カプノグラムとパルスオキシメータの読み方【図解】｜波形で何が分かるか

「カプノの波形、見てはいるけど正直よく分からない」

私も長いことそうでした。数字のEtCO₂だけ見て、波形は流していました。でも波形は数字より先に異常を教えてくれます。形が変わるのは、数字が動く前だからです

この記事では、カプノグラムとパルスオキシメータを図で整理します。呼吸療法認定士の講義12項目でいえば11番目の「人工呼吸中のモニター」にあたるところで、試験でも臨床でも配点の高い領域です

カプノグラムの正常波形

まず正常な形を頭に入れます。ここが基準になるので、異常を覚えるより先です

4つの相に分かれます

相	何が起きているか
I相	呼気の始まり。死腔のガスが出てくるので、CO₂はまだゼロ
II相	肺胞のガスが混ざり始めて、一気に立ち上がる
III相	プラトー。肺胞のガスが出続けている。ここがほぼ水平なのが正常
0相	吸気が始まり、CO₂が一気にゼロへ落ちる

EtCO₂として読むのは、III相の終わりの値です。正常は35〜45 mmHg。ちょうど動脈血のPaCO₂と同じ範囲になります

形が変われば、原因が絞れる

シャークフィン
III相が水平にならず、右上がりに登り続ける形です。呼気がスムーズに出ていないときに出ます。COPDや喘息の気流制限が典型ですが、回路のねじれや気管チューブの閉塞でも同じ形になります。患者さんの病気だと決めつける前に、まず回路を見てください

切れ込み（カーブレクレフト）
プラトーの途中に、下向きのくぼみが入ります。鎮静下の患者さんに自発呼吸が出てきたサインです。人工呼吸器と患者さんが噛み合っていないことを示すので、鎮静や設定を見直す材料になります

ベースラインが上がる
吸気時にCO₂がゼロまで戻らない形です。吐いたCO₂をもう一度吸っている（再呼吸）ということ。呼気弁の故障や、麻酔器のソーダライム消耗などが原因です。これは器械側の問題なので、すぐ対応が要ります

カプノグラフィが本当に強いのは、この2つ

波形の分類より、実務でこれを知っているかどうかが大きいです

1. 気管挿管の位置確認
チューブが気管に入っていれば波形が出ますが、食道に入っていれば波形は出ません。胸の上がりや聴診より確実で、挿管確認の標準的な方法とされています

2. 心肺蘇生の質の指標
胸骨圧迫で血液が肺に流れるからCO₂が返ってきます。つまりEtCO₂は圧迫の効果をそのまま映します。10 mmHgを下回るようなら圧迫が浅いか速すぎる可能性があり、逆に急にEtCO₂が跳ね上がったら心拍が戻ったサインです

この2つは、換気ではなく循環を見ている使い方です。CO₂が肺まで運ばれてこなければ、いくら換気してもEtCO₂は出ない。カプノは呼吸のモニターであると同時に、循環のモニターでもあります

パルスオキシメータは何を測っているのか

指に挟むだけでSpO₂が出るので、つい万能に見えます。でも測っているのは酸素化だけです。ここを外すと危ない場面があります

原理は単純で、赤色光（660 nm）と赤外光（940 nm）の吸われ方の比を見ています。酸素と結合したヘモグロビンと、していないヘモグロビンでは光の吸い方が違う。その比率から飽和度を出しています

大事なのは拍動している成分だけを取り出している点です。だから脈が触れない、末梢が冷たい、血圧が低いといった状況では、そもそも値が出ないか、当てになりません

SpO₂ 90%の意味を、曲線で理解する

SpO₂を見るときに絶対に頭に入れておきたいのが、酸素解離曲線です

曲線はS字を描いています。PaO₂ 60 mmHgでSaO₂ 90%。ここが呼吸不全のラインと一致しているのは偶然ではありません

注目してほしいのは90%より下の急な傾きです。SpO₂が98%から95%に下がっても、PaO₂は80台までしか落ちていません。ところが90%を切ると、あとはPaO₂が坂を転げるように落ちます。SpO₂ 88%と85%の差は、数字以上に大きい

