Index
呼吸療法の歴史
呼吸療法に関係する法律
呼吸管理に必要な解剖
呼吸の生理
血液ガスのアセスメント
呼吸のモニタリング
呼吸不全
Ｘ線画像による評価
酸素療法
人工呼吸器
呼吸療法における英語・略語集
引用・参考文献
呼吸療法の歴史
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1929年 タンクベンチレータ（鉄の肺）の作製
1934年 呼吸理学療法の実施
1956年 血液ガス分析装置の開発
1965年 高気圧酸素療法の実施
1981年 カプノメータの臨床使用
1983年 パルスオキシメータの臨床使用
1985年 在宅酸素療法の保険適用
1990年 在宅人工呼吸療法の保険適用
1996年 第１回呼吸療法認定士認定試験の実施
呼吸療法に関係する法律
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1897年 伝染病予防法
1948年 医師法
医療法
性病予防法
1951年 結核予防法
1987年 臨床工学技士法
1989年 エイズ予防法
1995年 製造物責任（ＰＬ）法
1999年 感染症法
2000年 介護保険法
2003年 感染症法改正
2003年 個人情報保護法
2005年 結核予防法改正
感染症の種類
全数把握の対象
■一類感染症（7）
エボラ出血熱、クリミア・コンゴ出血熱、重症急性呼吸器症候群（病原体がSARSコロナウイルスであるものに限る）、痘そう、ペスト、マールブルグ病、ラッサ熱
■二類感染症（6）
急性灰白髄炎、コレラ、細菌性赤痢、ジフテリア、腸チフス、パラチフス
■三類感染症（1）
腸管出血性大腸菌感染症
■四類感染症（30）
Ｅ型肝炎、ウエストナイル熱（ウエストナイル脳炎を含む）、Ａ型肝炎、エキノコックス症、黄熱、オウム病、回帰熱、Ｑ熱、狂犬病、高病原性鳥インフルエンザ、コクシジオイデス病、サル痘、腎症候性出血熱、炭疽、つつが虫病、デング熱、ニパウイルス感染症、日本紅斑熱、日本脳炎、ハンタウイルス肺症候群、Ｂウイルス病、ブルセラ症、発しんチフス、ボツリヌス症、マラリア、野兎病、ライム病、リッサウイルス感染症、レジオネラ症、レプトスピラ症
■五類感染症（14）
アメーバ赤痢、ウイルス性肝炎（Ｅ型肝炎及びＡ型肝炎を除く）、急性脳炎（ウエストナイル脳炎及び日本脳炎を除く）、クリプトスポリジウム症、クロイツフェルト・ヤコブ病、劇症型溶血性レンサ球菌感染症、後天性免疫不全症候群、ジアルジア症、髄膜炎菌性髄膜炎、先天性風しん症候群、梅毒、破傷風、バンコマイシン耐性黄色ブドウ球菌感染症、バンコマイシン耐性腸球菌感染症
定点把握の対象
■五類感染症（28）
ＲＳウイルス感染症、咽頭結膜熱、Ａ群溶血性レンサ球菌咽頭炎、感染性胃腸炎、水痘、手足口病、伝染性紅斑、突発性発しん、百日咳、風しん、ヘルパンギーナ、麻しん（成人麻しんを除く）、流行性耳下腺炎、インフルエンザ（高病原性鳥インフルエンザを除く）、急性出血性結膜炎、流行性角結膜炎、性器クラミジア感染症、性器ヘルペスウイルス感染症、尖圭コンジローマ、淋菌感染症、クラミジア肺炎（オウム病を除く）、細菌性髄膜炎、ペニシリン耐性肺炎球菌感染症、マイコプラズマ肺炎、成人麻しん、無菌性髄膜炎、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌感染症、薬剤耐性緑膿菌感染症
呼吸管理に必要な解剖
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胸郭
胸郭は胸壁と横隔膜からなる。
胸壁 ：骨性胸壁（脊椎骨・肋骨・胸骨・肩甲骨・鎖骨）と筋肉からなる
横隔膜：胸部と腹部を隔てる筋肉の膜
胸腔
胸腔は胸膜でできた閉鎖された空間である。
壁側胸膜（胸壁と横隔膜の表面を内張りするように被う）と臓側胸膜（肺の表面を被う）があり、胸水を挟んで接している。
胸膜は常に大量の胸水を産生し、同等量の胸水を吸収することでバランスがとられている。
