肺ガス交換と血液の酸素運搬 諏訪邦夫kunio.suwa@nifty.ne.jp 肺生理の基礎 肺ガス交換と血液の酸素運搬 諏訪邦夫kunio.suwa@nifty.ne.jp 1999年臨床呼吸機能講習会

肺生理の基礎：アウトライン ガスの分圧について ガス交換能について 血液と酸素：酸素解離曲線の解釈 ガス分析データの見方 換気と血液酸素化の条件 血液と酸素：酸素解離曲線の解釈 酸素解離曲線の基礎 酸素解離曲線の移 ガス分析データの見方 少しだけ（よくご存知と思うので）

ガスの「分圧」を少し説明 空気中には酸素,窒素,二酸化炭素,水蒸気 水蒸気は状況で変化、体内では体温で飽和 47mmHg ガス相で濃度と分圧は比例（ドルトンの法則） 　　　　酸素 窒素 二酸化炭素 濃度　20.93 79.04 0.03 分圧 149 564 0.2（≒0）

血液の「ガス分圧」とは 血液にガスを流す しばらく経過すると、流すガスと血液とが平衡に達する （両者間にガスの受渡しなし） （両者間にガスの受渡しなし）　 「平衡」が「血液のガス分圧」 　　　酸素 窒素 　　CO2 濃度20.93　79.04 　　0.03 分圧149 564 　　0.2 　　　　　　　　　　　　　　（≒0）

肺生理の基礎：ガス交換能 ガス交換能について 血液と酸素：酸素解離曲線の解釈 ガス分析データの見方 肺が「良好に機能する」には 「換気血流比：VA/Qc」の概念 これが「一様」か「ばらばら」か どういう病気や状態で？ 血液と酸素：酸素解離曲線の解釈 ガス分析データの見方

肺胞モデルの2種： 導管風船モデルとラッパモデルを使い分ける

健康な肺はVA/Qcが大変に良好

上腹部手術のFio2 とPao2

麻酔＋人工呼吸でVA/Qc悪化

肺生理の基礎：酸素解離曲線 血液と酸素：酸素解離曲線の解釈 ガス分析データの見方 酸素解離曲線の基礎 酸素解離曲線の移動 ヘモグロビンと酸素の反応 正常値とS字の意味 酸素解離曲線の移動 移動の因子 移動の意味 ガス分析データの見方

ヘモグロビン１分子に酸素４分子 酸素がヘモグロビン分子に一つずつ入る Ｈｂ ＋ Ｏ2 ⇔ ＨｂＯ2 ＨｂＯ2 ＋ Ｏ2 ⇔ ＨｂＯ4 Ｈｂ ＋ Ｏ2 ⇔ ＨｂＯ2 ＨｂＯ2 ＋ Ｏ2 ⇔ ＨｂＯ4 ＨｂO4 ＋ Ｏ2 ⇔ ＨｂＯ6 ＨｂＯ6 ＋ Ｏ2 ⇔ ＨｂＯ8 各段階に質量作用法則が成立：アデア理論

酸素解離曲線を覚える(必要なし) Po2 So2 10 13 はじめは奇数を並べる 20 35 1,3→3,5→5,7という具合に 10 13 はじめは奇数を並べる 20 35 1,3→3,5→5,7という具合に 30 57 40 75 5と7とを入れ替える.これは覚える 50 83 ここから漸減する偶数を加える ＋8 60 89 ＋ 6 70 93 ＋ 4 80 95 ＋ 2 90 97 ＋ 2 もう1度 2を加える 100 98 ＋ 1 最後は 1を加える

酸素解離曲線のS字型の意味 化学反応としての意義 簡単な数式表現：ヒルの式 生理学的な意義 S字でない人は不調

酸素解離曲線の数式表現 ヒルのモデル：簡単で扱いやすい 化学反応一般に使う 酸素飽和度＝ｋＰｏ2^n／（１＋ｋＰｏ2^n） 　　化学反応一般に使う 　　酸素飽和度＝ｋＰｏ2^n／（１＋ｋＰｏ2^n） nはべき乗で2.7（S字度）、k は1/(P50)^(2.7) 　　P50 は27.0 アデア理論：酸素解離曲線への適合良好 　4次式の割り算（酸素が４分子、順番に入る）

化学反応としてのS字型の意義 ヘモグロビンに酸素分子が結合する際 互いが独立ではない 最初の1個の結合が、以後3つの結合に影響 1個目は入りにくいが、2個目以降は入りやすい

S字の生理学的な意義（1） 肺胞レベルで飽和度が高い：大量に取り込む 静脈レベルで飽和度が低い：大量に渡す 特に、臓器の活動が活発な時に有用度大 安静時での意義は高くないが 　活動時や血流が障害された状況で有用

S字の生理学的な意義（2） 安静時の混合静脈血は（40, 75） 血流が全身に運んだ酸素の１／４だけ利用 ところが、激しい活動では 酸素消費量が10倍に増すのに、心拍出量は5倍に増えるだけ その代わり混合静脈血は(30,50) 酸素解離曲線は右方移動（体温↑とpH下降）

