スポンサーサイト

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。

呼吸器その6

みなさん,こんにちは。

はじめに,「ごめんなさい」

呼吸器その5の図を訂正しました。

逆になっていました。

先ほど読み返して気が付きました。

見ていて,おかしいと思った人もいたでしょ。



06.jpg

ハナミズキが満開です。

前回,遠目のハナミズキをアップしましたが,これはかなり近くなっています。

前回のはピンクでしたが,今回のは白です。


昨年,「ハナミズキ」という映画が公開されました。

みなさんはご覧になりましたか?

一言でいうと,「新垣結衣がかわいい」

そんな映画です。

女優さんをきれいに撮っていますね。

これでファンになりました。




それではまず,前回の問題の解答・解説です。

問題1 胸膜は2枚の粘膜でできているというものですね。
    胸膜は2枚の漿膜でできています。
    粘膜じゃ,くっつくね。
    ×です。

問題2 胸膜腔は陽圧ですか?
    陰圧ですよね。
    なぜでしたっけ?
    気圧は陽圧から陰圧に流れるからですね。
    その結果,肺が自然と膨らむんですね。
    ×です。

問題3 横隔膜は収縮すると下に下がります。
    すると,胸が広がります。
    吸気の時は胸を広げて空気を取込みます。
    です。

問題4 吸気のときは外肋間筋が収縮して胸が広がります。
    内肋間筋が収縮すると胸も収縮します。
    ×です。

問題5 吸気時は横隔膜が下がって胸腔内は拡大します。
    その結果,肺が拡張し,その肺に空気が入ります。
    胸腔内が陰圧化したからですね。
    ×です。


今回は,血液ガスについてです。

今回も長いよ(笑)。


12 血液ガス

 肺は空気を入れ替え(換気)(呼吸器その5),肺胞でガス交換(呼吸器その4)をします。

 ガス交換では,血液は肺で酸素を取込み,二酸化炭素を排出します。

 ガス交換とは,拡散という現象によって酸素を取込み,二酸化炭素を排出することです。

 そして,血液は,酸素を体組織の各部に運び,体組織の各部からは二酸化炭素を回収してきます。

 そこで,酸素・二酸化炭素を含んだ血液の働き(機能)について見ていきます。


 ここから先は,数字が多く出てきますので,ゆっくり焦らずにきてくださいね。


(1) 大気圧ふたたび

  空気には重さがあると,前に話しました(呼吸器その4)。

  これを大気圧といいます。

  私達は常に周りから押されています。

  普段は感じませんが,水中などでは水に押されていることを感じます。

  これを水圧といいます。

  大気圧は,水の中の水圧と同じです。

  この大気圧ですが,基準となるのは1気圧です。

  大気圧 = 1気圧

  高い山などに登ると,この気圧は低くなります。


  この大気圧の単位は使われる分野によって変わります。

  医療分野では,mmHG(ミリメートルエイチジー)という単位が使われます。
  
  1気圧 = 760mmHG

  という換算レートが決まっています。

  先ほど高い山では気圧が低くなると言いましたが,エベレストの山頂(8848m)の大気圧は240mmHGとなります。


  ちなみに天気予報では,hPa(ヘクトパスカル)という単位が使われます。

  1気圧 = 1013hPa

  と決まっています。


  さて,この「mmHG」の「HG」とは水銀のことです。

  つまり,760mmの水銀柱の重さが1気圧の重さと等しいことを意味します。


  もう一つ,血液ガスの単位としてtorr(トル)という単位が使われる場合もあります。

  1 torr = 1 mmHG

  となります。

  つまり,torr と mmHG は等しくなります。

  この「torr」は17世紀のイタリアの科学者,エヴァンジェリスタ・トリチェリが,1643年に初めて水銀を用いて大気圧を測定したことから使われています。

  名前から来ているんだね。

(2) 酸素分圧(PO2

  それじゃ,次です。

  みなさんは,空気がすべて酸素じゃないことは知っていますよね。

  空気中(大気中)の酸素が占める割合を酸素濃度といいます。

  大気中の酸素濃度は,20.9%です。


  ところで,血液ガスのデータは「分圧」で表示されています。

  「酸素分圧(PO2)」とか「二酸化炭素分圧(PCO2)」とかいいます。


  この分圧とは,それぞれが持つ気体の圧力のことです。

  この圧力は,大気圧の濃度に比例します

  これを「ダルトンの法則」といいます(覚えなくてもいいです)。

  したがって,

  分圧(mmHG) = 大気圧(mmHG) × 濃度(%)

