AG か HCO3 の増加⇒ HCO3↑なら、代謝性アルカローシス か 呼吸性アシドーシスの代償を示唆⇒ AG↑なら、代謝性アシドーシスの存在を示唆（この時通常はHCO3が同量低下）

AG12

HCO3 24NaCl140 104

Na-Cl ＜36 は AG か HCO3 の減少⇒ HCO3↓なら、AGの上昇を伴わない代謝性アシドーシス＊か呼吸性アルカローシスの代償を示唆⇒ AG↓なら、低アルブミン血症か高γグロブリン血症 など

酸・塩基平衡の解釈の手順
症例

Step 2： 酸・塩基平衡の状態 は？
HCO3- 16 かなり低下⇒ 答え 代謝性アシドーシス は明らか

pCO2 25 だが 呼吸性アルカローシス は？
⇒ 他にも何かある・・・・？
（ ⇒ 答え 呼吸性アルカローシス もある⇒ その根拠は？)⇒ ≪ここでは先に進みます≫

Na127
K4.0Cl87
BUN 100
Cre8.8
血糖 120pH 7.400
pO295
pCO2 25
HCO3 16

酸・塩基平衡の解釈の手順
症例

Step 3： Anion gap（AG）は？
【 AG = Na - (Cl＋HCO3) , 正常値 ＝ 12 】

Na127
K4.0Cl87BUN 100
Cre8.8
血糖 120pH 7.400
pO295
pCO2 25
HCO3 16= 127-(87+16) = 24 ＞12⇒ 答え AG の 増大
⇒ 代謝性アシドーシス⇒ BUN 100 から、尿毒症性アシドーシス でしょう

＜本例が複雑な点＞⇒ Cl が大幅に低下している⇒ 嘔吐による胃からのHCｌの喪失⇒ 代謝性アルカローシス が合併

酸・塩基平衡の解釈の手順
症例

Step 3-2： Anion gap（AG）をさらに深く
AG = Na - (Cl＋HCO3) = 24 で増大している
AG が上昇している時 補正HCO3 を計算【 補正HCO3 = HCO3 ＋ ⊿ AG 】

Na127
K4.0
Cl87
BUN 100
Cre8.8
血糖 120pH 7.400
pO295
pCO2 25
HCO3 16⊿ AG ： AG の増加分 （※ 低アルブミン血症時は補正が必要）【 ⊿ AG = AG − 12 = 24 − 12 = 12 】
【 補正HCO3 = HCO3 ＋ ⊿ AG = 16 ＋ 12 = 28 】
⇒ 補正HCO3が本来の消費分以上に増大している！
⇒ 代謝性アルカローシスの状態が合併 !

酸・塩基平衡の解釈の手順
症例

Step 4：代償機構 は正常か？
代償機能が正常なら
pCO2 = HCO3 + 15 = 16+15 = 31 になるはず
ところが 実際は pCO2 25 ＜31⇒ 答え 呼吸性アルカローシス がある

Na
127
K4.0
Cl87
BUN 100
Cre8.8
血糖 120pH 7.400
pO295
pCO2 25
HCO3 16

代謝性（アシドーシス・アルカローシス）の場合の pCO2 補正（呼吸性代償機構には様々な式があるが、最も簡単な式を利用）⇒ ⊿ pCO2 = ⊿ HCO3 （もっとも簡単な式）⊿ pCO2 = (40 - pCO2) ＝⊿ HCO3 = (25 - HCO3)⇒ 【 pCO2 = HCO3 + 15 】

酸・塩基平衡の解釈の手順
Step 4-附１：代償機構
Ⅰ 代謝性の場合の補正⊿ pCO2 = ⊿ HCO3 ⇒ 【 pCO2 = HCO3 + 15 】

Ⅱ 呼吸性の場合の補正（複雑！）① 急・呼・アシドーシス

HCO3 = 0.10×pCO2 + 21

② 急・呼・アルカローシス

HCO3 = 0.20×pCO2 + 17

③ 慢・呼・アシドーシス

HCO3 = 0.35×pCO2 + 11

④ 慢・呼・アルカローシス

HCO3 = 0.50×pCO2 + 5

酸・塩基平衡の解釈の手順
症例

Step 5：pH と Ｋの関係 は妥当か？
pH 7.400 の時の K 4.0⇒ 答え 妥当
細胞外液の pHが 0.1 低下すると、血清K値は 0.5 mEq/L 上昇する
⊿ Ｋ = 5×⊿ pH細胞外pH7.00 7.10 7.20 7.30 7.40 7.50

