心臓の中には血液がたくさんあります。それなら、心臓の筋肉は部屋の中の血液から直接、必要な酸素をすべて受け取れるのでしょうか。心臓を動かす筋肉にも、血液を届ける血管があります。全身へ血液を送るポンプと、そのポンプ自体を支える血流を分けることが、この問いの出発点です。
心臓の表面を走る血管
冠動脈は大動脈から分かれ、心臓の筋肉へ酸素や栄養分を含む血液を届けます。心臓の図には、部屋を示す大きな空間と、表面を走る細い血管の両方が描かれることがあります。冠動脈は、心房と心室をつなぐ穴ではありません。心臓自身の組織へ血液を配る経路です。
建物へ電気を送る発電所にも、設備を動かすための電気が必要です。同じように、全身へ血液を送る心臓にも、自分の筋肉を働かせるための酸素供給が必要です。ただし、発電所のたとえを使うからといって、心臓が酸素や栄養分を作っているという意味ではありません。供給を受けて働く側でもあるという点を表しています。
大きな部屋と細い枝を別の色にする
心臓の四つの部屋を通る血液は、肺や全身へ向かう循環の流れとして整理します。一方、冠動脈の流れは、その大きな経路から分かれて心筋へ向かう枝です。図を描くときには、主な循環の矢印を太く、心筋へ分かれる矢印を細くすると、二つを混同しにくくなります。
太い流れの一部が枝へ分かれる場合、その分を全体にもう一度加えると二重に数えてしまいます。人体の血流の資料でも、全体量の中に含まれる内訳なのか、別の入口から追加される量なのかを見分ける必要があります。「冠動脈へ何％」という割合が与えられたら、何を百％としているかを確認します。
例題1｜全体の一部を求める
ポンプの模型から、一分間に600mLの液が出ます。そのうち5％がポンプ自身を冷やす枝へ流れ、残りが外部へ向かいます。枝の流量と外部への流量を求めてください。この数値は人体の実測値ではありません。
枝は600×0.05＝30mL/分、外部は600−30＝570mL/分です。枝の30mLは初めの600mLに含まれています。全体を630mLとするのは、同じ液を二度数えたことになります。循環する液を追うときは、どの断面で測った量かをそろえることが重要です。
例題2｜経路の違いを判定する
アは「左心室の部屋の血液が壁へしみ出し、心筋への供給をすべて行う」、イは「大動脈から分かれた冠動脈が心筋へ血液を届ける」という説明です。心筋への主な酸素供給の経路として適するものを選んでください。
適するのはイです。心筋を養う血管の経路があるためです。部屋の中に血液があるという位置関係だけで、壁の厚い組織全体への供給を説明することはできません。図に冠動脈が描かれていない場合でも、それは簡略図で省かれている可能性があります。描かれていないから存在しないと結論しないようにします。
酸素を多く含むことと、届ける量
冠動脈を流れる血液が酸素を含んでいても、運ばれる酸素の総量を求めるには、血液の流量も必要です。小さなコップに濃いジュースが入っている場合と、大きな容器にやや薄いジュースが入っている場合で、材料の総量が単純には決まらないのと似ています。割合と流量の両方が示されたときに、初めて量として比較できます。
ただし、このページでは冠動脈の病気や個人の健康状態を判断しません。模型の枝が細くなったときの流れを計算する問題があっても、実際の心臓は血管の調節など多くの要素を持ちます。単純な管の模型を、医療上の判断へそのまま広げないようにします。
心臓の働きを二つの主語で書く
「心臓が血液を全身へ送る」と「心筋が血液から酸素を受け取る」は、矛盾しません。前者では心臓を送り手、後者では心筋を受け手として見ています。同じ器官でも、問いによって役割の見方が変わるのです。主語を心臓から心筋へ変えてみるだけで、何を説明しているかが明確になります。
解答図では、左心室、大動脈、冠動脈、心筋を順につなぎます。大動脈から先には全身へ向かう太い矢印も残します。冠動脈を通らないと全身へ進めない一本道にすると、枝分かれの意味を失います。人体の経路図は、順番だけでなく分岐も大切にして読んでいきましょう。
図を読み直すときの補足
太い動脈から心筋へ向かう枝を描いたら、その先で血液がなくなる図にしないことも大切です。心筋で物質を渡した血液は、静脈側へ戻る経路があります。酸素を使ったことと、血液の液体全体を消費してゼロにすることは異なります。枝の出口を省略した模式図なら、そこで流れが終わったと決めず、省略の範囲を確認します。
模型で一分間に三十ミリリットル流れるという値も、同じ三十ミリリットルの液が常にその枝の中に入っているという意味ではありません。流量は通過の速さを体積で表した量で、枝の中にある液量を知るには管の長さや断面積などが必要です。心臓の資料では、何回送ったか、どれだけ通ったか、今どれだけ入っているかを三つに分けておくと、単位の選び方が明確になります。