CCD生体顕微鏡を用いた肺胞と肺微小循環の動的イメージング計測とその解析

ペンシル型CCD生体顕微鏡を用いて肺胞周囲毛細血管レベルでの血流動態の可視化を世界で始めて可能にした。観察は肺表面にあたる胸膜から、呼吸運動の影響を受けにくい左肺尖部で肺胞と毛細管、肺細動静脈を同時に記録できる部位を選択し、換気量変化、PEEPによるメカニカルな応答や低酸素性肺血管収縮時の毛細血管と肺胞の関係を調べた。一回換気量を増加させると吸気終末に肺胞の径は増加し、肺胞周囲血管の血流速度は著明に低下した。肺胞にかかる容積が増えると、肺胞壁は伸展されるとともに壁張力と圧力が増加する。そのため肺胞における酸素供給の面積は増加するが血管に対するメカニカルストレスの増加と血管の伸長のため、赤血球の速度が低下するので酸素の供給と需要の不均衡が生じる。人工呼吸による肺の過膨張は肺胞や毛細血管の壁障害を引き起こすと共に毛細血管浸透性を高めるので臨床的に注意を要する。PEEPは人工呼吸管理下に呼気終末の肺胞の虚脱を防ぎ、酸素化能を改善して肺浮腫を軽減させる。しかし、PEEPが20cmH_2Oになると、肺胞径の増大とともに吸気圧の上昇も来たし、肺血管抵抗も増大する。その結果、吸気終末には毛細血管が完全に虚脱し血流が一時的に停止する。すなわち、肺胞サイズ増大によるガス交換能の増大と血流低下によるガス交換能の低下はtrade-offの関係にあることを示すことが出来た。また、これまでの報告では100μm以下の径の血管で低酸素性肺血管収縮が惹起されるかどうか議論のあるところであったが、我々の観察で20〜50μmの径の肺動脈で著明な収縮を観察した。今回の研究では、ペンシル型CCD生体顕微鏡により肺循環と肺胞呼吸の直接的可視化に成功した。本法は蛍光物質や造影剤を用いる必要が無く簡便に生体情報を得られる技術であり、病態モデルへの応用によって薬剤治療効果判定や、病態生理の解明に貢献できると考える。

ペンシル型CCD生体顕微鏡を用いて肺胞周囲毛細血管レベルでの血流動態の可視化を世界で始めて可能にした。観察は肺表面にあたる胸膜から、呼吸運動の影響を受けにくい左肺尖部で肺胞と毛細管、肺細動静脈を同時に記録できる部位を選択し、換気量変化、PEEPによるメカニカルな応答や低酸素性肺血管収縮時の毛細血管と肺胞の関係を調べた。一回換気量を増加させると吸気終末に肺胞の径は増加し、肺胞周囲血管の血流速度は著明に低下した。肺胞にかかる容積が増えると、肺胞壁は伸展されるとともに壁張力と圧力が増加する。そのため肺胞における酸素供給の面積は増加するが血管に対するメカニカルストレスの増加と血管の伸長のため、赤血球の速度が低下するので酸素の供給と需要の不均衡が生じる。人工呼吸による肺の過膨張は肺胞や毛細血管の壁障害を引き起こすと共に毛細血管浸透性を高めるので臨床的に注意を要する。PEEPは人工呼吸管理下に呼気終末の肺胞の虚脱を防ぎ、酸素化能を改善して肺浮腫を軽減させる。しかし、PEEPが20cmH_2Oになると、肺胞径の増大とともに吸気圧の上昇も来たし、肺血管抵抗も増大する。その結果、吸気終末には毛細血管が完全に虚脱し血流が一時的に停止する。すなわち、肺胞サイズ増大によるガス交換能の増大と血流低下によるガス交換能の低下はtrade-offの関係にあることを示すことが出来た。また、これまでの報告では100μm以下の径の血管で低酸素性肺血管収縮が惹起されるかどうか議論のあるところであったが、我々の観察で20〜50μmの径の肺動脈で著明な収縮を観察した。今回の研究では、ペンシル型CCD生体顕微鏡により肺循環と肺胞呼吸の直接的可視化に成功した。本法は蛍光物質や造影剤を用いる必要が無く簡便に生体情報を得られる技術であり、病態モデルへの応用によって薬剤治療効果判定や、病態生理の解明に貢献できると考える。