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拡散を徹底解説

拡散アイキャッチ お勉強

今回は、呼吸不全の一要因である拡散について解説していきます。

今回メインの参考文献はこちら
1)一和田 俊男:日呼吸ケアリハ会誌.呼吸不全の病態生理.2016
2)INTENSIVIST.特集酸素療法.2号.2018
では、さっそく勉強していきましょう!
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拡散能とは

拡散とは濃度が高いほうから低いほうに移動することです。

呼吸では、肺胞内と毛細血管でガス交換をすることを指します。

ただし、肺胞内では濃度格差による拡散よりはBrownian運動によって肺胞末梢まで辿り着きます。

Brownian運動
液体とか気体に含まれる分子(ここでは酸素や二酸化炭素のこと)はいっつも近くの分子とぶつかり合いながらブルブルと不規則な運動をしている
そして、
  • 拡散面積
  • 2つの膜の濃度差
  • 拡散距離
  • 拡散係数

の条件に従いガス交換(=拡散)します。

この4つの条件はFickの法則として、
V=K×A×ΔC(ΔP)/X
という式にまとめられます。

  • V=移動するガス量
  • K=拡散係数
  • A=拡散面積
  • ΔC=2つの膜の濃度差
  • ΔP=2つの膜の分圧格差
  • X=膜の拡散距離

 

・・・・・・・・・っはい!!!

難しい!!意味が分かんない!!
なんか変な式でてきた!!!

では、今言ったところをもっと簡単に説明します。

・濃度の高い液体と低い液体では高いほうから低いほうに濃度が移動します。
これが理科で習った一般的な拡散です。
・肺では肺胞と血管で酸素・二酸化炭素をやりとりすることを拡散と言います。
・その拡散方法は濃度勾配で行うだけでなく、酸素や二酸化炭素自らの運動で行われます。
ではさっきの式を見ていきましょう!
拡散式

字汚くてすいません( ´艸`)

ここにも書いているように、

膜を移動するガスの量(=拡散量)は、拡散係数・拡散面積・濃度/圧格差が増えれば増えるほど増加するけど、拡散する距離が遠くなると減少していく

ということを表した図になります。

要するにこれらの要素が変化すれば拡散量は変化するわけです。

拡散面積は肺胞面積です。
人間には3~5憶個の肺胞があり、それの総表面積は85㎡にもなります。

肺を拡げるとここまでの面積になるのです。

また、肺胞内の拡散は分子の運動によってされるため、濃度(C)を分圧格差へ変換します。

このことから、拡散能(D)はガス溶解度(α)に大きな影響を受ける事を示しています。

例えば、二酸化炭素は酸素に比べて20倍も溶解度が高いため肺胞低換気でない限り拡散し、過度に貯留することはありません。

 

拡散に要する時間

赤血球が毛細血管を通過する時間

正常な肺の場合

正常肺胞拡散

安静時=0.75sec、労作時=0.25sec 程度の時間を要する。

しかし、これが下の図のように間質性肺炎などで拡散能が低下している場合、

異常肺胞拡散

拡散距離が遠くなってしまい、安静時=0.75sec、労作時=0.25sec 程度では酸素化にされる前にヘモグロビンはどこかへ行ってしまいす。そのため酸素化不良となり呼吸困難感の原因ともなります。

 

拡散に影響を与えるもの

いままでは「拡散能」に影響を与える因子をみてきました。

ここからは「拡散」に影響する因子を紹介します。

拡散が効率良く行われるためには、もちろん「拡散能」が必要です。さらに、酸素を受け取る血管側の因子も絡んできます。

  1. 拡散面積
  2. 拡散距離
  3. 肺毛細血管血流量
  4. ヘモグロビン量

この4点が挙げられます。

1.2.は拡散能、3.4.は血管側の問題ということです。

血液が流れてなければガス交換は滞りますし、ヘモグロビンという酸素の運び屋がいなければ拡散する先が無いの滞るという訳です。

 

閉塞性肺疾患の場合

肺胞の破壊

肺胞換気面積の減少

肺毛細血管の減少

この場合先ほどの1.3.の条件が当てはまります。

 

拘束性肺疾患の場合

肺胞換気面積の減少

肺胞膜・間質の肥厚による拡散距離の増加

この場合先ほどの1.2.の条件が当てはまります。

 

最後に

この拡散能は一酸化炭素を用いて測定することが可能です。

測定結果はDLcoで表記されます。

拡散と言えども、その中に秘められた様々な要因があります。
何がどう問題を起こしているのかを評価し対応していく必要があります。

ちなみに、拡散障害はリハでは打つ手なしです。
根本治療をしているその間に、廃用予防に努めて、運動負荷をかけていけるタイミングを虎視眈々と狙っておきましょう!

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