登山者の息切れを“見える化”する心肺運動負荷試験(CPX)とは？【前編】

はじめに

こんにちは！市川です！

今日のテーマは「登山中の息切れの原因が分かる！心肺運動負荷試験とは？」(前編)です。

登山をしていると、こんな悩み・疑問を抱える方は少なくありません。
しかし、“息切れの原因” は人によってまったく違います。

• 体力不足？
• 脚の筋肉が足りない？
• 心臓の問題？
• 肺の問題？

症状だけでは息切れの原因を区別することは難しいです。
その答えを科学的に教えてくれるのが、今回紹介する 心肺運動負荷試験しんぱいうんどうふかしけん（CPX） です。

松本協立病院の登山者検診・登山者外来では、この検査を“中核を担う検査”として導入しています。
この記事では、CPXを行うと何がわかるのか、登山にどう役立つのかをわかりやすく解説します。

もともと1話で終わらせるつもりでしたが、「CPXがどんな素晴らしい検査か伝えたい」という想いが強すぎたのか10,000文字ぐらいいってしまったので、前編・後編に分けました😅

前編だけでもCPXを登山に活かす必要な要素は概ね理解できるはずです。
むしろ、後編の「心肺運動負荷試験で何が分かる？③〜⑤」はけっこうマニアックで医療従事者向けの内容になっています。

しかし、後編の「CPXの結果を登山にどう活かす？」は一般登山者にとっても有益な記事になっていると思いますので、乞うご期待！

それでは、前置きが長くなりましたが、今回は前編です！

なぜ登山で息が上がるのか？—— 原因は大きく4つ

登山中の息切れの原因はたくさんありますが、ここでは4つに大きく分けて考えます。

• 体力不足
• 心臓
• 肺
• 貧血

ただし、ほとんどの場合には①体力不足であり、②心臓、③肺、④貧血が原因となるケースは限られています。

ただし、②〜④は見逃した場合には大きな影響を及ぼすので、必ずチェックしておくことが重要です。
特に高齢になってくると、「年齢のせいかな･･･？」と思っていた息切れ・倦怠感の原因が実は心臓病だったというケースは少なからず経験します。

① 体力不足・筋力不足

登山の“息切れ”はこれらが重なりあって起こりますが、一般的にはどの要因が強いかを判断するのが難しいです。
そこを“数値化して見える化”してくれるのがCPXです。

この具体的な解説はこの先でしていきます。

② 心臓が原因

現在の日本の登山者で最も多い層は中高年です。
実は彼らの中には「隠れ心臓病」が意外と潜んでいます。

実は狭心症が潜んでいて、登山中に狭心症発作が出ているにもかかわらず、それを「息切れ」として認識している場合もあります。

あるいは、不整脈ということもあります。
登山者によく合併する不整脈としては、”心房細動”が挙げられます。

心房細動は“動悸”として認識されることもあれば、“息切れ”として認識されることもあります。
息切れの場合には不整脈だと自覚されず、知らず知らずのうちに心不全になってしまったり、脳梗塞を発症して初めて診断されるケースもめずらしくありません。

それ以外にも心臓病が原因で運動中に心拍出量が上げられないことによる息切れもあります。
ヒトは安静時には約５L/分で血液を循環しています。これを心拍出量といいます。

通常は運動時には安静時の5〜6倍ぐらいの心拍出量に増加し、全身の筋肉に血液(酸素)を供給することで運動を実現しています。
様々な心臓病が原因で、運動中に十分な心拍出量の増加が得られないケースは「息切れ」として症状が出ます。

