StudyMed医師国家試験

吐き出せない空気、壊れた肺胞―肺気腫の呼吸機能は「増えるもの」と「減るもの」で読む

第99回医師国家試験 G問題 第14問

国試問題にチャレンジ

第99回 G問題 第14問

72歳の男性。労作時呼吸困難を主訴に来院した。20本/日,40年間の喫煙歴がある。身体所見では,両側肺野で呼吸音の減弱を認めるが,ラ音は聴取しない。胸部エックス線写真(A)と胸部単純CT(B)とを別に示す。 低下が予想されるのはどれか。2つ選べ。

第99回 G問題 第14問の問題画像
  1. a.残気量
  2. b.1秒率
  3. c.全肺気量
  4. d.肺拡散能
  5. e.機能的残気量

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、長年の喫煙歴がある高齢者の画像から病態を推定し、呼吸機能検査がどう変化するかを予想する問題だ。ポイントは、画像が示す「肺の過膨張」と「肺胞の破壊」を、それぞれ検査値に結びつけられるかどうか。まず、病歴と画像から何を考えるかな。
医学生医学生
重喫煙歴に労作時呼吸困難、呼吸音の減弱となると、COPDでしょうか。
ドクタードクター
そうだね。胸部エックス線写真では両肺の透過性が亢進し、横隔膜が低く平らになっている。これは肺が膨らみすぎている、つまり過膨張のサインだ。CTでは壁のはっきりしない低吸収域が両肺に多発していて、肺胞が壊れて空洞化した気腫性変化を示している。肺気腫優位のCOPDと考えていい。
医学生医学生
呼吸音が弱くなるのはなぜですか。ラ音がないのも何か意味があるんでしょうか。
ドクタードクター
過膨張した肺や壊れた肺胞では空気の量に比べて音を伝える組織が少なく、呼吸音が伝わりにくくなるんだ。ラ音がないことは、捻髪音を伴う間質性肺炎や、水泡音を伴う心不全・肺炎を考えにくくするという意味で、鑑別の手がかりになる。
医学生医学生
生理学の講義で、肺気腫は肺の弾性収縮力が落ちると習いました。それが検査値にどう効いてくるんですか。
ドクタードクター
そこが核心だ。健康な肺はゴム風船のように縮もうとする力があり、その力で息を押し出し、同時に細い気道を外から引っ張って開いておく。肺気腫ではこの弾性が失われるので、息を吐くときに押し出す力が弱く、しかも末梢気道が途中でつぶれてしまう。これがエアトラッピングだ。
医学生医学生
吐く勢いが落ちるなら、1秒率が下がりますね。
ドクタードクター
その通り。1秒率は努力肺活量のうち最初の1秒で吐ける割合で、70%未満が閉塞性換気障害。COPDの診断も、気管支拡張薬吸入後の1秒率70%未満が基準になっている。これは低下する項目の一つだ。
医学生医学生
吐き出せない空気が残るということは、残気量は減るどころか増えるんですね。
ドクタードクター
よく気づいたね。最大限に吐いても出せない空気が閉じ込められるから、残気量は増加する。安静呼気位の肺気量である機能的残気量も、肺の縮む力と胸郭の広がる力のつり合いで決まるので、肺の縮む力が弱まればつり合いの位置が高くなり、やはり増加する。
医学生医学生
全肺気量はどうでしょう。肺活量が減るなら全体も減りそうな気がしてしまいます。
ドクタードクター
よくある誤解だね。肺気腫では肺が膨らみやすくなっていて、残気量も増えているので、全肺気量は正常から増加する。エックス線写真の過膨張そのものがその表れだ。肺活量が減ることはあっても、それは残気量が増えて「使える部分」が圧迫されているからで、肺全体が小さくなるわけではない。
医学生医学生
では、もう一つ下がるのは肺拡散能ですか。CTの低吸収域が肺胞の破壊を示しているので。
ドクタードクター
正解。肺拡散能は肺胞から毛細血管へガスが移る効率で、ガス交換の面積に大きく左右される。肺胞壁が壊れると、そこを走る毛細血管床も一緒に失われるので、拡散能は低下する。つまり低下するのは1秒率と肺拡散能の2つだ。
医学生医学生
閉塞性なのに拡散能が下がる、という組み合わせが肺気腫らしさなんですね。呼吸器内科の実習で、喘息の患者さんは拡散能が保たれていると指導医の先生が話していました。
ドクタードクター
まさにそこが鑑別に使える点だ。気道病変が主体の気管支喘息や慢性気管支炎型のCOPDでは、肺胞はあまり壊れていないので拡散能は保たれやすい。逆に間質性肺炎のような拘束性障害では、全肺気量・残気量・機能的残気量がすべて減り、拡散能も下がるが、1秒率は正常かむしろ高くなる。閉塞性と拘束性で「肺気量の向き」が逆になると整理しておこう。
医学生医学生
身体所見では、ほかにどんなものに注意すればいいですか。OSCEの胸部診察で出てきそうです。
ドクタードクター
ビア樽状胸郭、胸鎖乳突筋など呼吸補助筋の発達、口すぼめ呼吸、吸気時に下部肋間が内側に引き込まれるHoover徴候などが知られている。口すぼめ呼吸は、口元で抵抗をかけて気道内圧を保ち、末梢気道の虚脱を防ぐ患者さん自身の工夫なんだ。進行すると肺高血圧から右心不全、いわゆる肺性心をきたすこともある。
医学生医学生
治療はまず禁煙ですよね。
ドクタードクター
禁煙が最も重要で、そのうえで長時間作用性抗コリン薬や長時間作用性β2刺激薬の吸入、呼吸リハビリテーション、インフルエンザや肺炎球菌のワクチン接種を組み合わせる。慢性呼吸不全に至れば在宅酸素療法も検討する。検査値の変化を病態から説明できれば、治療の意味も理解しやすくなるよ。

