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呼吸器 その7

みなさん,こんにちは。

いい天気が続いていますね。

先週雨が降りましたが,その時の高尾の山々です。

takao.jpg

山の合間から霧のようなものが出ていますね。

ちょっと幻想的です。


今回は呼吸器その7です。

1回飛びましたが,これで戻った感じです(笑)。


それではまず,前回の問題の解答・解説です。

問題1 酸素は肺胞で血液に拡散します。
    です。

問題2 炭酸ガス(二酸化炭素)の方が酸素より20倍ぐらい拡散しやすい。
    です。

問題3 動脈血酸素分圧の基準値は95mmHG ぐらいです。
    異常とはいえません。
    ×です。

問題4 動脈血酸素飽和度の基準値は92~96%ぐらいです。
    90%は低酸素血症が出そうですね。
    酸素分圧が正常値以下のことを低酸素血症といいます。
    です。

問題5 動脈血二酸化炭素分圧の基準値は40mmHg です。
    異常とはいえません。
    ×です。



今回は呼吸の調節と肺機能検査です。


13 呼吸の調節

(1) 随意的呼吸と不随意的呼吸

  人間は,生まれてから死ぬまで常に呼吸をしていますね。

  呼吸は呼吸筋で行います。

  肺自身が行うわけではありません。
 
  呼吸筋は骨格筋ですから横紋筋になります。

  横紋筋ということは随意筋です。

  随意筋というのは,人の意志によって動きます。

  人の意志で動くのが随意筋です。

  逆に,意志とは無関係に動くのが不随意筋です。


  試しに,呼吸を意識しながらやってみましょうか。

  まず,大きく吸います。

  そして,ゆっくり吐きます。

  できるでしょ。


  次,早く吸います。

  そして,早く吐きます。

  できますよね。


  ある範囲であれば,呼吸の速さと大きさをコントロールできます。

  これが随意的呼吸です。

  しかし,人間は常に覚醒して(起きて)いるわけではなく,睡眠もとります。

  人生の三分の一は睡眠です。

  この睡眠中も,呼吸筋はリズミカルに収縮しています。

  これが不随意的呼吸です。

  この時に,呼吸の調節に関わるのが,受容器(受容体),呼吸中枢,そして効果器(作動体)です。

(2) 受容器(受容体)

  呼吸状態の情報収集にあたるのが受容器です。

  受容器には,化学受容器(化学的調節)機械受容器又は伸展受容器(神経性調節)があります。

  化学受容器は,周囲の化学的組成の変化に反応します。

  血液などのO2やCO2濃度(分圧)やpH値を感知しています。


  化学受容器には,中枢化学受容器末梢化学受容器があります。

 ① 中枢(性)化学受容器

  中枢化学受容器は,延髄にあります。

  中枢化学受容器では,CO2の濃度(分圧)やH+(水素イオン)の上昇に敏感に反応します。

  CO2やH+が上昇するということは身体が酸性になっていることを意味します。

  酸性になればpH値は下がります。



  pHは「ぺーはー」,または「ぴーえいち」と読みます。

  ドイツ語で読むか,英語で読むかの違いです。

  最近は「ぴーえいち」と教えているようです。


  この辺は分かるよね?

  ちょっと寄り道だけど,説明するよ。

  pH値は酸性,アルカリ性の度合いを表す数値です。

  正確には,水素イオン濃度指数で,potential Hydrogenの略でpH値と呼ばれています。

  数値は,0から14まであります。
  7が中性です。

  7よりも上がるとアルカリ性です。

  7よりも下がると酸性です。

  上がるとアルカリ,下がると酸性です。

  分かる??

  ここは語呂合わせです。

  上がるとアルカリ
  両方とも「あ」で始まるでしょ。

  下がると酸性
  両方とも「さ」で始まるでしょ。

  7を基準に数値が上がるとアルカリ性です。
  下がると酸性です。

3-50.jpg

  話を戻すよ。

  身体が酸性になるんだからpH値は下がるね。

  ここまで,いい?!