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③ 肺が原因

上記のような肺疾患は一般的によくみられ、特に高齢者、喫煙者(過去の喫煙歴含む)がある方は注意が必要です。
適切に呼吸機能検査などで評価する必要があります。

一方で、登山者の場合には、
「息切れもないのに、呼吸機能検査(肺機能検査)を受けると”閉塞性障害がある”と診断される」ケースもあります。

そのような場合には、検査結果の解釈に注意が必要です。

閉塞性換気障害：1秒率＝1秒量/努力肺活量＜70％という基準があります。

一般的に運動耐容能に優れた登山者は肺活量が多いこともあり、そうすると上記式に当てはめると、分母が大きいため、1秒率としては低い数値になってしまうことがあります。
これは偽陽性であり、実際には1秒量や呼吸予備能などが保たれていることが多く問題になりません。

CPXで行うことで、呼吸予備量、換気効率などを評価して、本当に肺疾患があるのか鑑別することができます。

④ 貧血

息切れの原因として、意外とありえるのが貧血です。
ちなみにCPXでは貧血かどうかは分かりません😅
しかし、血液検査で比較的簡単にわかりますので、健康診断などでも十分です(登山者検診でも当然調べます)。

血液中のヘモグロビンは酸素を運搬して、組織(筋肉)に届けています。
血液量が少なくなると、酸素運搬能力も下がるため、いくら肺から酸素をいっぱい取り入れても、血液中に溶け込める酸素量が少なくなるため、息切れが起こります。

貧血は様々な原因で起こりますが、大きく分けると次の2つです。

• 血液が出ていく(出血)：月経、ポリープなどからの微小出血
• 血液が作れない：鉄欠乏、胃切除後、慢性腎臓病、血液疾患

若年女性だと月経によって、定期的に血液を失うため慢性的に貧血状態の方も少なくありません。

逆に中高年となってくると、胃や大腸にポリープ、憩室などができて、症状が出ないような微少出血をしていることがあります。
便をみても分からないようなわずかな出血ですが、それが長期間続くと貧血が進行して、登山のような大きな負荷が加わると息切れとして出現することがあります。

特に高齢者には慢性腎臓病は非常に多く見られます。
単純に腎機能が落ちただけでは症状はでないため、きちんと検査を受ける必要があります。

このように様々なことが原因で登山中に息切れが出現しますが、心肺運動負荷試験(CPX)を行うことでその多くが鑑別できます。
さらに体力不足だとしても、その要因がどこにあるのかも判断できるのがCPXになります。

自分は体力に自信があるという方であっても客観的に体力を数値化できるのは面白いですよ。

心肺運動負荷試験（CPX）とは？

CPXは、運動中に呼吸のデータを取りながら、
心臓・肺・筋肉・代謝の働きを総合的に評価できる唯一の検査 です。

• 酸素摂取量（VO₂）
• 二酸化炭素排出量（VCO₂）
• 1回換気量・呼吸数・分時換気量
• 心電図：不整脈や虚血評価
• 血圧
• 酸素飽和度

これらを運動負荷（トレッドミルまたはエルゴメーター）中に連続的に測定することで、運動中にしかわからない変化を捉えることができます。

心肺運動負荷試験で何がわかる？

ここからは、CPXで実際にどんなことが分かるのか、非医療従事者でも理解できるようにできるだけ噛み砕いて説明します。

心肺運動負荷試験でわかるのは大きく分けて、以下の5つです。

① 登山における潜在的疾病リスク

CPXでは運動中の心電図をリアルタイムで監視します。

当院の登山者検診・登山者外来でもこれらの疾患はときおり誘発されます。

これらの心臓のトラブルが登山中に発生したら重大な結果に繋がる可能性もありますので、そのリスクを事前に評価しておくことは重要です。

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② 運動耐容能の評価：体力チェック

運動耐容能の評価といっても、CPXでは様々な体力が評価できます。
僕が重視しているのは主にこの3つです。

  Peak V・O2(最高酸素摂取量)：体力の最大値
  RCP(呼吸性代償点)：OBLAに近似しており乳酸が急激に上昇するポイント
  AT(嫌気性代謝閾値)：有酸素運動能力

