Pulmonology · 04
呼吸機能検査:静的・動的肺気量
Lung function measurements static and dynamic lung volumes
🧠 全体像:呼吸機能検査pulmonary function test呼吸機能検査(pulmonary function test)pulmonary function test(呼吸機能検査)は、①スパイロメトリーspirometryスパイロメトリー(spirometry)spirometry(スパイロメトリー)で気流、②肺気量lung volume肺気量(lung volume)lung volume(肺気量)測定で拘束・過膨張hyperinflation過膨張(hyperinflation)hyperinflation(過膨張)、③肺拡散能diffusing capacity of the lung肺拡散能(diffusing capacity of the lung)diffusing capacity of the lung(肺拡散能)で肺胞‐毛細血管ガス移動を評価する。閉塞性障害obstructive defect閉塞性障害(obstructive defect)obstructive defect(閉塞性障害)と拘束性障害restrictive defect拘束性障害(restrictive defect)restrictive defect(拘束性障害)は、単一の数値でなく組合せで判定する。
肺気量と肺容量
| 指標 | 定義 | 教科書的目安 |
|---|---|---|
| 一回換気量tidal volume一回換気量(tidal volume)tidal volume(一回換気量)(TV) | 安静呼吸tidal breathing安静呼吸(tidal breathing)tidal breathing(安静呼吸)1回の量 | 500 mL |
| 予備吸気量inspiratory reserve volume (IRV)予備吸気量(inspiratory reserve volume (IRV))inspiratory reserve volume (IRV)(予備吸気量) | 安静吸気後に追加で吸える量 | 3,100 mL |
| 予備呼気量expiratory reserve volume (ERV)予備呼気量(expiratory reserve volume (ERV))expiratory reserve volume (ERV)(予備呼気量) | 安静呼気後に追加で吐ける量 | 1,200 mL |
| 残気量residual volume, RV残気量(residual volume, RV)residual volume, RV(残気量)(RV) | 最大呼気後も肺内に残る量 | 1,200 mL |
| 最大吸気量inspiratory capacity最大吸気量(inspiratory capacity)inspiratory capacity(最大吸気量)(IC) | TV + IRV | 3,600 mL |
| 機能的残気量functional residual capacity (FRC)機能的残気量(functional residual capacity (FRC))functional residual capacity (FRC)(機能的残気量) | ERV + RV | 2,400 mL |
| 肺活量vital capacity肺活量(vital capacity)vital capacity(肺活量)(VC) | IRV + TV + ERV | 4,800 mL |
| 全肺気量total lung capacity (TLC)全肺気量(total lung capacity (TLC))total lung capacity (TLC)(全肺気量) | VC + RV | 6,000 mL |
実測値は年齢・身長・性別などに対応する参照式から予測値と正常下限lower limit of normal正常下限(lower limit of normal)lower limit of normal(正常下限)を求め、zスコアと併せて判定する。固定の「予測値80%」だけで正常・異常を決めない。正常下限lower limit of normal正常下限(lower limit of normal)lower limit of normal(正常下限)付近の値は測定の不確かさと検査前確率pretest probability検査前確率(pretest probability)pretest probability(検査前確率)を含めて解釈する。1
スパイロメトリー
最大吸気maximal inspiration最大吸気(maximal inspiration)maximal inspiration(最大吸気)後にできるだけ速く強く呼出し、容量‐時間曲線concentration-time curve時間曲線(concentration-time curve)concentration-time curve(時間曲線)とフロー・ボリューム曲線flow-volume curveフロー・ボリューム曲線(flow-volume curve)flow-volume curve(フロー・ボリューム曲線)を得る。
| 指標 | 意味 | 主な読み方 |
|---|---|---|