胸膜内は陰圧に保たれている。
胸腔内圧：安静吸気時－４～－８cmH2O、呼気時－２～－８cmH2O
ただし、声門を閉じた努力吸気では－40cmH2O、努力呼気では＋40cmH2Oにも達する。
気管支肺胞系
鼻・口から終末細気管支までのガス導管部を気道と呼ぶ。
上気道：鼻腔から咽頭まで
下気道：咽頭より末梢
気管：第６頚椎下縁の高さで喉頭の輪状軟骨の下端に始まり、第４－５胸椎の高さで左右の主気管支に分岐する。長さは約10～12cm。
気管の周囲には気管軟骨と膜様部がある。
気管軟骨：気管の前壁から側壁にかけての馬蹄型の軟骨。幅３～４mmで16～20個あり、互いに靱帯で連結されている。これにより気管の内腔はつぶれることなく保たれるようになっている。
膜様部：軟骨がなく、平滑筋を含んだ膜で、気管の後方を被う。
気管の太さ
成人：16.5mm 乳幼児：9.4～10.8mm 新生児：約5mm
気管の長さ
成人：10～12cm 乳幼児：4.5～５cm 新生児：約4cm
門歯から気管分岐部までの長さ
成人：26cm（男）、23cm（女） 乳幼児：約10cm
【メモ】
上記の数値は気管挿管時の気管チューブの太さや長さの決定に必要である。
左右主気管支について
・気管分岐部における左右主気管支の成す角度：約70°
・主気管支が気管長軸の延長線と成す角度
右：約25°（20～40°） 左：約45°（40～60°）
・左主気管支は右主気管支と比べて長く、細い。
【メモ】
この角度のため、気管異物は右気管支に落ち込みやすく、また気管内に深く挿入されたチューブの先端は右気管支に入りやすい。
気管支について
名称 |
分岐数 |
内腔(mm) |
気管(支)軟骨 |
線毛 |
栄養血管 |
|
| 気管 | trachea | 0 |
16.5 |
＋ |
＋ |
|
| 主気管支 | main bronchi | 1 |
13 |
気管支動脈 |
||
| 葉気管支 | lobar bronchi | 2～3 |
7～5 |
|||
| 区域気管支 | segmental bronchi | 4 |
4 |
|||
| 小葉気管支 | small bronchi | 5～11 |
3～1 |
|||
| 細気管支 | bronchioles | 12～ |
1～ |
－ |
－ |
|
| 終末細気管支 | terminal bronchioles | ～16 |
～0.5 |
|||
| 呼吸細気管支 | respiratory bronchioles | 17～19 |
0.4 |
肺動脈 |
||
| 肺胞管 | alveolar ducts | 20～22 |
0.3 |
|||
| 肺胞嚢 | alveolar sacs | 23 |
0.3 |
|||
| 肺胞 | alveolus | 23 |
0.2 |
|||
■小葉気管支までは軟骨を有するので機械的な虚脱を起こしにく い。
■細気管支より末梢の気道は主として平滑筋と弾力線維よりなる。
平滑筋について
平滑筋は気管から細気管支まで広い範囲に分布する。肺胞周囲にも存在する。
平滑筋は中枢から細気管支までは気道壁内に輪状に存在するが、終末細気管支あるいは呼吸細気管支ではらせん状に取り囲むように存在する。
平滑筋は気道の管腔を調節している。
気管支喘息発作では平滑筋が攣縮して気道が狭窄する。
粘液上皮・粘液腺について
気管・気管支の壁内面を被う粘膜上皮は主として線毛円柱上皮よりなり、その中に粘液を産生する杯細胞が混在する。
線毛運動によって粘液や異物は口側に送り出される。
細気管支の上皮は中枢側では単層の線毛円柱細胞で被われているが、末梢に行くに従って細胞の丈は短くなり円柱から立方上皮に移行する。
杯細胞は細気管支の中枢側には少数存在するが末梢に行くにつれて減少し、消失する。
粘液腺の腺房を生産する２種類の細胞：杯細胞、漿液細胞
粘液腺は気管支から小葉気管支まで広く分布するが、細気管支には存在しない。
粘液腺と軟骨の分布はほぼ一致する。
