StudyMed医師国家試験

1秒率が下がるのはどっち?―「吐き出す速さ」と「膨らむ量」で読み解く換気障害

第100回医師国家試験 G問題 第102問

国試問題にチャレンジ

第100回 G問題 第102問

呼吸機能について正しいのはどれか。

  1. a.無気肺では1秒率が低下する。
  2. b.慢性気管支炎では1秒率が低下する。
  3. c.肺気腫では肺活量は保たれる。
  4. d.間質性肺炎では1秒率が低下する。
  5. e.肺線維症では肺活量は保たれる。

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、呼吸器疾患ごとに呼吸機能検査がどう変化するかを問う問題だ。カギは「閉塞性」と「拘束性」という2つの換気障害の型を区別すること。まず、スパイロメトリーで見る2つの指標を確認しよう。何と何だったかな。
医学生医学生
%肺活量と1秒率です。基礎医学の生理学実習で、自分たちでスパイロメーターを吹いて測りました。
ドクタードクター
いい経験をしているね。%肺活量は予測値に対する実測肺活量の割合で、80%未満なら拘束性換気障害。肺が膨らみにくい、あるいは換気に使える肺の量が減った状態を表す。1秒率は努力肺活量のうち最初の1秒で吐き出せた割合で、70%未満なら閉塞性換気障害。気道が狭くて速く吐き出せない状態を表すんだ。
医学生医学生
つまり、1秒率は「吐く速さ」、肺活量は「膨らむ量」を見ている、というイメージでいいですか。
ドクタードクター
その理解で大丈夫。では各疾患をこの枠組みに当てはめていこう。まず慢性気管支炎はどちらの型かな。
医学生医学生
喫煙が原因のCOPDの一つなので、閉塞性ですね。1秒率が下がると思います。
ドクタードクター
正解。慢性気管支炎は咳と痰が年に3か月以上、2年以上続く状態と定義される。気道の慢性炎症で壁が厚くなり、粘液腺が増えて分泌物がたまり、内腔が狭くなる。だから息を吐くときの気流が制限されて1秒率が低下するんだ。これが正しい記述だね。
医学生医学生
同じCOPDの肺気腫も閉塞性なので、肺活量は保たれる、という記述も正しいように思えたんですが。
ドクタードクター
そこが引っかけだ。肺気腫は肺胞壁が壊れて肺の縮もうとする力、つまり弾性収縮力が失われる。すると吐くときに末梢気道がつぶれて空気が閉じ込められ、残気量が増える。全肺気量は増えるけれど、残気量がそれ以上に増えるので、全肺気量から残気量を引いた肺活量はむしろ低下するんだ。
医学生医学生
閉塞性だから肺活量は関係ない、と単純に考えてはいけないんですね。
ドクタードクター
そう。早期には保たれることもあるけれど、進行すれば肺活量は下がる。次に間質性肺炎と肺線維症を見てみよう。
医学生医学生
病理実習で肺線維症の標本を見たとき、肺胞壁が分厚くなって蜂巣肺になっていました。肺が硬くなるので拘束性ですよね。
ドクタードクター
その通り。肺のコンプライアンスが下がって膨らみにくくなるから、肺活量は低下する。肺線維症で肺活量が保たれるという記述は誤りだ。では1秒率はどうなると思う?
医学生医学生
肺が硬いと吐くのも大変そうなので、下がるのかな……と迷いました。
ドクタードクター
よくある誤解だね。気道自体は狭くなっていないし、硬い肺はむしろ縮もうとする力が強い。だから少ない肺活量を一気に吐き出せて、1秒率は保たれるか、かえって高くなる。間質性肺炎で1秒率が低下するという記述も誤りだ。
医学生医学生
なるほど。最後の無気肺は、気道が痰で詰まって起こることもあるので、閉塞性かと思っていました。
ドクタードクター
そこも紛らわしいところだね。無気肺は、つまった気管支の先の肺胞がつぶれて空気が入らなくなる状態だ。換気に参加できる肺の容積が減るから、パターンとしては肺活量が低下する拘束性になる。残った肺の気道は正常なので、吐き出す速さ自体は保たれ、1秒率は基本的に低下しない。
医学生医学生
「閉塞」という言葉に引っ張られずに、検査で何が減るかで考えるんですね。整理すると、COPDは1秒率低下、間質性肺炎・肺線維症・無気肺は肺活量低下、肺気腫は進行すると両方下がりうる、ということですか。
ドクタードクター
完璧なまとめだ。発展として肺拡散能も押さえておこう。ガス交換面積が減る肺気腫と、肺胞壁が厚くなる間質性肺炎・肺線維症ではどちらも低下する。一方、肺胞の破壊が乏しい慢性気管支炎では比較的保たれるので、COPDの中で両者を見分けるヒントになる。
医学生医学生
臨床実習の呼吸器内科で、間質性肺炎の患者さんが安静時は平気なのに、6分間歩行で酸素飽和度がどんどん下がっていたのを思い出しました。
ドクタードクター
まさに拡散障害の典型的な姿だね。それからCOPDの診断には、気管支拡張薬を吸入した後のスパイロメトリーで1秒率70%未満を確認することが必要だ。気管支喘息との区別にも関わるから、臨床では吸入前後で比較する意味をしっかり理解しておこう。

