12_解剖生理

循環器系の解剖生理学 ©kokurenの自習室

目次 • はじめに：循環器系の概要 • 心臓の構造と位置 • • • • 冠状循環 • • • • • 心臓の形態・機能変化 血管の変化 胎児循環と出生後の変化 • • • • 心周期と心機能（心拍出量、前負荷、後負荷） 血圧（規定因子、生理的変動、加齢変化） 心筋の代謝と酸素消費 血管作動性物質 加齢に伴う変化 • • • 大動脈（区分と主要分枝） 肺動脈と肺静脈 大静脈系（上大静脈、下大静脈、奇静脈など） 頸部・腹部・骨盤・下肢の血管 血管壁の構造 循環生理 • • • • • 構成要素と位置 興奮伝導の経路と速度 大血管と主要な血管 • • • • • • 冠状動脈（起始、主要分枝、走行） 冠状動脈の灌流域 冠状静脈と冠静脈洞 冠血流の生理学的特徴 刺激伝導系 • • • 全体像、位置、心膜 心房と心室（構造、壁厚、位置関係） 心臓弁（房室弁、半月弁） まとめ 胎児循環の特徴（シャント経路） 酸素飽和度の分布 出生に伴う循環系の劇的変化

1. はじめに：循環器系の概要 • 循環器系とは？ • • • 主な構成要素: • • • • • 心臓、血管（動脈、静脈、毛細血管）、リンパ管から構成。 血液循環により酸素、栄養素、ホルモン等を供給し、老廃物を回収。 心臓: ポンプ機能。 動脈: 心臓から血液を運び出す。 静脈: 血液を心臓へ戻す。 毛細血管: 物質交換の場。 学習のポイント: • • 構造（解剖）と機能（生理）の関連付けが重要。 心臓の部屋・弁の位置、主要血管の走行・分岐、血流特性の把握。

2.1 心臓の構造と位置 - 全体像、位置、 心膜 • 位置: • • • • 胸腔内、縦隔に位置し、やや左に偏位。 心尖部は左下方（左乳頭方向）。 前面（胸肋面）: 主に右心室が胸骨後面と接する。 後面（心底部）: 主に左心房が食道と接する。 • 心膜: • 心臓を包む二重の膜（臓側・壁側）。 • 心膜腔に少量の心膜液（生理的: <50mL）が存在し、拍動を円滑化。

2.2 心臓の構造と位置 - 心房と心室 • 構造: 4つの部屋（右房、右室、左房、左室）。 • 位置関係: • • • • • • • 心臓壁: • • • 右心系（右房・右室）: 前方。 左心系（左房・左室）: 後方。 右房: 左房の右前方。大静脈、冠静脈洞開口。 右室: 左室の右前方。心臓前面の大部分。 左房: 最も後方。肺静脈開口。 左室: 左後下方。 心内膜、心筋層、心外膜の3層。 心筋層の厚さ: 左室 >> 右室 > 心房。 中隔: • • 心房中隔: 左右心房間。 心室中隔: 左右心室間（厚い筋性部と薄い膜様部）。

2.3 心臓の構造と位置 - 心臓弁 • 役割: 血液逆流防止、一方向性の流れを維持。 • 房室弁 (AV弁): • • • • 半月弁: • • • • • 三尖弁: 右房-右室間 (3尖)。 僧帽弁: 左房-左室間 (2尖)。 弁尖に腱索が付着し、乳頭筋に連結。心室収縮時に弁の反転防止。 肺動脈弁: 右室-肺動脈間。 大動脈弁: 左室-大動脈間。 3つの半月状弁尖。腱索・乳頭筋なし。 大動脈弁基部にバルサルバ洞 (冠動脈起始部)。 位置関係: • • • 三尖弁は僧帽弁より前方・右側。 肺動脈弁は大動脈弁より前方・左側。 僧帽弁前尖と大動脈弁は線維性に連続（心筋介在せず）。