血清Ｋ値

6.05.55.0

4.5

4.0

3.5

Na127
K4.0Cl87
BUN 100
Cre8.8
血糖 120pH 7.400
pO295
pCO2 25
HCO3 16

酸・塩基平衡の解釈の手順
症例

Step 6：A-aDO2 はいくらか？
【A-aDO2 = 150–(PaCO2/0.8)–PaO2】 正常≦10= 150 - (25/0.8) - 95 ≒ 24
⇒ 答え 24 開大Na
127
K4.0Cl87
BUN 100
Cre8.8
血糖 120pH 7.400
pO295
pCO2 25
HCO3 16

肺浮腫（肺うっ血）がある
A-aDO2；肺胞気動脈血酸素分圧較差⇒ 肺でのガス交換障害の指標
AaDO2 = PAO2–PaO2= (PIO2–PaCO2/R)–PaO2= (150–PaCO2/0.8)–PaO2

PAO2 ： 肺胞気O2分圧
PaO2 ： 動脈血O2分圧
PIO2 ： 吸入気O2分圧（150Torr）
PaCO2 ： 動脈血CO2分圧
R： 呼吸商 = 0.8

【症例の病態】① 尿毒症性アシドーシス（腎不全とその悪化）② 代謝性アルカローシス（嘔吐によるＨＣｌの喪失）③ 呼吸性アルカローシス【治療方針】① ⇒ 血液透析を行う② ⇒ 生理食塩水の投与
但し、Ｎａの過剰投与に注意
ＫＣｌ もありえるが、投与する場合は慎重に

静脈血ガス分析の薦め
血液ガスがルーチンとして測定されにくいのは、動脈採血が必要であることが大きい。
米国では静脈血のCO2濃度を測定し、重炭酸イオン濃度の指標にしているが、日本の多くの施設では採用されていない。
動脈血と静脈血で同時に血液ガスを取ると、表のような差異1,2 ）が認められていることが知られている。この相関は、アシドーシス などの程度が強いほど強いことが知られている。このことを知っていれば、必ずしも動脈血採血をする必要はない「より理解を深める！体液電解質異常と輸液」
柴垣有吾 著 深川雅史 監修 中外医学社 2014年3月15日 改訂3版8刷

表動脈血ー静脈血平均 （95％ CI）（0.030～0.042）

pH

静脈血動脈血7.400
24.040

pHHCO3ｰ0.036

ｰ1.5 mEq/L （1.3～1.7）

HCO3ｰ

7.364
25.5

PCO2ｰ6.0 mmHg （5.0～7.0）

PCO2461) Rang LCF, et al. Can peripheral venous blood gases replace arterial bloodgases in emergency department patients? Can J Emerg Med.2002;4:72) Gokel Y, et al. Comparison of blood gas and acid-base measurements inarterial and venous blood samples in patients with uremic acidosis anddiabetic ketoacidosis in the emergency room. Am J Nephrol. 2000；20：319-23

酸・塩基平衡の解釈の手順
Step 4-附２：呼吸性の場合の代償機構
HCO3アシドーシス

アルカローシス

慢・呼・アシドーシス
HCO3 = 0.35×PaCO2 + 11

max 4240max 30

急・呼・アルカローシス
HCO3 = 0.20×PaCO2 + 173040

25

急・呼・アシドーシス
HCO3 = 0.10×PaCO2 + 21

max 18max 12514 20

慢・呼・アルカローシス
HCO3 = 0.50×PaCO2 + 5406080pCO2

参考資料
AaDO2；肺胞気動脈血酸素分圧較差
AaDO2 = PAO2–PaO2= (PIO2–PaCO2/R)–PaO2= (150–PaCO2/0.8)–PaO2
PAO2 ：肺胞気O2分圧
PaO2 ：動脈血O2分圧
PIO2 ：吸入気O2分圧（室内では150Torr）
PACO2 ：肺胞気CO2分圧
PaCO2 ：動脈血CO2分圧
R：呼吸商 = 0.8（O2とCO2のガス交換比率）
参考① PIO2は室内では150Torr。
PIO2⇒（大気圧－水蒸気圧）×大気中酸素濃度（fiO2）＝（760－47）×0.21≒150
参考② カヌラでの酸素吸入時
fiO2＝0.21＋0.04 ×酸素流量（Ｌ/分）
リザーバ付きマスク時
fiO2＝酸素流量（Ｌ/分）÷10
通常マスク時fiO2＝｛酸素流量（Ｌ/分）－１｝÷10