まとめ

重喫煙歴のある高齢者で労作時呼吸困難、呼吸音の減弱、画像上の過膨張と多発低吸収域があれば、肺気腫優位のCOPDを考えます。肺気腫では肺の弾性収縮力が失われて呼気時に末梢気道が虚脱するため、1秒率が低下し、エアトラッピングによって残気量・機能的残気量は増加、全肺気量は正常〜増加します。さらに肺胞壁と毛細血管床の破壊でガス交換面積が減り、肺拡散能が低下する点が、拡散能の保たれやすい気管支喘息との鑑別に役立ちます。拘束性障害では肺気量がすべて減少し1秒率は保たれるという対比とあわせ、病態から検査値の向きを導く考え方は、呼吸機能検査全般を理解する土台になります。

解答・解説

正解はb, dです

所見の整理

・72歳男性。主訴は労作時呼吸困難。 ・喫煙歴は20本/日×40年で、喫煙指数(Brinkman指数)は800、パック・イヤーでは40に相当する重喫煙者である。 ・聴診で両側肺野の呼吸音が減弱しているが、ラ音(副雑音)は聴取しない。 ・胸部エックス線写真では、両肺野の透過性亢進と横隔膜の低位・平坦化など、肺の過膨張を示す所見がみられる。 ・胸部単純CTでは、両肺に明瞭な壁をもたない低吸収域(気腫性変化)が多発している。

診断へのプロセス

長期の重喫煙歴をもつ高齢者が労作時呼吸困難を訴え、画像で肺の過膨張と肺胞の破壊を示す低吸収域がみられることから、肺気腫優位型の慢性閉塞性肺疾患(COPD: chronic obstructive pulmonary disease)と考えられる。呼吸音の減弱は、過膨張した肺と破壊された肺胞で音の伝達が低下するためであり、ラ音がないことは間質性肺炎(捻髪音)や心不全・肺炎(水泡音)を示唆しない。

設問の考え方

肺気腫では、肺胞壁の破壊によって肺の弾性収縮力が失われ、呼気時に末梢気道が早く虚脱する(エアトラッピング)。このため次の変化が生じる。 ・呼気の流速が低下する → 1秒量・1秒率が低下する(閉塞性換気障害)。 ・吐き出せない空気が肺内に残る → 残気量・機能的残気量が増加し、全肺気量も正常〜増加する(過膨張)。 ・肺胞壁と毛細血管床が破壊され、ガス交換に使える面積が減る → 肺拡散能(DLCO)が低下する。 したがって、低下が予想されるのは1秒率と肺拡散能であり、残気量・全肺気量・機能的残気量はいずれも増加する方向に変化する。

選択肢考察

  1. ×a.  残気量

    残気量(RV: residual volume)は、最大限に息を吐き出した後も肺内に残る空気の量である。肺気腫では弾性収縮力の低下により呼気時に末梢気道が早期に閉塞し、空気が肺胞内に閉じ込められる(エアトラッピング)。その結果、残気量は増加し、残気量/全肺気量比も上昇する。低下ではなく増加が予想される。