3.1 冠状循環 - 冠状動脈（起始、主要分 枝、走行） • 役割: 心筋への酸素・栄養供給。 • 起始: 上行大動脈基部、バルサルバ洞から左右1本ずつ。 • • • • 右冠状動脈 (RCA): 右 (前方) バルサルバ洞。 左冠状動脈 (LCA): 左 (後方) バルサルバ洞。 左冠状動脈 (LCA): • • • 主幹部 (LMT): 短く、すぐ分岐。 前下行枝 (LAD): 前室間溝を下行。 回旋枝 (LCX): 左冠状溝 (房室間溝) を後方へ。 右冠状動脈 (RCA): • 右冠状溝を後方へ。多くは後室間溝を後下行枝 (PD) として下行。

3.2 冠状循環 - 冠状動脈の灌流域 • 左前下行枝 (LAD): • • 左回旋枝 (LCX): • • 左室側壁、左室後壁、左房。 右冠状動脈 (RCA): • • • 左室前壁、心室中隔前部2/3、心尖部。 右房、右室、左室下壁、心室中隔後部1/3。 洞結節 (約60%)、房室結節 (約90%)。 優位性 (Dominance): • • • 後下行枝 (PD) の起始で判断。 右優位 (RCAからPD): 約85%。 左優位 (LCXからPD): 約15%。

3.3 冠状循環 - 冠状静脈と冠静脈洞 • 冠状静脈: 心筋の静脈血を集める。多くは冠動脈に伴走。 • 大心臓静脈 (LADに伴走)。 • 中心臓静脈 (PDに伴走)。 • 小心臓静脈 (RCAに伴走)。 • 冠静脈洞 (Coronary Sinus): • 心臓後面、冠状溝にある太い静脈管。 • 上記静脈等が合流。 • 心臓静脈血の大部分を集め、右心房に開口。

3.4 冠状循環 - 冠血流の生理学的特徴 • 拡張期優位の血流 (特に左冠動脈): • • • 収縮期: 心筋圧迫で血流↓。 拡張期: 心筋弛緩で血流↑。 高い酸素摂取率: • • • 安静時から多くの酸素を消費。 動静脈酸素較差が大きい (60-70%)。 酸素需要増は主に血流量増加で対応。 • 自己調節能 (Autoregulation): 血圧変動でも血流を一定に保つ。 • 安静時冠血流量: 心拍出量の約5%。 • 内膜側の虚血リスク: 心内圧の影響を受けやすく、虚血に陥りやすい。

4.1 刺激伝導系 - 構成要素と位置 • 役割: 心臓の規則的な収縮リズム生成と伝達。 • 構成要素と位置: • 洞房結節 (SA node): ペースメーカー。右房上部 (上大静脈開口部付 近)。 • 房室結節 (AV node): 心房-心室の中継点。伝導遅延。右房下部 (心房 中隔)。 • ヒス束 (Bundle of His): AV nodeから心室中隔へ。 • 右脚 / 左脚: ヒス束が心室中隔内で分岐。 • プルキンエ線維: 脚末端が心内膜下に広がり、心室筋へ。

4.2 刺激伝導系 - 興奮伝導の経路と速度 • 興奮伝導の順序: • 洞結節 → 心房筋 → 房室結節 (遅延) → ヒス束 → 左右脚 → プルキンエ線維 → 心 室筋。 • 伝導速度: • • • • • 心房筋: 0.5-1.0 m/秒。 房室結節: 最も遅い (約 0.05 m/秒)。 ヒス束: 1.5-2.0 m/秒。 脚・プルキンエ線維: 最も速い (2.0-4.0 m/秒)。 心室筋: 0.4-1.0 m/秒。 • 副伝導路 (例: Kent束): 房室結節をバイパスする異常経路。

5.1 大血管と主要な血管 - 大動脈 • 区分: 上行大動脈、大動脈弓、下行大動脈 (胸大動脈、腹大動 脈)。 • 主要な分枝: • • • • 上行大動脈: 左右冠状動脈。 大動脈弓: (右から) 腕頭動脈、左総頸動脈、左鎖骨下動脈。 胸大動脈: 気管支動脈、食道動脈、肋間動脈など。 腹大動脈: 腹腔動脈、上腸間膜動脈、腎動脈、卵巣/精巣動脈、下腸間 膜動脈など。 • 最終分岐: 左右総腸骨動脈 → 内・外腸骨動脈。

