呼吸数2：呼吸の解剖学と生理学

Introduction

呼吸プロセスを理解するには、胸部の解剖と呼吸システムの生理学に精通していることが重要である。

• 換気：肺に空気を出し入れする物理的プロセス、
• ガス交換：体内に酸素（O2）を取り入れ、二酸化炭素（CO2）を排出するプロセス

解剖と生理

肺は胸郭内の2枚の胸膜で囲まれて位置しています（図1）。 胸郭の底部には横隔膜があり、腹腔と隔てられている。 5568>

肺は大小の気道で構成されており、気管は23世代の気道のうち最も大きく、最初のものである。 各世代の気道は、不規則な2分枝のシステムによって前の世代から生じている(Davies and Moore, 2010)。 より細い気道（呼吸細気管支）は、その壁に肺胞を含んでいる。 肺胞はガス交換の場であり、気道が小さくなるにつれてその存在感が増してくる。 5568>

低酸素（O2レベルの低下）と高炭酸（CO2の増加）に感応する中枢および末梢の化学受容体は、呼吸の駆動力を制御します（Davies and Moore, 2010）。 通常の呼吸では、横隔膜の収縮と扁平化、外肋間筋の収縮によって吸気が起こり、胸郭の上昇と外への移動が起こる。 これにより、胸腔の大きさが大きくなります。 これらの変化により、肺の頭頂胸膜層が胸郭や横隔膜と一緒に動き、陰圧になります。 肺の表面に付着している臓側胸膜層がこれに続き、肺が膨張して空気を取り込む。

安静時の呼吸は大部分が受動プロセスである。吸気筋が緩み、肺の弾性反動が発生して圧力平衡状態になり、サイクルが再び開始する（Bourke and Burns、2015年）。 この胸壁の動きは、呼吸数（RR）を測定する際に観察されます。 RRの変化は、運動、感情、および睡眠中に反応して起こる。運動や不安に関連するRRの変化は、1分間に25拍以上である場合があるが、通常、安静で落ち着いた状態では、正常に戻る。 気体は濃度の高いところから低いところへ移動する。 大気中の酸素分圧は体内のそれよりも高く、血流中には大気中よりも高い二酸化炭素分圧が含まれている。 効果的なガス交換が行われるためには、肺に吸い込まれた空気は、毛細血管の壁が薄く、全体的に表面積が大きい肺胞膜まで移動しなければなりません。

ベースラインRRとは何でしょうか？

換気とガス交換が行われると、血液の酸素飽和度（SpO2）の正常範囲は94～98％（O’Driscoll et al, 2017）で、これは安静時に12～20回/分のRRで維持できる

図2はオキシヘモグロビン解離カーブを示したもので、オキシへモグビンの解離カーブは、オキシへモグビンの解離カーブとは異なる。 これは、生理学的な要因がSpO2の変化の結果としてRRを変化させる可能性があることを示している。 例えば、高度で利用可能な大気中の酸素（PO2）が減少すると、SpO2が低下し、RRの上昇を誘発する。 体温や血液のpHが変化し、オキシヘモグロビン解離曲線が右または左に移動する病気では、体が恒常性を回復しようとするため、RRが影響を受ける。

Effect of ill health on baseline RR

ナショナル早期警告システム（NEWS）（Royal College of Physicians, 2017）の一部としてのRRが、0点（12～20呼吸/分）が真のベースラインとなる既知の呼吸器疾患がない患者においてより役に立つかどうかを疑うことが重要である。

安静時のガス交換および／または換気が損なわれている肺の状態では、低酸素および高呼吸駆動により、SpO2を維持するためにRRが増加する。 肺線維症や肺気腫（それぞれ肺胞壁の肥厚と肺組織の破壊が原因）などの状態で見られるようなガス交換不良は、安静時のRRを高くする。 したがって、患者の「正常な」ベースラインを考慮することが重要である。

慢性閉塞性肺疾患または喘息などの一般的な閉塞性肺疾患は、小気道が狭くなって肺胞への酸素供給を減少させているため、気流に対する抵抗が増加していることが特徴である。 急性増悪時には、この抵抗が増大し、RRの上昇をもたらす。 気管支拡張薬を投与すると、気道壁の平滑筋が弛緩して抵抗が減少し、RRが正常レベルに戻る。

肺に影響を及ぼす神経筋疾患は、正常な換気に必要なメカニズムが適切に機能しないため、しばしば換気不足になる。 この場合、低いRR（徐脈）は呼吸不全につながる可能性がある。

手術中および術後の回復期には、通常オピオイドを含む麻酔薬が呼吸を抑制しRRを低下させるため、RRを厳密に監視しなければならない（Koo and Eikermann、2011年）。 麻酔薬は中枢の化学受容体に作用し、呼吸を抑制します。

パルスオキシメトリーは酸素飽和度を測定するのに対し、RRは換気量を測定することを忘れてはいけません。 悪化の初期段階では、患者のSpO2は正常範囲にあるように見えるかもしれないが、不十分なガス交換に反応してRRが上昇することになる。 5568>

未来

RRは患者の悪化の初期兆候であり、変化を早期に特定することで、患者が有意義な臨床的介入を受けられるようになります。 このシリーズで後述するように、患者の安静時RRを客観的に測定できる技術があり、SpO2や血圧の測定と同様に、診療でルーチンに使用すべきかどうかを検討する必要がある。