PIO2

肺胞CO2

PAO2
PaO2O2RPaCO2

【練習症例１ 】
慢性腎臓病の通院患者。食欲不振で入院。輸液療法で改善していたが、高熱後に全身状態が悪化した。著しい高窒素血症が判明し、腎内科にコンサルトされた。尿路感染からの sepsis が疑われた。
血圧 90/60 mmHg 脈拍 120/分 整

血液検査：Na 137mEq/L, K 6.1mEq/L, Cl 120mEq/L,
BUN 174.0mg/dL, Cre 12.15mg/dL,
血液ガス分析；pH 6.968, pO2 140, pCO2 6.6, HCO3 1.4

【練習症例１】
症例
Step 1：acidemia か alkalemia か？
（答） acidemia
Step 2：酸・塩基平衡の状態 は？
（答） metabolic acidosis
Step 3：Anion gap（AG) は？
（答） AG = 137-(120+1.4) = 15.6 ；増大 尿毒症性アシドーシス

Na137
K6.1
Cl120
BUN 174Cre 12.15
pH 6.968
pO2 140
pCO2 6.6
HCO3 1.4

Step 4：代償機構 は正常か？
（答） pCO2 = HCO3+15 = 1.4+15 = 16.4 ；実際の pCO2より低値 ⇒ 呼吸性アルカローシス
Step 5：pH と 血清Ｋ値の関係 は妥当か？
（答） ⊿ Ｋ = 5×⊿ pH ⇒ pH 6.968 なら Ｋ 6.16 のはず ⇒ ほぼ予想どおり
Step 6：A-aDO2 は？
（答） AaDO2 = 150-(6.6/0.8)-140 = 1.75 ⇒ 問題なし
診断： 敗血症による慢性腎不全の急性増悪⇒ 尿毒症性アシドーシス と 呼吸性アルカローシス
治療： 昇圧剤併用のCHDF と エンドトキシン吸着 ⇒ その後、HD離脱しリハビリ【練習症例２】
42才 女性頭痛と背部痛と高血圧で受診。
血圧：170/100 mmHg
血液検査：Na140 mEq/L, K3.3 mEq/L, Cl 95 mEq/L,

BUN 16 mg/dL, Cre 1.1 mg/dL
血液ガス分析；pH 7.480, pO2 85, pCO2 48, HCO3- 33

【練習症例２】
症例
Step 1：acidemia か alkalemia か？
（答） alkalemia

Step 2：酸・塩基平衡の状態 は？
（答） metabolic alkalosis
Step 3：Anion gap（AG) は？
（答） AG = 140-(95+33) = 12 ；正常

Na140
K
3.3
Cl95
BUN
16Cre
1.1
pH 7.480
pO285
pCO2 48
HCO3 33

Step 4：代償機構 は正常か？
（答） pCO2 = HCO3+15 = 33+15 = 48 ；実際の pCO2に一致 ⇒ 正常に代償されている
Step 5：pH と 血清Ｋ値の関係 は妥当か？
（答） ⊿ Ｋ = 5×⊿ pH ⇒ pH 7.480 なら Ｋ 3.6 のはず ⇒ 予想より少ない Ｋ不足？

Step 6：A-aDO2 は？
（答） AaDO2 = 150-(48/0.8)-85 = 5 ⇒ 問題なし
診断： 原発性アルドステロン症

【練習症例３】
糖尿病があり8年前からインスリン療法を受けている。
感冒罹患後、食欲不振と下痢が出現。心配でインスリンの自己注射を中止していた。意識障害で搬送された。
血圧：124/64 mmHg 脈拍88/分、整呼吸20/分 アセトン臭

血液検査：Na140mEq/L, K4.4mEq/L, Cl 105mEq/L,
BUN 40mg/dL, Cre 2.1mg/dL, 血糖 620mg/dL
尿検査 ：尿ケトン体 （3+）
血液ガス分析；pH7.140, pO2 70, pCO2 33, HCO3-12【練習症例３】
症例
Step 1：acidemia か alkalemia か？
（答） acidemia
Step 2：酸・塩基平衡の状態 は？
（答） metabolic acidosis
Step 3：Anion gap（AG) は？
（答） AG = 140-(105+12) = 23 ；異常あり