  で求められます。

  酸素濃度は20.9%でしたね。

  ということは,酸素分圧(PO2)は

   760mmHG × 0.209(20.9%) = 158.84mmHG

  158.84mmHG となります。


  ところで,ここまでの計算は標準状態を前提にしています。

  標準状態とは
 
   温度0℃ 1気圧 湿度0% 

  の状態です。


  しかし,空気は体内に入ると加温・加湿されます(呼吸器その2)。

  気管分岐部で温度37℃,湿度100%の状態になります。

  湿度100%ということは飽和状態です。

  この飽和水蒸気は圧力を持っています。

  37℃の飽和水蒸気圧は 47mmHG です。


  したがって,体内に入る気体については,大気圧から飽和水蒸気圧を引く必要があります。

  そうすると,酸素分圧は

   (760-47)× 0.209 = 149.01

  149mmHG となります。

  約150mmHG ですね。


(3) ガス交換

  吸入された大気(空気)は,それぞれ各分圧ごとに肺胞に至ります。

 ① 酸素

  肺の酸素分圧(PO2)は約150mmHGです。

  ところが,肺胞気(肺胞内)の酸素分圧は100mmHGです。
  

  なぜ,150mmHGあったものが100mmHGになるのでしょうか?

  ここからは,ちょっと長くなります。

  まず,肺胞では,流れてくる血液によって常に酸素が持ち去られます。

  おまけに,体組織で生じた二酸化炭素がやってきます。

  二酸化炭素がやってくると,肺胞での酸素の居場所がなくなります。

  そのため,肺胞気(肺胞内)の酸素分圧を求めるには,肺胞でのガス交換に影響を与える分を差引く必要があります。

  ガス交換に影響を与える分は動脈血二酸化炭素分圧(PaCO2)を0.8で割ることで求められます。

  この0.8は呼吸商です。

  呼吸商とは,呼吸をする時に排出される二酸化炭素と消費される酸素の体積比のことです。
 
  人は,安静時には1分間に250ml の酸素を吸って,200ml の二酸化炭素を吐いてます。

  したがって,呼吸商は

   200ml / 250ml = 0.8

  となります。

  吸入気の酸素分圧は約150mmHg でしたから,PaCO2 が40mmHg とすると,

  肺胞気酸素分圧(PAO2)は

   PAO2 = 150 - 40 / 0.8  =  100mmHg

  肺胞気酸素分圧は,100mmHGとなります。

  150mmHGが100mmHGになる理由,分かりましたか?

  分からなくても,数字だけは覚えてね。


  それじゃ,次ですね。

  静脈血の酸素分圧(SvO2)は40mmHGです。

  肺胞気酸素分圧と静脈血酸素分圧に差があります。

  圧力に差がある場合,圧力は平衡に(等しく)なろうとします。


  例えば,空気の入っている風船と入っていない風船をつなぐと,空気の入っている風船はしぼむでしょ。

  これと同じです。

  血液は肺胞(酸素分圧100mmHG)の毛細血管を通過する0.75秒の間に,ほぼ平衡に達します。

  これを拡散といいます。

  拡散とは,ガス分子が圧力の高い方から低い方へと移動する現象をいいます。

  酸素が薄い肺胞膜を越えて毛細血管に拡散したわけです。

  肺胞内 ⇒ 毛細血管



 
  血液・肺胞間のガス拡散のしやすさを示す指標として肺拡散能というのがあります。

  肺拡散能は肺胞表面積や肺胞壁にの厚さに影響を受けます。

  肺胞表面積は広いほうが拡散しやすい
  肺胞壁は薄いほうが拡散しやすい
  二酸化炭素は酸素の20倍ぐらい拡散しやすい

  などがあります。



  さて,話がずれましたが,ここで戻ります。

  以上のことから動脈血の酸素分圧は100mmHGになる「はず」です。


  しかし,実際の動脈血酸素分圧は 95mmHg ぐらいです。

  その理由は二つほどあります。

  一つ目は,すべての肺胞が活動しているわけではない,ということです。

  一つや二つの肺胞は働いていません(笑)。

  働きたくない奴もいるんです!(笑)

  また,静脈血の一部(気管支動静脈系や冠循環系の一部)は肺を通らずに動脈血に合流します。

  これが二つ目です。

  その結果,動脈血酸素分圧は 95mmHg となります。


 ② 二酸化炭素(炭酸ガス)