5.2 大血管と主要な血管 - 肺動脈と肺静 脈 • 肺動脈: • 右心室から起始し、静脈血を肺へ。 • 肺動脈幹 → 左右肺動脈に分岐。 • 大動脈弁の前方・左側に位置。 • 肺静脈: • 肺からの動脈血を左心房へ。 • 通常、左右各2本、計4本が左房後壁に開口。

5.3 大血管と主要な血管 - 大静脈系 • • 上大静脈 (SVC): • • • 上半身の静脈血を集める。 左右腕頭静脈が合流。 右心房上部に開口。 下大静脈 (IVC): • • • 下半身の静脈血を集める。 左右総腸骨静脈が合流。 右心房下部に開口。 • 腕頭静脈: 内頸静脈と鎖骨下静脈が合流。 • 奇静脈: 胸壁後部などの静脈血を集め、SVCに合流。

5.4 大血管と主要な血管 - 頸部・腹部・ 骨盤・下肢 • 頸部: • • • • 腹部・骨盤: • • • 総頸動脈 → 内頸動脈 (脳へ) & 外頸動脈 (顔面へ)。 椎骨動脈 (鎖骨下動脈から分岐し脳へ)。 内頸静脈 (脳から)。外頸静脈 (表層)。 内腸骨動脈枝 (子宮動脈、膀胱動脈など)。 卵巣/精巣動脈 (腹大動脈から)。 下肢: • • • 外腸骨動脈 → 大腿動脈 (鼠径部VAN) → 浅/深大腿動脈。 浅大腿動脈 → 膝窩動脈 → 前/後脛骨動脈。 伏在静脈 (皮下): 大伏在(内側)、小伏在(後面)。

5.5 大血管と主要な血管 - 血管壁の構造 • 基本構造 (動脈・静脈): 3層構造。 • • • 内膜: 単層の内皮細胞 + 内弾性板(動脈)。 中膜: 平滑筋 + 弾性線維。動脈で最も厚い。 外膜: 結合組織。血管栄養血管あり。 • 毛細血管: 内皮細胞 + 基底膜のみ。物質交換に適す。 • 静脈の特徴: • • • 壁が薄く、内腔が大きい。 中膜が薄い。 静脈弁が存在 (四肢など)。

6.1 循環生理 - 心周期と心機能 • 心周期: 1拍の収縮期と拡張期。 • 心拍出量 (CO): 1分間の拍出量。 • CO = 1回拍出量 (SV) × 心拍数 (HR) • 1回拍出量 (SV) の規定因子: • • • 前負荷 (Preload): 収縮前の心筋伸展度 (拡張末期容積)。 • Frank-Starling法則: 前負荷↑ → SV↑ (限度あり)。 • 後負荷↑ → SV↓。 • 収縮力↑ → SV↑。 後負荷 (Afterload): 駆出時の抵抗 (動脈圧、血管抵抗)。 心筋収縮力: 心筋固有の収縮力。

6.2 循環生理 - 血圧 • 血圧: 血管壁にかかる圧力。 • 規定因子: 血圧 ≒ 心拍出量 × 末梢血管抵抗。 • 収縮期血圧 (最高血圧) / 拡張期血圧 (最低血圧)。 • 脈圧: 収縮期 - 拡張期。動脈硬化で増大。 • 生理的変動: 日内変動 (早朝高、夜間低)、体位、運動で変動。 • 部位差: 通常、下肢血圧 ≧ 上肢血圧。 • 加齢変化: 収縮期血圧↑、脈圧↑。

6.3 循環生理 - 心筋の代謝と酸素消費 • エネルギー源: • • • 好気的代謝に依存。 主: 遊離脂肪酸。他: グルコース、乳酸など。 心筋酸素消費量 (MVO2) の規定因子: • • • 心室壁張力 (血圧、心室径)。 心筋収縮力。 心拍数。 • 臨床指標: 二重積 (収縮期血圧 × 心拍数) がMVO2と相関。 • 酸素供給: ほぼ冠血流量に依存（酸素摂取率が元々高いため）。