まとめ

呼吸機能検査では、1秒率70%未満を閉塞性換気障害、%肺活量80%未満を拘束性換気障害として評価します。慢性気管支炎や肺気腫などのCOPDは気流が制限される閉塞性障害で1秒率が低下し、肺気腫では残気量の増加により肺活量も低下しえます。間質性肺炎・肺線維症は肺が硬く膨らみにくい拘束性障害で、肺活量は低下しますが1秒率は保たれるか上昇し、無気肺も換気に使える肺容積の減少により拘束性のパターンを示します。肺拡散能は肺気腫や間質性肺炎・肺線維症で低下し、慢性気管支炎では比較的保たれる点も鑑別に役立ちます。疾患の病態から「吐く速さ」と「膨らむ量」のどちらが障害されるかを考える習慣は、呼吸機能検査の解釈と呼吸器診療の基礎になります。

解答・解説

正解はbです

呼吸機能検査(スパイロメトリー)で換気障害を評価するときは、次の2つの指標を組み合わせて考える。 ・%肺活量(%VC):年齢・性別・身長から求めた予測肺活量に対する実測肺活量の割合。80%未満を「拘束性換気障害」とする。肺そのものが膨らみにくい、または換気できる肺の量が減った状態を反映する。 ・1秒率(FEV1%):努力肺活量(FVC、最大吸気位から一気に最大努力で吐き出した量)のうち、最初の1秒間に吐き出せた量(1秒量、FEV1)の割合。70%未満を「閉塞性換気障害」とする。気道が狭くなり、息を速く吐き出せない状態を反映する。 両方が基準を下回るものを混合性換気障害と呼ぶ。 各疾患をこの枠組みにあてはめると、慢性気管支炎や肺気腫などのCOPD(慢性閉塞性肺疾患)は閉塞性障害で1秒率が低下する。一方、間質性肺炎・肺線維症は肺が硬くなって膨らみにくくなる拘束性障害であり、肺活量は低下するが1秒率は保たれる。無気肺は肺の一部がつぶれて含気がなくなる状態で、換気に使える肺が減るため肺活量が低下する(拘束性のパターン)。 本問では、疾患ごとに「閉塞性か拘束性か」を判断し、それに応じて1秒率と肺活量のどちらが変化するかを考えればよい。

選択肢考察

  1. ×a.  無気肺では1秒率が低下する。

    無気肺は気管支の閉塞(痰、腫瘍、異物など)や外からの圧迫によって、その先の肺胞が虚脱し空気が入らなくなった状態である。換気に参加できる肺の容積が減るため肺活量が低下し、拘束性のパターンを示す。残った肺の気道は正常であり、息を吐き出す速さそのものは障害されないため、1秒率は基本的に保たれる。

  2. ○b.  慢性気管支炎では1秒率が低下する。

    慢性気管支炎は、痰を伴う咳が年に3か月以上、2年以上連続してみられる状態と定義され、主な原因は喫煙である。気道の慢性炎症により気道壁が肥厚し、粘液腺の増生と過剰な分泌物の貯留によって気道内腔が狭くなる。その結果、息を吐くときの気流が制限され、閉塞性換気障害となって1秒率が低下する。気流閉塞を伴うものはCOPDに含まれる。

