StudyMed医師国家試験

硬くなった肺は何を語るか―特発性肺線維症の呼吸機能は「拘束」と「拡散障害」

第110回医師国家試験 I問題 第76問

国試問題にチャレンジ

第110回 I問題 第76問

66歳の男性。労作時呼吸困難を主訴に来院した。約1年前から労作時の息切れを自覚するようになったが,徐々に増強するため受診した。会社の健康診断で3年前から胸部エックス線写真で両側の下肺野に淡い浸潤影を指摘されていた。喫煙は現在まで20本/日を46年間。粉塵曝露の生活歴はない。意識は清明。身長170 cm,体重65 kg。体温36.3℃。脈拍64/分,整。血圧130/70 mmHg。呼吸数20/分。SpO2 96%(room air)。心音に異常を認めない。両側の下背部でfine cracklesを聴取する。血液所見:赤血球430万,Hb 14.9 g/dL,Ht 42%,白血球7,300,血小板20万。血液生化学所見:AST 28 IU/L,ALT 18 IU/L,LD 370 IU/L(基準176~353),CK 42 IU/L(基準30~140),尿素窒素12 mg/dL,クレアチニン0.6 mg/dL,KL-6 780 U/mL(基準500未満)。CRP 0.2 mg/dL。胸部エックス線写真(A)と胸部CT(B)とを別に示す。  この患者の検査結果で予測されるのはどれか。2つ選べ。

第110回 I問題 第76問の問題画像
  1. a.%VC低下
  2. b.%RV上昇
  3. c.PaCO2上昇
  4. d.%DLco低下
  5. e.FEV1%低下

