気道
| 気道 | |
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 指揮のパッセージ | |
| 詳細 | |
| システム | 呼吸器系 |
| 識別子 | |
| FMA | 265130 |
| 解剖学用語 | |
呼吸器は、哺乳類におけるガス交換のために空気を肺胞に導く過程に関与する呼吸器系の下位区分である。[ 1 ]呼吸器は、呼吸粘膜として呼吸上皮で覆われている。[ 2 ]
空気は鼻から吸い込まれ、鼻腔へと送られます。そこでは、鼻粘膜の層がフィルターとして機能し、空気中の汚染物質やその他の有害物質を捕捉します。鼻甲介は鼻腔を広げ、吸入された空気を温め、湿らせ、濾過するのに役立ちます（Sobiesk & Munakomi, 2023）。次に、空気は食道と喉頭が交差する部分を含む咽頭へと送られます。喉頭の開口部には、喉頭蓋と呼ばれる特殊な軟骨の蓋があり、空気が通過できるように開きますが、食物が気道に入るのを防ぐために閉じます。
喉頭から空気は気管に入り、分岐部と呼ばれる交差点まで下がって左右の主気管支を形成します。これらの気管支はそれぞれ二次気管支（小葉気管支）に分岐し、さらに三次気管支（分節気管支）に分岐し、さらに細気管支と呼ばれる小さな気道に分岐します。細気管支は最終的にガス交換を担う肺胞と呼ばれる微細な構造物と繋がって機能します。
胸腔に位置する肺は、胸郭によって物理的な損傷から保護されています。肺の底部には、横隔膜と呼ばれる骨格筋のシートがあります。横隔膜は肺と胃や腸を隔てています。横隔膜は呼吸に関与する主要な呼吸筋でもあり、交感神経系によって制御されています。
肺は漿膜に包まれており、漿膜は折り重なって胸膜を形成し、二重の保護バリアを形成しています。内側の臓側胸膜は肺の表面を覆い、外側の側壁胸膜は胸腔の内面に付着しています。胸膜は胸腔と呼ばれる空洞を囲み、その中には胸水が溜まっています。この胸水は、呼吸中に肺が受ける摩擦を軽減するために使われます。
構造
呼吸器は上気道と下気道に分けられます。上気道または上気道には、鼻と鼻腔、副鼻腔、咽頭、そして声帯（声帯）より上の喉頭部分が含まれます。下気道または下気道には、声帯より下の喉頭部分、気管、気管支、細気管支が含まれます。肺は下気道に含まれる場合もあれば、独立した存在として含まれる場合もあり、呼吸細気管支、肺胞管、肺胞嚢、肺胞が含まれます。[ 3 ]
呼吸器は、ガスを輸送するか交換するかという違いに基づいて、伝導領域と呼吸領域に分けることもできます。
伝導域には、肺の外側にある鼻、咽頭、喉頭、気管といった構造と、肺の内側にある気管支、細気管支、終末細気管支といった構造が含まれます。伝導域は、吸い込んだ空気を濾過、加温、加湿した後、肺へと導きます。これは呼吸器系の第1区分から第16区分までを指します。伝導域は、肺へのガスの流入と流出を司る呼吸器系の大部分を占めますが、ガス交換を行う呼吸域は含まれません。伝導域は、気流抵抗の少ない経路を提供する役割も担っています。また、その濾過能力は、重要な防御機能を果たします。
呼吸域は、呼吸細気管支、肺胞管、肺胞から構成され、血液との酸素および二酸化炭素の交換が行われる場所です。呼吸細気管支と肺胞管はガス交換の10%を担い、残りの90%は肺胞が担っています。呼吸域は、呼吸器系の16番目から23番目の区分に相当します。
気管支からは、分割管が徐々に小さくなり、肺胞で終わるまでに推定20～23の分割があります。[ 1 ]
上気道