肺胞について
肺胞は径0.1～0.2mmの嚢状構造で、約３億個ある。
肺胞表面はⅠ型およびⅡ型肺胞上皮細胞にくまなく被われている。
Ⅰ型肺胞上皮細胞：扁平で極めて薄く、肺胞表面の大部分を被う細胞。
Ⅱ型肺胞上皮細胞：立方形で、主として肺表面活性物質（肺サーファクタント）を分泌して肺胞の虚脱を防ぐ役割をしている。
肺について
右肺には３個、左肺には２個の肺葉がある。
右肺 |
左肺 |
||
Ｂ１ |
肺尖枝 |
Ｂ１＋２
|
肺尖後枝 |
Ｂ２ |
後上葉枝 |
||
Ｂ３ |
前上葉枝 |
Ｂ３ |
前上葉枝 |
Ｂ４ |
外側中葉枝 |
Ｂ４ |
上舌枝 |
Ｂ５ |
内側中葉枝 |
Ｂ５ |
下舌枝 |
Ｂ６ |
上－下葉枝 |
Ｂ６ |
上－下葉枝 |
Ｂ７ |
内側肺底枝 |
－
|
|
Ｂ８ |
前肺底枝 |
Ｂ８ |
前肺底枝 |
Ｂ９ |
外側肺底枝 |
Ｂ９ |
外側肺底枝 |
Ｂ１０ |
後肺底枝 |
Ｂ１０ |
後肺底枝 |
呼吸の生理
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換気とガス交換
適切なガス交換を維持するための３つの要素
１．大気と肺胞の間で空気を出し入れする「換気」
２．肺胞と毛細血管の間で酸素と二酸化炭素が互いに移動する「ガス交換」
３．酸素化された血液が心臓に戻っていく「血流」
血液ガスのアセスメント
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■血液ガスは、主に動脈から採取した動脈血を用いて分析される。
■動脈血は、医師にしか採血が認められていない。
血液ガスのアセスメントのための指標
記号 |
意味 |
内容 |
酸塩基平衡の指標 |
PaCO2 動脈血二酸化炭素分圧 |
肺における換気量。動脈血中の二酸化炭素の分圧を表し、細胞のCO2産生と肺のCO2交換の均衡をみる。 |
pH 水素イオン濃度指数 |
体内の酸塩基平衡。呼吸機能と腎機能によって調節される。 | |
HCO3- 重炭酸イオン |
体内で行われる生化学反応の結果生じる緩衝塩基。血液中に存在し、pHを規定する因子の一つ。 | |
BE ベースエクセス |
重炭酸イオンを含む全緩衝塩基の値と正常値の値の差。 | |
ガス交換の指標 |
PaO2 動脈血酸素分圧 |
肺における酸素化を示す。Pは圧力、aは動脈を意味する。動脈血中の酸素の分圧を表す。年齢によって基準値が異なる。 |
SaO2 動脈血酸素飽和度 |
動脈血中のヘモグロビンに、酸素がどの程度結合しているかを表す酸素化の指標。体内の酸素濃度を表す。 |
動脈血液ガスの基準値
| pH | 7.35～7.45 |
| PaCO2 | 35～45Torr |
| HCO3- | 22～26mEq/L |
| BE | -3～3mEq/L |
| PaO2 | 80～100Torr |
| SaO2 | 95～98Torr |
pHの維持について
pHは、肺と腎臓によりコントロールされている。
肺 ：CO2の排泄
腎臓：HCO3-（重炭酸イオン）の排泄
上記のコントロールをすることで、pHを7.35～7.45に維持することができている。
Henderson-hasselbalchの式
換気の評価
肺胞換気量（VA）
一回換気量は約500mlであるが、この全てが肺胞に届いて換気されているわけではない。
→約150mlは解剖学的死腔（VD）であり、ガス交換には直接関与していない。
ということは、実際に肺胞でガス交換に関与する換気量を計算するには、
肺胞換気量（VA）＝（一回換気量－解剖学的死腔） × 呼吸数
で求められる。
【例題】
Ａ：一回換気量５００mlで呼吸数１２回/分の人
Ｂ：一回換気量３００mlで呼吸数２０回/分の人
さて、ＡとＢの人では、どちらが肺胞換気量が多いでしょうか？
【答え】
Ａ：肺胞換気量=（５００ml－１５０ml）×１２＝４２００ml
Ｂ：肺胞換気量＝（３００ml－１５０ml）×２０＝３０００ml
