肺機能検査は.肺の呼吸生理を調べる検査です。 肺は.吸入した空気中の酸素（O2）と静脈血中の炭酸ガス（CO2）を肺胞レベルで交換する。 肺では.ガス量.流量（単位時間当たりのガス流量）.拡散（肺胞と血液の間のガス交換）.ガス輸送の4つのステップによって.ガス交換がスムーズに行われるようになっているのです。
肺機能検査には.肺活量.肺換気量.生理的死腔.肺胞ガス分布.小気道換気量.気道抵抗.肺コンプライアンス.拡散.血液ガス分析.運動量などを測定するものがあります。 臨床の現場では.ルーチン検査として肺活量.換気量.血液ガス分析により肺機能を測定しています。
I. 呼吸運動における肺活量.呼吸の振幅の違いにより.肺に保持される空気量が変化すること
1.基礎肺活量
(1) 潮量：穏やかな呼吸の際に1回に吸入または吐出する空気の量。
(2) 補欠吸気量：落ち着いて吸入した後に吸い込むことができる最大の空気量。
(3) 呼気補足量：落ち着いた呼気の後に吐き続けることができる最大限の空気量。
(4) 残量：代償呼気後に肺から吐き出すことができない空気の残量である。
2.肺の4つの容積
(1) 深部呼気量：落ち着いた呼気の後に吸入できる最大の空気量で.潮量と代償吸気量から構成される。
(2) 肺活量：最大吸気後に吐き出すことができる最大量の空気で.深部吸気量と代償性呼気量から構成されています。
(3) 機能的残気量：落ち着いて呼気を行った後に肺に含まれる空気の体積で.代償呼気量と残気量から構成される。
(4) 全肺容積：深部吸気後の肺に含まれる空気の総容積で.肺容積と残量から構成される。
潮量.深部吸気量.代償性呼気量.肺活量はスパイロメーターで直接測定することができる。 機能的残気量と残量空気量はスパイロメーターで直接測定できないため.間接的にしか測定できないが.全肺量はスパイロメーターと残量空気量を加算することで求めることができる。
スパイロメトリーの低下は.胸郭や肺の拡張が制限されている場合.肺組織の損傷.気道閉塞の場合に見られる。 機能的残気量の変化は.残気量の変化と一致することが多い。 気管支喘息や肺気腫などの閉塞性肺疾患では.残気量が増加する。 びまん性間質性肺線維症.職業性肺疾患.肺切除術後の肺組織圧迫などの肺の収縮状態は.残気量を減少させます。 残気量／全肺容積は.臨床的に指標として用いられている。
肺の換気
肺活量は.単位時間あたりに肺から吸入または吐出される空気の体積として測定される。 安静時の1分間の換気量は.潮量と呼吸数の積であり.正常成人の安静時の1分間の呼吸数が約15回.潮量が500mlの場合.換気量は7,5L/minとなる。潮量中の140mlは解剖学的死腔といってガス交換せずに気道に留まっているので肺胞換気はわずか5,5L/minであり.浅く速い呼吸では解剖学的死腔は5.5倍になる。 換気量が比較的多く.肺胞の換気に影響を与える。 肺胞に入るガスの量は.局所の血流が不十分で.血液とガスが交換されないことが原因であることがあります。 この気体の体積を肺胞死容積という。 肺胞デッドボリュームと解剖学的デッドボリュームを合わせて.生理的デッドボリュームと呼ぶ。
1.肺胞換気量＝（潮容積-生理的死腔体積）×呼吸数
肺胞換気の不足は肺気腫でよく見られ.肺胞換気の増大は過換気症候群で見られる。
最大換気量：単位時間あたりに.できるだけ速く.できるだけ深く呼吸することによって得られる換気量。
気道の開存性.肺や胸郭の弾力性.呼吸筋の強さを測定する簡単な負荷試験で.通常.胸部手術の実施能力の指標として用いられる。