上気道は、声帯の上、または輪状軟骨の上に位置する呼吸器系の部分を指します。[ 4 ] [ 5 ]喉頭は、上気道と下気道の両方に含まれる場合があります。[ 6 ]喉頭は喉頭とも呼ばれ、音を出す軟骨を有しています。上気道は、鼻腔と副鼻腔、咽頭（鼻咽頭、中咽頭、喉頭咽頭）で構成され、喉頭を含む場合もあります。
下気道
下気道は発達中の前腸から派生し、気管、気管支（一次気管支、二次気管支、三次気管支）、細気管支（終末気管支と呼吸気管支を含む）、肺（肺胞を含む）から構成されます。[ 7 ]喉頭が含まれる場合もあります。
下気道は呼吸樹または気管気管支樹とも呼ばれ、肺に空気を供給する気道の分岐構造を表し、気管、気管支、細気管支が含まれます。[ 8 ]
各分岐点（世代）において、1本の気道が2本の小さな気道に分岐します。ヒトの呼吸樹は平均23世代から成り、マウスの呼吸樹は最大13世代に及びます。近位の分岐（気管支など、樹の頂点に最も近い分岐）は、主に下気道への空気の送気を担います。後期の分岐である呼吸細気管支、肺胞管、肺胞は、ガス交換に特化しています。
気管は呼吸器系の中で最も大きな管であり、硝子軟骨からなる気管輪で構成されています。気管は左右の主気管支という2つの気管支に分岐します。気管支は肺の中で細気管支と呼ばれる小さな部分に分岐します。これらの細気管支は肺胞と呼ばれる肺の袋状の組織を形成します。[ 10 ]
肺は下気道の中で最も大きな臓器です。肺は胸郭の胸膜腔内に吊り下げられています。胸膜は2 枚の薄い膜で、細胞 1 層の厚さがあり、肺を取り囲んでいます。内側 (臓側胸膜) は肺を覆い、外側 (壁側胸膜) は胸壁の内面を覆っています。この膜は少量の液体を分泌し、呼吸時には肺が胸膜腔内で自由に膨張したり収縮したりできるようにします。肺はいくつかの葉に分かれています。心臓が正中線の左側にあるため、右肺は左肺よりも大きくなっています。右肺には上葉、中葉、下葉 (または上中下) の 3 つの葉があり、左肺には上葉と下葉 (または上下) の 2 つの葉と、舌状部と呼ばれる上葉の小さな舌状の部分があります。各肺葉はさらに気管支肺節と呼ばれる部分に分割されます。各肺は、胸郭に隣接する肋骨面、横隔膜に向かって下向きに向いた横隔膜面、そして胸部の中心に面し、心臓、大血管、そして気管の根元から2本の主気管支が分岐する気管分岐部に接する縦隔面から構成されています。
肺胞は肺の中にある小さな気嚢で、ここでガス交換が行われます。人間の肺にある肺胞の平均数は 4 億 8 千万個です。[ 11 ]横隔膜が収縮すると、胸郭内に負圧が発生し、空気が空洞を満たすように流れ込みます。その際、これらの袋が空気で満たされ、肺が膨張します。肺胞には、肺胞毛細血管と呼ばれる毛細血管が豊富にあります。ここで赤血球が空気中の酸素を吸収し、それをオキシヘモグロビンの形で運び、細胞に栄養を与えます。赤血球はまた、二酸化炭素 (CO2 )をカルバミノヘモグロビンの形で細胞から運び、肺胞毛細血管を通して肺胞に放出します。横隔膜が弛緩すると、胸郭内に正圧が発生し、空気が肺胞から流れ出て二酸化炭素を排出します。
微細解剖学
呼吸器は上皮で覆われており、その形状は呼吸器官の下部で変化します。腺や粘液は杯細胞によって部分的に産生され、平滑筋、エラスチン、軟骨も存在します。鼻から細気管支までの上皮は、繊毛を持つ偽重層円柱上皮（一般的に呼吸上皮と呼ばれます）で覆われています。[ 12 ]繊毛は一方向に運動し、粘液を喉へと送り込み、そこで飲み込みます。細気管支を下っていくにつれて、細胞はより立方体状になりますが、それでも繊毛は残っています。
上気道には腺が豊富にありますが、下気道では数が少なく、細気管支以降は腺が欠落しています。杯細胞も同様ですが、第一細気管支には散在しています。
