静的、動的、および特定のコンプライアンス

この章は、2017 CICMプライマリシラバスのセクションF3（ii）に最も関連しており、受験者は次のことができると期待しています。 「コンプライアンスの定義（静的、動的、および特定）」。これはSAQで人気のあるトピックです：

• 2019年の2番目の論文からの質問17
• 2016年の最初の論文からの質問14
• 質問2014年の最初の論文から15
• 2011年の2番目の論文からの質問7
• 2008年の2番目の論文からの質問1（p.2）

これらのSAQのほとんどは、コンプライアンスの定義と、コンプライアンスを測定する方法を求めています。 2016年の質問14と2008年の2番目の論文の質問1（p.2）でも、コンプライアンスに影響を与える要因が求められました。審査官のコメントによると、特に求められていなかったものの、静的コンプライアンスと動的コンプライアンスの区別は、高得点の定義に期待される特徴のようです。特定のコンプライアンスは、どの質問にも言及されておらず、vivasには存在しないか、または私たちがほとんど知らないようです。

要約：

公開された査読済みリソースに関しては、2005年の「スコットハリス」の記事に勝るものはありません。呼吸ケアから無料で入手できます。この無料の記事を主な情報源として使い続けるのは簡単です。 Nunnのコンプライアンスセクション（第8版のp.29-31）も読む価値がありますが、特定のコンプライアンスへの言及は含まれていません（書面で取り上げられたことはありません）。

肺コンプライアンスの定義

第8版のNunnは、肺コンプライアンスの次の定義（p。17）を提供します。

「肺コンプライアンスは、経壁圧勾配の単位変化あたりの肺容積の変化として定義されます（つまり、肺胞と胸膜腔の間）。」

これは、肺コンプライアンスの他の定義によく似ています。たとえば、Guyton & Hall（13th ed）は、これを「それぞれの肺が拡張する程度」と定義しています。経肺圧の単位増加（平衡に達するのに十分な時間が許される場合）」、これは静的コンプライアンスを定義しているように聞こえます。最も基本的な形式については、Levitzkyの肺生理学（第8版）を参照してください。 「コンプライアンスは、体積の変化を圧力の変化で割ったものとして定義されます」。この概念をさらに短縮して、回答の書き込み時間から貴重な秒数を削減するために：

コンプライアンス=ΔV/ΔP

静的コンプライアンス

静的コンプライアンスは多くの作成者によってさまざまに定義されていますが、ほとんどの定義では、フローがないことと許容される時間に共通の焦点が当てられています。呼吸器系の可動要素がリラックスして静止するために。 「静的なP-V曲線は、圧力に対する抵抗とインピーダンスの影響を排除します」とHarris（2005）は説明します。残っているのは、おそらく、肺のコンプライアンス、純粋な圧力と体積の関係です。ミラーの麻酔からの定義を借用してわずかに変更します。

静的コンプライアンスは、ガスの流れがない状態で測定された、体積の変化を圧力の変化で割ったものです。

このような定義は、測定することを示唆しています。静的コンプライアンス、あなたがする必要があるのはガスの流れを止めることだけです。実際には、これは通常真実ではありません。コンプライアンスを測定しているとしましょう。吸気後に呼吸回路を閉じると、時定数の異なる肺ユニット間でガスが再分配されることによる圧力降下に気付くでしょう。確かに、これは「静的」プロセスではなく、測定値を記録する前に数秒待つことを選択します。ただし、秒数が経過すると、肺の測定量が減少することに気付く場合があります。これは、中に含まれるガスが肺循環に吸収されているという事実。したがって、生きている人間の有機体では、真に静圧と体積の関係を記録できる状況は決してありません。ハリス（2005）は次のように推奨しています。それらを説明するための「準静圧」という用語。

試験の関連性に関しては、上記の定義とは別に、人間の圧力と体積の関係を表す図を描くように求められることが安全に期待できます。もしそうなら、1946年にラーンらによって記述された有名な関係を再現するよりも悪いことをする可能性があります。それは何らかの理由でそのような努力の最初でした。「生理学者が過去に力学にあまり注意を払っていなかったことは注目に値します。十分な呼吸の現在、正常な男性の胸部と肺の圧力-体積特性に関するデータが記録されています」と著者らは不満を述べています。彼らは正常な男性を獲得し、コルク栓で鼻孔を塞ぎ、肺活量のさまざまな部分で気道内圧を測定しました（被験者は完全に息を吐き、息止めを行う前に肺活量計から既知の量のガスを吸気しました）。これらの操作により、次の関係が実証されました。