| 努力性肺活量forced vital capacity (FVC)努力性肺活量(forced vital capacity (FVC))forced vital capacity (FVC)(努力性肺活量) | 最大吸気maximal inspiration最大吸気(maximal inspiration)maximal inspiration(最大吸気)後に努力呼出forced expiration努力呼出(forced expiration)forced expiration(努力呼出)できる総量 | 低下は拘束性restrictive拘束性(restrictive)restrictive(拘束性)を示唆するが、それだけでは証明できずTLCで確認する1 |
| 1秒量forced expiratory volume in one second (FEV1)1秒量(forced expiratory volume in one second (FEV1))forced expiratory volume in one second (FEV1)(1秒量)(forced expiratory volume in 1 second: FEV₁) | 最初の1秒に呼出した量 | 閉塞・拘束の双方で低下しうる |
| FEV₁/FVC | 1秒率FEV1/FVC ratio1秒率(FEV1/FVC ratio)FEV1/FVC ratio(1秒率) | LLN未満なら気流閉塞airflow limitation (airflow obstruction)気流閉塞(airflow limitation (airflow obstruction))airflow limitation (airflow obstruction)(気流閉塞) |
| 最大呼気流量peak expiratory flow, PEF最大呼気流量(peak expiratory flow, PEF)peak expiratory flow, PEF(最大呼気流量) | 努力呼気forced expiration努力呼気(forced expiration)forced expiration(努力呼気)中の最大流量 | 努力依存性effort dependence努力依存性(effort dependence)effort dependence(努力依存性)が高い |
| 努力性strain努力性(strain)strain(努力性)呼気中間流量(FEF₂₅–₇₅) | FVC中央50%の平均流量 | 変動が大きく単独診断に使わない |
模式図の例では、正常はFEV₁ 4.0 L/FVC 5.0 L(80%)、閉塞性は1.3/3.1 L(42%)、拘束性restrictive拘束性(restrictive)restrictive(拘束性)は2.8/3.1 L(90%)である。実臨床ではこの例示値ではなくLLNとzスコアを用いる。
フロー・ボリューム曲線に現れる形
| パターン | 形態の要点 |
|---|---|
| 正常 | 鋭いPEF後、滑らかな下降脚 |
| 喘息・COPD | 呼気脚が下に凹む(scooping) |
| 肺気腫 | 著しい凹み、流量低下、肺気量lung volume肺気量(lung volume)lung volume(肺気量)増大 |
| 固定性上気道閉塞fixed upper airway obstruction固定性上気道閉塞(fixed upper airway obstruction)fixed upper airway obstruction(固定性上気道閉塞) | 吸気・呼気脚とも平坦化 |
| 可変性胸腔外閉塞variable extrathoracic obstruction可変性胸腔外閉塞(variable extrathoracic obstruction)variable extrathoracic obstruction(可変性胸腔外閉塞) | 主に吸気脚が平坦化 |
| 可変性胸腔内閉塞variable intrathoracic obstruction可変性胸腔内閉塞(variable intrathoracic obstruction)variable intrathoracic obstruction(可変性胸腔内閉塞) | 主に呼気脚が平坦化 |
| 肥満・神経筋疾患・線維症 | 形は比較的保たれるがループ全体が小さい |
閉塞性と拘束性
| 所見 | 閉塞性障害obstructive defect閉塞性障害(obstructive defect)obstructive defect(閉塞性障害) | 拘束性障害restrictive defect拘束性障害(restrictive defect)restrictive defect(拘束性障害) |
|---|---|---|
| FEV₁ | ↓ | 正常〜↓ |
| FEV₁/FVC | ↓(LLN未満) | 正常〜↑ |
| FVC/VC | 正常〜↓ | ↓ |
| RV・FRC | エアトラッピングair trappingエアトラッピング(air trapping)air trapping(エアトラッピング)で↑ | 正常〜↓ |
| TLC | 正常〜↑ | ↓(拘束確定) |
| 気道抵抗airway resistance (Raw)気道抵抗(airway resistance (Raw))airway resistance (Raw)(気道抵抗) | ↑ | 通常正常 |
| コンプライアンス | 肺気腫で↑ | 肺実質性で↓、胸郭外性では正常の場合あり |
| DLCO | 肺気腫で↓、喘息・慢性気管支炎chronic bronchitis慢性気管支炎(chronic bronchitis)chronic bronchitis(慢性気管支炎)で正常〜↑ | ILDで↓、胸郭・神経筋性で比較的保たれる |
flowchart TD
A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='spirometry'>スパイロメトリー</span>"] --> B{"FEV₁/FVCがLLN未満?"}
