StudyMed医師国家試験

心臓が自分に回す血液はたった5%―心拍出量の「配分表」を読み解く

第102回医師国家試験 B問題 第39問

国試問題にチャレンジ

第102回 B問題 第39問

安静時に心拍出量の約5%が灌流する臓器はどれか。

  1. a.脳
  2. b.心
  3. c.肺
  4. d.肝
  5. e.腎

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、安静時の心拍出量が全身の臓器にどう配られているかを問う生理学の問題だ。数字そのものよりも、「なぜその臓器にそれだけの血流が必要なのか」という理屈と一緒に考えると忘れにくいよ。まず、安静時の心拍出量はどのくらいだったかな。
医学生医学生
成人で約5 L/分です。でも臓器ごとの割合となると、生理学の講義で表を見た記憶はあるんですが、自信がありません。
ドクタードクター
では順に整理しよう。一番多いのは消化管・脾・膵から門脈を経て肝へ流れる血液と肝動脈を合わせた腹部内臓で約25〜30%。次いで腎が約20%、骨格筋が約15〜20%、脳が約15%、皮膚が約5〜10%、そして心臓自身を養う冠循環が約5%だ。
医学生医学生
ということは、約5%に当たるのは心臓ですね。全身に血液を送っている臓器なのに、自分の取り分は意外と少ないんですね。
ドクタードクター
正解。冠血流量は安静時で約250 mL/分。ただ、心臓の重さは体重の0.5%程度だから、重量あたりで見るとかなり多いんだ。しかも心筋は安静時から冠血流中の酸素の約70%前後を取り込んでいる。酸素摂取率がもともと高いから、需要が増えたら血流量そのものを増やすしかない。
医学生医学生
だから冠動脈に狭窄があると、運動したときにすぐ虚血になるんですね。循環器内科の実習で、労作性狭心症の患者さんが「階段で胸が締めつけられる」と話していたのを思い出しました。
ドクタードクター
まさにその病態だね。もう一つ、冠血流は主に拡張期に流れることも大事だ。収縮期には心筋自体が冠動脈を締めつけてしまうからね。頻脈で拡張期が短くなると、冠血流が不利になる。では他の臓器も見ていこう。脳はどうかな。
医学生医学生
脳は体重の2%くらいなのに酸素消費が多いと習ったので、5%よりは多そうです。
ドクタードクター
その通り。脳血流は約750 mL/分で約15%。ブドウ糖と酸素を大量に使うのに、エネルギーの貯蔵がほとんどないから、血流が途絶えると短時間で障害が出る。だから自動調節能で、平均血圧がおよそ60〜150 mmHgの範囲なら血流がほぼ一定に保たれているんだ。
医学生医学生
肺は呼吸の臓器ですし、割合はそれほど大きくないイメージでしょうか。
ドクタードクター
そこは引っかけポイントだね。肺は体循環の臓器と並列に並んでいるのではなく、右心室から出た血液のほぼ全量が通過する直列の回路なんだ。だから灌流量は心拍出量のほぼ100%。厳密には気管支静脈の一部やテベシウス静脈が肺を経ずに左心系に戻る生理的シャントがあるから、ほんのわずかに少ないけれどね。
医学生医学生
なるほど、肺だけは「配分」の対象じゃないんですね。肝臓は門脈と肝動脈の二重支配でしたよね。
ドクタードクター
そう。合わせて約25〜30%、約1.5 L/分。血流量では門脈が約3/4、肝動脈が約1/4だけど、酸素供給はほぼ半分ずつ担っている。肝動脈血のほうが酸素を多く含むからだね。
医学生医学生
腎臓は約20%でしたね。腎臓ってそんなに酸素を使うんですか。
ドクタードクター
いい疑問だ。実は腎が大量の血流を受けるのは、自分の酸素需要のためというより、糸球体で血漿を大量にろ過するためなんだ。腎血流量は左右で約1.0〜1.2 L/分、糸球体濾過量は約100〜120 mL/分。血流のわりに酸素消費は少ないから、腎静脈血の酸素飽和度は高い。心臓とは正反対だね。
医学生医学生
心臓は酸素を搾り取るから冠静脈洞の血液は酸素が少なくて、腎は流すことが目的だから腎静脈の血液は酸素が多い、という対比ですね。
ドクタードクター
見事な整理だ。最後に、運動時の変化も押さえておこう。激しい運動では心拍出量は4〜5倍の20〜25 L/分に増え、その8割以上が骨格筋に回る。冠血流も絶対量で3〜4倍に増える。一方、腹部内臓や腎は交感神経による血管収縮で絶対量も減る。脳は自動調節で絶対量がほぼ一定だから、割合としては下がるんだ。
医学生医学生
割合と絶対量を区別しないと混乱しそうですね。CBTの勉強のときも、そこで何度か間違えました。
ドクタードクター
そこは試験でも臨床でも大事な視点だよ。ショックのときに腎血流が真っ先に削られて急性腎障害を起こしやすいのも、この配分の調節と関係している。数字を覚えるときは、必ず「なぜ」をセットにしておこう。

