定義と要点
換気効率は、CO₂排出量に対してどれだけ分時換気が必要かという関係を表す。CPETでは分時換気V̇EとCO₂排出量V̇CO₂の関係を用い、その回帰直線の傾きをV̇E/V̇CO₂ slopeという。ある時点のV̇E/V̇CO₂という比と、複数点から計算したslopeは異なる量である。一般に同じCO₂排出量に対して換気が多く必要なほど、換気効率が低いと表現される。
どの量を見ているか
肺胞換気はCO₂排出に有効だが、死腔へ向かう換気はそのままではCO₂排出へ貢献しない。総換気のうち死腔割合が大きいほど、同じ有効換気を得るため総量を増やす必要がある。またPaCO₂を低い値に保とうとする換気ドライブが強ければ、死腔割合が同じでもV̇E/V̇CO₂は増える。「肺が小さいから換気効率が悪い」という一つの説明では不十分である。
仕組みを順に考える
定常状態を単純化すると、V̇E/V̇CO₂はPaCO₂と（1−VD/VT）の積に反比例する関係で理解できる。VD/VTは生理学的死腔割合である。肺血流の不均等や肺血管疾患は死腔割合へ影響し、心不全では肺循環・右室機能や化学受容性の応答も関与する。したがってslopeの上昇は肺だけでなく循環を含む統合的な情報であり、特定の一疾患に固有ではない。
数値・症例で確かめる
教育用にPaCO₂一定とすると、VD/VTが0.3から0.5へ増える場合、必要換気の比は0.7/0.5＝1.4で、同じCO₂排出に約40%多くの総換気が要る関係となる。一方、死腔割合一定でPaCO₂の設定が40から30 mmHgへ下がれば、比は40/30で約1.33倍になる。これらは方向を理解するための単純化で、実際の運動中は複数の変数が同時に変わる。回帰直線の傾きをこの二点比較だけから求めることはできない。
解釈の限界
slopeは、どの運動区間を回帰に用いるかで変わる。運動終盤の呼吸性代償が入るとCO₂排出に対する換気増加がさらに強くなり、解析方法の違いが比較へ影響する。心不全の予後研究で得られた数値を、健康者や肺疾患へ一律の正常・異常の線として適用しない。年齢、測定法、努力、負荷プロトコルも確認する。高値を見たら過換気か死腔増加かを考えるが、一つの値だけで両者を分離することはできない。