B -->|"はい"| C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='obstructive ventilatory defect'>閉塞性換気障害</span>"]
C --> D["必要に応じて<span class='jp-term jp-term-diagram' title='bronchodilator'>気管支拡張薬</span>反応を評価"]
D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lung volume'>肺気量</span>・DLCOを追加"]
E --> F{"RV/TLC・FRC/TLCが高値?"}
F -->|"はい"| G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='air trapping'>エアトラッピング</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='hyperinflation'>過膨張</span>を支持"]
F -->|"いいえ"| H["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lung volume'>肺気量</span>が正常でも閉塞は否定しない"]
G --> Q{"DLCO低値?"}
H --> Q
Q -->|"はい"| R["肺気腫など肺胞<span class='jp-term jp-term-diagram' title='capillary bed'>毛細血管床</span>の障害を示唆"]
Q -->|"いいえ"| S["喘息・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='chronic bronchitis'>慢性気管支炎</span>などを<span class='jp-term jp-term-diagram' title='clinical signs'>臨床所見</span>と統合"]
B -->|"いいえ"| I{"FVC低値?"}
I -->|"はい"| J["拘束を疑いTLC測定<br>非特異的パターンや<span class='jp-term jp-term-diagram' title='air trapping'>エアトラッピング</span>も再評価"]
J --> K{"TLC低値?"}
K -->|"はい"| L["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='restrictive ventilatory impairment'>拘束性換気障害</span>"]
L --> M{"DLCO低値?"}
M -->|"はい"| N["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='interstitial lung disease, ILD'>間質性肺疾患</span>など肺実質性"]
M -->|"いいえ"| O["胸郭・神経筋・肥満など肺外性"]
K -->|"いいえ"| P["非特異的パターン・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='air trapping'>エアトラッピング</span>を再評価"]
体プレチスモグラフィ
密閉室内でボイルの法則Boyle's lawボイルの法則(Boyle's law)Boyle's law(ボイルの法則)を利用して胸腔内intrathoracic胸腔内(intrathoracic)intrathoracic(胸腔内)ガス量を測定する。スパイロメトリーspirometryスパイロメトリー(spirometry)spirometry(スパイロメトリー)では直接測れないRV・FRC・TLC、気道抵抗airway resistance (Raw)気道抵抗(airway resistance (Raw))airway resistance (Raw)(気道抵抗)を評価でき、閉塞性疾患occlusive (obstructive) disease閉塞性疾患(occlusive (obstructive) disease)occlusive (obstructive) disease(閉塞性疾患)のエアトラッピングair trappingエアトラッピング(air trapping)air trapping(エアトラッピング)、拘束性障害restrictive defect拘束性障害(restrictive defect)restrictive defect(拘束性障害)の確定、胸郭内ガス量の測定に有用である。検査には呼吸操作への協力が必要であり、「スパイロメトリーspirometryスパイロメトリー(spirometry)spirometry(スパイロメトリー)に協力できない患者向け」ではない。
圧‐流量ループは、正常、上気道などの中枢性閉塞、不均一な気道閉塞、喘息のような対称性閉塞、肺気腫にみられる呼気時虚脱で形が異なる。TLC低下は拘束性換気障害restrictive ventilatory impairment拘束性換気障害(restrictive ventilatory impairment)restrictive ventilatory impairment(拘束性換気障害)を確定するが、肺気量lung volume肺気量(lung volume)lung volume(肺気量)だけで肺実質性・胸壁性・神経筋性を断定はできない。神経筋性では呼気筋力低下によりRVが増えることがあり、別途測定した最大吸気圧maximal inspiratory pressure (MIP)最大吸気圧(maximal inspiratory pressure (MIP))maximal inspiratory pressure (MIP)(最大吸気圧)・最大呼気圧maximal expiratory pressure (MEP)最大呼気圧(maximal expiratory pressure (MEP))maximal expiratory pressure (MEP)(最大呼気圧)、臨床所見clinical signs臨床所見(clinical signs)clinical signs(臨床所見)と合わせて判断する。