Na140
K4.4
Cl105
BUN
40
Cre2.1
血糖 620pH 7.140
pO270
pCO2 33
HCO3 12

Step 4：代償機構 は正常か？
（答） pCO2 = HCO3+15 = 12+15 = 27 ；実際の pCO2は33 ⇒ respiratory acidosisもあり。
Step 5：pH と 血清Ｋ値の関係 は妥当か？
（答） ⊿ Ｋ = 5×⊿ pH ⇒ pH 7.140 なら Ｋ 5.3 のはず ⇒ 予想より少ない Ｋ不足
Step 6：A-aDO2 は？
（答） AaDO2 = 150-(33/0.8)-70 = 39 ⇒ 拡大あり ⇒ 肺水腫？

診断： 糖尿病性ケトアシドーシス（呼吸性アシドーシスも合併）【練習症例４】
73才、男性。糖尿病で通院中。HｂA1cは10％前後。
約1週間前から食欲低下が出現。全身倦怠感も出現。
インシュリン自己注射も中止していた。
血圧：126/63 mmHg 脈拍69/分、整SpO2：92％
酸素：6L/分 マスク

血液検査：Na132mEq/L, K7.8mEq/L, Cl 95mEq/L,
BUN 161mg/dL, Cre 14.46mg/dL, 血糖 135mg/dL
尿検査 ：尿ケトン体 （-）
血液ガス分析；pH 6.792, pO2 167.0, pCO2 20.0, HCO3- 2.9

【練習症例４】
症例
Step 1：acidemia か alkalemia か？
（答） acidemia
Step 2：酸・塩基平衡の状態 は？
（答） metabolic acidosis
Step 3：Anion gap（AG) は？
（答） AG = 132-(95+3) = 34 ； AG 増大あり

Na132K
7.8Cl95BUN 161
Cre 14.46
血糖 135pH 6.792
pO2
167
pCO2 20
HCO3 2.9

Step 4：代償機構 は正常か？
（答） pCO2 = HCO3+15 = 3+15 = 18 ；実際の pCO2は20 ⇒ resp. acidosisもあり？
Step 5：pH と 血清Ｋ値の関係 は妥当か？
（答） ⊿ Ｋ = 5×⊿ pH ⇒ pH 6.8 なら Ｋ 7.0 のはず ⇒ 予想より多い Ｋ蓄積（過剰）Step 6：A-aDO2 は？
（答） AaDO2 = 427-(20/0.8)-167 = 236 ⇒ 著しい拡大（計算しなくてもわかる）⇒ 肺水腫？

診断： 尿毒症性ケトアシドーシス ＋ 呼吸性アシドーシス、心不全であろう

動脈血と静脈血ガス分析の差異の実際
Case 1：73才 CKD G5D、DM腎症、DM壊疽でamuptation予定
ｐH

ｐCO2

ｐO２

HCO3-BEシャント静脈7.378

34.880.4

20.0-4.0

動脈血（右大腿動脈）

7.370

35.777.6

20.2-4.0

静脈血（右大腿静脈）7.342

39.935.2

21.1

-3.8

動脈血－静脈血0.028-4.2-0.9

Case ２：83才 CKD G5、良性腎硬化症、認知症のためRRT介入せず
ｐH

ｐCO2

ｐO２

HCO3-BE動脈血（右大腿動脈）

7.487

22.3

110

16.7-5.1

末梢静脈

7.409

30.3

30.6

18.7-4.6

動脈血－静脈血0.078-8.0-2.0

Case ３：77才 CKD G5D、良性腎硬化症、シャントトラブルで入院
ｐH

ｐCO2

ｐO２

HCO3-BE動脈血（右大腿動脈）

7.382

35.8

78.9

20.8-3.2

中心静脈（上大静脈）

7.337

44.838.2

23.4-2.0

動脈血－静脈血0.045-9.0-2.6

Case ３：78才 CKD G5、DM腎症、うっ血性心不全＋胸水ｐH

ｐCO2

ｐO２

HCO3-BE動脈血（右大腿動脈）7.386

33.067.6

19.4-4.6

中心静脈（上大静脈）

7.361

36.2

39.2

20.0-4.4

動脈血－静脈血0.025-3.2-0.6

Peripheral venous and arterial blood gas analysis in adults: are they comparable?
A systematic review and meta-analysis.
JournalRespirology (Carlton, Vic.). 2014 Feb;19(2);168-75. doi: 10.1111/resp.12225.
AuthorAnthony L Byrne, Michael Bennett, Robindro Chatterji, Rebecca Symons, Nathan L Pace, Paul S Thomas
Affiliation

