多重不活性ガス除去技術

多重不活性ガス除去法(MIGET) は、主に呼吸器科で使用される医療技術であり、被験者の混合静脈血、動脈血、呼気ガス中のさまざまな注入不活性ガスの濃度を測定します。この技術は、真性シャント、生理的死腔換気、換気対血流 ( V _A /Q ) 比、および拡散限界を定量化します。

低酸素血症は、一般的に_、低換気、シャント（右から左）、拡散制限、換気/灌流（VA /Q）不均衡の4つのプロセスのいずれかに起因します。 ^{[1]さらに、動脈血}_PO2の変動に寄与する可能性のある「肺外」要因もあります。

低酸素症を評価する方法はいくつかあるが、それぞれにさまざまな限界がある。このため、従来の方法の欠点を克服するためにMIGETが開発された。^{[2] [3] [4] [5]}

肺における定常状態のガス交換は質量保存則に従います。^{[6]これにより、}酸素 の換気/灌流方程式が導かれます。

${\displaystyle V_{A}/Q=8.63\times {\frac {C_{c'}{\ce {O2}}-C_{v}{\ce {O2}}}{P_{I}{\ce {O2}}-P_{A}{\ce {O2}}}}}$

二酸化炭素の場合：

${\displaystyle V_{A}/Q=8.63\times {\frac {C_{v}{\ce {CO2}}-C_{c'}{\ce {CO2}}}{P_{A}{\ce {CO2}}}}}$

どこ：

• ⁠ ⁠ は${\displaystyle C_{c'}}$ガスの毛細管末端濃度（mL/dL）を表します。
• ⁠ ⁠ は${\displaystyle C_{v}}$ガスの混合静脈濃度（mL/dL）を表します。
• ⁠ ⁠ は${\displaystyle P_{I}}$ガスの吸入分圧（mmHg）を表し、
• ⁠ ⁠ は${\displaystyle P_{A}}$ガスの肺胞分圧（mmHg）を表します
• ⁠ ⁠ は${\displaystyle V_{A}/Q}$肺胞換気量と心拍出量の比を表す

MIGET を利用する目的で、方程式は不活性ガス(IG) に対して一般化されています。

${\displaystyle V_{A}/Q=8.63\times {\ce {solubility}}\times {\frac {P_{V}{\ce {IG}}-P_{C'}{\ce {IG}}}{P_{A}{\ce {IG}}}}}$

どこ：

• 溶解度は、血液1dLあたりに溶解したガスのmL、血液中のガスのmmHgあたりで表される濃度と分圧の比です

不活性ガスの拡散平衡が完了していると仮定し、下付き文字IGを削除し、血液ガス分配係数（λ）を代入すると次のようになります。

${\displaystyle V_{A}/Q={\lambda }\times {\frac {P_{v}-P_{A}}{P_{A}}}}$

並べ替え:

${\displaystyle P_{A}/P_{v}={\frac {\lambda }{{\lambda }+V_{A}/Q}}=P_{c'}/P_{v}}$

どこ：

• ⁠ ⁠ は${\displaystyle P_{v}}$ガスの混合静脈分圧（mmHg）を表します
• ⁠ ⁠ は${\displaystyle P_{c'}}$ガスの毛細管末端部圧力（mmHg）を表します

この方程式は MIGET の基礎であり、肺を介して血液から除去されない不活性ガスの割合が、分配係数とV _A /Q比の関数であることを示しています。この方程式は、肺が完全に均質であるという前提で機能します。このモデルでは、保持 ( R ) は比率⁠ ⁠${\displaystyle P_{A}/P_{v}}$から測定されます。数学的に述べると次のようになります。

${\displaystyle R={\frac {\lambda }{\lambda +V_{A}/Q}}}$

この式から、血液中に保持される各不活性ガスのレベルを測定できます。保持 (R) と⁠ ⁠${\displaystyle V_{A}/Q}$の関係は、次のようにまとめることができます。⁠ ⁠${\displaystyle V_{A}/Q}$が増加すると、特定のλに対してR は減少します。ただし、 ⁠ ⁠${\displaystyle V_{A}/Q}$とRの関係は、 ⁠ ⁠ がガスの${\displaystyle V_{A}/Q}$λの10 倍以上低い値の場合に最も明白になります。ただし、これを超えると、被験者の呼気ガス中の不活性ガスの濃度を測定することができます。混合呼気濃度と混合静脈濃度の比は排泄 ( E ) と呼ばれ、さまざまな⁠ ⁠${\displaystyle V_{A}/Q}$の領域への換気を表します。これらを合わせると、

${\displaystyle V_{IG}=V_{E}\times E=\lambda \times Q_{T}\times [1-R]}$

どこ：

• V _{IG は}、1分間に排出される不活性ガスの量（mL/分）を示します。
• ⁠ ⁠ は${\displaystyle V_{E}}$1分換気量（mL/分）を表します
• ⁠ ⁠ は${\displaystyle Q_{T}}$心拍出量（mL/分）を表します

_PO2とPCO2_が均一な肺胞の集合を観察すると、局所肺胞換気と局所血流によって次のことが${\displaystyle V_{A}/Q}$定義されます:

${\displaystyle V_{A}=Q\times V_{A}/Q}$

これらの式から、貯留または排泄のいずれかについての知識があれば、もう一方の知識も得られると推測できます。さらに、血流分布と換気分布の関係についても同様の理解が存在します。^[6]

MIGETによって生成されるデータは、肺全体の比率の分布の近似値です。人間の肺には約10万個のガス交換ユニットが存在すると推定されており、[ 7 ${\displaystyle V_{A}/Q}$^]その場合、VA/Qコンパートメントの理論上の最大値は10万個に達する可能性があります。