軟骨は細気管支まで存在します。気管では、軟骨はC字型の硝子軟骨の輪状ですが、気管支では、軟骨は散在する板状になっています。平滑筋は気管から始まり、C字型の軟骨の輪と結合します。平滑筋は気管支と細気管支まで続き、それらを完全に取り囲みます。気管支と細気管支は、硬い軟骨ではなく、弾性組織で構成されています。
肺は13種類の細胞、11種類の上皮細胞と2種類の間葉細胞で構成されています。[ 13 ]上皮細胞は気管と気管支の内壁を形成し、間葉細胞は肺の内壁を形成しています。
呼吸器系の細胞の違い- 気管組織の横断面。画像の右上に「繊毛重層上皮」と誤って記載されていることにご注意ください。
関数
呼吸器官の大部分は、単に肺の中を空気が移動するための配管システムとして存在し、肺胞は肺の中で血液と酸素と二酸化炭素を交換する 唯一の部分です。
呼吸
呼吸とは、吸入によって空気が肺胞に吸い込まれ、呼気によって吐き出されるリズミカルな呼吸プロセスです。人が息を吸うと、空気は気管を通り、気管支を通り、肺へと送られます。この気管支全体は、胸郭、脊椎、胸骨によって保護されています。肺では、吸い込まれた空気中の酸素が血液に取り込まれ、全身に循環します。二酸化炭素（CO2 ）は、血液中の二酸化炭素と肺胞の二酸化炭素をガス状に戻し、下気道から上気道へと排出されます。これで呼吸プロセスが完了します。
気管や気管支とは異なり、上気道は収縮可能な柔軟な管です。そのため、胸腔のリズミカルな膨張によって生じる吸引圧に耐えなければなりません。この吸引圧は、吸気時にオトガイ舌筋（舌）や舌骨筋などの上気道筋が収縮することによって実現されます。延髄の呼吸中枢からのリズミカルな神経支配に加えて、これらの筋肉を制御する運動ニューロンは、硬さと大きさの基準レベルを設定する緊張性神経支配も受けます。
横隔膜は肺の拡張と収縮を可能にする主要な筋肉です。肋骨の間にある小さな筋肉、外肋間筋もこのプロセスを補助します。
感染に対する防御
上気道の粘膜には、保護的な粘液を分泌する杯細胞が点在しています。これは老廃物を濾過する役割を果たし、老廃物は最終的に酸性の強い胃に飲み込まれるか、唾液として排出されます。気道の粘膜は、繊毛と呼ばれる小さな毛で覆われています。繊毛は肺から規則的に拍動し、分泌された粘液異物を上方および外方に向けて咽喉頭へと排出します。このプロセスは粘液繊毛クリアランスと呼ばれ、肺への粘液の蓄積を防ぎます。肺胞内のマクロファージは免疫系の一部であり、吸入された有害物質を包み込み、消化します。
鼻毛は保護的な役割を果たし、ほこりなどの粒子状物質を捕らえます。[ 14 ]これらの毛は体毛よりも太く、大きな粒子が呼吸器系に侵入するのを効果的に防ぎます。また、粒子が付着する表面積を増やすことで、鼻の病原体濾過能力を高めます。[ 15 ]咳反射は粘膜内のすべての刺激物質を体外に排出します。肺の気道には輪状の筋肉があり、何らかのアレルゲンによって気道が刺激されると、これらの筋肉が収縮することがあります。
臨床的意義
呼吸器は感染が起きやすい部位です。
感染
上気道感染症
上気道感染症はおそらく世界で最も一般的な感染症です。
呼吸器系は肺感染症を発症しやすい臓器です。乳幼児や高齢者は肺の抵抗力が弱いため、肺感染症を発症する可能性が高くなります。かつてはこれらの感染症の多くは致命的でしたが、新たな研究と医療の進歩により、現在では治療可能となっています。細菌感染症には抗生物質が処方されますが、ウイルス感染症は治療が難しいものの、治癒は可能です。
