SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİNİN TARİHÇESİ

SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİNİN TARİHÇESİ Prof. Dr. Sevgi BARTU SARYAL GİRİŞ Solunum fizyolojisi ve yaşamsal bir organ olan akciğerin fonksiyonlarının ölçülmesi ilk çağlardan itibaren insanlığın ilgisini çekmiş ve adım adım ilerlenerek pek çok bilim adamının özverili çalışmasıyla günümüz bilgilerine ulaşılmıştır. Günümüzde ise moleküler biyoloji ve genetik bilimindeki gelişmeler sonucunda tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de solunum fizyolojisi geri plana itilmiştir. Oysa hastalık mekanizmalarının iyi aydınlatılabilmesi, moleküler biyoloji ile elde edilen verilerin akciğerin fonksiyonlarını ne şekilde etkilediğinin anlaşılabilmesi ve tedavinin doğru yönlendirilebilmesi için fizyoloji bilgileriyle birleştirilmesi gereklidir. Günümüzde solunum fonksiyon testlerinin ulaştığı düzeyi anlayabilmek ve doğru yorumda bulunabilmek için rutin uygulamada her gün kullandığımız, sıradan bulduğumuz parametrelerin nasıl geliştirildiğini, nasıl bir mantıkla ortaya konulduğunu, bunun için nasıl bir emek verildiğini bilmek gerekir. Özellikle solunum fonksiyonları alanında çalışmak isteyen genç bilim adamlarının her parametre için geçmişi iyi araştırmaları, konunun kökenine inebilmeleri önemlidir. Bu bölüm antik çağlardan itibaren insanların ilgisini çeken solunum sistemi fizyolojisi ve bu ilginin sonucunda gelişen solunum fonksiyonları biliminin tarihçesi konusunda kısa bir gezinti yapmayı amaçlamıştır. Solunum fizyolojisi ve solunum fonksiyonları gibi yoğun emek ve bilgi gerektiren ama göze çarpmayan bir alanda bilime büyük bir özveriyle katkıda bulunmuş yerli ve yabancı bilim adamlarına adanmıştır. ERKEN DÖNEM ARAŞTIRMALAR Solunum fizyolojisi ve fonksiyonları alanındaki ilk bilinen çalışmalar Antik Roma nın en önemli hekimlerinden olan Bergama doğumlu Galen e kadar dayanmaktadır (Resim 1). Galen diyaframın solunum kası olarak rolünü ortaya koymuş, frenik sinir, interkostal ve yardımcı solunum kaslarının fonksiyonlarını gös- 1

2 SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİNİN TARİHÇESİ termiştir. Diyafram fonksiyonlarını inceleyen Leonardo da Vinci (1452-1519) ise inspirasyon sırasında toraks kafesinin genişlemesini takiben akciğerlerin de tüm yönlerde genişlediğini gözlemlemiştir (1). Galen temiz havaya gereksinim olduğunu, bunun sol kalp ve arterlerdeki kanla etkileşime girdiğini saptamıştır. Pulmoner arterler ve venler arasında gözle görülür bir bağlantı olmaması nedeniyle kanın sağ ve sol kalp arasında geçiş gösterdiği kanısına varmış, akciğerler rolünü ise anlayamamıştır. Pulmoner dolaşımın rolü bir Arap hekimi olan İbn-el Nefis (1213-1288) ve İspanyol hekim Servetus (1511-1553) tarafından ortaya konmuş, bu araştırıcılar farklı zamanlarda kanın akciğerlerden pulmoner arter yoluyla pulmoner venlere geçtiğini göstermişlerdir. Harvey (1578-1657) akciğerlerde kan dolaşımı olduğunu, Malpighi (1628-1694) ise alveollerle kapillerlerin ilişkisini ortaya koymuşlardır (1,2). Ventilasyonun yaşam üzerine etkilerini araştıran Vesalius (1514-1564) solunumu durmuş bir köpeğin trakeasına bambu kamışı yerleştirdiğinde kalbin yeniden attığını gözlemlemiştir. Lower (1631-1691) akciğerlere hava dolduğunda kanın renginin açıldığını saptamış, bu çalışmalar gaz alışverişi konusundaki bilgilerin ilk adımını oluşturmuştur (1,2). Bu erken dönem gözlemleri solunum sistemi fonksiyonlarının doğru bir şekilde anlaşılması konusunda büyük önemi vardır ancak solunum fizyolojisi biliminin başlangıcı 1667 yılına dayanmaktadır. Resim 1. Claudius Galen (MS. 129-201) AKCİĞER VOLÜMLERİ Bir insanın tek bir solukla inhale edebildiği hava miktarı ilk defa Borelli tarafından 1679 da ölçülmüştür. Sonraki çalışmalarda tek solukla alınan hava miktarı oda havasında ortalama 200-300 ml bulunmuş, vücut ısısına göre düzeltme gerektiği 1788 de Goodwyn tarafından ortaya konulmuştur. Thackrah 1831 de kadınların akciğer volümlerinin erkeklerden daha az olduğunu, işçilerde toz inhalasyonunun volümleri azalttığını gözlemlemiştir (1,2). İngiliz kimyager ve fizikçi Humphrey Davy 1800 de kendi akciğer volümlerini ölçmüş, bir gazometre kullanarak vital kapasitesini 3110 ml, tidal

SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİNİN TARİHÇESİ 3 Resim 2. John Hutchinson (1811-1861) Resim 3. Hutchinson spirometresi volümünü 210 ml bulmuş, hidrojen dilüsyon yöntemi ile de rezidüel volümünü 590-600 ml saptamıştır (1,3). Ancak modern anlamda spirometre ilk kez 1846 da İngiliz cerrah John Hutchinson (1811-1861) tarafından geliştirilmiştir (Resim 2). Hutchinson un sulu spirometresi günümüzde kullanılan spirometrelere çok benzemektedir. Bu spirometreyle suyun içine batırılmış hacmi belirli bir çan aracılığıyla kişinin ekshale ettiği hava volümünü ölçmüştür. 1846 da bu spirometreyle Londra da yaşayan kadın, erkek, farklı iş gruplarından çalışanlar ve hastaları kapsayan 2130 kişide vital kapasite ölçümü yapmıştır (4,5). Hutchinson spirometresi grafik kağıdına çizim yapamıyordu ve deneğin ya da testi yapan kişinin ekspirasyon sonunda sistemi bir valv ile kapatması gerekiyordu (Resim 3). Hutchinson vital kapasiteyi derin inspirasyondan sonra tam bir ekspirasyonla dışarı atılan hava volümü olarak tanımlamıştır ki bu tanımlama halen geçerlidir. Hutchinson vital kapasiteyi 4 bölüme ayırmıştı ve bu volümler için kullandığı terimler de günümüzdekine benzerdi: Tamamlayıcı (complemental) hava=inspiratuar rezerv volüm, solunum havası=tidal volüm, yedek (rezerv) hava=ekspiratuar rezerv volüm, rezidüel hava=rezidüel volüm (6). Hutchinson vital kapasite ile boy arasında lineer bir korelasyon olduğunu, yaşla ise azaldığını da saptayan ilk bilim adamı olmuştur.