まとめ

安静時の心拍出量(約5 L/分)は、腹部内臓(門脈系+肝動脈)に約25〜30%、腎に約20%、骨格筋に約15〜20%、脳に約15%、皮膚に約5〜10%、そして心臓自身の冠循環に約5%が配分されます。冠血流は約250 mL/分と少なく見えますが、心筋は安静時から酸素摂取率が約70%と高く、需要増加には血流量の増加で応じるしかないため、冠動脈狭窄があると虚血に陥りやすくなります。肺は右心室の拍出量のほぼ全量が通る直列の回路であり、腎はろ過のために重量に比して多量の血流を受けるなど、臓器ごとに血流の意味が異なります。運動時には骨格筋への配分が大きく増え、腹部内臓や腎は絶対量も減少する一方、脳血流は自動調節でほぼ一定に保たれます。配分の数字をその理由とともに理解することは、虚血性心疾患やショック時の臓器障害を考える土台になります。

解答・解説

正解はbです

安静時の心拍出量(成人で約5 L/分)が、体循環(大循環)の各臓器へどの程度の割合で配分されるかを問う問題である。 安静時のおおよその配分は次のとおりである。 ・腹部内臓(消化管・脾・膵を経て門脈から肝へ、および肝動脈):約25〜30% ・腎:約20% ・骨格筋:約15〜20% ・脳:約15% ・皮膚:約5〜10%(体温調節によって大きく変動する) ・心(冠循環):約5% このうち約5%に相当するのは心臓自身を養う冠循環である。なお肺は体循環の一臓器ではなく、右心室から拍出された血液のほぼ全量が通過する「直列」の回路である点で、他の臓器とは性質が異なる。 数字を丸暗記するより、「重量あたりで見ると腎・心・脳は非常に血流が多い」「腎は重量が体重の0.5%程度なのに心拍出量の約20%を受ける」といった特徴とあわせて覚えると忘れにくい。

選択肢考察

  1. ×a.  脳

    脳の血流量は約750 mL/分で、心拍出量の約15%に相当する。脳の重量は体重の約2%にすぎないが、ブドウ糖と酸素を大量に消費し、エネルギーの貯蔵がほとんどないため、多くの血流を必要とする。脳血流は自動調節能によって平均血圧がおよそ60〜150 mmHgの範囲では一定に保たれる。

  2. ○b.  心

    心臓は全身へ血液を送り出すポンプであると同時に、冠動脈から血液の供給を受ける臓器でもある。安静時の冠血流量は約250 mL/分で、心拍出量の約5%にあたる。心筋は安静時でも冠血流中の酸素の約70%前後を取り込んでおり(酸素摂取率が高い)、需要が増えたときは酸素摂取率ではなく冠血流量そのものを増やして対応する。冠血流は主に拡張期に流れる点も特徴である。

  3. ×c.  肺

    肺には右心室から拍出された血液のほぼ全量が肺動脈を通って流れるため、灌流量は心拍出量の約100%に相当する。厳密には、気管支静脈の一部や心最小静脈(テベシウス静脈)の血液が肺を経由せずに左心系へ戻る生理的シャントがあるため、肺循環の血流量は左心室の拍出量よりわずかに少ない。いずれにせよ5%ではない。

  4. ×d.  肝

    肝臓は門脈と肝動脈の二重の血液供給を受け、合計で心拍出量の約25〜30%(約1.5 L/分)が流れ込む。そのうち約3/4が門脈から、約1/4が肝動脈からである。一方、酸素供給については肝動脈と門脈がほぼ半分ずつを担っている。

  5. ×e.  腎

    腎血流量は左右合わせて約1.0〜1.2 L/分で、心拍出量の約20%にあたる。重量あたりの血流量は全身で最も多い部類に入る。これは腎が自らの酸素需要のためではなく、糸球体で血漿を大量にろ過(糸球体濾過量 約100〜120 mL/分)するために多量の血流を必要とするからである。

安静時の臓器別血流配分(成人、心拍出量 約5 L/分)

・腹部内臓(門脈系+肝動脈):約25〜30% ・腎:約20% ・骨格筋:約15〜20% ・脳:約15% ・皮膚:約5〜10% ・心(冠循環):約5% ・その他(骨など):残り

運動時の変化

激しい運動時には心拍出量は4〜5倍(20〜25 L/分)に増え、その大部分(80%以上)が骨格筋に配分される。冠血流量も絶対量として3〜4倍に増える。一方、腹部内臓や腎の血流は交感神経による血管収縮で絶対量としても減少する。脳血流は自動調節によって絶対量がほぼ一定に保たれるため、割合としては低下する。

酸素消費の視点

・心筋の酸素摂取率は安静時で約70%と高く、冠静脈洞血の酸素飽和度は低い。このため心筋の酸素需要の増加には冠血流量の増加で応じるしかなく、冠動脈狭窄があると虚血に陥りやすい。 ・腎は血流量に比べて酸素消費が少ないため、腎静脈血の酸素飽和度は高い。

POINT

・安静時の心拍出量の配分:肝・消化管 約25〜30%、腎 約20%、骨格筋 約15〜20%、脳 約15%、心 約5%。 ・肺は右心室の拍出量のほぼ全量(約100%)が流れる。 ・冠血流は主に拡張期に流れ、心筋の酸素摂取率は高いため、需要増加には血流量増加で対応する。

※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。