曲線がS字でない人の体調 左方移動でS字の弯曲も小さい例 肺で酸素をとりやすいが、末梢で放ちにくい ふつうの生活には支障はない 運動能力が劣る 過労に弱い

酸素解離曲線の移動と因子

酸素解離曲線移動の生理 酸素は右方移動で放出しやすく左方移動で放出しにくくなる 右方移動はいろいろに利用 左方移動利用の例は胎児 運動（高温・pH低下）,貧血・チアノーゼ（2,3DPG) 左方移動利用の例は胎児 妊娠末期には母体の酸素解離曲線は右方移動 胎児の血液の酸素解離曲線は左方（P50=20）

ボーアの研究の意義 気球の流行 高空での死亡事故 「高空では酸素不足になるらしい」と判明 ところが 二つの事実が矛盾 ボーアが解決 当時の酸素解離曲線は極端に左より（Pco2 をコントロールせず） 二つの事実が矛盾 ボーアが解決

2,3DPG:物質と役割 生成経路：糖→乳酸で産生（赤血球だけ） 赤血球中に多い（ヘモグロビンと同じモル数） 反応：ヘモグロビンと結合して「右方移動」 2,3DPG正常ならP50=27, ゼロではP50=18 生理：酸素供給がきわどい時に増加する 貧血、高地、チアノーゼ疾患 血液保存で減少する

異常ヘモグロビンの問題 異常ヘモグロビンにはいろいろあるが 左方移動でS字の弯曲も小さい例 一酸化炭素中毒もこれに似た状況 肺で酸素をとりにくく、末梢で放ちにくい ふつうの生活には支障はないが 運動能力が正常より劣る 一酸化炭素中毒もこれに似た状況

喫煙と一酸化炭素のこと COHｂがあると その分だけ酸素含量が減少する 酸素解離曲線の左方移動 二つの因子で、運動能力低下

禁煙と減煙 20本/日でCOHb は約5％：十分悪い！ 血液一酸化炭素は吸わなけれ１日でゼロに したがって、「週に1日数本喫煙」なら害は小 10年の加齢に匹敵？！ 血液一酸化炭素は吸わなけれ１日でゼロに したがって、「週に1日数本喫煙」なら害は小 　　（ただし、これは一酸化炭素の問題だけ、 　　がんの問題は別） 禁煙がベストだが、せめて減煙して下さい

ガス分析データの見方：一つだけ Ｐａｏ2 /Fio2 は「肺の状態」 Paco2 は「換気」 Fio2 が不明ではPao2 は評価がむずかしい 正常値は100/0.2 つまり５００ 100では100/1.0 だから「肺は非常に悪い」 Paco2 は「換気」 pHとHCO3-（又はBE）は、「非呼吸性異常」あるいは「代謝性異常」 頻度は乳酸↑と腎の異常が多い

「肺生理の基礎」の結論 今日学んだことは、 ガスの分圧について ガス交換能について 血液と酸素：酸素解離曲線の解釈 ガス分析データの見方 とくに、「ガス交換能」と「酸素解離曲線」を少し詳しく 勉強の資料は豊富

おわりです

おわり

血液ガスの値に二種類 報告に出てくる値 報告されない値 実測値:pH, Pco2, Po2,(ﾍﾓｸﾞﾛﾋﾞﾝ） 計算値:[HCO3ー], Base Excess, So2,含量 報告されない値 測定状況から判断:吸入気酸素濃度,分時換気量 A-aDo2やシャント率･VD/VT

血液ガスの正常値：動脈血で pH : 7.40 ( 7.36 - 7.44 ) Pco2: 40 mmHg （ 36 - 44 ) 項目 正常値 その幅 pH : 7.40 ( 7.36 - 7.44 ) Pco2: 40 mmHg （ 36 - 44 ) Po2: 90 mmHg ( 75 - 100 ) [HCO3ー]: 24 mEq/L ( 22 - 26 ) Base Excess: 0 mEq/L ( -3 - +3 ) 酸素飽和度So2： 98 % (95 - 99%)

どの値が異常かを明確に わかることは三つ 1.肺の働きと,その良否 →Pao2 2.換気は十分か →Paco2 3.酸塩基平衡は良好か →pHとPaco2

肺の働きと良否はPao2 で Pao2 でわかるのは二つ 1. 全身への酸素供給は充分か 2.肺は酸素を正常に摂取しているか, 改善に向かうか?悪化しているか? 実例は次のスライドで

血液と酸素：酸素解離曲線 酸素飽和度とは あのS字状の曲線 正常値 酸素解離曲線の移動 酸素解離曲線はPo2 と酸素飽和度の関係 ヘモグロビン1個に酸素が最大4分子 酸素解離曲線はPo2 と酸素飽和度の関係 あのS字状の曲線 正常値 酸素解離曲線の移動