一回呼吸法DLCO
一酸化炭素肺拡散能diffusing capacity for carbon monoxide一酸化炭素肺拡散能(diffusing capacity for carbon monoxide)diffusing capacity for carbon monoxide(一酸化炭素肺拡散能)は、微量COと不活性トレーサーガスtracer gasトレーサーガス(tracer gas)tracer gas(トレーサーガス)を吸入し、約10秒息止め後の呼気濃度から肺胞‐毛細血管移動を測る。KCOは単位肺胞気alveolar gas肺胞気(alveolar gas)alveolar gas(肺胞気)量あたりのCO移動係数で、DLCO = KCO × VAの関係にある。ただしVAが低下するとKCOは非線形non-linear非線形(non-linear)non-linear(非線形)に上昇するため、正常または高値のKCOを「低い肺気量lung volume肺気量(lung volume)lung volume(肺気量)で補正すればDLCOは正常」と解釈してはならない。1
| DLCO | 閉塞あり | 拘束あり | 換気障害なし |
|---|---|---|---|
| 低下 | 肺気腫 | ILD、肺切除 | 肺血管疾患、肺塞栓、肺高血圧、貧血、早期ILD |
| 正常 | 慢性気管支炎chronic bronchitis慢性気管支炎(chronic bronchitis)chronic bronchitis(慢性気管支炎)、喘息、気管支拡張症Bronchiectasis気管支拡張症(Bronchiectasis)Bronchiectasis(気管支拡張症) | 神経筋・胸膜・胸郭障害、肥満 | 健常者 |
| 上昇 | 喘息でみられることがある | 肥満でみられることがある | 多血症erythrocytosis多血症(erythrocytosis)erythrocytosis(多血症)、肺胞出血、左→右シャントなど |
ヘモグロビン濃度hemoglobin concentrationヘモグロビン濃度(hemoglobin concentration)hemoglobin concentration(ヘモグロビン濃度)、COHb(喫煙など)、吸入酸素分圧partial pressure of oxygen酸素分圧(partial pressure of oxygen)partial pressure of oxygen(酸素分圧)を考慮して解釈する。VAとKCOはDLCOの構成要素として確認し、VA/TLCが著しく低ければ不均等換気による検査ガスの分布不良も疑うが、VAでDLCOを機械的に「補正」しない。1
アレルギー検査とアナフィラキシー
- 皮膚プリック試験skin prick test皮膚プリック試験(skin prick test)skin prick test(皮膚プリック試験)はヒスタミン陽性対照と陰性対照を置く。
- アレルゲン特異的IgEspecific IgE特異的IgE(specific IgE)specific IgE(特異的IgE)(allergen-specific IgE)は臨床症状clinical manifestation臨床症状(clinical manifestation)clinical manifestation(臨床症状)と曝露歴に合わせて選択し、皮膚試験困難例や全身反応リスクが高い例で有用である。
- アナフィラキシーでは蕁麻疹、血管性浮腫angioedema血管性浮腫(angioedema)angioedema(血管性浮腫)、喘鳴、呼吸困難、頻脈、低血圧を来しうる。第一選択は大腿外側への筋注アドレナリンintramuscular adrenaline (IM epinephrine)筋注アドレナリン(intramuscular adrenaline (IM epinephrine))intramuscular adrenaline (IM epinephrine)(筋注アドレナリン)で、ステロイドは即効性fast-acting (rapid-onset)即効性(fast-acting (rapid-onset))fast-acting (rapid-onset)(即効性)救命治療の代替ではない。
まとめ
- FEV₁/FVC低下は閉塞、TLC低下は拘束を示す。
- 曲線の形、肺気量lung volume肺気量(lung volume)lung volume(肺気量)、DLCOを組み合わせて疾患局在を考える。
- 固定比や予測値80%のみで判断せず、LLN・zスコアと検査品質を確認する。
出典
- 1.ERS/ATS technical standard on interpretive strategies for routine lung function tests(European Respiratory Society / American Thoracic Society・2022)LLNとzスコアによる換気障害の判定、およびDLCO・VA・KCOの統合的解釈閲覧 2026-08-02