  pH値が下がると呼吸運動が促進されます。

  身体が酸性になると呼吸が促進されるんだ。

  身体の中に二酸化炭素が溜まったから酸性になったんだよ。

  そうすると,

  酸素を取り込もうとします。


  中枢化学受容器は,身体が酸性になると呼吸を促進し,酸素を取り込もうとします。
  
  また,中枢化学受容器は,CO2に反応するので二酸化炭素受容器ともいわれます。

  
 ② 末梢(性)化学受容器

  末梢化学受容器は,頚動脈小体大動脈体にあります。

  末梢化学受容器では,酸素分圧の低下に反応します。

  その結果,呼吸が促進されます。

  同じく,酸素を取り込もうとするからだね。

  ただし,酸素分圧(PO2)が60mmHG以下にならないと反応しません。

  そういう意味では,中枢化学受容器ほど敏感ではありません。


  また,末梢化学受容器は,CO2(二酸化炭素)やH+(水素イオン)の上昇にも反応はします。

  酸素だけじゃなく二酸化炭素にも反応するんだ。

  しかし,日常的な代謝の変化に伴う調節には,あまり大きな役割を果たしていないと考えらています。

  酸素分圧の低下に加え,二酸化炭素分圧や水素イオン濃度の上昇が伴うときに反応しています。


  そうすると,酸素分圧が60mmHG以下にならないまま,二酸化炭素分圧が上昇することが起きます。

  そうなると頭痛やめまいが起きます。

  二酸化炭素は通常では問題になりませんが,たまり過ぎると身体に有害です。

  さらに,二酸化炭素分圧が上昇すると中枢神経全体に麻酔作用を及ぼします。
  
  これを,CO2ナルコーシスといいます。

  ナルコーシスとは麻酔という意味です。

  二酸化炭素によって麻酔に罹ったような状態になるということですね。


  CO2ナルコーシスでは,数分で意識を失い,麻酔作用によって自発的呼吸が停止し,死に至ることになります。

  看護の現場では,時々問題になります。


  末梢化学受容器は,酸素に反応するので酸素受容器ともいわれます。

3-48.jpg


  以上を図示すると上図になります。
  
  大動脈弓のところに大動脈体があります。

  総頚動脈のところに頚動脈小体があります。

  それぞれ,そこから神経が伸びて延髄に情報が伝達されています。


 ③ 機械受容器(伸展受容器)

  受容器には化学受容器の他に機械受容器(伸展受容器)があります。

  機械受容器は,刺激や神経の反射(神経性反射)という形で呼吸が行われます

 ア 肺伸展受容器

  気道の平滑筋に存在し,肺の膨張によって刺激されます。

  これは吸息(息を吸う)によって肺が膨らむと伸展受容器が興奮して,それ以上の吸息を抑制し(止め)ます。

  そして,今度は逆に,呼息(息を吐く)に切り替わるようになります。

  これをヘーリング-ブロイヤー反射(Hering-Breuer reflex)といいます。


  ちょっと,やってみる。

  息を吸っていると,途中でそれ以上吸えなくなるでしょ。

  そして,今度は息を吐き出すよね。
  
  これです。

 イ 刺激受容器(Irritant receptor)

  気道の上皮細胞中に存在し,ガスや粉塵等の刺激によって興奮します。

  くしゃみ反射

  鼻がムズムズしてくしゃみが出るでしょ。

  くしゃみ反射は鼻粘膜を刺激し,短い吸息のあと爆発的呼息が起きます。


  咳嗽反射(がいそうはんしゃ)(せき)

  喉に何か絡まると出るよね。

  あるいは,かゆい感じかな。

  咳嗽反射は咽頭や気道粘膜を刺激し,たくさん吸息のあと爆発的呼息が起きます。
  

  今,挙げた「くしゃみ反射」や「咳嗽反射」は呼吸器の感染防御の一つです。

  これによって感染症を防いでいます。


  感染防御は,他にもあったね。

  まずは,鼻毛です。

  塵を取り除きます。

  鼻腔内の粘液や線毛も,そうですね。

  それから,咽頭にあるワルダイエル咽頭輪です。

  気管支の粘液や線毛もありました。

  最後は,肺胞のマクロファージです。

  これらが,外部の大気から人間の身体を守っているんだね。


  ここで戻ります。

  刺激に対する反射としては

  無呼吸反射

  冷たい水に手をつけたり,熱い湯に足をつけると一瞬息を止めます。

  思い当たるでしょ!


