肺コンプライアンス

肺コンプライアンス、または肺コンプライアンスは、肺の伸張および拡張能力（弾性組織の伸張性）の尺度です。臨床診療では、静的コンプライアンスと動的コンプライアンスの2つの異なる測定値に分けられます。静的肺コンプライアンスは、与えられた圧力に対する容積の変化です。 ^[1]動的肺コンプライアンスは、実際の空気の動き中の任意の時点での肺のコンプライアンスです。

コンプライアンスが低いということは肺が硬い（弾性反発が大きい）ということであり、厚い風船のようなものと考えることができます。線維症でよく見られるケースです。コンプライアンスが高いということは肺が柔軟な（弾性反発が小さい）ということであり、買い物袋のようなものと考えることができます。肺気腫でよく見られるケースです。コンプライアンスは中程度の肺容量のときに最も高くなり、肺容量が非常に低いか非常に高いときには大幅に低くなります。肺のコンプライアンスは肺ヒステリシスを示します。つまり、同じ容量でも吸気時と呼気時のコンプライアンスが異なります。

肺コンプライアンスは次の式で計算されます。ここで、Δ Vは容積の変化、Δ P は胸膜圧の変化です。

${\displaystyle コンプライアンス={\frac {\Delta V}{\Delta P}}}$

_{たとえば、患者が、吸気前の胸腔内圧が -5 cm H 2} O、吸気終了時の胸腔内圧が-10 cm H ₂ Oの状態でスパイロメーターから 500 mL の空気を吸入するとします。

${\displaystyle コンプライアンス={\frac {\Delta V}{\Delta P}}={\frac {.5\;{\ce {L}}}{-5\;{\ce {cm\,H2O} }-(-10\;{\ce {cm\,H2O}})}}={\frac {.5\;{\ce {L}}}{5\;{\ce {cm\,H2O}}}}=0.1\;{\ce {L}}\;\time \;{\ce {cm\,H2O^{-1}}}}$

静的コンプライアンスは、吸気休止時など、ガスの流れがない期間の肺コンプライアンスを表します。次の式で計算できます。

${\displaystyle C_{stat}={\frac {V_{T}}{P_{plat}-\mathrm {PEEP} }}}$

どこ

V _T = 潮汐容積;

P _plat = プラトー圧力;

PEEP =呼気終末陽圧。

P _{plat は}、吸気終了時と呼気前に吸気ホールド操作を使用して測定されます。この操作中は、気流が一時的に（約 0.5 秒）停止され、気道抵抗の影響が排除されます。P _{plat が}PIPよりも大きくなることはなく、気道抵抗が上昇していない場合は通常 PIP より 10 cm H ₂ O 未満になります。

動的コンプライアンスは、能動吸気時などのガス流期間中の肺コンプライアンスを表します。動的コンプライアンスは常に静的肺コンプライアンス以下です。これは、PIP − PEEP が常にP _plat − PEEP よりも大きいためです。次の式を使用して計算できます。

${\displaystyle C_{dyn}={\frac {V_{T}}{\mathrm {PIP-PEEP} }}}$

どこ

C _dyn = 動的コンプライアンス;

V _T = 潮汐容積;

PIP =最大吸気圧力（吸気時の最大圧力）

PEEP = 呼気終末陽圧:

気道抵抗、肺コンプライアンス、胸壁コンプライアンスの変化はC _{dyn に}影響を及ぼします。

呼吸生理学におけるコンプライアンスの次元は、物理学に基づく応用におけるコンプライアンスの次元とは一致しません。生理学では、

${\displaystyle [C_{\text{肺}}]={\frac {[\Delta V]}{[\Delta P]}}={\frac {L^{3}}{ML^{-1}T^{-2}}}={\frac {L^{4}T^{2}}{M}},}$

一方、ニュートン力学では、コンプライアンスは弾性剛性定数kの逆数として定義され、

${\displaystyle [C_{\text{physics}}]={\frac {1}{[k]}}={\frac {[\delta x]}{[F]}}={\frac {L}{MLT^{-2}}}={\frac {T^{2}}{M}}.}$

肺コンプライアンスは静電容量に類似しています。

肺コンプライアンスは呼吸生理学において重要な測定値である。^{[2] [3]}

• 肺コンプライアンスの低下は線維症と関連している可能性があります。
• 肺コンプライアンスの増加は、肺胞組織と弾性組織の喪失により、COPDおよび肺気腫と関連している可能性があります。

肺サーファクタントは、水の表面張力を低下させることでコンプライアンスを高めます。肺胞の内面は薄い液体で覆われています。この液体中の水は表面張力が高く、肺胞を潰す力を与えます。この液体中のサーファクタントの存在により、水の表面張力が破壊され、肺胞が内側に潰れる可能性が低くなります。肺胞が潰れると、それを開くのに大きな力が必要になるため、コンプライアンスが大幅に低下します。吸入時の任意の圧力での肺容量は、呼気時の任意の圧力での肺容量よりも小さく、これをヒステリシスと呼びます。^[4]

コンプライアンスが低いということは肺が硬く、通常の量の空気を取り込むのに余分な労力が必要であることを意味します。この場合、肺が線維化し、膨張性を失い、硬くなるとコンプライアンスが低下します。

肺気腫のようなコンプライアンスの高い肺では、弾性組織が酵素によって損傷を受けます。これらの酵素は、タバコの煙など、吸入したさまざまな刺激物に反応して白血球によって分泌されます。肺気腫の患者は、弾性反発力が低いため、肺コンプライアンスが非常に高くなります。そのため、息を吐くのが非常に困難になります。この状態では、肺から空気を出すために余分な労力が必要になります。さらに、患者は空気を吸い込むのも困難になることがよくあります。これは、コンプライアンスの高い肺では多くの無気肺が発生し、それが肺の膨張を困難にするという事実によるものです。^{[さらなる説明が必要]}コンプライアンスは加齢とともに増加します。

弾性抵抗が増大したり、肺コンプライアンスが低下したりすると（腹腔内送気、腹水、内因性肺疾患、肥満、肺水腫、緊張性気胸など）、吸気ピーク圧とプラトー圧はともに上昇する。一方、気道抵抗が増大すると（気道圧迫、気管支けいれん、粘液栓、管の屈曲、分泌物、異物など）、吸気ピーク圧のみが上昇する（プラトー圧は変化しない）。^[5]

次の場合にはコンプライアンスが低下します。

• 仰向け
• 腹腔鏡手術による介入
• 重度の拘束性病状
• 慢性拘束性病態
• 胸水
• 気胸
• 横隔膜の高位
• 急性喘息発作では、原因不明ながらもコンプライアンスが上昇することがある^[6]