Abstract
Peripheral venous blood gas (PVBG) analysis is increasingly being used as a substitute for arterial blood sampling; however,comparability has not been clearly established. To determine if the pH, PCO2 and PO2 obtained from PVBG analysis is comparablewith arterial blood gas (ABG) analysis. A search was conducted of electronic databases as well as hand-searching of journals andreference lists through December 2012 to identify studies comparing PVBG with ABG analysis in adult subjects. A systematic review
was conducted in accordance with the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses statement. A metaanalysis using a random effects model was used to calculate the average difference (bias) and the limits of agreement for the venous
and arterial pH, PCO2 and PO2 . A total of 18 studies comprising 1768 subjects were included in the meta-analysis. There wasconsiderable heterogeneity between studies with I(2) approaching 100%. There was little difference between the pH obtained fromthe PVBG and the ABG, with the arterial pH typically 0.03 higher than the venous pH (95% confidence interval 0.029-0.038). The
venous and arterial PCO2 were not comparable because the 95% prediction interval of the bias for venous PCO2 was unacceptably
wide, extending from -10.7 mm Hg to +2.4 mm Hg. The PO2 values compared poorly, the arterial PO2 typically 36.9 mm Hg greaterthan the venous with significant variability (95% confidence interval from 27.2 to 46.6 mm Hg). PVBG analysis compares well with
ABG analysis for pH estimations in adults but not to the PCO2 or PO2 . These differences are sufficiently large to be of clinicalsignificance.
© 2014 The Authors. Respirology © 2014 Asian Pacific Society of Respirology.

【結論】 静脈血ガス分析は、動脈血ガスのpHを推定するには有用だが、pCO2、pO2の推定には有用でない

The role of venous blood gas in the emergency department:a systematic review and meta-analysis.
JournalEuropean journal of emergency medicine : official journal of the European Society for Emergency Medicine. 2014 Apr;21(2);81-8. doi:
10.1097/MEJ.0b013e32836437cf.
AuthorBenjamin M Bloom, Johann Grundlingh, Jonathan P Bestwick, Tim Harris
Affiliation

Abstract
The aim of this study is to provide a systematic review of the literature reporting agreement between arterial and venous pH, partialpressure of carbon dioxide (PCO2), bicarbonate (HCO3⁻), base excess and lactate; and to perform a meta-analysis of the differences.
Medline and Embase searches using Eduserv Athens from 1950 to present were conducted using the terms 'VBG', 'ABG', 'arterial','venous', 'blood', 'gas', 'lactate', 'emergency' and 'department'. References of the published papers were hand searched and full-text
versions of those deemed helpful to the question were obtained. Mean difference (MD) and 95% limits of agreement (LOA) were either
reported or calculated from the published data. Pooled MDs with 95% confidence intervals (CIs) were calculated for differences
between arterial and venous pH, PCO2, bicarbonate and lactate. Thirteen articles relevant to pH, 12 relevant to PCO2, 10 relevant tobicarbonate and three relevant to lactate were found. The pooled MD (venous-arterial) for pH was -0.033 pH units (95% CI -0.039 to0.027) with narrow 95% LOA, the pooled MD for PCO2 was 4.41 mmHg (95% CI 2.55-6.27) with 95% LOA ranging from -20.4 to 25.8mmHg, the pooled MD for bicarbonate was 1.03 mmol/l (95% CI 0.56-1.50) with 95% LOA ranging from -7.1 to 10.0 mmol/l and thepooled MD for lactate was 0.25 mmol/l (95% CI 0.15-0.35) with 95% LOA ranging from -2.0 to 2.3 mmol/l. Venous and arterial pH andbicarbonate agree reasonably at all values, but the agreement is highest at normal values. Arteriovenous agreement for PCO2 is poorand PvCO2 cannot be relied upon as an absolute representation of PaCO2. However, normal peripheral PvCO2 has a good negative
predictive value for normal arterial PCO2, and a normal PvCO2 can be used as a screen to exclude hypercapnic respiratory disease.
There may be a poor agreement between arterial and venous lactate at abnormal values; however, if the venous lactate is normal, it islikely the arterial values of this parameter will also be normal.

【結論】 静脈と動脈のpHとHCO3は合理的に一致。
しかし、pCO2、乳酸値の推定には有用でない。