4 SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİNİN TARİHÇESİ Wintrich kullanımı 1854 te Hutchinson spirometresinden daha kolay olan bir spirometre geliştirmiş ve 4000 in üzerinde test yapmıştır. Boy, vücut ağırlığı ve yaşın vital kapasiteyi etkilediği sonucuna varmıştır (Resim 4). Brodie TG ilk kez halen 1902 de kullanılan Fleisch spirometresinin öncüsü olan körüklü spirometreyi geliştirmiştir. 1904 de Tissot kapalı devre bir spirometre yapmıştır. Bir Fransız zoolog ve fizyolog olan Paul Bert 1868 de ilk kez total vücut pletismografını geliştirmiş, hayvanlarda kapalı bir pletismograf sisteminde yoğun araştırmalar gerçekleştirmiş, ancak insanlar üzerinde çalışma yapmamıştır (Resim 5). İnsanda vücut pletismografı ile akciğer volümlerinin ölçülmesi ilk kez 1956 da DuBois ve Comroe tarafından gerçekleştirilmiştir (7,8). Cerrah, değerli bir eğitici ve özellikle fizyoloji konusunda araştırmaları bulunan bilim adamı Julius Comroe pletismografın nasıl geliştirildiğini anılarında anlatmıştır (7) (Resim 6). Comroe eski Alman kaynaklarından esinlenerek kapalı bir kabin içinde akciğer volümlerini ölçmeyi düşünmüş, ilk denemeler başarısız olmuş ama 1956 da Arthur DuBois ile birlikte geliştirdikleri volüm pletismografında ilk kez torasik gaz volümünü ölçmüşlerdir (8). Comroe ve DuBois nın çalışmalarını izleyen yıllarda Mead ve Van de Woestijne gibi araştırıcılar günümüzde tercih edilen basınç ve akım pletismograflarını geliştirmişlerdir (9,10). SOLUNUM MEKANİĞİ Resim 4. Wintrich spirometresi Akciğerlerin ve göğüs kafesinin elastik özelliklerine ilişkin araştırmalar 20. yüzyıla kadar pek belirgin değildir. İlk kez Donders 1853 te ekspirasyonun akciğerlerin elastik recoil gücü etkisiyle meydana geldiğini ortaya koymuştur. Ancak 20 yüzyılın başlarında bu gözlem geliştirilmiştir. 1915 te Rohrer solunum kaslarının oluşturduğu güç ile hava akım hızları arasında bir ilişki olduğunu göstermiştir. 1812 de Laplace yüzey gerilimi ile ilgili kanunu yayınlamış olmakla birlikte alve-

SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİNİN TARİHÇESİ 5 Resim 5. Total vücut pletismografı oler yüzey geriliminin akciğerlerin elastik güçleri üzerindeki etkilerinin belirlenmesi ancak 1950 lerde olmuştur. Avery ve Mead 1959 da sürfaktanın fizyolojik ve kimyasal özelliklerini saptamışlardır. Bu yıllarda akciğerin viskoelastik özelliklerini aydınlatan pek çok araştırma yayınlanmıştır (1,2). Milic-Emili ve Mead 1964 te plevra basıncını özofagus balon kateteriyle ölçmüşlerdir (11). Ekspirasyon havası volümünü zamanla ilişkilendiren zorlu vital kapasite ölçümü ilk kez 1919 da Strohl tarafından gerçekleştirilmiştir. 1932 de Jansen, Knipping ve Stromberger dinamik bir parametre olan maksimum solunum kapasitesini (MBC) zorlu vital kapasiteden hesaplamışlardır. 1933 te ise Hermannsen maksimal istemli ventilasyonu (MVV) ölçmüştür (1,2). Birinci saniyede atılan zorlu ekspirasyon volümünü (FEV 1 ) solunum fonksiyonları alanına katan bilim adamı ise 1948 de bu ölçümü yapan Fransız farmakolog Robert Tiffeneau dur. FEV 1 zor bir manevra olan maksimum solunum kapasitesinin yerini alması amacıyla geliştirilmiştir. Tiffeneau geliştirdiği bu parametreye Fransızca olarak CPUE (capacité Resim 6. Julius Comroe (1911-1984) pulmonaire utilisable á l effort) adını vermiş, 1954 de Paris te Saint-Antoine Hastanesinde yapılan bir toplantıda bu parametrenin adı VEMS (volume ekspiratoire maximum seconde - ilk saniyede zorlu ekspirasyon volümü) olarak değiştirilmiş ve VEMS/CVx100 oranı (Tiffeneau indeksi) da önerilmiştir. 1957 de ise İngiliz Toraks Cemiyeti (BTS) Anglosakson dilinde bu parametreye FEV 1 adını vermiştir. Halen birinci saniye zorlu ekspirasyon volümü Fransızca da

6 SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİNİN TARİHÇESİ VEMS, İngilizce de FEV 1 olarak anılmaya devam etmektedir. Tiffeneau 1957 de yayınladığı bir monografta FEV 1 mutlak değerinin ventilatuar defektin düzeyi konusunda bilgi verdiğini, FEV 1 /VC oranının ise ventilatuar defektin tipini ortaya koyduğunu vurgulamıştır (12). FEV 1 parametresinin tanımlandığı yıllardan sonra zamanla ilişkilendirilmiş volümlerin yani dinamik parametrelerin önemi kabul edilmiş ve sağlıklı bireylerde normal değerlerin belirlenmesi için pek çok çalışma yapılmıştır. Nitekim günümüzde en iyi standardize edilmiş dinamik akım hızı olarak KOAH ve astım kılavuzlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Havayolu rezistansı konusundaki ilk ciddi araştırma 1916 da Rohrer in kadavrada aerodinamik prensipleri kullanarak havayolları çapını ölçmesidir. Bu çalışmayı izleyen on yılda Poiseuille kanunu laminer akıma uyarlanmış, rezistans için formüller geliştirilmiştir. Ancak havayolu rezistansı modern anlamda ilk kez vücut pletismografıyla 1956 da DuBois ve Comroe tarafından ölçülmüştür (13). PEF metre ilk kez 1959 de Wright ve McKerrow tarafından geliştirilmiştir. Akımvolüm halkası Fry ve Hyatt tarafından 1960 da ortaya konulmuştur. DİFÜZYON KAPASİTESİ Alveolokapiller membrandan gaz alışverişinin meydana geldiğini ilk kez tanınmış fizyolog Christian Borg 1891 de ortaya koymuştur. Ancak oksijen basıncının bazen alveol havasından daha yüksek olduğu gözlemi Bohr u yanılgıya düşürmüş, oksijenin alveol hücrelerinden salgılandığı sonucuna varmış, bu bulgusu Haldane ve Smith tarafından da desteklenmiştir. 1909 da Bohr un asistanı olan August Krogh ve eşi Marie Krogh ise bu görüşe karşı çıkmışlar, difüzyonun pasif bir hareket olduğunu ve alveoler oksijen basıncının daima arteriyel oksijen basıncından yüksek olduğunu göstermişlerdir (Resim 7). Bu çalışmalar August Krogh a 1920 de Nobel ödülünü getirmiştir. Karbonmonoksit difüzyon kapasitesinin ölçülmesinde yaygın olarak kullanılan tek soluk yöntemi 1915 te Marie Krogh tarafından geliştirilmiş, 1954 te Comroe nun yol göstericiliğinde Forster ve Fowler tarafından günümüzdeki haline getirilmiştir (1,14). Karbonmonoksitin difüzyon özellikleri konusundaki bilgiler 1957 de Roughton ve Forster tarafından daha da Resim 7. August Krogh, Marie Krogh

SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİNİN TARİHÇESİ 7 geliştirilmiştir. Gaz alışverişinin anatomik temeli ise Weibel tarafından ortaya konulmuştur (1963) (1). SOLUNUM KONTROLÜ Legallois (1812) ve Flourens (1824) medulla oblongatada bulunan küçük bir alanda lezyon olduğunda solunumun durduğunu saptamışlardır. 1923 te Lumsden beyin sapının solunum üzerindeki etkilerini araştıran seri çalışmalar yapmış, apnöstik ve pnömotaksik merkezlerin yerlerini ve fonksiyonlarını saptamıştır. Hering ve Breuer 1868 de akciğerler genişlediğinde inspirasyonun sonlanıp ekspirasyonun tetiklendiğini, akciğer volümleri azaldığında ise ekspirasyonun sonlanıp inspirasyonun başlatıldığını gözlemlemişlerdir. Bu araştırıcılar inflasyonun mekanik olarak akciğerlerdeki sinir uçlarını uyararak vagus aracılığıyla inspirasyon üzerine inhibitör etki yaptığını göstermişlerdir. Solunum üzerine kimyasal stimulusların etkisi yüz yıldır bilinmektedir. Özellikle karbondioksit solunuma etkisi konusunda 19. yüzyılda çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Ancak güncel bilgiler açısından bu alanda en fazla katkı Haldane e (1905) aittir. Haldane ventilasyonun alveoler karbondioksit basıncını sabit tutabilmek için ayarlanabildiğini göstermiştir. Haldane ve arkadaşları deneylerinde kendi geliştirdikleri Haldane gaz analizörü ve alveoler gaz örnekleyicisini kullanmışlardır. 1911 de Winterstein solunum kontrolunda kandaki hidrojen iyonu konsantrasyonunun rolü olduğunu ortaya koymuştur. 50 li yıllarda hiperkapni ve hipokseminin ve oksijen inhalasyonunun ventilasyon üzerine etkileri üzerinde çalışmalar yoğunlaşmıştır (1,2). EGZERSİZ TESTLERİ Antik dönemden itibaren egzersiz konusunda incelemeler yapılmıştır. Egzersizin sağlık için önemini vurgulayan ilk kişi Hipokrat (MÖ 460-370) olmuştur. Hipokrat doğru beslenme ve yeterli düzeyde egzersiz yapmanın sağlıklı kalmak için gerekli olduğunu bildirmiştir. Galen ise solunumu değiştirmeyen hareketlerin egzersiz olarak kabul edilemeyeceğini söylemiştir. Speck 1883'de Ergostat adını verdiği bir cihazla ilk egzersiz çalışmalarını yapmış, Bounty 1896 da ilk kez bisiklet ergometresi kullanmıştır. WO Atwater (1844-1907) bisiklet ergometresiyle egzersiz metabolizması konusunda çalışmalar yapmıştır. HW Knipping 1929 da ergospirometri için standardize bir metod geliştirmiştir. Ancak modern anlamda yeterli bir ergospirometrenin geliştirilmesi 1950 li yıllara dayanmaktadır. Progresif bisiklet testi Borg ve Dahlstrom tarafından 1962 de tanımlanmıştır. Treadmil ise ilk kez 1800 lerde çiftliklerde kullanılan hayvanların gücünden daha fazla yararlanmak amacıyla geliştirilmiştir. Yine aynı dönemde hapisteki mahkumların daha disiplinli çalışmaları ve tahıl öğütülmesi için treadmil kullanılmıştır. 1952 de Washington Üniversitesi nde Wayne Quinton ve Dr. Robert Bruce tıp alanında kullanılan ilk treadmili geliştirmişlerdir.

8 SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİNİN TARİHÇESİ Bu cihaz kardiovasküler sistem ve akciğer hastalıklarının tanısında kullanılmıştır. Bu araştırıcılar halen de kullanılabilen standart egzersiz protokolunu da geliştirmişlerdir (15,16). Bilgisayarın sistemlere eklenmesinden sonra kardiopulmoner egzersiz testleri konusundaki ilerlemeler de hızlanmıştır. GÜNCEL GELİŞMELER Solunum fonksiyon testleri için önemli bir dönüm noktası yapılan testlerin standardize edilmesine yönelik çalışmalardır. Kullanılan spirometrelerin teknik özellikleri, kalibrasyon, uygulanan yöntemler konusunda ayrıntılı önerilere yer veren bu standardizasyon raporları dünyanın her yerinde aynı yöntemle objektif testlerin yapılabilmesini olanaklı kılmıştır. İlk olarak 1979 da Amerikan Toraks Cemiyeti nin (ATS) yayınladığı spirometri standardizasyon raporundan sonra 1983 de Avrupa Kömür ve Çelik Komitesi nin raporu yayınlanmıştır. Aralıklı olarak yenilenen standardizasyon raporlarını takiben son olarak 2005'de ATS ve ERS işbirliği ile spirometri, akciğer volümleri ve tek soluk karbonmonoksit difüzyon testi için ayrıntılı raporlar yayınlanmış bulunmaktadır (17-22). Günümüzde solunum fonksiyon testleri klinikte hastalıkların değerlendirilmesinde, meslek hastalıkları alanında ve epidemiyolojik çalışmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu alanda arayışlar tamamlanmış değildir. Özellikle genetik bilimi ve moleküler biyolojinin giderek gelişmesi solunum fonksiyonları ve solunum fizyolojisi bilimlerinin de katkısını gerektirmektedir. Gelişen teknoloji çerçevesinde solunum fonksiyonlarının farklı alanlarında yenilik arayışı ve gelişmeler de sürmektedir. Egzersiz sırasında elde edilen tidal akım-volüm halkasının ventilatuar kısıtlanmaya etkisi, ekspiratuar hava akım akım kısıtlanmasının belirlenmesinde negatif ekspiratuar basıncın (NEP) yeri, ekspirasyon havasında nitrik oksit (NO) ve diğer parametrelerin ölçünü ve moleküler biyolojiyle uyumlu yöntemler, havayolu rezistansının değerlendirilmesinde zorlu ossilometrik yöntemlerin kullanılması gibi konularda araştırmalar sürdürülmektedir. KAYNAKLAR 1. Cotes JE, Chinn DJ, Miller MR. Lung Function. 6th E. Blackwell Publishing, Massachusetts, USA. 2006. 2. Fishman AO. Milestones in the History of Pulmonary Medicine. In: Fishman s Pulmonary Diseases and Disorders. Fishman AP, Elias JA, Fishman JA, Grippi MA, Kaiser LR, Senior RM (eds). 3rd Ed. McGraw Hill Company, NewYork, USA, 1998: 3-17. 3. Sprigge JS. Sir Humphrey Davy; his researches in respiratory physiology and his debt to Antoine Lavosier. Anaesthesia 2002; 57: 357-64. 4. Spriggs EA, Gandevia, Bishop PJ. John Hutchinson. Inventor of the spirometer. Proc Roy Soc Med 1976; 69: 450. 5. Petty TL. John Hutchinson s mysterious machine revisited. Chest 2002; 121: 219-23. 6. Spriggs EA. John Hutchinson. The inventor of the spirometer: His north country background, life in London, and scientific achievement. Med Hist 1977; 21: 357-64. 7. Comroe JH. Retrospectroscope: man-cans. Am Rev Respir Dis 1977; 116; 945-50.

SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİNİN TARİHÇESİ 9 8. DuBois AB, Botelho SY, Bedell GN, et al. A rapid plethysmographic method for measuring thoracic gas volume: a comparison with a nitrogen washout method for measuring functional residual capacity in normal subjects. J Clin Invest 1956; 35: 322-6. 9. Mead J. Volume displacement body plethysmograph for respiratory measurements in human subjects. J Appl Physiol 1960; 15: 736-40. 10. Stanescu D, DeSutter P, Van de Woestijne K. Pressure-corrected flow body plethysmograph. Am Rev Respir Dis 1972; 105: 304-5. 11. Milic-Emili J, Mead J, Turner JM, Glauser EM. Improving technique for estimating pleural pressure from esophageal balloons. J Appl Physiol 1964; 19: 207-11. 12. Yernault JC. The birth and development of the forced expiratory manoeuvre: a tribute tu Robert Tiffeneau (1910-1961). Eur Respir Dis 1997; 10: 2704-10. 13. DuBois AB, Botelho SY, Comroe JH. A new method for measuring airway resistance in man using a body plethysmograph: values in normal subjects and in patients with respiratory disease. J Clin Invest 1956; 35: 327-35. 14. Hughes JM, Bates DV. Historical review: the carbon monoxide diffusing capacity (DLCO) and its mebrane (DM) and red cell (Theta.Vc) components. Respir Physiol Neurobiol 2003; 138: 115-42. 15. Hollmann, Wildor, Prinz, Johann Peter. Ergospirometry and its history. Sports Med 1997; 23: 93-105. 16. Hollmann W, Prinz JP. The history and clinical importance of cardiopulmonary assessment of working fitness with special reference to spiroergometry. Z Kardiol 1994; 83: 247-57. 17. Quanjer P H. ed. Standardized lung function testing. Report Working Party Standardization of Lung Function Tests. European Community for Coal and Steel. Bull Eur Physiopathol Respir 1983; 19(Suppl 5)1-95. 18. Miller MR, Crapo R, Hankinson J, et al. General considerations for lung function testing. Eur Respir J 2005; 26: 153-61. 19. Miller MR, Hankinson J, Brusasco V, et al. Standardisation of spirometry. Eur Respir J 2005; 26: 319-38. 20. Wanger J, Clausen JL, Coates A, et al. Standardisation of the measurement of lung volumes. Eur Respir J 2005; 26: 511-22. 21. MacIntyre N, Crapo RO, Viegi G, et al. Standardisation of the single-breath determination of carbon monoxide uptake in the lung. Eur Respir J 2005; 26: 720-35. 22. Pellegrino R, Viegi G, Brusasco V, et al. Interpretative strategies for lung function tests. Eur Respir J 2005; 26: 948-68. 23. Johnson BD, Kenneth CB, Zeballos RJ, Weisman IM. Advances in pulmonary laboratory testing. Chest 1999; 116: 1377-87.

BÖLÜM I SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİ

TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR Doç. Dr. Fadıl ÖZYENER Çok uzun bir tarihi olan akciğer hacim ve işlevlerini belirleme çabaları temel fizyoloji çalışmaları ile başlamıştır (1). Son yarım yüzyılda başta solunum hastalıkları olmak üzere pek çok klinik değerlendirmede yaygın olarak akciğer hacim ve işlevleri saptanarak tanı, tedavi ve izleme kararlarının belirlenmesinde dikkate alınmaktadır (2). Bu işlemlerin gerçekleştirilmesinde spirometre, vücut pletismografisi, akım ölçer ve gaz analizörü gibi araçlar kullanılır. STANDARDİZASYON Solunum sistemi işlevlerini ölçmede kullanılan cihazların sunduğu verilerin ulusal ve uluslarası alanda karşılaştırılabilmesi için temel noktalarda standardize edilmesi gereği açıktır. Bu ihtiyaca cevap vermek üzere öncelikle 1970 li yıllardan başlayarak Amerikan Toraks Derneği (American Thoracic Society, ATS) ve daha sonra da Avrupa Solunum Derneği (European Respiratory Society, ERS) solunum işlevlerinin standardizasyonu için önerilerde bulunmuştur. Her iki dernek son yıllarda raporlarını ortak sunarak bir eylem birliği içine de girmişlerdir. Dahası, bu raporların birçok cihaz üreticisi tarafından temel göstergeler olarak benimsenmesi klinik ve laboratuvar uygulama ve sorumlularına ciddi kolaylık sağlamaktadır. Öyle ki, hemen her disiplinden solunum alanında çalışan ulusal ve uluslararası dernekler, uygulama ve yorumlamada söylem ve yaklaşım birliği için laboratuvarlara cihaz, araç ve gereç alımında ATS/ERS kıstaslarının göz önüne alınmasını tavsiye etmektedirler. Temel Tanımlar Solunum laboratuvarlarında ölçülen değişkenlerin güvenle kullanılabilmesi için cihazların bazı özelliklere sahip olması gerekir. Bunlar doğruluk, tekrarlanabilirlik, üretilebilirlik, ölçüm aralığı ve rezülosyon şeklinde sıralanabilir (3). Doğruluk ( accuracy ), cihazın ölçtüğü değer ile bilinen gerçek (referans) değer arasında uyum olmasıdır. Çevre koşulları, sistemin doğrusallığı ve kalibrasyon gibi bir dizi değişkenden etkilenir. 13