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、慢性に進む労作時呼吸困難を訴える喫煙男性の病態を見抜き、そこから呼吸機能検査でどんな異常が出るかを予測する問題だ。ポイントは、画像と聴診所見から疾患を絞り込むこと、そして「その病気で肺がどう変化するか」から検査値を組み立てることだよ。まず画像から見ていこう。
医学生医学生
胸部エックス線では両側の下肺野に網状影があって、肺が小さくなっているように見えます。
ドクタードクター
そう、下肺野優位の網状影と肺の容積減少だね。胸部CTでは、両側の胸膜直下、特に背側に、厚い壁をもつ数mm〜1cmほどの嚢胞が層状に重なっている。これが蜂巣肺だ。
医学生医学生
蜂巣肺に、両側下背部のfine crackles、KL-6上昇なら、間質性肺炎ですね。
ドクタードクター
その通り。fine cracklesは吸気の終わりに聞こえる細かいパチパチした音で、硬くなった肺胞が吸気時に開く音と考えられている。KL-6は傷ついて再生したⅡ型肺胞上皮細胞がつくる糖蛋白で、間質性肺炎のマーカーだ。膠原病や薬剤、粉塵などの原因が見当たらず、高齢男性の喫煙者で下葉・胸膜直下優位の蜂巣肺となれば、特発性肺線維症が最も考えられる。
医学生医学生
病理実習で、間質性肺炎の肺は肺胞壁が分厚く線維化していたのを覚えています。その硬さが検査にどう出るか、ということですね。
ドクタードクター
まさにそこが本題。肺が硬くなる、つまりコンプライアンスが低下すると、2つのことが起こる。1つは肺が十分に膨らまず肺気量が全体に減る拘束性換気障害、もう1つは肺胞壁が厚くなってガスの通り道が長くなる拡散障害だ。では%VC低下はどうかな。
医学生医学生
肺が膨らまないなら肺活量は減るので、%VCは低下すると思います。80%未満が拘束性でしたね。
ドクタードクター
正解。肺活量だけでなく、全肺気量、機能的残気量、残気量もそろって減る。特発性肺線維症では努力肺活量の低下速度が予後と関係するから、経過を追う大事な指標でもあるんだ。じゃあ%RV上昇は?
医学生医学生
残気量も減るなら、上昇はしないですね。RVが上がるのは息を吐ききれないCOPDのほうでしょうか。
ドクタードクター
その通り。COPDや喘息発作では呼気のときに気道が早く閉じて空気が取り残される、いわゆるエアトラッピングでRVが増える。線維化で縮む間質性肺炎とは逆向きだね。次はFEV1%低下だ。
医学生医学生
FEV1%も閉塞性の指標なので下がらない……と思うんですが、肺活量自体が減るなら1秒量も減りますよね。少し混乱します。
ドクタードクター
いい疑問だね。1秒率は1秒量を努力肺活量で割った比率だから、両方が減れば比は保たれる。さらに線維化した肺は縮もうとする力が強く、気道も周りから引っ張られて広げられるので、息は一気に吐き出せる。だから1秒率は正常か、むしろ上がることも多いんだ。
医学生医学生
なるほど、比で考えればいいんですね。では%DLco低下は拡散障害そのものなので、予測されると思います。
ドクタードクター
その通り。肺胞壁の肥厚・線維化で拡散距離が延び、さらに肺胞と毛細血管床そのものも減るから、%DLcoは低下する。拡散能の低下は%VCの低下より早く出てくることが多い。この患者さんは安静時のSpO2が保たれているけれど、歩いたりすると急に下がる。これが労作時低酸素血症で、呼吸困難の正体なんだ。
医学生医学生
PaCO2上昇はどうでしょう。呼吸不全なら二酸化炭素もたまりそうな気がします。
ドクタードクター
そこは引っかかりやすいね。CO2はO2より約20倍拡散しやすいので、拡散障害の影響を受けにくい。そのうえ低酸素や肺の伸展受容器の刺激で浅く速い呼吸になり、換気量は保たれる。だから間質性肺炎の呼吸不全は、PaCO2が正常か低下するⅠ型が基本なんだ。PaCO2上昇、つまりⅡ型は、COPDや神経筋疾患、肺結核後遺症のように肺胞低換気が起こる病態で典型的で、間質性肺炎では末期になって初めてみられる程度だよ。
医学生医学生
整理すると、間質性肺炎は拘束性障害と拡散障害で、%VCと%DLcoが下がる。RV上昇や1秒率低下は閉塞性、PaCO2上昇はⅡ型呼吸不全の所見、ということですね。
ドクタードクター
完璧だ。発展として、特発性肺線維症ではばち指がみられることや、KL-6のほかSP-D、SP-Aも上がることを押さえておこう。治療ではピルフェニドンやニンテダニブといった抗線維化薬で肺活量の低下を緩やかにする。禁煙、在宅酸素療法、呼吸リハビリテーションも大切で、根治的な治療は肺移植だけだ。
医学生医学生
臨床実習の呼吸器内科で、急性増悪で入院した患者さんが急激に悪くなったのを見て、怖い病気だと感じました。
ドクタードクター
急性増悪は予後不良で、特発性肺線維症の大事な死因の一つだ。肺癌や肺高血圧症の合併にも注意がいる。それからもう一つ、この患者さんのような重喫煙者では、上葉の肺気腫と下葉の肺線維症が併存する気腫合併肺線維症という病態がある。拘束と閉塞が打ち消し合って肺気量が見かけ上保たれる一方、DLcoが高度に下がるのが特徴だ。スパイロメトリーが正常に近いからといって安心せず、拡散能もあわせて評価する習慣をつけておこう。

まとめ

下肺野・胸膜直下優位の蜂巣肺、fine crackles、KL-6上昇、慢性進行性の労作時呼吸困難は、高齢喫煙男性に多い特発性肺線維症を示唆します。肺が線維化して硬くなるため、肺気量が全体に減る拘束性換気障害(%VC低下、RVやTLCも低下)と、肺胞壁の肥厚や毛細血管床の減少による拡散障害(%DLco低下)が生じます。1秒率は正常〜上昇し、RV上昇や1秒率低下はCOPDなど閉塞性障害の所見です。低酸素血症はPaCO2が上昇しないⅠ型呼吸不全が基本で、特に労作時に悪化しやすい点が臨床上重要です。疾患による肺の構造変化から検査値を推論する考え方は、拘束性・閉塞性障害の鑑別や、気腫合併肺線維症のような非典型例の理解にもつながります。