 ウ J受容器(Juxtapulmonary capillary receptor)

  肺胞の毛細血管付近に存在し,毛細血管圧や浮腫等によって興奮します。

  その結果,浅くて速い呼吸を引き起こします。

 そのほか,

 体温の上昇 ⇒ 呼吸促進

  エネルギー必要量が増加し,それに必要な酸素を取り込もうとします。

  その結果,呼吸が促進されます。

 体温の低下 ⇒ 呼吸抑制

  体温低下では,逆のことが起きます。


(3) 呼吸中枢

  受容器からの情報に基づいて呼吸の指令を出します。

  呼吸中枢は,延髄にあります。

3-63.jpg

  大脳から発声等の刺激があると,橋に刺激が伝わり延髄に情報が伝わります。

  末梢化学受容器は大動脈弓と総頚動脈のところにあって,それぞれ迷走神経と舌咽神経が延髄に伸びています。

  上の上の図で,出ましたね。

  伸展受容器からも迷走神経が伸びて延髄に情報が伝わります。


(4) 効果器(作動体) (呼吸筋)

  呼吸中枢からの指令に基づいて呼吸(換気)が行われます。

  呼吸中枢からの指令は,横隔神経・肋間神経を介して横隔膜と肋間筋に伝えられます。

  肺には筋肉がありませんから,横隔膜と肋間筋が呼吸に関わります。


  吸気時(息を吸う時)  外肋間筋の収縮 横隔膜の収縮

  呼気時(息を吐く時)  内肋間筋の収縮 横隔膜の弛緩

3-35.jpg

3-033.jpg

  横隔膜は,傘のような形をしています。

  横隔膜が収縮すると,傘の中心が引っ張られて平たくなります。

  そうすると,胸郭が広がります。

  呼吸中枢の指令に基づいて横隔膜と肋間筋が動きます。

  起きている時も寝ている時も,これで呼吸が行われるわけだ。

  
(5) 呼吸の種類

  呼吸には,さまざまな疾患の臨床症状(病気の状態)がでます。

  そこで,呼吸を観察することによって,医師は診たてを行います。

  つまり診療計画あるいは医療計画を立てます。


  ここから数値が出てきますが,これらは,すべて目安になります。

  テキストや先生によって違いがありますが,あくまでも目安です。

  目安とは,「大体このぐらい」という意味です。

  また,個人差もあります。

  そのぐらいの気持ちで読んでください。
3-51.jpg

 ① 正常な呼吸

  成人  1分間に12~18回ぐらい
       1回換気量 約500mlぐらい

       1回換気量とは,1回の呼吸で肺に出入りする空気の量をいいます。

                  吸った量,または吐いた量のどちらかです。
                  基本的に同じ数値になります。

  小児  1分間に20~30回ぐらい

  新生児 1分間に30~50回ぐらい

  新生児から学童まで肺の発達段階にあり,1回の換気量が少ないので呼吸数の増加で補っています。

3-53.jpg

  上図は正常な呼吸です。

  上下の青い線は呼吸の深さを表しています。

  青い線の範囲であれば,呼吸の深さは正常です。

 ② 頻呼吸(ひんこきゅう)

  呼吸の深さは変わらないが,呼吸数が増加します(1分間に24回以上)。  

3-52.jpg

  代表的な疾患   発熱 肺炎 呼吸不全 代償性・呼吸性アルカローシス

 ③ 徐呼吸(じょこきゅう)

  呼吸の深さは変わらないが,呼吸数が減少します(1分間に12回以下)。

3-54.jpg

  代表的な疾患   頭蓋内圧亢進(ずがいないあつこうしん) 麻酔・睡眠薬投与 

 ④ 無呼吸(むこきゅう)

  呼吸が一時的に停止した状態です。

3-69.jpg

  代表的な疾患   睡眠時無呼吸症候群

 ②③④は呼吸数の異常です。

 ⑤ 過呼吸(かこきゅう)

  呼吸のリズムは変わらないが,呼吸の深さが増加します(1回換気量の増加)。

3-55.jpg

  代表的な疾患   神経症 過換気症候群 呼吸性アルカローシス

 ⑥ 減呼吸(げんこきゅう)

