第53回 理学療法士国家試験 午後 第2問
生理学第53回午後
20歳の男性。自転車エルゴメーターを用いて、1分間に20ワット増加させるランプ負荷法にて心肺運動負荷試験を行った。その際の分時換気量、二酸化炭素排泄量および酸素摂取量の変化を図に示す。①から③までの期間および④と⑤の時点に生じている生体の変化として正しいのはどれか。2つ選べ。
1. ①では動脈血酸素分圧が上昇する。
2. ②では乳酸が増加する。
3. ③では動脈血pHが急激に上昇する。
4. ④では無酸素性のATP産生が加わる。
5. ⑤では動脈血酸素飽和度が低下し始める。
- 1. ①では動脈血酸素分圧が上昇する。
- 2. ②では乳酸が増加する。 ✓
- 3. ③では動脈血pHが急激に上昇する。
- 4. ④では無酸素性のATP産生が加わる。 ✓
- 5. ⑤では動脈血酸素飽和度が低下し始める。
正答:2・4番
解説
■ 正答:2番と4番 — ②では乳酸が増加する。④では無酸素性のATP産生が加わる。
心肺運動負荷試験で、②は嫌気性閾値(AT)を示す時点であり、この領域で乳酸蓄積が開始されます。④は最大酸素摂取量(VO₂max)を超える負荷段階であり、無酸素性エネルギー供給機構が動員されます。
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【各選択肢の解説】
1. ①では動脈血酸素分圧が上昇する。
❌ 誤り。①は軽度負荷で肺胞換気は増加しますが、動脈血酸素分圧は正常範囲内(約95mmHg)で維持され、むしろ変動は小さいです。
2. ②では乳酸が増加する。
✅ 正しい。②は嫌気性閾値(AT)を示し、ここから乳酸血中濃度が上昇し始めます。分時換気量が酸素摂取量の増加に比べて急増するのはCO₂排泄増加による補償性過換気の開始を示します。
3. ③では動脈血pHが急激に上昇する。
❌ 誤り。③は最大負荷に近い段階で、乳酸蓄積による代謝性アシドーシスが進行しており、動脈血pHは低下します。
4. ④では無酸素性のATP産生が加わる。
✅ 正しい。④は最大酸素摂取量(VO₂max)の時点で、有酸素性エネルギー供給だけでは不十分となり、無酸素性解糖によるATP産生が主要なエネルギー源として動員されます。
5. ⑤では動脈血酸素飽和度が低下し始める。
❌ 誤り。健常若年者では最大運動負荷時でも動脈血酸素飽和度は95%以上を維持し、通常は低下しません。これは運動中の肺胞換気の著しい増加により酸素供給が確保されるためです。
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【試験対策ポイント】
・嫌気性閾値(AT):分時換気量とCO₂排泄量の変化から判定、乳酸蓄積の開始点
・最大酸素摂取量(VO₂max):酸素摂取量が平坦化する点、無酸素性代謝動員
・健常者の運動時動脈血酸素飽和度:軽度低下程度で低酸素血症は起こらない