上の図は、元の論文の図6と同じですが、現代の読者が消費できるようにそれを近代化することはわずかにジェントリフィケーションされました（もはやそのボリュームを「残留空気」と呼ぶ人は誰もいません）。これは、古典的な肺コンプライアンス曲線を示しています。コンプライアンスは、少量および大量では不十分ですが、FRCのすぐ上、つまり通常の1回換気量の範囲で最適です。

静的コンプライアンスの要素

明らかに、人の胸にガスを送り込むと、圧力と体積の関係はいくつかの要因の複雑な組み合わせになります。これらのうち、支配的なプレーヤーは胸壁と肺自体の組織です。この概念を説明するように求められた場合、CICMの研修生はこの方程式を逆流させることが予想されます。

予想通り、CRSは呼吸器系全体のコンプライアンス、CLは肺のコンプライアンス、CCWは胸壁のコンプライアンスです。通常、教科書は正常な値を示します。これらのコンプライアンスの場合、肺と胸壁の場合、これらは200ml / cmH2Oです。

肺と胸壁のコンプライアンスは、これらの構造の弾性特性に関連しています。これらについては、すべての章で説明します。

静的な肺コンプライアンスのヒステリシス

通常の状態（つまり、生理食塩水で満たされていない状態）では、肺はbをしません。理想的なシステムとして機能します。つまり、膨満に投資されたエネルギーはデフレ時に戻されません。その結果、インフレーションとデフレは圧力と体積の関係が異なり、それらの違いは「ヒステリシス」と呼ばれます。これは、システムの状態のシステムへの依存を表す「ラグ」または欠点に語源的に関連する用語です。歴史。 「ヒステリシスを定義する」という質問に対して完全に準備ができていなかった場合、「吸気物は呼気物のようには見えない」のようなものを簡単に分解して吹き飛ばす可能性があるため、より確実な定義を記憶するために時間を費やす価値があります。これは、Escolar & Escolar（2004）による優れた記事の1つです：

「適用されたエネルギーインスピレーションの肺への呼気は回復されません。エネルギーを放散する特性には、ヒステリシスの名前が付けられています。」

信頼性の低い情報源から、よりより記憶に残る定義を入手できます。

「吸入中の任意の圧力での肺気量は、呼気中の任意の圧力での肺気量よりも少ない」

抵抗の影響があるため、動的PVループでこのようなものを期待することは論理的に理にかなっていますが（詳細は後で説明します）、静的コンプライアンス測定でも見られます。ここでは、ハリスの図（ 2004）は、スーパーシリンジ法を使用した静的PVループのヒステリシスを示しています。追加されたラベルは、同じ圧力変化に対して、呼気コンプライアンスが低いことを示しています。

なぜこれが起こるのですか？4つの主な理由があります。

• 募集と募集解除：潰れた肺胞には壁がくっついていて、追加が必要です。 d開くための機械的エネルギー。対照的に、十分に膨張した肺胞は比較的弾力性があり、さらに膨張するのに必要なエネルギーは比較的少ない。このため、肺胞が完全に膨らんだ後、肺胞の圧力と体積の関係が変化します。
• 肺胞の表面張力の影響：肺胞サーファクタントの分子が互いに密集し、気液界面での濃度が増加するため、収縮した肺の表面張力は完全に膨張した肺よりも低くなります。表面張力の低下。十分に伸ばされた肺胞の表面にあるこれらのリン脂質分子はさらに離れているため、表面張力が増加し、肺のコンプライアンスが低下します。したがって、肺を完全に膨らませた後、収縮曲線のコンプライアンスは低くなります。つまり、圧力の大幅な変化に対して体積の変化はほとんどありません。
• 応力緩和とは、発生する肺実質のエネルギーの損失を指します。ストレッチ付き。これは、ヒステリシスの古典的な定義に似ています。これは、何かが不完全に弾性であることに起因する未回収のエネルギーの量です。不完全な肺は伸び、エネルギーを消費し、その後の放出のために保存するのではなく、コラーゲンとエラスチン繊維の形状を変えるために無駄にします。
• 測定中のガス吸収は、実際には肺実質自体の特性ではなく、測定のアーティファクトです。上記のように、静的肺コンプライアンスの測定には、すべてのステップで特定の組み込みの一時停止があります。これにより、ガスの一部が生体システムに吸収され、体積と圧力に明らかな変化が生じます。

