呼吸器系の構造や機能を押さえよう。全肺気量の正体とは？

呼吸器系は、酸素を体に取り入れ、二酸化炭素を排出するための重要なシステムです。

まずは、その構造について見ていきましょう。

上気道と下気道
呼吸器系は、大きく上気道と下気道に分けられます。上気道は鼻腔から喉頭まで、下気道は喉頭から気管、気管支、細気管支、そして終末細気管支までの部分です。それより末梢の部分は肺実質と呼ばれ、ここでガス交換が行われます。
- 注意: 「喉」と「咽頭」は混同しがちですが、模試では「咽頭」が問われることが多いので、要注意です！
肺小葉の構造
呼吸性細気管支が支配する領域を「肺細葉（一次小葉）」と呼び、それがさらに3〜5個集まって結合組織で仕切られたものを「肺小葉（二次小葉）」と言います。これが、酸素と二酸化炭素の交換のための基本単位です。

肺は、右肺と左肺に分かれ、それぞれが独自の構造と機能を持っています。

肺胸膜
肺は、壁側胸膜と臓側胸膜という2種類の胸膜に覆われています。これらの胸膜は胸膜腔を形成し、その間には少量の胸膜水（漿液）が含まれています。この構造が、肺が滑らかに動くために重要な役割を果たしています。
肺の分葉

右肺は上葉、中葉、下葉の3つの葉から成り、左肺は上葉と下葉の2つの葉から成ります。肺尖は鎖骨の2〜3cm上に位置し、肺底は第6肋骨の高さにあります。
気管の構造と機能

気管は、馬蹄形の気管軟骨に守られています。この気管軟骨は、外部からの圧力で潰れるのを防ぎます。気管は第6頸椎から始まり、第4から第5胸椎の高さで左右の主気管支に分岐します。右気管支は太くて短く、角度が狭いのが特徴で、左気管支は細くて長く、角度が広いのが特徴です。
- 豆知識: 誤嚥した場合、異物は右気管支に入りやすいですが、これは右気管支の角度が狭く、急なためです。また、気管に達した吸気の湿度は100％！驚きですよね。
気管壁（気管軟骨）の構造

気管の壁は馬蹄形で、腹側は粘膜、気管（支）軟骨、外膜から成り、背側は気管支筋から構成されています。気管軟骨は硝子軟骨からなり、外圧から潰れるのを防ぐ役割があります。

呼吸は、吸気と呼気のサイクルで行われていますが、これは単なる「空気の出し入れ」ではありません。

さまざまな反射や筋肉の働きが関与しています。

ブロイヤー・ヘーリング反射（不随意調節）
肺が拡張する（吸気）と迷走神経の働きにより、延髄の呼吸中枢が刺激され、吸気から呼気に切り替わるようになります。これにより、吸気と呼気のサイクルが自動的に行われます。
吸気筋と呼気筋
吸気には主に横隔膜や外肋間筋、内肋間筋前部が関与し、補助的に胸鎖乳突筋や大胸筋などが働きます。呼気は主に腹筋群や内肋間筋後部が関与しています。これらの筋肉の協働により、肺の容量が変わり、呼吸が行われます。
肺気量の種類

肺には、さまざまな種類の気量が存在します。安静時における通常の換気量から、深呼吸時の最大換気量まで、多くの気量が存在します。これらを総称して全肺気量と呼びます。
内呼吸と外呼吸
内呼吸は、細胞レベルでのガス交換を指し、外呼吸は肺でのガス交換を指します。これにより、酸素が体内に供給され、二酸化炭素が排出されます。
換気によるPaO2、PaCO2濃度の変化
肺胞気や動脈血、静脈血における酸素と二酸化炭素の分圧は、換気により変化します。通常、肺胞気におけるPaO2は100Torr、PaCO2は40Torrです。動脈血ではPaO2は95Torr、PaCO2は40Torrであり、静脈血ではPaO2は40Torr、PaCO2は46Torrです。