解答・解説

正解はa, dです

所見の整理

・66歳男性、約1年かけて徐々に増悪する労作時呼吸困難(慢性・進行性の経過) ・3年前から健診で両側下肺野の淡い陰影を指摘されている ・喫煙20本/日×46年(ブリンクマン指数920)の重喫煙者で、現在も喫煙中 ・粉塵曝露歴なし → じん肺は考えにくい ・発熱なし、白血球・CRPは正常 → 感染症などの急性炎症は否定的 ・両側下背部でfine crackles(捻髪音:細かくパチパチした断続性ラ音で、吸気終末に聴かれ、硬くなった肺胞が吸気時に開く音とされる)を聴取 ・KL-6(シアル化糖鎖抗原:傷害・再生したII型肺胞上皮細胞が産生する糖蛋白)780 U/mLと上昇、LDも軽度上昇 ・Hbは正常で貧血はなく、心音異常もない → 呼吸困難の原因として貧血・心疾患は考えにくい

画像

胸部エックス線写真では両側下肺野優位の網状影と肺の容積減少がみられ、胸部CTでは両側の胸膜直下・背側に優位な蜂巣肺(数mm〜1cm程度の厚い壁をもつ嚢胞が層状に重なる像)を認める。

診断

下肺野・胸膜直下優位の蜂巣肺、fine crackles、KL-6上昇、慢性進行性の経過から間質性肺炎と判断できる。膠原病を示唆する所見、薬剤歴、粉塵・抗原曝露の記載がなく、二次性の原因が見当たらないことから特発性間質性肺炎(IIPs)、なかでも高齢男性・喫煙者・蜂巣肺という典型像から特発性肺線維症(IPF)が最も考えられる。

設問の考え方

間質性肺炎では、肺胞壁(間質)の炎症・線維化によって肺が硬くなる(コンプライアンス低下)。その結果、①肺が十分に膨らまず肺気量が全体に減る=拘束性換気障害、②肺胞壁が厚くなりガスの通り道が長くなる=拡散障害、の2つが生じる。選択肢を「拘束性か閉塞性か」「拡散能はどうか」「どの型の呼吸不全か」という観点で整理すると答えが導ける。

選択肢考察

  1. ○a.  %VC低下

    予測される。%VC(%肺活量:予測肺活量に対する実測値の割合)が80%未満で拘束性換気障害と判定する。間質性肺炎では線維化により肺が硬く膨らみにくくなるため、肺活量(VC)、全肺気量(TLC)、機能的残気量(FRC)、残気量(RV)がいずれも減少し、%VCは低下する。重症度や経過の評価にも用いられる重要な指標であり、IPFでは努力肺活量(FVC)の低下速度が予後と相関する。

  2. ×b.  %RV上昇

    予測されない。残気量(RV)の上昇は、COPD(慢性閉塞性肺疾患)や気管支喘息発作などで呼気時に気道が早期に閉塞し、空気が肺内に取り残される(エアトラッピング)ことで生じる、閉塞性障害・肺過膨張を示す所見である。間質性肺炎では線維化によって肺全体の容積が縮小するため、RVはむしろ低下する。

  3. ×c.  PaCO2上昇

    典型的ではない。間質性肺炎では拡散障害と換気血流比不均等によって低酸素血症をきたすが、CO2はO2に比べ約20倍拡散しやすいため拡散障害の影響を受けにくい。さらに低酸素や肺の伸展受容器刺激によって呼吸が浅く速くなり(本例も呼吸数20/分)、換気量が保たれるため、PaCO2は正常〜低下を示すことが多い。すなわちPaCO2が45 Torr以下のI型呼吸不全のパターンをとる。PaCO2上昇(II型呼吸不全)はCOPD、神経筋疾患、肺結核後遺症などの肺胞低換気をきたす病態で典型的にみられ、間質性肺炎では末期に至って初めてみられることがある程度である。