6.4 循環生理 - 血管作動性物質 • • • 血管拡張 / 血圧低下: • • • • ブラジキニン プロスタサイクリン (PGI2) 一酸化窒素 (NO) ヒスタミン (※血管透過性亢進作用も重要) 血管収縮 / 血圧上昇: • • • • トロンボキサンA2 (TXA2) アンジオテンシンⅡ エンドセリン カテコールアミン その他: • ロイコトリエンD4: 気管支収縮作用。

7.1 加齢に伴う変化 - 心臓の形態・機能 変化 • • 形態的変化: • • • 左室壁肥厚 (心筋肥大、線維化)。 左房拡大。 弁の硬化・石灰化。 機能的変化: • 左室拡張機能低下 (弛緩・伸展性↓)。 • • • • • • HFpEF (拡張不全型心不全) の主因。 安静時収縮能は比較的維持。 最大心拍数低下。 運動時の心拍出量増加能力低下。 圧受容反射感度低下 (起立性低血圧リスク)。 要約: 心臓が硬くなり、予備能が低下。

7.2 加齢に伴う変化 - 血管の変化 • 動脈硬化: • • • 弾性線維変性、膠原線維増加。 血管壁硬化、伸展性低下。 内膜肥厚、アテローム硬化進行。 • 血行動態への影響: • • • 収縮期血圧上昇。 脈圧増大。 左室後負荷増大。 • 結果: 心血管疾患リスク増大。

8.1 胎児循環と出生後の変化 - 胎児循環 の特徴 • 酸素供給源: 胎盤 (肺は呼吸に関与せず)。 • 3つのシャント: • 静脈管 (Arantius管): 臍帯静脈血を肝臓バイパスし下大静脈へ。 • 卵円孔: 右房 → 左房への血流路 (右→左シャント)。 • 動脈管 (Botallo管): 肺動脈 → 大動脈への血流路 (右→左シャント)。 • 血流: 右室は下半身・胎盤へ、左室は上半身 (脳・心臓) へ。 • 臍帯血管: 臍帯静脈 (1本, 動脈血)、臍帯動脈 (2本, 静脈血)。

8.2 胎児循環と出生後の変化 - 酸素飽和 度 • 胎児血酸素飽和度 (PO2) の高い順: • 臍帯静脈、静脈管 • 下大静脈 (混合あり) • 左房、左室、上行大動脈 (脳・上肢へ) • 右房、右室、肺動脈 • 下行大動脈 (動脈管からの混合) • 臍帯動脈 (最も低い) • ポイント: 脳や心臓へ酸素豊富な血液が優先供給される。

8.3 胎児循環と出生後の変化 - 出生に伴 う循環変化 • 主なイベント: • • 肺呼吸開始 → 肺血管抵抗 急低下 → 肺血流 急増。 臍帯結紮 → 胎盤循環停止 → 体血管抵抗 上昇。 • シャント閉鎖: • • • 卵円孔: 左房圧上昇により機能的閉鎖 (生後すぐ)。 動脈管: PaO2上昇により収縮し機能的閉鎖 (生後数時間～数日)。 静脈管: 血流停止により閉鎖 (生後すぐ)。 • 結果: 肺循環と体循環が分離され、成人型循環確立。

9. まとめ • 解剖と生理は表裏一体。構造理解が機能理解の鍵。 • • • • • • 心臓: 部屋・弁・壁厚・伝導系を把握。 冠状循環: 走行・灌流域・血流特性 (拡張期優位) を理解。 大血管: 走行・分岐・合流、血管壁構造。 循環生理: 心拍出量・血圧規定因子、心筋代謝。 加齢: 拡張機能↓、血管硬化、脈圧↑。 胎児循環: 胎盤・3つのシャント、出生後の変化。 • これらの知識は臨床診断・治療の基礎となる。