肺内で換気血流比はどのように分布しているか

●換気血流比とは

まず，一つの肺胞とそれを灌流する肺毛細血管の血流の組合せをイメージしてみよう。理想的な状態では，単位時間当たりに肺胞を出入り（換気）するガスの量と，肺毛細血管の血流量は一致し，換気血流比は1となる（図1A）。このとき，換気によって吸気時の肺胞内のガス組成は毛細血管内に比べて酸素分圧が高く，二酸化炭素分圧が低くなるため，圧勾配に従って二酸化炭素が毛細血管内から肺胞内に移動し，逆に酸素が肺胞内から毛細血管内に移動する。このガスの移動によって，一時的に肺胞内の二酸化炭素分圧は高く，酸素分圧は低くなるが，次の瞬間には換気が行われるので，肺胞内のガス組成は再びもとのレベルに戻る。このようにして換気が維持される限りは，肺胞内と毛細血管内のガス交換が続くことになる。

　ところが，換気と血流の組合せは，このように理想的な状態にあるものばかりではない。例えば，気管支が血液や分泌物で閉塞すると，そこより末梢の肺胞では換気が行われなくなり，その結果，肺胞と毛細血管の間の圧勾配がなくなり（平衡状態）ガス交換が行われなくなる。これは血流が肺胞を素通りすることを意味しており，この状態を「シャント」と呼ぶ（図1B）。一方，換気は行われているにもかかわらず，何らかの理由で毛細血管の血流が途絶している状態を「死腔」と呼ぶ（図1C）。換気と血流の組合せのうち，シャントと死腔は最も極端な異常の例であり，それぞれ換気血流比はゼロと無限大の状態に相当する。