よって、「Ａの人の方が多い」でした。
Ｂの人は呼吸数がＡの人の約２倍にもなっているため、換気量が増えていそうな印象を受けますが、実際は解剖学的死腔を考えると、たいして増えていないことが分かります。
このことから分かることは、浅く早い呼吸は有効な換気が得られず、危険である！ということです。
肺胞換気量とPaCO2の関係
PaCO2＝0.863×CO2産生量（VCO2）／肺胞換気量（VA）
上の式から分かるように、
肺胞換気量↓ → PaCO2↑
肺胞換気量↑ → PaCO2↓
の関係が成り立つ。
低酸素血症とは？
低酸素血症とは、動脈血酸素分圧（PaO2）が６０mmHg未満に低下した状態。
低酸素血症の機序
１．肺胞低換気
２．換気血流比不均等分布
３．拡散障害
４．シャント
※２～４がA-aDO2を拡大させる
■SaO2とPaO2との関係
血液中には、酸素は２種類の形で存在している。
１つは、赤血球でヘモグロビン（Hb）と結合した酸素。
もう１つは、血液という液体に溶解した酸素である。
SaO2 |
ヘモグロビンと結合している酸素の飽和度（％） |
PaO2 |
血液中に溶解した酸素の分圧（mmHg） |
PaO2 |
SaO2 |
３０mmHg |
６０％ |
４０mmHg |
７５％ |
６０mmHg |
９０％ （ここが低酸素血症の値。重要！） |
１００mmHg |
９８％ |
PaO2の値は、年齢・投与されている酸素濃度・PAO2（肺胞気酸素分圧）・PaCO2に影響される。
Sao2は、ヘモグロビンが結合できる酸素の最大量に対して、実際にヘモグロビンと結合している酸素量の比を表している。細胞に運ばれる酸素が十分維持できているかを表す。
SaO2（％）＝ヘモグロビンと結合している酸素÷（Hb（g/100ml）×1.34（ml/1gHb））
（※1gHb中の最大酸素量は1.34ml）
■ヘモグロビン１分子は何分子の酸素と結合する？
→ ４分子
混合静脈血酸素飽和度（SvO2）
生体での組織全体の酸素化能の指標である。
現状では、各組織の酸素化を把握することは不可能であるため、組織全体の酸素需要に見合う酸素供給がなされているかを、この指標を用いて把握する。
測定方法：Swan-Ganzカテーテルに光ファイバーを組み込んだカテーテルを肺動脈幹まで挿入して測定し、反射光分析法によって連続的に測定する。
SvO2の近似式は以下である。
SvO2＝SaO2－VO2／（CO－Hb×1.39）
SaO2：動脈血酸素飽和度
VO2：酸素消費量
CO：心拍出量
Hb：ヘモグロビン濃度
正常値：６５～８０％（重症者では６５～７０％以上が目標）
低下の原因：心拍出量の低下、低酸素血症、貧血、酸素消費量増加
呼吸のモニタリング
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呼気終末CO2分圧（PetCO2）
PetCO2（end-tidal CO2）は、肺胞気CO2分圧を反映する。
PaCO2とほぼ等しい。
人工呼吸器管理中の換気状態を把握することができる。
高値：
１．換気量の低下
２．炭酸ガス散生の増加：高体温、振戦、痙攣など
３．炭酸ガスの異常負荷：炭酸水素ナトリウムの投与など
低値：
１．人工呼吸器回路への接続不良による吸引ガスへの大気混入
２．肺の機能異常、心拍出量の低下、肺血栓塞栓症など
３．高肺胞換気量
呼吸不全
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■呼吸不全の診断基準
１．室内気吸入時のPaO2分圧が６０Torr以下となる呼吸器系の機能障害、またはそれに相当する異常状態
２．１型呼吸不全：低酸素型呼吸不全 PaCO2 ≦ ４５
２型呼吸不全： 低換気型呼吸不全 PaCO2 ＞ ４５
■動脈血ガス組成の正常値
PaO2 臥位ではPaO2＝１００－０．４×年齢（Torr）
座位ではPaO2＝１００－０．３×年齢（Torr）
PaCO2＝４０±５（mmHg）