  次は二酸化炭素です。

  国試の問題文では炭酸ガスと表記される場合もあります。
  
  二酸化炭素分圧は,ほぼ 0mmHG で来ています。
  
  静脈血の二酸化炭素分圧(PvCO2)は 46mmHG です。

  ここにも圧力の差がありますので,同じように拡散が起きます。

  今度は毛細血管から肺胞内に二酸化炭素が拡散します。

  毛細血管 ⇒ 肺胞内

  動脈血の二酸化炭素分圧は 40mmHG になります。

  静脈血の二酸化炭素分圧より 6mmHG 低くなりました。

  ここの計算も面倒なので省略しますね(笑)。

  これを動脈血二酸化炭素分圧(PCO2)といいます。

  あるいは動脈血炭酸ガス分圧といいます。

  肺胞内の二酸化炭素分圧も 40mmHG です。

  これは平衡に(等しく)なろうとするからですね。

3-38.jpg


 ③ 組織

  体組織の細胞周囲の酸素分圧は20~30mmHgです。
  
  動脈血の酸素分圧(95mmHG)と差があります。

  そのため,末梢の毛細血管では組織液と血液のガス分圧が平衡に(等しく)なろうとします。

  そのため酸素が血液から組織液に拡散します。
  
  このようにして,酸素が体組織に運ばれていくことになります。


  また,同様に二酸化炭素(炭酸ガス)は体組織から血液に拡散します。


(4) 酸素の運搬

  血液に取り込まれた大部分の酸素は,血液中のヘモグロビンと結合して運ばれます。

  血液中のヘモグロビンの何%が酸素と結合しているかを表した指標酸素飽和度(SO2)といいます。

  「S」は「飽和」を意味する「saturation」の頭文字です。

 ① 酸素解離曲線(さんそかいりきょくせん)

  酸素分圧(PO2)と酸素飽和度(SO2)の関係を示した曲線を酸素解離曲線といいます。
  
  縦軸に酸素飽和度を,横軸に酸素分圧を設定しています。

  酸素解離曲線は,直線的な比例関係ではなく,S字カーブを描きます。

  下図をクリックすると大きくなります
3-40.jpg

 ② 酸素解離曲線の意味
  
  酸素解離曲線は緩やかなS字カーブを描いています。


  まず,酸素分圧の高いところを見てください。

  右上の部分です。

  酸素分圧が高いところでは,それ以上酸素分圧が高くなっても血液の酸素量は増えません。

  逆に,酸素分圧が多少下がっても(60mmHGぐらい),酸素飽和度は高いままです。

  血中ヘモグロビンは,酸素と結合しやすく放出し難くなっているわけです。


  次は,真ん中より左下を見てください。

  ここは酸素分圧の低いところです。

  ここでは,酸素分圧の低下によって,ヘモグロビンは多量の酸素を放出することを表しています。

  ということは,肺で酸素飽和度の高まった動脈血が,酸素分圧の低い体組織に運ばれると,酸素解離曲線に従って,酸素を放出することになります。

 ③ 右方偏移(うほうへんい)

  体温の上昇やアシドーシスでは,酸素解離曲線は右にシフトすることが分かっています(ボーア効果)。

  これを右方偏移といいます。

  アシドーシスとは,血液あるいは体液が酸性になることです。

  詳細については別の項目でやります。

  この場合,動脈血酸素分圧が100mmHgだったとしても,酸素飽和度は80%にしかなりません。

  これでは,運ばれる酸素の量が足りなくなるのではないかと心配してしまいます。

  下図をクリックすると大きくなります。
3-47.jpg

  しかし,動脈血酸素分圧が 40mmHG のところでは,酸素飽和度は30%に低下します。

  酸素が離れやすくなっているんです。

  そうすると,80% - 30% = 50% ですから,ヘモグロビンは50%も酸素を放出していることになります。

  標準状態では,98% - 75% = 23% です。

  右方偏移  50%
  標準状態  23%

  右方偏移時の方が大きく上回っています。

  これは,激しい運動をすると筋肉がたくさん酸素を使います。

  すると,血液中の乳酸(酸性物質)が急激に増加し始めます。

  また,たくさん酸素を使いますから,体温が上昇します。
  
  その結果,体温が上昇して,体液はアシドーシスになります。

  すると,酸素解離曲線が右方偏移して,体組織に酸素を供給しやすくなります。

  人間の身体は,とても合理的に作られているんだね。

  神様って,すごいね!