動的コンプライアンス

静的コンプライアンスとは対照的に、「動的コンプライアンス」という用語は、活発でモバイルなものを指しているように聞こえます。静的コンプライアンスの定義は、次のように簡単に再利用できます。

動的コンプライアンスは、ガス流の存在下で測定された、体積の変化を圧力の変化で割ったものです。

本質的には同じコンプライアンスですが、通常の吸気と呼気の間に測定されます。動的コンプライアンスは常に静的コンプライアンスよりも低くなります。この理由は、通常の胸壁圧と肺圧に加えて、動的コンプライアンスにも気流抵抗が組み込まれているためです。

これが、静的コンプライアンスと動的コンプライアンスの主な違いです。すべてのボリュームで圧力を増加させる気道抵抗があり、これはガス流量に依存します。空気の流れが増えると、特に流れが乱流になると、抵抗が増加します。そのため、動的コンプライアンスに対する気道抵抗の寄与は、気流が増加するにつれて増加し、それによってコンプライアンスが低下します。

静的コンプライアンスと動的コンプライアンスのもう1つの大きな違いは、測定時の平衡休止がないことです。静的コンプライアンス測定法では、通常、肺が完全に静止しているときに肺を測定します。数秒後に、時定数の長いユニットが完全に満たされるようになります。動的コンプライアンスの測定はその場で行われ、空気がこれらの遅い肺ユニットに分配される時間はありません。この結果、単位体積で測定される圧力が高くなります。つまり、肺コンプライアンスが低くなります。さらに、吸気時間と呼気時間が短いほど、この効果は動的コンプライアンスに影響を及ぼします。

そうです。動的コンプライアンスは、気流の増加と呼吸サイクルの高速化とともに低下します。これらは両方とも頻脈性患者に存在します。これを説明するために通常使用される用語は「周波数依存性」です。 Katsoulis et al（2016）は、喘息患者のグループでこれを美しく示しました。彼らのグラフ（元の論文から恥知らずに盗まれた）は、特に小さな気道疾患がある場合に、呼吸数の増加に関連する静的コンプライアンスと動的コンプライアンスの間のギャップが広がっていることを示しています。

ここでの全気道内圧に対する呼吸抵抗の上記の寄与とは別に、動的コンプライアンスは、の不均一性によっても影響を受けます。肺ユニット間の時定数。急速な吸気は「速い」肺胞を満たす時間しかなく、それによって比較的遅いボリューム（残りのボリュームは「遅い」肺胞）のコンプライアンスに基づいて圧力を生成します。これにより、動的コンプライアンスの頻度依存性も高まります。

この段階では、動的コンプライアンスの定義が実際にここで使用されていることを指摘することも重要です（おそらく試験目的には関係ありませんが）。 （および他の多くのリソースでは）完全に正確ではありません。それが審査官にあなたに考えてもらいたいことですが、定義に抵抗を含めることは、動的コンプライアンスをある種の誤った名称にします。むしろ、次の式を言う方が正確です。

Cdyn = VT /（PIP-PEEP）

ここで、

• VTは一回換気量です
• PIPは最大吸気圧です
• PEEPは呼気終末陽圧です

測定には抵抗が含まれているため、いかなる種類のコンプライアンスも測定しません。

さらに、いずれの場合も動的コンプライアンスの測定これは通常、通常の機能中に人工呼吸器によって実行され、換気中に圧力-体積ループを構築することによって決定されます。このループにより、人工呼吸器は、ガスの流れがゼロである場所、つまり気道内圧と肺胞内圧が等しい場所を判別できます。これらのポイントを結ぶ線の勾配が動的コンプライアンスです。ただし、ガス流量がゼロになるポイントは、通常、最大吸気圧ではなく、吸気の終わりに発生する圧力の低下であるP1に近いものです。

したがって、人工呼吸器を装着している患者では、Cdynは次のように計算されます。

Cdyn = VT /（P1 –PEEP）

ここで、

• VTは一回換気量です
• P1は、流れが停止した直後の圧力であり、プラトーよりわずかに高くなっています。動的コンプライアンスをもたらす圧力
• PEEPは呼気終末陽圧です