なお、V・O2と記載するのが正確ですが、ちょっと面倒なので以下”VO2”と記載させて下さい😅

ちなみに運動強度としては、AT＜RCP＜Peak VO2となります。
それでは強度が低いATから順に解説していきます。
けっこうマニアックな内容なので、詳細に知りたい人は下図をしっかり眺めて下さい。
サクッと知りたい方は本文だけ読んでもらえば大丈夫です。

AT：嫌気性代謝閾値

登山で最も重要であり、言い換えれば「有酸素運動能力」となります。
ATとは「有酸素運動=有酸素でのエネルギー産生」が限界となり、「無酸素運動=無酸素でのエネルギー産生」が始まるポイントです。

人は安静時や軽度の運動では上図1のクエン酸回路をグルグル回して、酸素(O2)を利用して、たくさんのエネルギー(ATP)を得ています。

この有酸素運動能力がピークになると(クエン酸回路の回転が追いつかなくなると)、ブドウ糖が代謝されたピルビン酸が蓄積し始めます(上図2)。
余ったピルビン酸は乳酸に変換されて、最終的にはCO2(二酸化炭素)として体外に排出されます。

CO2として呼気から排出されるため軽く息が上がりますが、たいした息切れではありません。

RCP：呼吸性代償点

上記ブロック内だけ覚えてもらえば十分なのですが、もう少し詳しく解説します。
上図2をみてもらうと、「乳酸→緩衝系→CO2」と書かれていますね。

ブドウ糖→ピルビン酸→乳酸と代謝(変換)されてきた「乳酸」はそのままだと体内を酸化(アシドーシス)させてしまうため、HCO3- (重炭酸)で緩衝されて、CO2として体外に排出されます( = AT)

さらに運動強度を上げて、この緩衝系を上回るような「ブドウ糖→ピルビン酸↑→乳酸↑」が起こると、乳酸は蓄積し始めてしまいます。
そうすると体が酸化してしまうため、呼吸性代償が起こり、呼吸によって体が酸化するのを防ぎます。
(呼吸を過剰に行うと、体内はアルカリ性に向かいます)

呼吸性に代償する=息切れが強く起こってきます。

Peak VO₂：最高酸素摂取量

イメージ的には中距離走ですね。
3000m走のようにスタートからゴールまで全力で駆け抜ける体力です。

では、登山において、なぜPeak VO₂を測定するかというと…
 “登山で使われる全ての強度の土台となる体力そのもの”だからです。

Peak VO2は年齢・性別ごとに推定値が出せますので、それと比較することで、あなたの体力年齢を推定できます。

 コラム：VO2 Maxとの違いは？
GaminやApple watchなどのスマートウォッチではVO2 Maxが表示されますよね。
Peak VO2とVO2 Maxはほぼ同義と思ってもらってもかまいません。

正確に言えば･･･
✓Peak VO2は実測の最大値
✓VO2 Maxは理論上の最大値
になります。

しかし、もともと相対的に体力があるような登山者の方達はCPXでVO2 Maxまで行く方も割といらっしゃいます。

ちなみにGaminやApple watchでは酸素摂取量(VO2)を実際に計測しているわけではないので、心拍数や加速度などから推定で算出していると思われますが、その方法は企業秘密なので分かりません😅

CPXで測定したPeak VO2はもちろん実測してますので、こちらの方が正確です。

まとめ

さて、まだ「心肺運動負荷試験で何が分かる？」の途中なのですが、冒頭でも説明したように長くなりすぎたので、ココで一旦休憩に入ります😅

ということで、前編のまとめです！

今回は上記の1，2だけ解説しました。

3〜5に関しては後編で解説しますが、医療従事者向けの少しマニアックな話です。
しかし、「持続可能な登山ペースを数値化できます！」というところは一般登山者の方達も興味深い内容だと思いますので、是非後編も楽しみにしていて下さい。

前編は以上です！
最後まで閲覧いただきありがとうございました！