肺のガス分圧

肺のガス分圧は、呼吸器系の最も深部にあたる肺胞空間における、個々の気体成分が占める圧力（分圧）を指します。特に、生命維持に必須である酸素（O₂）と二酸化炭素（CO₂）の分圧は極めて重要です。これらの肺胞における分圧は、血液中のガス濃度や全身の代謝状態に直接影響を与えるため、呼吸機能や循環動態、さらには体全体の酸塩基平衡を理解する上で中心的な役割を果たします。

肺胞におけるガス分圧の値は、単一の要因で決まるわけではなく、複数の要素が複雑に絡み合って定まります。主な決定因子としては、まず外部環境である大気の全圧、そして吸い込む空気（吸気）に含まれる酸素と二酸化炭素のそれぞれの分圧が挙げられます。さらに、体全体の酸素消費量と二酸化炭素産生量のバランス、そして肺における換気（空気の入れ替え）と灌流（血流）の速度とその比率も、肺胞内のガス分圧を大きく左右します。

酸素分圧（pO₂）

肺胞における酸素分圧（肺胞気pO₂）は、海面高度の乾燥した大気における酸素分圧と比較して、常に低い値を示します。これには主に二つの理由があります。

第一に、外気が鼻や口、気管などの上気道を経て肺に到達する過程で、空気は体温によって暖められ、同時に水分によって完全に加湿されます。この加湿された空気中には、約47mmHgの水蒸気分圧が存在することになり、その分だけ他の気体成分の分圧が希釈され低下します。乾燥大気中の酸素分圧が約159mmHgであるのに対し、加湿された吸気中の酸素分圧は約150mmHgとなります。

第二に、肺胞に到達した空気からは、肺の毛細血管を流れる血液へと継続的に酸素が取り込まれています。同時に、血液からは代謝の産物である二酸化炭素が肺胞へと拡散しています。この連続的なガス交換プロセスによって、肺胞内の酸素濃度は常に低下し、二酸化炭素濃度は上昇する傾向にあるため、肺胞気pO₂は加湿された吸気中のpO₂よりもさらに低い値（安静時で約100mmHg程度）となります。

肺胞気pO₂は、肺胞そのものに直接センサーを入れて測定することは一般的ではありません。その代わり、動脈血ガス分析で得られた血液中の酸素分圧などのデータを用い、「肺胞気式」と呼ばれる計算式に当てはめることで推定されます。

二酸化炭素分圧（pCO₂）

肺胞における二酸化炭素分圧（肺胞気pCO₂）もまた、全身の代謝活動と肺の換気能力を反映する重要な指標です。このpCO₂は、血液のpH（酸性度・アルカリ性度）と密接に関連しており、体内の酸塩基平衡を評価する上で特に重要な役割を果たします。

血液ガスの分析において、pCO₂はpHの値と組み合わせて解釈されることが多く、代謝性アシドーシス、代謝性アルカローシス、そして呼吸性アシドーシス、呼吸性アルカローシスといった様々な病態を鑑別するための手がかりとなります。例えば、動脈血pCO₂が正常値（約40mmHg）よりも高い場合（一般的に45mmHg以上）は、体内で産生される二酸化炭素量に対して肺胞での換気が不十分であること、すなわち「低換気」の状態を示唆します。この低換気に加えて、血液のpHが正常範囲の下限（7.35）を下回っている場合は、「呼吸性アシドーシス」と診断される可能性が高くなります。

逆に、動脈血pCO₂が正常値よりも低い場合（一般的に35mmHg以下）は、体が必要とする以上の速度で肺胞が換気されている、「過換気」の状態を示します。この過換気に伴い、血液のpHが正常範囲の上限（7.45）を上回っている場合は、「呼吸性アルカローシス」と診断される可能性が高まります。

まとめ

肺のガス分圧、特に肺胞における酸素と二酸化炭素の分圧は、呼吸器系だけでなく、全身の生理状態を把握するための基本的なかつ重要な指標です。これらの分圧の値は、吸気条件、体の代謝量、そして肺の換気と血流のバランスといった多様な因子に影響を受けます。血液ガス分析などを通じてこれらの分圧を評価することは、様々な呼吸器疾患や全身疾患の診断、病態の把握、治療方針の決定において不可欠な情報となります。

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