胸腔内圧と呼吸メカニクス

胸腔内圧（胸膜腔内圧）とは、肺と胸壁の間の薄い液体で満たされた空間にかかる圧力のことである。通常、大気圧よりも低く、胸壁と肺を機械的に結合する役割を果たす。呼吸筋によって生じる胸腔内圧の変化は、胸膜腔を介して伝達され、肺を拡張または弛緩させる。肺胞内圧と胸腔内圧の差である経肺圧は、肺を拡張させる真の圧力である。

Definition

胸腔内圧とは、肺を取り囲む胸膜腔内の圧力であり、通常、大気圧に対して陰圧である。経肺圧とは、肺胞内圧と胸腔内圧の差であり、肺を拡張させる正味の圧力を表す。

Scope

このトピックでは、胸腔内圧の起源と符号、肺の拡張圧としての経肺圧の概念、胸郭内の胸腔内圧の垂直勾配とその局所換気への影響、および臨床的代用としての食道内圧の使用について扱う。これは参照目的の記述であり、臨床管理に関する助言を提供するものではない。

Core questions

• 胸腔内圧が通常、大気圧よりも低いのはなぜか、また肺と胸壁の収縮力がどのようにしてそれを生み出すのか？
• 経肺圧は、肺胞内圧と胸腔内圧を肺の拡張とどのように関連付けるのか？
• 胸腔内圧は肺の高さによってなぜ変化するのか、またその勾配は局所換気にどのように影響するのか？
• 食道内圧は胸腔内圧を推定するためにどのように使用できるのか？

Key concepts

• 胸膜腔内圧
• 経肺圧
• 胸腔内圧勾配
• 局所換気
• 食道内圧代用
• 胸壁-肺結合

Key theories

拡張圧としての経肺圧

肺は絶対圧によってではなく、肺胞内の圧力とそれを囲む胸腔内圧との差によって拡張する。この経肺圧が肺容積を決定し、弾性収縮力が平衡を保つべき量である。

胸腔内圧の垂直勾配と局所換気

重力と肺の重さのため、立位の肺の底部では胸腔内圧が頂部よりも陰圧が小さくなる。そのため、依存性の領域は圧-容積曲線のより急峻な部分に位置し、各呼吸のより多くの部分を受け取る。同じ重力勾配は局所血流も形成する。

Mechanisms

安静時、肺の内側への弾性収縮力は胸壁から離れようとし、胸壁は外側へ収縮しようとする。これらの相反する力は、少量の胸膜液を引き伸ばし、胸腔内圧を大気圧以下に保ち、肺を拡張した状態に維持する。吸気時には、筋肉が胸郭を拡大させ、胸腔内圧はさらに低下し、経肺圧は上昇して肺が拡張する。胸腔内圧は一様ではない。重力により、立位の肺では頂部よりも底部で陰圧が小さくなるため、頂部の肺胞はより拡張しているがコンプライアンスは低く、一方、底部の肺胞はより小さく始まり、与えられた圧力変化に対してより大きく拡張するため、換気が良好である。生体で胸腔内圧を直接測定することは容易ではないため、食道内のバルーンによる圧力が実用的な代用として用いられる。

Clinical relevance

経肺圧は、肺にかかる真の機械的負荷を評価するための生理学的根拠であり、食道内圧による胸腔内圧の推定は、人工呼吸器管理下の患者の呼吸メカニクスを解釈するために用いられる。胸腔内圧の垂直勾配は、換気が通常、肺全体に不均一に分布する理由を説明する。この項目はメカニズムと測定について記述しており、個別化された治療アドバイスの出典ではない。

Evidence & guidelines

胸腔内圧および経肺圧の生理学的根拠は、古典的なメカニクス研究および教科書で確立されている。胸腔内圧の代用としての食道内圧測定の実用的な使用と限界は、集中治療医学の文献でレビューされている。

History

肺が経肺圧によって拡張すること、および胸腔内圧が胸郭内で変化するという認識は、ウェストによる肺の重力勾配に関する研究を含む、局所圧と換気および血流を関連付けた20世紀半ばの研究から生まれた。食道内圧測定は、胸腔内圧を推定する方法として並行して開発され、その臨床応用は現代の集中治療医学のレビューで再検討されている。

Debates

食道内圧は胸腔内圧をどの程度忠実に表しているか？

食道内圧は胸腔内圧の標準的な代用であるが、縦隔の重さ、体位、および局所的な勾配のため、単一の食道内圧値が肺のあらゆる場所の胸腔内圧を捉えることはできないため、その絶対的な解釈については議論が続いている。

Key figures

• John B. West
• Jere Mead
• Stephen Loring
• Laurent Brochard

Seminal works

• west-1964
• akoumianaki-2014

Frequently asked questions

胸腔内圧はなぜ通常陰圧なのですか？

肺は内側に収縮し、胸壁は外側に収縮します。これらの相反する弾性力が、両者の間の少量の胸膜液を引きつけ、胸腔内圧を大気圧以下に保ち、肺を胸壁に密着させて拡張した状態に維持します。

経肺圧とは何ですか？

肺胞内圧と胸腔内圧の差であり、肺を拡張させる正味の圧力です。肺容積は、どちらか一方の圧力だけではなく、この差によって決定され、安静時には弾性収縮力がこれと平衡を保ちます。