風邪やインフルエンザは上気道感染症の最も一般的な原因であり、下気道で発症する可能性のあるより重篤な病気を引き起こす可能性があります。
下気道感染症
肺炎は最も一般的で、頻繁に発生する下気道感染症です。これはウイルス性、細菌性、または真菌性です。この感染症が非常に一般的である理由は、肺炎が空気感染する可能性があるためです。空気中のこの感染症を吸い込むと、粒子が肺に入り、気嚢に移動します。この感染症は肺の下部で急速に進行し、肺に体液と過剰な粘液が溜まります。これにより、下気道が肺内の体液を排出しようとして呼吸困難や咳を引き起こします。喘息、インフルエンザ、心臓病、または癌を患っている人は、この感染症を発症しやすくなります[ 16 ] 。
気管支炎は、下気道で起こるもう一つの一般的な感染症です。気管支の炎症です。この感染症には2つの種類があります。急性気管支炎は治療可能で、治療しなくても自然に治ることもあります。慢性気管支炎は、症状が出たり治らなかったりするものの、常に肺に影響を与えます。気管支炎は、呼吸器系における自然な粘液の量を増加させます。慢性気管支炎は喫煙者によく見られます。これは、喫煙によるタールが時間の経過とともに蓄積し、肺が自己修復のためにより多くの負担をかけるためです。[ 17 ]
結核は、下気道で発生する多くの感染症の一つです。空気中の飛沫を介して感染する可能性があり、吸入すると発症するリスクがあります。結核は細菌感染症で、肺組織を劣化させ、喀血を引き起こします。[ 18 ]治療しなければ致命的な感染症です。
癌
これらのがんの中には、喫煙などの環境要因によるものもあります。タバコ製品を吸入すると、煙が繊毛を麻痺させ、粘液が肺に入り込みます。頻繁に喫煙すると、繊毛は徐々に死滅し、粘液を濾過できなくなります。吸入した煙に含まれるタールが肺に入り込み、ピンク色の肺が黒く変色します。このタールが蓄積すると、最終的には肺がん、つまり慢性閉塞性肺疾患を引き起こす可能性があります。[ 7 ]
COPD
慢性閉塞性肺疾患（COPD）は、有害な化学物質への曝露や長期の喫煙によって引き起こされる一般的な下気道疾患です。この疾患は慢性かつ進行性で、肺への損傷は不可逆的であり、最終的には死に至ります。COPDは肺胞と肺組織を破壊し、呼吸を非常に困難にし、息切れ、過換気、胸郭挙上を引き起こします。肺胞数の減少は肺への酸素供給の減少と二酸化炭素蓄積の増加を引き起こします。COPDには、一次性と二次性の2種類があります。一次性COPDは若年成人に多く見られます。このタイプのCOPDは肺胞と肺質量を悪化させます。二次性COPDは、喫煙している、または喫煙していたことがあり気管支炎の病歴がある高齢者に見られます。COPDには、肺気腫と慢性気管支炎の症状が含まれます。[ 19 ]
喘息
気管支は左右の肺への主要な気道です。これらの気道は、肺内の細気管支に酸素を運びます。気管支と細気管支の炎症は、それらが腫れることを引き起こし、喘息発作につながる可能性があります。その結果、喘鳴、胸の圧迫感、そして深刻な呼吸困難が生じます。気管支の機能に影響を与える喘息には、様々な種類があります。アレルギーもまた、アレルギー反応を引き起こし、気管支の腫れを引き起こします。その結果、気道が腫れたり、完全に閉塞したりします。[ 20 ]
口呼吸
通常、空気は鼻から吸い込まれます。鼻呼吸ができない場合は口から吸い込むこともできます。しかし、慢性的な口呼吸は口腔乾燥を引き起こし、感染症につながる可能性があります。[ 21 ]
参照
参考文献
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