■結合酸素と溶存酸素
呼吸によって肺から取り込まれた酸素は、
結合酸素：ヘモグロビンと結合している酸素（大部分）
溶存酸素：血漿中に溶解している酸素（一部）
という２つの形で血中に存在する。
Ｘ線画像による評価
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画像の濃度の違い
| 濃度 | 代表例 |
|---|---|
| ガス濃度 ⇒黒 | 肺野、気管・気管支内腔、胃泡 |
| 脂肪濃度 | 脂肪 |
| 水濃度 ⇒白 | 心血管など実質臓器、気管支壁、横隔膜、筋肉 |
| 金属（Ca）濃度 | 骨、石灰化、金属性異物 |
酸素療法
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医療用空気
| 圧縮空気 | 合成空気 | |
|---|---|---|
| 酸素 | 20.93％ |
22％ |
| 窒素 | 78.10％ |
78％ |
| 二酸化炭素 | 0.03％ |
0％ |
| アルゴンなど | 0.94％ |
0％ |
| 水分 | 多少含有 |
なし |
| 有毒ガス、塵埃など | ときに混入 |
なし |
人工呼吸器
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心疾患・呼吸器疾患患者への理学療法では、特に急性期では人工呼吸器が装着された患者へ介入することがある。
人工呼吸器についての知識を理解し、人工呼吸器装着中から理学療法士として介入する意義は大きい。
人工呼吸療法の目的
１．換気量の維持
２．呼吸仕事量の軽減
３．酸素化の改善
人工呼吸が生体に及ぼす影響
自発呼吸 |
陰圧換気 |
人工呼吸 |
陽圧換気 |
自発呼吸 ⇒ 吸気筋を収縮させることにより、胸腔内圧を陰圧にし、肺胞を拡張させる（肺胞を外側から引っ張る）ことで吸気を行う
人工呼吸 ⇒ 人工呼吸器から送気を行い、気道内・肺胞内を陽圧にし、肺胞を拡張させる（肺胞を内側から押し広げる）ことで吸気を行う
人工呼吸のデメリット
換気血流比不均等分布の増加
圧外傷（バロトラウマ）
胸腔内圧の上昇 ⇒ 静脈還流量の減少、心拍出量の減少、腎・肝機能低下、脳圧亢進、消化管出血
呼吸療法における英語・略語集
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| A-aDO2（alveolar arterial oxygen difference） | 肺胞気動脈血酸素分圧較差 |
| ALI（acute lung injury） | 急性肺傷害 |
| APRV（airway pressure release ventilation） | 気道圧開放換気 |
| ARDS（acute respiratory distress syndrome） | 急性呼吸促迫症候群 |
| BD（base deficit） | 塩基欠乏 |
| BE（base excess） | 塩基過剰 |
| BiPAP（bilevel positive airway pressure） | ２種類の陽気道内圧 |
| CaO2（arterial oxygen content） | 動脈血酸素含量 |
| Cdyn（dynamic compliance（of lung）） | 動肺コンプライアンス |
| CHF（continuous hemofiltration） | 持続的血液濾過（法） |
| CI（cardiac index） | 心係数 |
引用・参考文献
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１）石原英樹 編：呼吸器ケアエッセンス、メディカ出版、2006
２）細田多穂 監修：シンプル理学療法学シリーズ 内部障害理学療法学テキスト、南江堂、2008
３）塚本玲三・相馬一亥 編：チーム医療のための呼吸循環管理マニュアル、医学書院、2002