特定のコンプライアンス

特定のコンプライアンスの概念の必要性は、簡単な思考実験によって実証できます。 20kgの子供の圧力と体積の関係を考えてみましょう。 20cmのH2Oでおそらく1Lの肺活量を達成するかもしれません。 20 cmH2Oでの肺気量が4Lである可能性がある成人と比較してください。これは、成人の肺コンプライアンスが高いことを意味しますか？

もちろん、そうではありません。ただし、これは、サイズがコミカルに一致しない患者間でコンプライアンスを比較しようとすると、肺コンプライアンス数を比較する標準的な方法が機能しなくなる傾向があることを示しています。ここで、特定のコンプライアンスが重要になります。Harris（2005）によると、

「特定のコンプライアンスは肺気量によって正規化されたコンプライアンスです」

通常、肺気量の正常化はFRCです。したがって、特定のコンプライアンスは次のように表すことができます。

ここで、CTotは静的肺コンプライアンスの合計であり、FRCは次のように置き換えることができます。任意の肺気量。選択した肺気量も体のサイズに比例するため、このパラメータは、大きいか小さいかに関係なく一貫している必要があります。考えてみてください。肺コンプライアンスが50ml / cmH2OでFRCが500mlの子供は、特定のコンプライアンスが50/500 = 0.1 ml / cmH2Oになります。 200ml / cmH2Oのコンプライアンスと2000mlのより大きなFRCを持つ大きな大人も、0.1 ml / cmH2Oの特定のコンプライアンスを持ちます。これの通常の値は通常0.05ml / cmH2Oとして与えられます。

肺コンプライアンスに影響を与える要因

2016年の質問14と2番目の論文の質問1（p.2） 2008年はコンプライアンスに影響を与える要因について尋ねました。特に2008年の質問は、審査官の期待が何であるかを明確に示した、最良のモデル回答の質問でした。要約すると、これらの要因は次のとおりです。

• 肺容量（PEEP、動的過膨張の影響を受ける）など）
• 肺弾性反跳（年齢や病状の影響を受けます。たとえば、気腫はそれを軽減します）
• 胸壁コンプライアンス（胸部の怪我、火傷、手術などの影響を受けます。胸部）
• 肺の血液量（ラグの混雑はコンプライアンスが低い）
• 動的な肺コンプライアンスも呼吸速度の影響を受けます
• 肺サーファクタントは肺コンプライアンスを高めます
• 姿勢（呼吸のメカニズムに対するポジショニングの影響に関する章を参照）

動的コンプライアンスに対する呼吸速度の影響についてはすでに説明しました。サーファクタントの影響個別に説明する価値があります。

肺サーファクタントが肺コンプライアンスに及ぼす影響

ほとんどの教科書には、肺サーファクタントを適合させる方法があります。静的コンプライアンスに影響を与えるもののカテゴリ。通常、グラフは、サーファクタントの不在が肺のコンプライアンスに及ぼす影響を示す速歩で描かれています。これに関する参考文献は通常、T.E。による有名な1971年の論文です。モーガンですが、実際には、元の実験データは1929年にカートフォンネアガードによって公開されました。残念ながら、Zeitschrift fur die gesamte Experimentelle Medizinの元の記事は、合理的な（安価な）手段では入手できなくなりましたが、グラフは十分に有名であり、どこにでもそのバージョンを見つけることができます。場合によっては、たとえば下のRadford（1964）の図では、元の実験猫のシリアル番号を見つけることさえできます。何らかの理由で、誰もが常に猫27からグラフを選択します。

Cat 27 “の肺は、最初に空気で膨張および収縮しました。次に、それらを生理食塩水に沈め、生理食塩水で膨らませた。効果は大きかった。生理食塩水で満たされた肺では、肺胞の表面張力に対する界面活性剤の影響が消失し、肺自体の弾性のみが測定されました。溺死した肺は、空気で満たされた肺よりもはるかに順応性がありました。

ただし、これは現時点では無関係な図のようです。それが説明しているのは、表面張力の存在が肺コンプライアンスを低下させ、それがなければ肺組織自体のコンプライアンスが優れているということだけです。水自体の表面張力が非常に高いため、肺胞が一斉に崩壊し、肺コンプライアンスが非常に悪くなるため、サーファクタントが肺コンプライアンスを高めることはよく知られています。確かに、この概念を説明する方が良いでしょうか？この目的に適した図は、Lachmann et al（1980）の論文に基づいています。著者らは、ウサギの肺からすべての界面活性剤を洗い流し、それによってARDSに似た状態を作り出しました（以下の盗まれたグラフを参照）。