14 TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR Tekrarlanabilirlik ( repeatability, precision ) ise cihazın her izleyen ölçümde aynı değeri -hatalı bile olsa- vermesidir. Belli bir zamanda koşulların değişmediği süreçte bu özellik geçerlidir - aynı teknisyen, aynı yöntem, aynı fiziki laboratuvar ortamı gibi. Üretilebilirlik ( reproducibility ) ise cihazın değişik teknisyen, farklı laboratuvar ortamı gibi farklı koşullarda birbirine yakın, kabul edilir sınırlar içinde sonuç vermesidir. Örneğin bir hastaya çok kez test uygulandığında veya bir ilacın etkisini belli zaman araları ile takip etmede bu özellik önemlidir. Cihazın ölçüm aralığı üretici firmanın belirlediği ilgili parametredeki değişikliğin ölçülebileceği en alt ve en üst sınırdır. Rezolüsyon ise bir parametrede ölçülebilen en küçük değişikliktir. Cihazlarda bu tanımların teknik özellikleri üretici/satıcı firmalarca açık bir şekilde belirtilmiş olmadır. Kullanıcı da (hekim/teknisyen) firmanın yakın işbirliği ile bu özelliklerin cihazın kullanım ömrü boyunca güvenilir sınırlar içinde kalmasından sorumludur. Bir başka ifadeyle; bir solunum fonksiyonu laboratuvarı sonuçlarının tutarlı olması için cihazların kalite kontrol ve/veya kalibrasyonu öngörülen aralarla düzenli yapılmalıdır. Bu bölümde verilen teknik detaylar temel ölçümler içindir. Akademik araştırmalar, epidemiyolojik çalışmalar, çok uzun dönemli gözlemler için daha duyarlı teknik özellikler gerekebilir. Standart Akciğer Hacim Ölçümleri Spirometreler: Akciğerlerin kullandığı veya var olan hava hacim, akım ve kapasitelerinin belirlenmesinde esas olan bu cihazlar hacim ölçer veya akıma duyarlı olmak üzere iki çeşittir. Son yıllarda bilgisayar destekli akıma duyarlı spirometre çeşitleri kulanım kolaylığı dolayısıyla yoğun şekilde tercih edilmektedir (1-5). Hacim spirometreleri: Değişen akciğer hacmini doğrudan ölçen spirometreler ilk geliştirilen cihazlardır. Sulu, kuru ve körüklü spirometreler olarak üçe ayrılır. Sulu spirometreler altın standart olarak kabul edilmektedir. Yaygın olarak ilk kullanıma sunulan bu cihazlar iç içe geçmiş üç silindirden olusur. Olumlu yönleri ucuz olması, kullanış kolaylığı ve yüksek doğruluk oranı iken; sistemdeki kaçak oranın yüksek olabilmesi, fiziki büyüklüğü ve taşınabilir olmaması olumsuz yönleridir. Körüklü tip spirometrelerde ise hava akordeona benzer bir körük içinde toplanır. Sadece ekspirasyon veya her iki solunum şeklini de ölçen tipleri vardır. Günümüzde bilgisayar aracılığıyla çalışan tipleri kullanılmaktadır. Kuru silindirli spirometrelerde ana düzenek bir silindir içinde yatay veya dikey yerleştirilmiş ve sürtünmesi sıfıra indirgenmiş bir pistondur. Solunumla değişen hava hacmine göre pistonun hareketleri saptanarak 10-12 lt ye kadar ölçüm yapılabilir.

TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR 15 Akım spirometreleri: Bilgisayar cihazlarının ve ilgili yazılımların gelişmesi, küçük ve taşınabilir olmaları bu çeşit cihazların çok yaygınlaşmasını sağlamıştır. Akımı doğrudan ölçen bu cihazlar içlerinden geçen hava akımının zaman ile çarpımından hacmini hesaplarlar. En çok kullanılan dört değişik yöntem aşağıdaki gibidir: Türbin pnömotakograf (respirometre): Bu cihazda içinden geçen havanın döndürdüğü bir türbin/pervane vardır. Birçok dişliye seri olarak bağlanmış türbinin hava akımı arttıkça çoğalan dönüş sayısı bir elektronik sayaç tarafından sayılarak geçen akımdan hava hacimleri hesaplanır. Ancak 3 lt.dak -1 dan düşük ve 300 lt.dak -1 dan yüksek akım hızlarına yeterince duyarlı değildir. Basınç farkına duyarlı pnömotakograf: Bu tip cihazlarda kişinin fark etmeyecegi kadar az sabit rezistansı olan bir tüp bulunmaktadır. Akım ne kadar fazla olursa akım tarafındaki basınç rezistansın diğer tarafındaki basınçtan o kadar daha yüksek olur. Bilgisayar aracılığı ile alınan sinyallerden akım ve hacim hesaplamaları yapılır. Isıya duyarlı (tel) pnömotakograf: Bir tüpün merkezindeki telin içinden geçen havanın soğutucu etkisinden faydalanarak hacmin hesaplanması esasına dayanır. Genellikle platin tel kullanılır ve elektrik enerjisi ile ısıtılarak özel bir ısıda tutulur. Ancak ısıtılmış telin epey kırılgan olması nedeniyle cihazın hareket ettirilmesiyle kolaylıkla arızalanması kullanımı zorlaştırır. Pitot tüplü pnömotakograf: Pitot tüpü yerel olarak belli bir noktadaki akımın hızını ölçer. Bu ilkeye dayanarak çalışan spirometrelerde akım, birbirine seri bağlanmış küçük tüplerin birleştirildiği bir basınç-ölçer yardımıyla ölçülür. Düşük akım hızlarına duyarlı değildir. Spirometrede Temel Özellikler Kliniklerde sıklıkla kullanılan FVC, FEV 1, vd değişkenleri ölçmek için bir cihazın sahip olması gereken temel teknik özellikler vardır. ATS ve ERS raporlarına göre bir solunum işlevleri laboratuvarında kullanılacak spirometre hangi tipte olursa olsun en azından 15 sn süre sürekli hacim ölçümü yapabilmelidir (vital ve inspiratuvar kapasite ölçümleri için 30 sn). Bu ölçümde toplayabileceği hacim miktarı en az 8 lt veya fazla, duyarlı olduğu akım hızı en azından 0 ile 14 lt.s -1 arasında olmalıdır. Bu rakamlar normal vücut sıcaklığı, mevcut çevre basıncı ve su buharı ile doymuş (BTPS) hava hacimleri içindir. Cihazın doğruluk değeri her ölçümde ± %3 veya ± 0.050 lt sınırları içinde olmalıdır (6). En yüksek hava akım hızında, toplam direncin 1.5 cmh 2 O. lt -1. s -1 (veya 0.15 kpa. lt -1. s -1 ) altında olması tavsiye edilir. Toplam direnç hesaplanmasında kişinin ağzı ile spirometre arasındaki her türlü araç-gereç (kapak, filtre, vd) dikkate alınmalıdır. Akım-hacim eğrisi Akım-hava eğrisi izlenir veya yazdırılırken ekspirasyon akımı yukarı, ekspirasyon hacmi sağa doğru yazdırılmalı ve akım (lt.s -1 ) ile hava (lt) arasındaki 2:1 oranı