  4. ○d.  %DLco低下

    予測される。DLco(一酸化炭素肺拡散能)は肺胞から毛細血管へのガスの移りやすさを示す指標である。間質性肺炎では肺胞壁の肥厚・線維化による拡散距離の延長と、肺胞・毛細血管床の減少によって%DLcoが低下する。拡散能低下は%VC低下より早期から出現することが多く、安静時のSpO2が保たれていても(本例96%)、労作時に急速に低下する(労作時低酸素血症)原因となる。病変の広がりを反映する指標として重症度判定や予後評価にも用いられる。

  5. ×e.  FEV1%低下

    予測されない。FEV1%(1秒率:1秒量÷努力肺活量)が70%未満であれば閉塞性換気障害と判定し、COPDや気管支喘息でみられる。間質性肺炎では肺活量自体が低下する一方、線維化した肺の弾性収縮力(縮もうとする力)が強まり、牽引により気道も広げられるため、息は速く吐き出せる。そのため1秒率は正常〜むしろ上昇する。

換気障害の分類

・拘束性換気障害:%VC<80%、FEV1%は保たれる。間質性肺炎、じん肺、胸膜肥厚、胸郭変形、神経筋疾患など。 ・閉塞性換気障害:FEV1%<70%。COPD、気管支喘息、びまん性汎細気管支炎など。RV・FRC・TLCは上昇(過膨張)。 ・混合性換気障害:両方を満たす。

間質性肺炎とCOPDの呼吸機能の比較

・%VC:間質性肺炎↓/COPD 正常〜↓ ・FEV1%:間質性肺炎 正常〜↑/COPD↓ ・RV、TLC:間質性肺炎↓/COPD↑ ・%DLco:間質性肺炎↓/COPD(肺気腫型)↓ ・肺コンプライアンス:間質性肺炎↓/肺気腫↑ ・典型的な呼吸不全型:間質性肺炎はI型/COPDはII型をきたしやすい

特発性肺線維症(IPF)の要点

・特発性間質性肺炎の中で最も頻度が高く、50歳以上の男性・喫煙者に多い。 ・症状は乾性咳嗽と労作時呼吸困難。身体所見はfine crackles、ばち指。 ・血清マーカー:KL-6、SP-D、SP-Aの上昇。LDも上昇しうる。 ・HRCT(高分解能CT):両側下葉・胸膜直下優位の網状影、牽引性気管支拡張、蜂巣肺を特徴とするUIP(通常型間質性肺炎)パターン。 ・治療:抗線維化薬(ピルフェニドン、ニンテダニブ)で肺活量低下を緩やかにする。禁煙、在宅酸素療法、呼吸リハビリテーション。根治治療は肺移植のみ。 ・合併症:急性増悪(予後不良)、肺癌、肺高血圧症。 ・なお重喫煙者では上葉の肺気腫と下葉の肺線維症が併存すること(気腫合併肺線維症:CPFE)があり、その場合は拘束と閉塞が相殺されて肺気量が見かけ上保たれる一方、DLcoが高度に低下するのが特徴である。

POINT

・間質性肺炎=拘束性換気障害(%VC低下、RV・TLC低下、FEV1%は保たれる)+拡散障害(%DLco低下)。 ・%RV上昇・FEV1%低下は閉塞性障害(COPDなど)の所見。 ・間質性肺炎の低酸素血症はI型呼吸不全(PaCO2は正常〜低下)が基本で、労作時に悪化しやすい。 ・下肺野・胸膜直下優位の蜂巣肺、fine crackles、KL-6上昇はIPFを示唆する。

※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。