8頭の雑種成犬(体重9kgから11.5kg)をペントバルピタールにて麻酔、挿管後、CMVを行った。気管切開孔から自作の左右肺分離用ダブルルーメンチューブを挿入した。犬を仰臥位にし、FIO₂を0.3とし、対照群CMV10回・min^-1を施行した。VTはPaCO₂が35mmHg前後となるように設定し、各々10分間の換気後、総CO₂、左右別VT、左右別ETCO₂濃度、動脈血ガスを測定した。HFVには3種の換気数(3、9、15Hz)を用い、20cmH₂Oのsustained inflationの後、各々10分間の換気をし、同様の計測を行った。

　左気管支狭窄群では、ダブルルーメンチューブの左ルーメン内に抵抗管を挿入し、仰臥位にてCMV、HFV3、9、15Hzを施行して同様の計測を行った。

　左肺肺胞洗浄群は、37度の乳酸リンゲル液250mlを左側臥位でダブルルーメンチューブから流し込み、左肺ラヴァージュを2回行った。気道と循環の状態が安定するまで60分以上CMVにて換気し、再び犬を仰臥位に戻し、同様の計測を行った。統計解析にはBonferroni correctionをほどこしたpaired t testを用い、p<0.05で有意差ありとした。

　本研究では、不均等肺病変のA分布に対する影響をガス交換メカニズムが変化する広い範囲において検討するために、局所VT分布と局所A分布を同時に測定する必要があった。通常のダブルルーメンチューブによる分離換気は高頻度換気では系のインピーダンスに占める抵抗成分の影響が非常に大きく、病変の偏りよりもチューブ自体の抵抗がVT分布を支配し好ましくない。本研究では左右のチューブ抵抗の極力少ないダブルルーメン気管内チューブを独自に創案した。さらにHFVの回路構成を工夫し、左右別のVT分布とCO₂分布とを測定することにより、VT分布とA分布を同時に評価することを可能にした。また、病的肺はメカニクスの特徴も空間的分布も一様ではないので、その単純化した要素モデルとして、正常肺、片側性抵抗上昇肺、片側性コンプライアンス低下肺の3種類を設定し、CMV、HFVの3、9、15Hz比で左右別のVT分布とCO₂分布を比較した。

　気管支狭窄群ではfが増加するにつれVTの左右分布比は低下した。局所インピーダンス(Zr)に対するfの影響のデータと併せて検討すると、fが小さいときには組織の弾性が寄与する比率が大きいので狭窄による影響は小さいが、fが高くなるほどZrに対する抵抗成分の寄与が大きくなり、VT分布の偏りを増強させるためと考えられる。よって、偏在性の気道抵抗上昇の病態では、HFVはその抵抗強度に関わらず常にVT分布を不均等化するように働くといえる。

　肺胞洗浄群では、HFVの維持により左右のVT比が均等化した。これは、ラヴァージュ肺のメカニクスはfが高くなるほど改善するということが示唆される。

ガス運搬式のCO₂に関する考察

　PACO₂がETCO₂で表わされるとすると、肺胞換気式よりA＝CO₂・ETCO₂^-1となる。また、HFV領域でA＝k・VD^-1・VT²・fが成り立つとすると、k・VD^-1＝CO₂・(ETCO₂・VT²・f)^-1であり、これをとする。図2にCO₂・(ETCO₂・VT²・f)^-1のグラフを示す。

図表図1-a 各周波数におけるVT左右分布比 / 図1-b 各周波数におけるCO₂左右比 / 図2-a 左肺CO₂・^f(ETCO₂・VT²・f)^-1 / 図2-b 右肺CO₂・(ETCO₂・VT²・f)^-1 / 図2-c 両肺CO₂・(ETCO₂・VT²・f)^-1

　対照群の右肺はどの換気数においてもがほぼ一定であるのに対し、左肺はfに対する強い依存性を示す。左肺ではfが増加してVTが低下すると換気効率が悪くなったことから、換気効率に対するVTの指数が2よりさらに大きいことが考えられる。左肺は右肺よりVDが小さいため、右肺よりもは大きいが、fが増加するとVTに対するVDの比率が高くなるため、は低下する。ここから、換気効率はVDが小さいほどVT依存性が高くなることが推測される。

　肺胞洗浄群の右肺は、対照群に比べカーブ特性は同じであるが効率が下がっている。これは、正常な右肺は平均気道内圧を上昇させたことにより肺気量が増大し、VDが増加した結果、効率が対照群より低下したものと考えられる。一方、左肺はラヴァージュにより肺気量が減少しており、平均気道内圧を上昇させたことで逆に肺胞死腔を減少させ肺気量が増加して、結果として対照群と釣り合ったと推測される。

　気管支狭窄群では、fの増加に伴い換気効率が上昇した。これは、気管内チューブの内腔に抵抗管を挿入しているためVDが小さくなり、AのVT依存性が増加してで示される効率が上昇したことと、セットアップの関係上肺気量の不均一が生じ、左肺の換気効率が上昇し、右肺の換気効率は減少するという他の群とは異質な態度を示した。

A分布の決定方法に関する考察

　本研究では開胸が人工呼吸に対する不均等肺病変の影響を大きく変化させてしまうので、プローブの肺血管装着を必要とする左右別肺血流量の測定は行わなかったが、肺血流量()を広い範囲にふって、その影響によりAがどの範囲にあるのかを埋論的に算出した。まず、対照群の各周波数におけるCO₂の平均値を代謝によるCO₂と釣り合っていると仮定してFickの式よりを求めた。つぎに、両肺の大きさを考慮しての分布を右:左を1:0.8とし、肺障害による片側肺血流量の最大減少率を考慮に入れて左肺のを50%減少させてAの範囲を決定した。ETCO₂をHFV時のPACO₂として計算したAの左右比を、肺血流量を変化させたA理論値の左右比と比較すると、対照群および気管支狭窄群では左右肺血流比を0.8:1としたときの理論値に沿った動きを示していた。肺胞洗浄群では高周波数領域で左右肺血流比0.4:1.4に近づいたが、これは肺胞洗浄による左肺の低下および右肺へのシフトが考えられる。これが高周波数領域でのPaO₂上昇と合致していることは興味がもたれる。以上のように、本研究では左右別肺血流量を直接測定しなかったが、A分布と理論的解析から、左右肺血流比は肺の正常な対照群、気管支狭窄群では正常な血流分布であり、肺胞洗浄群では病側から健側への血流シフトが起こることが示唆された。

　本研究は、不均等肺病態の性質と人工呼吸の様式の相互作用を局所VT分布とA分布を区別して明確にし、臨床の肺障害において人工呼吸の至適様式や換気条件の合理的な選択を行うために必要な基本的情報を提供する。