スパイロメトリーと肺気量

スパイロメトリーは、最大呼吸操作中に人がどれだけの空気をどれくらいの速さで動かせるかを測定し、肺気量測定は肺が保持する空気の静的コンパートメントを捉えます。これらは共に呼吸機能検査の基礎を形成し、閉塞性パターンと拘束性パターンの障害を区別します。

Definition

スパイロメトリーは、努力呼吸操作中の吸気および呼気の量と流量を時間関数として測定するもので、努力性肺活量（FVC）、1秒量（FEV1）、およびそれらの比率を算出します。肺気量測定は、スパイロメトリー単独では捉えられない静的気量、すなわち全肺気量、残気量、機能的残気量を定量化します。

Scope

このトピックでは、努力呼気操作とその主要な指標（FVC、FEV1、およびFEV1/FVC比）、静的肺気量と肺容量（全肺気量、残気量、機能的残気量）、それらを測定するために使用される方法、およびこれらの値を参照式と比較した解釈について説明します。これは方法論的な参照であり、臨床的なガイダンスではありません。

Core questions

• FEV1、FVC、およびFEV1/FVC比は生理学的に何を表していますか？
• 残気量が呼出できない場合、静的肺気量はどのように測定されますか？
• スパイロメトリー値は閉塞性または拘束性としてどのように解釈されますか？
• 参照式と正常下限は異常な結果をどのように定義しますか？

Key concepts

• 努力性肺活量（FVC）
• 1秒量（FEV1）
• FEV1/FVC比
• 全肺気量（TLC）と残気量（RV）
• 機能的残気量（FRC）
• ボディプレチスモグラフィーとガス希釈法
• フローボリューム曲線
• 正常下限と参照式

Mechanisms

努力呼気中、気道が動的に圧迫されると、呼気流量は努力非依存性となるため、最大流量-容量関係は努力ではなく気道の機械的特性と肺の弾性収縮を反映します。FEV1とFVCはこの操作を要約します。FEV1/FVC比の低下は気流閉塞を示し、比率が保たれたまま気量が比例的に減少する場合は拘束性を示唆します。残気量は呼出できないため、静的気量は間接的に測定されます。これにはボディプレチスモグラフィー（ボイルの法則と密閉された箱内の圧力-容量変化を利用）または不活性ガス希釈法と洗い出し法が用いられます。スパイロメトリー単独では拘束性障害を示唆するに過ぎないため、真の拘束性欠損を確認するには全肺気量が必要です（Miller 2005; Wanger 2005; Stanojevic 2022）。

Clinical relevance

スパイロメトリーは、換気障害を閉塞性または拘束性に分類し、予測値と比較してその重症度を評価するための参照検査です。肺気量測定は拘束性を確認し、過膨張とエアトラッピングを特徴づけます。これらの結果を適切な参照式と品質基準に照らして文脈的に読み解くことは、呼吸器内科におけるエビデンス評価の一部です。本項目は測定と解釈を一般的な用語で記述しており、個別の診断や治療の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

スパイロメトリーの手技と許容基準は、ATS/ERSの共同標準化声明によって規定されており、元々は2005年の声明（Miller 2005）と2019年の更新版（Graham 2019）があり、肺気量測定に関する補完的な基準（Wanger 2005）もあります。解釈は2022年のATS/ERS解釈戦略基準（Stanojevic 2022）に従い、予測値と正常下限を定義するためにGlobal Lung Function Initiativeの参照式（Quanjer 2012）を使用します。

History

ジョン・ハッチンソンは19世紀半ばにスパイロメーターと肺活量の概念を導入しました。努力呼気量と流量-容量曲線は20世紀半ばに開発され、1979年以降、アメリカ胸部疾患学会（American Thoracic Society）と後にヨーロッパ呼吸器学会（European Respiratory Society）が連続して標準化声明（特に2005年と2019年）を発表し、スパイロメトリーを研究室間で再現可能にしました。これは2012年のグローバル参照式によって補完されています。

Debates

閉塞の定義における固定比率と正常下限の比較

固定されたFEV1/FVCカットオフ値を使用することは単純ですが、高齢者と若年者を誤分類する可能性があります。現在の基準では、参照式から統計的に導出された正常下限が好まれていますが、その選択は依然として有病率の推定に影響を与えます。

Key figures

• Martin R. Miller
• Brian L. Graham
• Peter H. Quanjer
• Sanja Stanojevic

Seminal works

• miller-2005
• graham-2019
• wanger-2005
• quanjer-2012

Frequently asked questions

FEV1/FVC比は何のために使用されますか？

これは気流閉塞の主要なスパイロメトリー指標です。正常下限を下回る比率は、呼出された総量に対して空気が肺から排出されるのが遅すぎることを示しており、閉塞性パターンの特徴です。

スパイロメトリー単独ではなぜ拘束性欠損を診断できないのですか？

スパイロメトリーは呼出できる空気のみを測定し、肺に残る残気量は測定しません。真の拘束性欠損は、プレチスモグラフィーまたはガス希釈法を用いて全肺気量を測定することによって確認されます。