  3. ×c.  肺気腫では肺活量は保たれる。

    肺気腫は肺胞壁が破壊されて気腔が拡大した状態で、肺の弾性収縮力(縮もうとする力)が失われる。そのため息を吐くときに末梢の気道がつぶれやすくなり(エアトラッピング)、空気が肺内に残って残気量が増加する。全肺気量は増えるが、それ以上に残気量が増えるため、肺活量(全肺気量から残気量を引いたもの)は低下する。進行した肺気腫では肺活量は保たれない。

  4. ×d.  間質性肺炎では1秒率が低下する。

    間質性肺炎は肺胞壁などの間質に炎症や線維化が起こる疾患で、肺が硬くなって膨らみにくくなる(肺コンプライアンスの低下)。そのため肺活量が低下する拘束性換気障害を示す。気道の狭窄はなく、硬くなった肺は縮もうとする力がむしろ強いため、息は速やかに吐き出され、1秒率は保たれるか、かえって高値になる。また、肺拡散能(DLCO)の低下も特徴的である。

  5. ×e.  肺線維症では肺活量は保たれる。

    肺線維症(代表は特発性肺線維症)は間質性肺炎が進行し、肺に線維化が広がった状態である。肺が硬く縮んで十分に膨らまないため、肺活量・全肺気量がともに低下する典型的な拘束性換気障害を示す。したがって肺活量が保たれるという記述は誤りである。1秒率は保たれ、肺拡散能が低下する。

換気障害の分類

・正常:%VC 80%以上、FEV1% 70%以上 ・拘束性換気障害:%VC 80%未満、FEV1% 70%以上 ・閉塞性換気障害:%VC 80%以上、FEV1% 70%未満 ・混合性換気障害:%VC 80%未満、FEV1% 70%未満

代表的な疾患

・閉塞性:COPD(慢性気管支炎、肺気腫)、気管支喘息(発作時)、びまん性汎細気管支炎、閉塞性細気管支炎、気管支拡張症など ・拘束性:間質性肺炎、肺線維症、じん肺、無気肺、肺切除後、胸膜癒着・胸水、胸郭変形(高度の脊柱側弯症など)、神経筋疾患(筋萎縮性側索硬化症、重症筋無力症など)、高度肥満など

肺気腫の呼吸機能の特徴

・1秒率低下(閉塞性障害) ・残気量増加、全肺気量増加、残気率(残気量/全肺気量)上昇 ・肺活量は進行とともに低下する ・肺胞壁の破壊によりガス交換面積が減るため、肺拡散能(DLCO)が低下する ・肺の弾性収縮力が低下し、静肺コンプライアンスは増加する

慢性気管支炎と肺気腫の違い

慢性気管支炎は症状(慢性の咳・痰)で定義される気道病変、肺気腫は病理形態(肺胞壁の破壊)で定義される肺実質病変である。いずれも喫煙が最大の原因で、実際の患者では両者が混在していることが多く、気流閉塞を伴えばCOPDとしてまとめて扱われる。COPDの診断には、気管支拡張薬吸入後のスパイロメトリーで1秒率70%未満であることが必要である。慢性気管支炎では肺胞の破壊は乏しいため、肺拡散能は比較的保たれる点が肺気腫と異なる。

間質性肺炎・肺線維症の呼吸機能の特徴

・肺活量、全肺気量の低下(拘束性障害) ・1秒率は正常ないし上昇 ・肺拡散能(DLCO)の低下(早期から出やすい) ・静肺コンプライアンスの低下 ・労作時の低酸素血症

POINT

・1秒率70%未満は閉塞性、%肺活量80%未満は拘束性換気障害。 ・慢性気管支炎、肺気腫(COPD)は閉塞性障害で1秒率が低下する。 ・肺気腫では残気量が増えるため、全肺気量は増えても肺活量は低下する。 ・間質性肺炎、肺線維症、無気肺は拘束性障害で肺活量が低下し、1秒率は保たれる。 ・肺拡散能は肺気腫と間質性肺炎・肺線維症で低下する。

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。