7. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
表面張力の原則
水と空気が接触していると,水の分子は,お互い
に強い力で引き合う.
雨滴の表面で,水分子が強力に引き合うために,
水滴状態になっている.
肺胞内を裏張りしている水も,引っ張り合うことに
より,空気を排出して虚脱する方向に働く.
肺全体のこうした力
surface tension elastic force
表面張力弾性力
8. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
Surfactant
surface active agent in water
水の表面張力を,著明に減じる(1/2-1/12)
II型肺胞上皮細胞から分泌される.
II型肺胞上皮細胞は,肺胞の表面の10%を構
成する.
重要な成分
dipalmitoyl phosphatidylcholine
Surfactant apoproteins
Calcium ions
9. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
表面張力
液体 表面張力
水 72 dynes/cm
surfactantなしの肺胞水 50 dynes/cm
surfactantありの肺胞水 5-30 dynes/cm
10. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
表面張力による肺胞内圧力
気道を閉鎖すると,表面張力で肺胞内圧が上昇
する.
平均肺胞半径 100μm
→4cmH2O(3mmHg)
仮にsurfactantがない,真水によって裏打ちさ
れている場合
→18cmH2O (正常の4.5倍)
肺胞の半径
表面張力2
圧
11. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
肺胞径と表面張力
肺胞の径が小さいほど,表面張力から作られる圧は,高
くなる.
未熟児では,肺胞径が成人の1/4,かつsurfactant
の分泌が遅れている.
→成人の6-8倍虚脱しやすい.
respiratory distress syndrome of newborn
新生児呼吸窮迫症候群
肺胞の半径
表面張力2
圧
12. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
呼吸系のコンプライアンス
呼吸器系=肺+胸郭
コンプライアンス=110ml/cmH2O
肺だけなら
コンプライアンス=200ml/cmH2O
呼吸器系のコンプライアンスは,高肺気量域,
低肺気量域では,肺だけのコンプライアンスの
1/5にまで低下する.
13. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
呼吸仕事量
1. Compliance work (elastic work)
肺と胸郭の弾性に抗して肺を広げる仕事.
2. Tissue resistance work
肺や胸郭の粘度にうちかって行う仕事.
3. Airway resistance work
気道抵抗にうちかって空気を肺にいれるた
めの仕事.
14. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
呼吸に要するエネルギー必要量
正常では,全体の3-5%程度
重労働では,50倍に増加
気道抵抗増加,コンプライアンス低下時には増
加.
17. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
健康成人の肺volume,capacity
Volumes and Capacities 正常値(ml)
Volumes
Tidal volume 500
Inspiratory reserve volume 3000
Expiratory volume 1100
Residual volume 1200
Capacities
Inspiratory capacity 3500
Functional residual capacity 2300
Vital Capacity 4600
Total lung capacity 5800
18. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
機能的残気量(FRC)測定
ヘリウム希釈法
FRC:機能的残気量
CiHe:スパイロメータ内の最初のヘリウム濃度
CfHe:スパイロメータ内の最終的なヘリウム濃度
ViSpir:スパイロメータの最初のvolume
Spir
He
He
Vi
Cf
Ci
FRC
1
SpirHeHeSpirHe ViCfCfFRCViCi
19. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
肺胞換気
1. alveoli
2. alveolar sacs
3. alveolar ducts
4. respiratory
bronchioles
Gray’s anatomy : Anatomical
basis of clinical practice 40th Ed.
25. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
気管,気管支の筋性壁
気管,気管支
軟骨+平滑筋
細気管支
ほとんどすべて平滑筋
呼吸細気管支
肺上皮が主,繊維組織+少量の平滑筋繊維
閉塞性肺疾患の多くは,小さな気管支,大きな細
気管支が平滑筋の過度の収縮によって狭小化
するために起こる.
26. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
気管,気管支の軟骨
Gray’s Anatomy : Anatomical basis of clinical practice 40th Ed.
27. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
終末気管支,細気管支
Gray’s Anatomy : Anatomical basis of clinical practice 40th Ed.
28. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
気道の抵抗
健常時
肺胞から,大気に呼出するのに,わずか1cmH2O以下の
圧差があれば十分.
