「残気量」はどこに隠れている？―肺気量分画を図で解く全肺気量の計算

考え方

肺の容積は、4つの基本的な「気量（volume）」と、それらを組み合わせた「肺気量（capacity）」で表される。全肺気量（TLC）は最大吸気位で肺内に存在する空気の総量であり、「肺活量（VC）＋残気量（RV）」で求められる。本問では肺活量は与えられているが残気量が与えられていないので、まず残気量を別の値から導く必要がある。

計算過程

(1) 残気量を求める 機能的残気量（FRC）は、安静呼気位（普通に息を吐き終えた位置）で肺に残る空気量であり、「呼気予備量（ERV）＋残気量（RV）」に等しい。したがって 残気量＝機能的残気量－呼気予備量＝1.80－0.35＝1.45 L (2) 全肺気量を求める 全肺気量＝肺活量＋残気量＝2.85＋1.45＝4.30 L

別の経路による検算

肺活量＝吸気予備量（IRV）＋1回換気量（TV）＋呼気予備量（ERV）より、 1回換気量＝2.85－2.13－0.35＝0.37 L 最大吸気量（IC）＝吸気予備量＋1回換気量＝2.13＋0.37＝2.50 L 全肺気量＝最大吸気量＋機能的残気量＝2.50＋1.80＝4.30 L （あるいは、全肺気量＝IRV＋TV＋ERV＋RV＝2.13＋0.37＋0.35＋1.45＝4.30 L） どちらの経路でも同じ値になり、答えは4.30 Lである。

注意点

残気量は最大に息を吐いても肺に残る空気であり、スパイロメトリー（スパイロメータでの通常の呼吸機能検査）だけでは測定できない。そのため残気量、機能的残気量、全肺気量は、ヘリウム希釈法、窒素洗い出し法、体プレチスモグラフ法などで機能的残気量を測定し、そこから計算して求める。本問の計算は、まさにこの臨床検査の流れと同じである。

肺気量分画の整理

基本の4つの気量（volume） ・1回換気量（TV：tidal volume）：安静時の1回の呼吸で出入りする空気量。成人で約0.5 L。 ・吸気予備量（IRV：inspiratory reserve volume）：安静吸気位からさらに最大限吸い込める量。 ・呼気予備量（ERV：expiratory reserve volume）：安静呼気位からさらに最大限吐き出せる量。 ・残気量（RV：residual volume）：最大呼気位でも肺内に残る量。 組み合わせの肺気量（capacity） ・肺活量（VC：vital capacity）＝IRV＋TV＋ERV：最大吸気位から最大呼気位まで吐き出せる量。 ・最大吸気量（IC：inspiratory capacity）＝IRV＋TV：安静呼気位から最大限吸い込める量。 ・機能的残気量（FRC：functional residual capacity）＝ERV＋RV：安静呼気位で肺に残る量。肺が外向きに広がろうとする胸郭の力と、内向きに縮もうとする肺の弾性収縮力とが釣り合う位置である。 ・全肺気量（TLC：total lung capacity）＝VC＋RV＝IC＋FRC＝IRV＋TV＋ERV＋RV。

疾患との関連

・閉塞性換気障害（COPD、気管支喘息など）：気道閉塞により空気が抜けにくく（エアトラッピング）、RV、FRC、TLCが増加し、残気率（RV/TLC）が上昇する。 ・拘束性換気障害（間質性肺炎、肺線維症など）：肺が硬く膨らみにくくなり、VC（%VC 80%未満）、TLC、FRC、RVが全体に減少する。 ・肺気腫で肺活量がそれほど低下していなくても、残気量増加によりTLCは増えていることがあり、スパイロメトリーだけでは評価しきれない。