  2. ○b.  1秒率

    1秒率(FEV1/FVC)は、努力肺活量のうち最初の1秒間に吐き出せる割合で、70%未満を閉塞性換気障害とする。COPDの診断基準も、気管支拡張薬吸入後の1秒率が70%未満であることである。肺気腫では肺の弾性収縮力が低下して呼気を押し出す力が弱まり、さらに呼気時に末梢気道が虚脱するため、呼気流速が低下して1秒率が低下する。本例でも低下が予想される。

  3. ×c.  全肺気量

    全肺気量(TLC: total lung capacity)は、最大吸気位で肺内に含まれる空気の総量である。肺気腫では肺の弾性収縮力が低下して肺が膨らみやすく(コンプライアンスの増大)、残気量も増えるため、全肺気量は正常から増加する。胸部エックス線写真での肺野透過性亢進や横隔膜の平坦化はこの過膨張を反映している。低下は予想されない。

  4. ○d.  肺拡散能

    肺拡散能(DLCO: 一酸化炭素肺拡散能)は、肺胞気から肺毛細血管血へのガスの移行しやすさを示す指標で、肺胞と毛細血管の接触面積や肺胞壁の厚さなどに依存する。肺気腫では肺胞壁が破壊され、それに伴って肺毛細血管床も失われるため、ガス交換面積が減少し、肺拡散能は低下する。CTで低吸収域が広範に見られる本例では、拡散能の低下が予想される。なお、気道病変が主体で肺胞破壊の乏しい慢性気管支炎型や気管支喘息では、拡散能は保たれることが多く、鑑別に役立つ。

  5. ×e.  機能的残気量

    機能的残気量(FRC: functional residual capacity)は、安静呼気位で肺内に残っている空気の量で、残気量と予備呼気量の和である。安静呼気位は、肺が縮もうとする力と胸郭が広がろうとする力のつり合いで決まる。肺気腫では肺の縮む力が弱まるためつり合いの位置が高くなり、エアトラッピングも加わって、機能的残気量は増加する。低下は予想されない。

COPDの概要

COPDは、たばこ煙を主とする有害物質の長期吸入によって生じる肺の炎症性疾患で、完全には可逆的でない気流閉塞を特徴とする。肺胞の破壊が主体の気腫性病変(肺気腫)と、末梢気道病変が主体の非気腫性病変があり、両者がさまざまな割合で混在する。

診断

気管支拡張薬吸入後のスパイロメトリーで1秒率(FEV1/FVC)が70%未満であり、ほかの気流閉塞をきたす疾患を除外して診断する。重症度(病期)は、予測1秒量に対する割合(%FEV1)で分類する(80%以上:I期、50〜80%未満:II期、30〜50%未満:III期、30%未満:IV期)。

身体所見

・ビア樽状胸郭、呼吸補助筋(胸鎖乳突筋など)の発達、口すぼめ呼吸 ・呼吸音の減弱、呼気延長 ・Hoover徴候(吸気時に下部肋間が内側へ引き込まれる) ・進行例では肺高血圧から右心不全(肺性心)をきたす

画像所見

・胸部エックス線:肺野透過性亢進、横隔膜の低位・平坦化、滴状心、肋間腔の開大、胸骨後腔の拡大 ・胸部CT:明瞭な壁をもたない低吸収域(LAA: low attenuation area)の散在・融合

呼吸機能検査の変化のまとめ

・低下するもの:1秒量、1秒率、肺拡散能(肺気腫型)、肺弾性収縮力 ・増加するもの:残気量、機能的残気量、残気量/全肺気量比、全肺気量(正常〜増加)、静肺コンプライアンス ・肺活量は残気量の増加により低下することがある

拘束性障害との対比

間質性肺炎などの拘束性障害では、%肺活量が80%未満に低下し、全肺気量・機能的残気量・残気量はいずれも減少、肺コンプライアンスは低下、拡散能も低下する。1秒率は正常かむしろ高値となる。

治療の基本

禁煙が最も重要である。薬物療法は長時間作用性抗コリン薬(LAMA)や長時間作用性β2刺激薬(LABA)の吸入が中心で、呼吸リハビリテーション、インフルエンザ・肺炎球菌ワクチン接種、慢性呼吸不全には在宅酸素療法を行う。

POINT

・重喫煙歴+労作時呼吸困難+呼吸音減弱+肺過膨張・CTの低吸収域 → COPD(肺気腫)。 ・閉塞性換気障害:1秒率70%未満。 ・肺気腫では肺胞破壊により肺拡散能(DLCO)が低下する。 ・エアトラッピングにより残気量・機能的残気量は増加し、全肺気量は正常〜増加する。 ・肺胞破壊の乏しい気管支喘息・慢性気管支炎型では拡散能が保たれやすい点が鑑別に役立つ。

※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。