  呼吸のリズムは変わらないが,呼吸が浅くなります(1回換気量の減少)。

3-68.jpg

  代表的な疾患   循環不全 髄膜炎

 ⑤⑥は呼吸の深さの異常です。


 ⑦ チェーンストークス呼吸

  呼吸の深さ及び数が次第に増加した後,次第に減少し無呼吸となります。このパターンを繰り返すます。

3-57.jpg

  代表的な疾患   脳出血 脳腫瘍 脳外傷 尿毒症 重症心不全 アルコール中毒

 ⑧ ビオー呼吸

  不規則な呼吸が,様々な深さで出現したり中断します。

3-58.jpg

  代表的な疾患   髄膜炎 脳腫瘍 脳外傷 頭蓋内圧亢進 延髄の疾患

 ⑨ クスマウル呼吸

  異常に大きい呼吸が規則的に続き,高い雑音を伴います。

3-59.jpg

  代表的な疾患   糖尿病ケトアシドーシス 尿毒症性昏睡

 ⑦⑧⑨はタイプまたはリズムの異常です。

 このような呼吸状態によって,医師は診たてを行なっているわけです。


 ここで少し過去問をやりましょう。

問題1 呼吸数を増加させるのはどれか。

1 体温上昇
2 動脈血pHの上昇
3 動脈血酸素分圧(PaO2)の上昇

問題2 吸気時に横隔膜は収縮する。

問題3 吸気時に内肋間筋は収縮する。

基本的な問題だね。


14 肺機能検査

 肺機能を知るために肺気量を測定します。

 肺気量とは,肺に含まれる空気量をいいます。

 肺気量は呼吸運動に伴って変動します。

 これから出てくる値は,各種呼吸器疾患で変動します。

 そのため診断の指標として使われます。

 そうです。

 先ほどの呼吸を診て,診療計画を立てたのと同じです。

 「診立て」を行います。

 
 ここからも数字が出てきますが目安です。

(1) 1回換気量

  1回の呼吸(吸って吐いて)で肺に出入りする空気の量をいいます。

  約500mlあります。

(2) 予備吸気量

  静かに息を吸った状態からさらに吸入できる空気量です。

  約1,500mlあります。

(3) 予備呼気量


  静かに息を吐いた状態からさらに呼出できる空気量です。

  約1,500mlあります。

(4) 残気量

  最大限に息を吐いたあとに肺内に残っている空気量です。

  約1,500mlあります。

(5) 深吸気量

  静かに息を吐いた状態から思い切り息を吸って最大限に吸入できる空気量です。

  約2,000mlあります。

(6) 機能的残気量

  静かに息を吐いた時に肺に残っている空気量です。

  約3,000mlあります。

(7) 肺活量

  最大限に息を吸った状態から思い切り息を吐き出したときに肺外に出される空気量です。

  約3,500mlあります。

(8) %肺活量

  計算によって求められた予測肺活量に対する実際の肺活量の割合です。

  男性:予測肺活量(ml) = (27.63-0.112 × 年齢)× 身長(cm)

  女性:予測肺活量(ml) = (21.78-0.101 × 年齢)× 身長(cm)
  
  %肺活量が80%<正常となります。

(9) 全肺気量

  思い切り息を吸った時に肺に入っている空気量です。

  約5,000mlあります。

(10) 努力肺気量

  最大限に息を吸った状態から出来るだけ早く息を吐き出したときの肺活量です。

  努力肺活量と肺活量は,通常同じ値になります。

(11) 1秒量

  努力肺活量における最初の1秒間の呼出量です。

  吐いた息(空気)の量です。

  肺に出入りする空気の量を検査する機械をスパイロメーターといいます。

  スパイロメーターに描かせたグラフをスパイログラムといいます。

  下図は,正常な呼吸のスパイログラムです。

  1秒量は,1秒間努力呼気容量の部分です。
3-64.jpg

(12) 1秒率

  1秒量が努力肺活量に占める割合です。

  1秒量が,努力肺活量の70%<正常となります。

3-65.jpg

  1秒率が70%未満の場合,閉塞性肺疾患となります。

  縦の部分です。
  
  肺気腫,慢性気管支炎,気管支喘息などです。

  これらは,呼気(息を吐く)が困難なので,残気量が増加します。



  努力肺活量が80%未満の場合,拘束性肺疾患となります。

  横の部分です。

  拘束性肺疾患では,肺が膨らまなくなります。

  そのため,息が吸えなくなります。

  その結果,肺活量が減少します。

  肺線維症,間質性肺炎などです。

  詳細については,呼吸器疾患でやります。

3-61.jpg


それでは,最後は,いつものように過去問です(笑)。

問題4 スパイログラムの肺活量はどれか。

3-67.jpg


今回は,ここまでです。

次回は呼吸器疾患をやります。

みなさん,お疲れさまでした。




音声動画はyou tubeにあります。

https://www.youtube.com/watch?v=SH2qztWzEHU

https://www.youtube.com/watch?v=JN4ufgy7HLA

https://www.youtube.com/watch?v=4TOJVRLHEbI

https://www.youtube.com/watch?v=TSkfV7yQEbI

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。



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