 ⑤ 左方偏移(さほうへんい)

  逆に左方偏移する場合もあります。
3-46.jpg

  体温が低くなったり(低体温),体液がアルカローシスになった場合です。

  アルカローシスとは,血液・体液がアルカリ性になることです。

  この場合,体組織に酸素を放出しにくい状態になります。
 
  しかし,動脈血酸素分圧が低くても,ヘモグロビンに酸素が結合しやすくなります。


  このように,温度やpH値のよって,酸素解離曲線が右方偏移したり,左方偏移することを「ボーア効果」といいます。

  発見者のクリスティアン・ボーアの名前からとっています。
  

(5) 二酸化炭素(炭酸ガス)の運搬

  体組織の二酸化炭素は,毛細血管の血管壁を越えて血液中に入ります。

  ここでも拡散です。

  体組織の二酸化炭素分圧は 50~70mmHG です。

  動脈血の二酸化炭素分圧は 40mmHGでしたね。

  この格差を拡散で平衡にします。

  そして,血液の中でも血漿中に入り込みます。

  血漿は,人の血液から赤血球,白血球,血小板を取り除いた成分で,血液の55%をしめています。

  詳細は別項目でやりますね。

 ① 重炭酸イオン(HCO3- )
  
  二酸化炭素は血漿中にいくつかの形で入ります。

  一番多いのは,重炭酸イオン(HCO3- )です。

  二酸化炭素は,水と反応して炭酸に変換されます。

  CO2 + H2O = H2CO3

  そして,炭酸は,水素イオンと重炭酸イオンに変換されます。
  H2CO3 = H+ + HCO3-

  この重炭酸イオンの形で運搬するのが最も多くなります。

  全体の67%です。

 ② カルバミノ化合物

  カルバミノ化合物は,二酸化炭素とアミノ酸やタンパク質から構成される化合物の総称です。
  
  このカルバミノ化合物は,二酸化炭素とヘモグロビンが結合したものです。

  カルバミノヘモグロビンといいます。

  CO2 + Hb-NH2  = HbNHCOOH

  カルバミノ化合物は,全体の25%ほどです。
  
 ③ 赤血球

  血漿中で,重炭酸イオンの形にするには数秒の時間がかかります。

  しかし,赤血球は反応を加速する炭酸脱水酵素を持っています。
  
  炭酸脱水酵素(たんさんだっすいこうそ)は,血漿中の100万倍の速さで二酸化炭素を重炭酸イオンに変換できます。
  
  この形が8%ぐらいです。

  下図をクリックすると大きくなります。
3-42.jpg


 ④ 

  肺では,今述べてきたことの反対の作用が起きます。
  
  肺での反応時間は,1秒以内です。

(6) まとめ

 ここまでをまとめます。

 ① 酸素

  まず大気(空気)が肺に取り込まれます。

  その中の酸素が肺から血液に入ります。

  その酸素が血液から組織に入ります。

  組織で酸素は消費されます。

  ここまでが酸素です。

 ② 二酸化炭素

  次に,二酸化炭素です。

  消費された酸素は二酸化炭素の変換されます。

  組織にある二酸化炭素が血液に入ります。

  その血液が肺で二酸化炭素を放出します。

  肺に入った二酸化炭素が換気によって大気中に放出されます。

  呼吸は,酸素を取り込んで二酸化炭素を放出する,ということです。



それじゃ,最後は過去問です。


問題1 吸入した空気は肺胞に達し酸素は血液中に拡散する。

問題2 肺胞における拡散能は炭酸ガスの方が酸素より高い。

問題3 動脈血検査で酸素分圧(PaO2)95mmHGは異常を示す値である。

問題4 動脈血検査で酸素飽和度(SaO2)90%は異常を示す値である。

問題5 動脈血検査で炭酸ガス分圧(PaCO2)40mmHGは異常を示す値である。


ふ~。

長かったね。




音声動画はyou tubeにあります。

https://www.youtube.com/watch?v=lOyQOwYlHDU

https://www.youtube.com/watch?v=BZEY6rT1WDU

https://www.youtube.com/watch?v=RVBSmd_GufI

https://www.youtube.com/watch?v=nGyjsPF0e6o

ツイッターはzackzack1224です。

ブログ・動画が更新されるとツイートされます。


次回は呼吸の調節・肺機能検査の予定です。

みんさん,おつかれさまでした。








スポンサーサイト

テーマ : 医療従事者になるための勉強
ジャンル : 学校・教育

コメントの投稿

非公開コメント

プロフィール

zack

Author:zack
公開講座はこちらです

最新記事
最新コメント
最新トラックバック
月別アーカイブ
カテゴリ
未分類 (0)
内分泌 (21)
循環器 (1)
公衆衛生 (14)
日記 (67)
呼吸器 (11)
代謝 (0)
社会保障 (6)
関係法規 (7)
腎・泌尿器 (2)
消化器 (0)
試験関係 (3)
公衆衛生2 (4)
公衆衛生3 (5)
公衆衛生4 (2)
趣味 (0)
公衆衛生5 (1)
ブロとも一覧

with×××
忍者
検索フォーム
RSSリンクの表示
リンク
ブロとも申請フォーム

この人とブロともになる

QRコード
QR
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。