主たる抵抗の場所
小さな終末細気管支で抵抗が生じるのではなく, 比較的大きな細
気管支や気管に近い気管支で生まれる.
終末細気管支は,約65000本が並列に配置されているため,各管
はわずかの空気が通過するだけ
病的状態
小さな細気管支が気道抵抗の大きな原因に
なる.
1. 壁の筋の収縮
2. 壁の浮腫
3. 内腔の粘液の貯留
29. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
細気管支の拡張,収縮
交感神経系による拡張
交感神経による直接の細気管支の調節は,
弱い. それよりは,交感神経が副腎髄質を刺激
することにより分泌される血中のノルエピネフリンや
エピネフリンの影響を大きく受ける. ことに,エピネ
フリンのβアドレナリン受容体刺激作用の影響が
大きい.
30. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
細気管支の拡張,収縮
副交感神経系による収縮
迷走神経からいくつかの副交感神経が肺実質に入っ
ている.
これらの神経からアセチルコリンが分泌されると細気管
支の軽度,ないし中等度の収縮がおこる.
アトロピンのようなアセチルコリンの作用をブロックする
薬剤が気道収縮解除に有効
刺激的なガス,ゴミ,喫煙,感染などでも気管収縮する.
肺の小動脈の微小塞栓でも気管収縮がおこる.
31. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
局所に分泌される気管支収縮物質
アレルギー反応(花粉など)時にマスト細胞から
放出
histamine
Anaphylaxisのslow reactive substance
その他の気管支収縮源
喫煙,ゴミ,二酸化硫黄,スモッグ内の酸化物質
32. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
粘液繊毛機能
すべての気道は,粘液層によって湿潤が保持されている.
粘液分泌
杯細胞(goblet cell)
小粘膜下腺(submucosal gland)
繊毛上皮細胞
各細胞に200本の繊毛
10-20回/秒,咽頭に向かってたなびく
肺の繊毛は,上向きに
鼻の繊毛は,下向きに
粘液層が,約1cm/min
粘液とその中の微粒子は,嚥下されるか咳嗽により排除される.
33. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
Ovalle WK. NETTER’S ESSENTIAL HISTOLOGY 2nd Ed. P344
34. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
Kierszenbaum AL. HISTOLOGY AND CELL BIOLOGY An Introduction to Pathology, p393.
36. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
もう一つの繊毛細胞
Standring S. Gray’s Anatomy. The Anatomical Basis of Clinical Practise. P1284.
37. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
咳嗽反射
1. 求心性線維は,迷走神経
2. 中枢は,延髄
① 2.5L程度の急速な吸気
② 喉頭蓋と声門の緊密な閉鎖
③ 腹筋や肋間筋の急速な収縮
④ 気道内圧の上昇>100mmHg
⑤ 喉頭蓋と声門の急速な開放
⑥ 肺内ガスの噴出 120-160km/Hr
42. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
くしゃみ反射
鼻腔の通気性維持のための反射
鼻腔の通路が最初に刺激される.
求心路は,三叉神経
中枢は,延髄
反射の順序は,咳嗽反射と同じ
口蓋垂が下がるため,大量の空気が鼻腔を
通過.
43. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
Standring S. Gray’s Anatomy. The Anatomical Basis of Clinical Practise. P562.
喉頭蓋
44. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
鼻のair conditioning 機能
1. 加温
甲介,中隔の面積 160cm2
2. 加湿
鼻腔を通過しきらなくても100%加湿できる.
3. フィルター機能を持つ
気管に到達するまでに,相対湿度 97-98%
気管挿管や気管切開など,鼻のair conditioning
をバイパスすると,肺の硬化や感染を招来.
45. 38 Pulmonary Ventilation
Guyton and Hall Textbook of Medical PHysiology 13th Ed.
鼻のフィルター機能
鼻毛
大きな粒子のフィルターとして重要
乱流による沈下
鼻腔を空気が通過する際には,多くの障害物にあたる.
鼻甲介,conchae(turbinates)
turbulence of the air 空気を乱すもの
鼻中隔
咽頭壁
空気は,これらの障害にあたっても方向を変えて通過する
が,粒子は運動モーメントが大きくて,方向変換できずに障害
壁にあたり粘液にとらえられ,繊毛により咽頭に送られ,嚥下
される.