だから「まだ88%あるから大丈夫」ではなく、90%を切った時点で、すでに崖の上にいると考えます

右方移動と左方移動

曲線は固定ではなく、条件で左右にずれます。試験でよく問われるところです

右方移動＝組織で酸素を離しやすい
体温が上がる、PaCO₂が上がる、pHが下がる（アシドーシス）、2,3-DPGが増える。運動中の筋肉で起きていることを思い浮かべると覚えやすいです。熱くて、CO₂が出て、酸性に傾いている。だからそこで酸素を手放す。理にかなっています

左方移動＝酸素を離しにくい
右方の逆に加えて、CO中毒と胎児ヘモグロビンです。肺では酸素を掴みやすくなりますが、組織で放しません

SpO₂で見落とすもの

パルスオキシメータの限界は、試験でも臨床でも繰り返し問われます

場面	何が起きるか
一酸化炭素中毒	COヘモグロビンを酸素化ヘモグロビンと区別できず、高く出る。100%でも危険
メトヘモグロビン血症	実際の値と関係なく85%前後に張りつく
末梢循環不全・低血圧	拍動が拾えず、値が出ないか不正確
体動・シバリング	ノイズで不正確
マニキュア・濃い色素	光が透過せず低く出ることがある
貧血	SpO₂は保たれるが、酸素運搬量は落ちている
酸素投与中	酸素化は保てても、CO₂貯留を見逃す

最後の2つが特に大事です。SpO₂は酸素化の指標であって、換気の指標ではありません。酸素を投与していればSpO₂は保てるので、その裏でCO₂が溜まっていても気づけない。だからII型呼吸不全の患者さんでは、SpO₂ではなく血液ガスとカプノで換気を見る必要があります

→ 血液ガスの読み方4ステップ

理学療法士が運動中に見ているもの

ここからは現場の話です。私が離床や歩行練習のときに見ているのは、SpO₂の値そのものより、下がり方と戻り方です

同じ「90%まで低下」でも、歩き出して30秒で落ちるのか、5分歩いて落ちるのかでは意味が違います。前者は運動そのものが過負荷、後者は持久力の問題です。次にどうするかが変わります

戻り方も同じくらい大事です。休んで1分で戻る人と、5分かかる人。回復に時間がかかるほど、余力がないということなので、負荷の上げ方を慎重にします

図Cを見返すと、90%を下限にする理由がはっきりします。90%より下は坂が急なので、そこから先は一気に落ちる。だから90%で止めるのは安全域を取っているというより、崖の手前で止まっているという感覚に近いです

発熱している患者さんでSpO₂が低めに出るのも、曲線が右にずれているからだと分かっていれば、慌てずに済みます

中止基準は施設ごとに決まっています。ここに書いたのは考え方であって、実際の判断は必ず主治医と施設の基準に従ってください

まとめ

モニター	分かること	分からないこと
カプノグラフィ	換気、気道の状態、循環（心拍出量）、挿管の位置	酸素化
パルスオキシメータ	酸素化	換気（CO₂）、酸素運搬量、CO中毒

2つは補い合う関係です。SpO₂だけでも、EtCO₂だけでも足りない。両方あって、はじめて呼吸の全体が見えます

試験ではこう問われます

モニターの話とつながる問題を、アプリの第1章から1問置いておきます

NPPVやハイフローを使う場面でも、この考え方がそのまま効いてきます

→ NPPVとハイフローの使い分け

出典

カプノグラフィおよびパルスオキシメトリの原理・波形の解釈・限界は、呼吸療法の標準的な成書および3学会合同呼吸療法認定士 認定講習会テキストの内容に基づいて記載しています。心肺蘇生時のEtCO₂の扱いは蘇生ガイドラインの記載によります。
試験範囲としての位置づけは公益財団法人医療機器センターの公表資料によります。
・第31回3学会合同呼吸療法認定士 認定講習会及び認定試験
図は解説のために作成した模式図です。基準値は機器や施設によって幅があります。臨床判断は必ず主治医および施設の基準に従ってください。

著者：こたち（りよたろ）。3学会合同呼吸療法認定士／認定理学療法士（呼吸器）／心臓リハビリテーション指導士／腎臓リハビリテーション指導士。急性期病院のICUで13年、呼吸療法の現場にいます。