3.呼気スパイロメトリー：できるだけ速い速度で行う呼気スパイロメトリー。
これより.第1秒の呼気量と労作時肺活量との比を算出することができる。 労作スパイロメーターは.呼気中の大気道の抵抗を反映する.現在最も優れた測定法である。 慢性気管支炎.気管支喘息.肺気腫の診断補助.気管支拡張剤の効果判定に使用できます。
4.呼気ピーク流量：全肺量位置で.呼気流量計に強く速く息を吹きかけ.最も高い呼気流量を観測する。
測定方法はシンプルで.簡単に行うことができます。 呼吸器系疾患の疫学調査.特に気管支喘息の病態や効能の判定に広く用いられています。 喘息患者の24時間動態観察では.午前0時から5時の間に最も低いピーク呼気流量が発生することが分かっています。
肺換気血流比
吸入された空気は.肺胞に到達した後.肺胞毛細血管で血液と酸素と二酸化炭素を交換する。 肺換気量と1分間の血流量の比率をある平均値（4：5）に保つことができれば.ガス交換は正常に行われる。
肺換気が正常で肺毛細血管血流が減少または閉塞して肺胞死腔が増加すると換気／血流比は増加し.肺気管支閉塞により局所血流の十分な酸素化が妨げられると生理的シャントが形成され換気／血流比は減少します。 換気量／流量比を反映する肺機能検査には.生理的死腔測定.肺胞動脈分圧差測定.生理的シャント測定がある。 生理的死腔の増大は.赤色肺気腫や肺塞栓症などの病態で見られることがある。 生理的分画流の増加は.チアノーゼ型肥大肺気腫や成人呼吸窮迫症候群などの病態で見られる。
小気道換気
吸気状態で内径2mm以下の小さな気管支を小気道と呼び.小気道抵抗は全気道抵抗の20％しか占めていない。 大きな気道抵抗を反映する従来の肺機能測定では検出が困難である。 小気道抵抗は.低い肺活量ですでに測定可能である。小気道病変は.初期には可逆的である。 小気道機能検査には.一般的に2つの検査があります。
最大呼気流量-体積曲線：全肺容量レベルの呼気から残気量までの各瞬間の呼気流量を見るものである。 小気道機能が低下すると.呼気肺体積の50%以上で流量に影響があり.特に呼気肺体積の75%で顕著である。
2.閉鎖量測定：全肺の位置から全肺量を一様に吐き出し.肺底部の小気道が残気位置に達したときに閉鎖し始めたときに吐き出し続けることができる空気量です。 閉塞容積／喀痰率の増加は.肺底部の小気道の早期閉塞を示す。 これは.小気道の病理や肺の弾性収縮の減少によって引き起こされることがあります。
小気道機能の障害は.大気汚染.長期多量喫煙.揮発性化学物質の長期暴露.初期のじん肺.気管支ウイルス感染.寛解期の喘息.初期の肺気腫および間質性線維症にさらされた患者によく見られます。
拡散機能
肺の主な機能は.ガス交換.すなわち酸素と二酸化炭素の交換です。 すなわち.ガス分子は高い分圧から肺胞毛細血管膜（血液ガスバリア）を通って低い分圧まで拡散し.膜の両側でガスの圧力が均衡するようになる。 分圧とは.混合ガス中のある気体の全圧に対する割合のことである。 肺胞ガス中の酸素分圧は.肺胞膜の毛細血管中の酸素分圧よりも高いので.酸素は肺胞から肺胞膜を通って毛細血管に拡散し.赤血球中のヘモグロビンに結合する。 血液中の二酸化炭素の分圧は肺胞内のガスの分圧より高いので.二酸化炭素は血液から肺胞に拡散していく。 二酸化炭素は酸素の20倍の拡散能力があるため.拡散障害が起こると主に酸素の拡散が阻害され.重症の場合は低酸素症になります。 拡散の低下は.主にびまん性間質性線維症などの間質性肺疾患や.肺気腫など肺胞壁の破壊により拡散面積が減少するもの.ヘモグロビンが減少する貧血などで見られ.いずれも肺の拡散量を減少させる。