吐き出せない肺の形―flow-volume曲線で見抜くCOPDの「下に凸」と過膨張

本問は、flow-volume曲線（フローボリューム曲線）の形から病態を読み取る一般問題である。長年の喫煙習慣と関連する閉塞性障害とは、慢性閉塞性肺疾患（COPD: chronic obstructive pulmonary disease）を指す。

flow-volume曲線の読み方

flow-volume曲線は、最大吸気位（全肺気量位、TLC: total lung capacity）から一気に最大努力で息を吐き出したときの、気流速度（縦軸）と肺気量（横軸）の関係を描いたものである。本問の図では横軸が「絶対肺気量」で、左ほど肺気量が大きく、右へ行くほど息を吐き出して肺気量が減っていく。したがって各曲線の左端が全肺気量（TLC）、右端が残気量（RV: residual volume）、左右の幅が肺活量にあたる。 正常では、呼出開始直後に鋭いピーク（最大呼気流量、PEF: peak expiratory flow）を示し、その後は肺気量の減少とともに気流速度がほぼ直線的に低下する。

図の各曲線の特徴

・①: 左端が約7 Lと著しく大きく（TLC増加）、右端も約4.5 Lと大きい（RV増加）。ピークは約3.5 L/秒と低く、ピーク直後に気流速度が急激に落ち込み、その後は低い流速のまま下に凸の形でだらだらと続く。 ・②: 左端は約5 Lで正常とほぼ同じ位置。ピークは約5 L/秒と低下し、その後は比較的なだらかに低下する。肺気量の位置は正常に近い。 ・③: ピーク後に気流速度が約3 L/秒の水平な台地（プラトー）を形成し、末期に低下する。 ・④: 左端約5 L、ピーク約10 L/秒と高く、その後直線的に低下して右端約1.3 Lに至る。正常のパターンである。 ・⑤: 左端が約2.4 Lと著しく小さく（TLC減少）、幅も狭い（肺活量減少）が、ピーク流速は約7.5 L/秒と比較的保たれ、肺気量に比べて流速が大きい。

COPDでflow-volume曲線がどうなるか

COPDでは、喫煙などによる肺胞壁の破壊（肺気腫）で肺の弾性収縮力（肺が縮もうとする力）が失われ、末梢の細い気道を外から引っ張って広げておく力も弱まる。このため、努力呼気で胸腔内圧が上がると末梢気道が早期につぶれ（気道の虚脱）、ピーク直後に気流速度が急落して、下に凸の曲線（スプーンですくったような形）となる。また、息を吐き切れずに空気が肺内に残るため（エアトラッピング）、残気量と全肺気量が増加し（肺の過膨張）、曲線全体が大きい肺気量側（図の左側）へ移動する。これらの特徴をすべて備えるのが①である。

閉塞性障害と拘束性障害（スパイロメトリー）

・閉塞性換気障害: 1秒率（FEV1/FVC、努力肺活量のうち最初の1秒間に吐き出せる量の割合）が70%未満。COPD、気管支喘息、びまん性汎細気管支炎などでみられる。 ・拘束性換気障害: %肺活量（予測値に対する実測肺活量の割合）が80%未満。間質性肺炎・肺線維症、胸郭変形、神経筋疾患、胸膜癒着などでみられる。 ・両者が合併したものを混合性換気障害という。

COPDの要点

・主な原因は長期の喫煙（たばこ煙などの有害物質の吸入）であり、中高年の喫煙者に多い。 ・肺気腫（肺胞壁の破壊による気腔の拡大）と末梢気道病変が様々な割合で組み合わさり、完全には可逆的でない気流閉塞をきたす。 ・診断は、気管支拡張薬吸入後の1秒率が70%未満であることを確認し、他の気流閉塞をきたす疾患を除外して行う。 ・所見: 労作時呼吸困難、慢性の咳・痰、ビア樽状胸郭、口すぼめ呼吸。胸部X線で肺の過膨張（横隔膜の平低化、滴状心、肺野の透過性亢進）。 ・肺機能: 1秒率低下、残気量・全肺気量・残気率の増加、肺拡散能（DLCO）の低下（肺気腫優位型で顕著）。

気管支喘息との違い

喘息では気道の炎症と気管支平滑筋の収縮により気道内腔が狭くなるが、発作時以外は呼吸機能が正常化することが多く、気流閉塞の可逆性（気管支拡張薬吸入による改善）が大きい。肺胞の破壊を伴わないため肺拡散能は通常低下しない。

flow-volume曲線のパターン整理

・正常: 鋭いピークの後、直線的に低下 ・COPD（肺気腫）: ピーク低下＋ピーク直後の急落、下に凸の形。曲線は高肺気量側へ移動（過膨張） ・末梢気道病変の初期: 低肺気量域（呼出後半）の流速（V̇50、V̇25）が低下し、曲線の後半が下に凸となる ・上気道（中枢気道）狭窄: 流速の頭打ち（プラトー） ・拘束性障害: 曲線の幅が狭く低肺気量側に移動するが、流速は比較的保たれる