臥位での肺血流・換気分布に重力は関係ない：Respir Physiol Neurobiol. 2009 Mar 31;166(1):54-60.

Regional lung blood flow and ventilation in upright humans studied with quantitative SPECT

Johan Petersson, et al.

Respir Physiol Neurobiol. 2009 Mar 31;166(1):54-60.

要旨

この研究論文は、重力がヒトの肺局所血流と換気にどのような影響を及ぼすかを詳細に検討したもので、特に直立姿勢と仰臥位姿勢および臥位姿勢での影響を比較している。(113m)In標識マクロ凝集体および吸入Technegas((99m)Tc)を用いた定量的Single Photon Emission Computed Tomography(SPECT)を用いて局所血流および換気を測定し、被験者が直立しているとき、肺の尾側領域で両者が有意に大きいことを示した。この重力によって誘発された再分布は、換気よりも血流においてより顕著であり、直立姿勢の肺下部における換気対灌流比の低下をもたらした。この知見は、肺血流と換気を調節する重力の役割を強調するものであり、直立姿勢と水平姿勢（仰臥位と伏臥位）を比較すると、その効果に顕著な違いが見られた。

関連研究との関連で言えば、本研究は、肺機能に対する重力の影響に関する現在進行中の議論に対処するものであり、様々な姿勢における肺血流と換気の分布を正確に測定するために高解像度の定量的SPECTイメージングを採用することで、これまでの研究とは異なっている。先行研究では、イメージング技術の解像度や肺圧迫効果の考慮など、方法論的アプローチの違いもあって、相反する結果が得られていた。本研究では、投与後も肺内に固定されたままの放射性トレーサーを用いることにより、これらの限界を克服し、肺の圧迫による交絡効果なしに、さまざまな姿勢における血流と換気の分布を直接比較できるようにした。

この研究は、水平姿勢における肺血流と換気に対する重力の影響が最小であることを報告したPeterssonら（2007年）を含む、以前の研究を基礎としている。これらの知見を直立姿勢のヒトに拡張し、この姿勢における重大な重力効果を実証することにより、本研究は、肺機能とその体位依存性の生理学的理解に貴重な洞察をもたらすものである。SPECT画像における減衰や散乱の補正といった方法論の進歩は、肺循環と換気の複雑な動態を明らかにする上で、正確で信頼性の高い測定技術の重要性を強調している。

Abstract

我々は、SPECTを用いて、直立姿勢(今回は正座)が肺局所血流および換気に及ぼす影響を研究した。健常人ボランティア9名（正座）＋7名（仰臥位および腹臥位）を、覚醒状態で自然呼吸させながら調査した。(113m)In標識マクロアグレゲートと吸入Technegas((99m)Tc)を用いて、正座、仰臥位、腹臥位で局所血流と換気を測定した。画像はすべて仰臥位で撮影。水平姿勢と比較すると、直立時は血流および換気ともに尾側領域で大きかった。再分布は血流の方が換気より大きく、その結果、直立時の肺の下方の換気対灌流比が減少した。われわれは、直立姿勢では重力が局所の血流と換気を再分配するが、仰臥位と臥位ではその影響ははるかに小さいと結論づけた。

主要関連論文

1. Glenny RW, Bernard SL, Robertson HT. Gravity is an important but secondary determinant of regional pulmonary blood flow in upright primates. J Appl Physiol. 1999;87(5):1776-1784.

2. West JB, Dollery CT. Distribution of blood flow and ventilation-perfusion ratio in the lung, measured with radioactive CO2. J Appl Physiol. 1960;15:405-410.

3. Petersson J, Glenny RW. Gas exchange and ventilation-perfusion relationships in the lung. Eur Respir J. 2014;44(4):1023-1041.