16 TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR korunmalıdır. Örneğin; ekranda izlenirken veya çıktı alınırken akım ekseni 0-10 lt.s -1 ise hacim ekseni 0-5 It arası olmalıdır (6). Maksimum volunter ventilasyon (MVV) Maksimum volunter ventilasyonu ölçmek için gereken spirometre 12 lt.s -1 akım hızlarına kadar 0 ile 4 Hz arasında düz ampitüd -frekans yanıtına (± %10) sahip olmalıdır. En az 12 en fazla 15 sn süre (± %3) ile kayıt yapılmalıdır. MVV ölçümü için doğruluk derecesi ± %10 veya ± 15 lt.dk -1 kabul edilir. Laboratuvarın yapılandırılmasında ve kullanılacak spirometrenin seçilmesinde teknik özelliklerin yanı sıra testleri uygulayacak olan kişilerin bilgi ve beceri düzeyleri ile bilgisayar kullanım deneyimleri çok önemlidir. Günlük yapılması planlanan test sayısı, solunum parametrelerden hangilerinin daha sık kullanılacağı ve ne çabuklukla sonuç/rapor verilebileceği, sistemin taşınabilirliği ve üretici/ satıcı firmaların teknik destek yetenekleri bir solunum laboratuvarının düzenli ve verimli işlemesi için dikkate alınması gereken diğer unsurlar arasındadır (3). Bu kapsamda spirometrik uygulamalardan azami yararı sağlamak için ERS/ATS tarafından tavsiye edilen standardizasyon algoritması Şekil 1 de sunulmuştır (6). Pik Ekspirasyon Akımını Ölçme Tepe/Pik ekspirasyon akımı (Peak Expiratory Flow, PEF) tanımı itibari ile akım ölçer bir cihaz tarafından belirlenmelidir. Bu tip cihazlar en azından 15 Hz (± %5) düz frekans sıklığına sahip, doğruluk sınırları ± %10 veya ± 0.3 lt.s -1 (20 lt.dk -1 ), tekrarlanabilirlik değeri <%5 veya 0.150 lt.s -1 (10 lt.dk -1 ) ve üretilebilirlik ise <%10 veya 0.300 lt.s -1 (20 lt.dk -1 ) olmalıdır. Cihazın ortalama akıma direnci 2.5 cmh 2 O.It -1.s -1 veya 0.25 kpa.it -1. s -1 altında beklenir (6). Bu rakam veya üstünde bir dirence sahip cihaz ile PEF in ölçülmesi normal değerleri olduğundan en az %8-10 düşük gösterebilir (7). Difüzyon Kapasitesi Ölçümü Akciğerlerde gazların solunum zarından geçme yeteneği yapısal ve işlevsel özelliklerce belirlenir. Difüzyon kapasitesi olarak da tanımlanabilen bu özelliğin ölçülmesinde hemoglobine ilgisi oksijenden 200 kat kadar fazla olan CO gösterge gaz olarak tercih edilmektedir (2,8). Karbonmonoksitin akciğerlerde difüzyon kapasitesi (DLCO) STPD koşullarında her bir dakikada ve bir mmhg basınç farkı altında ml cinsinden CO alım hızı olarak tanımlanarak ml.dk -1.mmHg -1 olarak ifade edilir. Tarihsel olarak önce ATS tarafından tanımlanan bu ölçüme, ERS tarafından pulmoner perfüzyon gibi işlevsel özellikler de dikkate alınarak taşıma faktörü (TLCO) adı verilmiş ve birim olarak mmol.dk -1. kpa -1 tercih edilmiştir (8). Ölçüm sistemi içersindeki cihazlar klinik veya laboratuvarına göre değişkenlik gösterse de temel cihazlar aynıdır: bir test gazı kaynağı ventilasyon ölçümü için uygun bir spirometre ve gaz analizörü.

TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR 17 Cihaz performans kıstasları Cihazın doğrulanması Kalite kontrol Denek hasta manevraları Ölçüm işlemleri Kabullenebilirlik Tekrarlanabilme Referans değerler/yorumlama Klinik değerlendirme Kalite değerlendirmesi Teknisyene geri bildirim Şekil 1. Spirometre kullanımında standardizasyon kontrolü akış şeması Kullanılacak spirometre veya pnömotokagrafların yukarıda verilen standart ATS- ERS çalışma ilkelerine uygun olması yeterlidir. Gaz-analizörün 0 a ayarlanması çok önemlidir. Bu sağlandıktan sonra bilinen test gazı dilüsyonları ile yapılan ölçümlerde doğrusallıktan sapma %0.5 in altında olmalıdır. Örneğin test gazı olarak %0.300 CO kullanıldığında dilue gaz örneklerinde maksimum hata % ± 0.0015 ten fazla olmamalıdır (8). Test sırasında yapılan ölçümlerin güvenilirliği için analizör sıfır seviyesinde ve amplitüd kazanımlarında yapılan ölçümler tekrarlandığında minimum sapma göstermelidir. Gaz-analizörün stabilitesi CO için ± %0.001 ve iz gazların tamölçek okunmasında ± %0.5 olmalıdır (8). Üreticilerin cihazın kalite kontrolünün yapılabilmesi için bu ölçümlerle ilgili değerleri sağlaması gerekir. Ortamdaki CO 2 veya H 2 O analizörün ölçümlerine olumsuz etki yapabilir. Bu etkiye karşı üretici firma yardımıyla gerekli önlemler alınmalıdır. Sistemin direnci 6 lt.s -1 lik akımda <1.5 cmh 2 O.lt -1. s -1 olmalıdır. Zaman ölçümünde saniyenin %1 ne (10 snde 100 ms) kadar duyarlı kronometre kullanılmalıdır. Eğer otomatik olarak cihaz tarafından hesaplanıyorsa nefes tutma zamanının doğruluğu belgelenmelidir. Toplam ölü boşluk hacmi (kapaklar, filtre ve ağızlık dahil) mutlaka dikkate alınmalı ve <0.350 ml olmalıdır (2,8). Sistemde

18 TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR sızıntı olmadığından emin olmak gereklidir. En ufak kaçak giriş ölçülen değerlerde kolaylıkla yanlışlıklara yol açacağından bu çok önemlidir. Statik Akciğer Hacimlerini Ölçüm Yöntemleri Helyum dilüsyon yöntemi Bu yöntemde kullanılacak gazlar oda havası veya oda havası ile O 2 karışımı ve helyumdur. Ölçümden önce sistem içinde yer alan gaz karışımında ~%10 helyum ölçülecek şekilde sisteme %100 helyum ilave edilmelidir. Sistemin karıştırıcı haznesi tüm solunum devresi içindeki gazı karıştımayı ekshalasyon sonrası en geç 8 sn içinde bitirmelidir. Sıklıkla, yeterli helyum karışımları elde edildiğinden emin olmak için solunum devrelerinde ~50 lt/dk -1 lık akım hızları kullanılır (9). Termal iletken tip helyum analizörü en sık kullanılandır (2). Ölçüm aralığı ~%0-10% arası, rezolusyonu tüm aralıkta %0.01%, helyum düzeyindeki %2 ani değişikliğe 15 sn den kısa sürede %95 yanıt olmalıdır. Cihaz 10 dk'ya kadar ölçüm döneminde %0.02 sapma gösterebilir (9). O 2 düzeyinin tüketim dolayısıyla önemli oranda değişebildiği bir sistem kullanılıyorsa, helyum analizörü olası tüm O 2 seviyelerine karşı kalibre edilmelidir. Termal iletken analizörler ısı değişmelerine duyarlı olduklarından cihaza giren gazın ısısının kalibrasyonda kullanılan ile aynı olmasına dikkat edilmelidir (2,9). Helyum analizörleri cihaz içindeki basınç ve neme göre (ATPS) akciğer hacimlerini belirlerler. Bu nedenle hacimleri BTPS koşullarına göre düzeltmek için cihazın solunum devrelerindeki ısı ve basınç ölçülerek hesaba katılmalıdır. Cihazın ısı sensoru 12-30 C arasında 0.5 C tan daha iyi bir doğruluk değerine sahip olmalı ve devrelerdeki ısıda 5 C a varan değişikliğe 30 sn'den kısa sürede %90 yanıt vermelidir. Solunum kapakları ve ağızlığın toplam ölü boşluk hacmi <100 ml olmalı ve sterilizasyon için kolaylıkla parçalara ayrılabilmelidir (5,9). Nitrojen arınma ( wash-out ) yöntemi Nitrojen analizörleri bütün ölçüm aralığında (%0-80%) %0.2 hata payı ile doğrusal olmalıdır. Rezolusyonu %0.01, N 2 düzeyinde %10 luk ani bir değişikliğe 60 ms den kısa sürede %95 oranında yanıt vermelidir (9). Bu teknik özellikler cihazın kalite kontrol belgesinde üretici firma tarafından onaylanmalıdır. Sistem saniyede akım ve kanal başına 40 örnek ve N 2 uyarısı alma kapasitesinde olmalı, ekshale edilen N 2 miktarını gerekli düzeltmeleri yaparak en az her 25 ms'de hesaplamalıdır (10). Gereken spirometrenin standart ATS/ERS çalışma ilkelerine uygun olması, hatta 0-6 lt.s -1 akım hızı ölçüm aralığında olması bile yeterlidir. Hastayı oda havasından %100 O 2 havasına geçirecek kapak sisteminin ölü boşluk havası <100 ml olmalıdır. Oksijen, geçirgen olmayan %100 kuru oksijen dolu bir gaz torbasından veya bir vana yardımıyla sağlanabilir. Oksijen vanalarındaki basıncın, ölçüm hatalarını en azda tutmak için <1 kpa (<10 cmh 2 O) olması yeterlidir (2,9).

TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR 19 Vücut pletismografisi Solunum manevraları sırasında torasik hacimdeki değişimleri belirleme yöntemlerinden biri de akciğer gazlarındaki sıkışma veya genişlemeye bağlı hacim, basınç veya akım değişikliklerini pletismograf ile saptamaktır. Kapalı ortamda (kabin içersinde) yapılan üç çeşit vücut pletismogramı vardır: a) basınç pletismogafı: hacim sabit tutulur, basınçtaki farklar ölçülür, en sık kullanılan tiptir; b) hacim pletismogafı: basınç sabit tutulur, hacimdeki farklar ölçülür; c) akım pletismogafı: sabit basınçlı ortamdaki akım farkları ölçülür. Sonuncusu, pnömotakograf çıkışını tıkayarak duruma göre diğer iki değişkenden birini ölçebilecek pletismograf tipine dönüştürülebilir (2). Tüm çeşitlerde ± 5 kpa ( ± 50 cmh 2 O) ağız basıncını ve 8 Hz den daha büyük düz frekans yanıtını ölçebilecek bir dönüştürücü ( transduser ) gereklidir. Kabin basıncındaki değişiklikleri ölçen dönüştürücünün doğruluğu ± 0.02 kpa (± 0.2 cmh 2 0) olmalıdır (9). Isı oynamaları 1.0 kpa (10 cmh 2 O) a kadar basınç farklarına yol açabilir, bu durumda dönüştürücünün daha hassas çalışması gerektiği dikkate alınmalıdır. Sistemde yer alan spirometrelerin standart ATS/ ERS ölçülerine uygun olması yeterlidir. Pletismografın içinde termal oynamalara bağlı ısı değişikliklerine tüm cihaz tiplerinde sık rastlanır. Akciğerlerin sıkışma-genişleme eğrisindeki sistematik sapmalardan kaynaklanan bir hacim -basınç grafiği çizilerek bu durum saptandığında, düzeltme yoluna gidilmelidir (2,11). Üreticiler cihazlarının frekans yanıtlarını sistem içersinde belirtmeli ve kullanıcının kontrol yapabilmesi için gerekli talimatları sağlamalıdır. Sıklıkla sinüzoidal hacim dalgası sinyali uygulaması ile frekansın doğruluğu onaylanmaktadır (11). Genellikle minimum yeterli frekans yanıtı kullanılan sinyalin 5 katı olarak kabul edilir. Yüzeyel soluma ( panting ) 1 Hz ise sinyalin doğruluk derecesi 5 Hz dir. Yüzeyel soluma frekansının 1 Hz in biraz üstünde olması bile minimum yeterli frekans yanıtını 8 Hz lik bir değere getirecektir (9). LABORATUVAR KOŞULLARI Fiziki Ortam Solunum fonksiyon testlerinin gerçekleşeceği laboratuvar hasta ve/veya denek ile hekim ve teknisyen için uygun bir ortam oluşturmalıdır. Kişide hastalık vb etkenler dolayısıyla zaten varolabilen endişe ve/veya kaygının dışında fazladan stres oluşturacak şekilde malzeme ile dolu veya aşırı küçük odalar bu amaçla kullanılmamalıdır. Uygun ısı (17-24 C) ve nem (%50-60) ile yeterli havalandırma ve alanın olduğu, kişinin kendini rahat hissedeceği bir ortam sağlanmalıdır (2,3). Isı ve nem cihazların doğru çalışması ve kalibrasyonu açısından da önemlidir.

20 TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR Hekim/Teknisyen Solunum fonksiyon laboratuvarı idaresinden bir hekim sorumlu olmalıdır. Sorumlu hekim solunum fizyolojisi, solunum işlevi cihazları ve testlerin yorumlanması konusunda yeterli bilgi ve deneyime sahip olmalıdır. Her sonucun kabul edilebilirliği ve tekrar edilebilirliği kontrol edilmeli, testlerin değerlendirilmesinde ilgili topluma uygun Referans Değerleri seçilmelidir (2-5). Laboratuvarın günlük işleyişinde hekimle beraber çalışacak teknisyen çok önemlidir. Cihazların her an kullanıma hazır tutulması, bazıları epey karmaşık olan testlerin uygulanmasında hasta veya denekle iyi iletişim kurması açısından teknisyenin eğitimli ve deneyimli olmasına dikkat edilmelidir (2,3,5). ATS/ERS kılavuzları teknisyenlerin en az 2 yıllık meslek yüksek okulu mezunu olmasını tavsiye etmektedir (3). Solunum fonksiyon testlerinin uygulama ilkeleri, kalite kontrol, hijyen, etik değerler ve temel solunum fizyoloji ve patofizyolosi hakkında donanımlı olmaları tercih edilmektedir. Eğitimin sürekliliğini sağlamak açısından Ulusal ve Avrupa Solunum Derneği yıllık kongrelerinde teknisyenlere yönelik düzenli uygulamalı kurslar yapılmaktadır. Teknisyenlerin ne kadar tücrebeli olsalar da uygun aralarla yenilenme kurslarına katılmaları önerilmektedir. Farklı ortamlarda değişik öğreticilerin uygulamalarını izleme ve tekrarlama ile değişik bakış açıları kazanılarak yeni bilgi ve beceri edinmenin kolaylaştığı vurgulanmaktadır (12). Kalite Kontrol Sağlıklı bir laboratuvar işleyişi için cihazların kalite kontrolu ve kalibrasyon vazgeçilmezdir. Kalibrasyon, bir cihazın akım veya hacmin sensöre duyarlı değerleri ile gerçek akım ve hacim değerleri arasındaki ilişkinin bir refarans cihazla karşılaştırarak doğrulanmasıdır. Bu işlem üretici/satıcı firma aracılığıyla cihazına ve parametresine göre 3 ay-2 yıl arası değişen zaman diliminde yapılabilir. Kalibrasyon denetimi ( check ) ise günlük uygulamada kullanılan ve ölçülen değerlerin kabul edilen (± %1, 3 veya 5 olabilir) sınırlar içinde olup olmadığını denetleyen ölçümdür. Cihaz kalibrasyon denetimini geçemezse referans kalibrasyon için gözden geçirilmeli gerekirse bakıma alınmalıdır (2-6). Sağlıklı bir kalibrasyon denetimi için atmosfer basıncı, nem ve oda sıcaklığı gibi çevre koşulları her laboratuvarda düzenli kaydedilmeli ve ölçüm düzeltmeleri (BTPS) için cihazlara günlük girişleri yapılmalıdır. Eğer gün içinde çevre koşullarında önemli farklar oluşursa (30 dk. içinde >3 C değişiklik) veya çok sayıda gruplar halinde test yapmak gerekirse kalibrasyon denetimi tekrarlanmalıdır. Bu sayede olası sorunlar erken tanınabilir ve laboratuvar içi olaşabilecek günlük dalgalanmaların önüne geçilebilir. Isı mutlaka ± 1 C kesinlik içersinde ölçülmeli ve 17 C altında olmamalıdır (3). Eğer özel üretilmiş bir cihaz değilse bu değerler altında hatalı ölçüm olasılığı yüksektir.

TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR 21 Bir değer önemli nokta; hacim spirometelerinde cihazın içindeki ısının ölçülmesi ve hesaplamalarda dikkate alınmasıdır, aksi takdirde FEV 1 ve FVC gibi hacimlerde %6 ya kadar hatalı sonuçlar çıkabilir (6). Bu gibi sebeplerle ısı, nem ve basınç ölçer cihazların doğru değerleri gösterdiğinden emin olunmalı, bakım ve kalibrasyonları önemsenmelidir. Hacim kalibrasyonunda kullanılan şırınga ± 15 ml veya ± %0.5 (3 lt.lik şırınga için ± 15 ml) sınırları arasında bir doğruluk değerine sahip olmalıdır. Spirometre bir sistem bütünü olarak sızıntılara karşı her gün gözden geçirilmelidir (4-6,13). Ölçümlerin güvenilirliği açısından sızıntılar çok önemsenmelidir. Sisteme spirometre çıkışından (tercihen ağızlığıda kapsayacak şekilde) sürekli 3.0 cmh 2 O (0.3 kpa) pozitif basınç verilerek kontrol edilebilir. Bir dakika içinde 30 ml den fazla kaçak saptanması düzeltilmesi gereken bir sızıntıdır. Hacim spirometreleri 3 aylık aralıklarla ölçmeleri gereken tüm hacim yelpazesi açısından uygun referanslara karşı test ve kalibre edilmelidir (6). Akım spirometrelerinde hacim kalibrasyonu denetimi için 2.5-3 lt.lik şırınga kullanılarak günlük kalibrasyon yapılmalıdır. Değişik hacimler en az 3 kere 0.5 ila 12 lt.s -1 hızla ve ~6 sn ila <0.5 sn arasında değişen süreyle akım verilerek test edilir. Her akımda cihazın doğruluk değeri ± % 3.5 olmalıdır. Tek kullanımlık akım sensoru kullanılan cihazlarda stoktan her gün yeni bir sensor test edilmelidir (6). Doğrusallık (linearite) için haftalık kalibrasyon denetimi yapılmalıdır. Bunun için 3 lt.lik şırınga ile düşük, orta ve yüksek şiddette akım 3 er kez sisteme gönderilerek hacim kalibrasyonu yapılmalıdır. Bu hacimlerin her biri ± %3.5 luk doğruluk gereksinimi sınırları içinde olmalıdır (6). Üretici/satıcı firmanın desteği kalite kontrolunun sağlanmasında çok önemlidir. Önerileri doğrultusunda cihazların bakımı, idame ve referans kalibrasyonları düzenli aralarla zamanında yapmaları sağlanmalıdır. Yapılan işlemler yazılı ve/veya dijital belge halinde arşivlenmelidir. Bu belgenin içerdiği bilgiler arasında cihazda yapılan onarımın açıklanması, kalibrasyon sonuçları, yazılım ve donanım yenilemeleri ile tarihleri, cihazın yerdeğişiklikleri sonrası kalibrasyon ve kalite kontrol sonuçları mutlaka bulunmalıdır (2-6,8). Ayrıca günlük işleyiş açısından her laboratuvarda yazılı bir kalite/protokol defteri olmalı ve en azından şu bilgileri kapsamalıdır: testten önce yapılması gerekli kalibrasyon, test-perfomans protokolu (amacı ve yapılış şekli), yöntemin genel tarifi ve aletle ilgili özel bir durum varsa açıklanması, hastanın teste hazırlanması, ilgili güvenlik uyarıları (panik, acil durumlar da ne yapılacağı, infeksiyon uyarısı gibi), referans değer tablo ve formülleri. Bu belge sorumlu hekim ve sorumlu teknisyen tarafından imzalanarak arşivlenmelidir. Uygun arşivleme belge örnekleri ATS/ ERS kılavuzlarında tavsiye edilmektedir (3,6,8,9).

22 TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR Tekrar/takip testleri mümkün olduğu kadar günün benzer saatlerinde aynı teknisyen tarafından yapılmalıdır. Birden fazla test yapılacaksa uygulamaların bir biri üzerine etkileri, kişinin üzerine binecek yük ve laboratuvarın çalışma akışı dikkate alınarak testler arasında uygun zaman araları bırakılmalıdır. ATS/ERS tarafından tavsiye edilen bir test-performans sıralaması Tablo 1 de gösterilmiştir (3). CO analizörü kalite kontrolü: Her testten önce CO gaz analizörü sıfırlanmalıdır. Her testten sonra da işlem sırasındaki herhangi bir sapmayı gözden kaçırmamak için sıfırlama işlemi tekrarlanmalıdır. Her gün 3 lt.lik şırınga ile hacim kalibrasyon denetimi yapılmalıdır. İnspire edilen hava, vital kapasite, alveoler ventilasyon ve total akciğer kapasitesi ölçümleri karşılaştırıldığında uyumsuzluk dikkat çekerse kalite kontrol kalibrasyonu düşünülmelidir (8). Haftalık olarak veya kuşkulanıldığında yapılacak kontroller şunlardır: öncelikle cihazın kullanım kılavuzunda varsa sızıntı testi, sonra kalibre edilmiş 3 lt.lik şırıngayı test modundaki cihaza bağlayarak DLCO testi, son olarak standard denek (biolojik kontrol) veya simulatör kullanarak DLCO testi (14). Standard denek sağlıklı, sigara içmeyen bir kişi olmalıdır. Eğer biolojik kontroldeki DLCO önceki bilinen değerlerden %10 saparsa test tekrarlanmalıdır. Her 3 ayda bir cihazın doğrusallığı değerlendirilmelidir. Bir dizi bilinen test gaz dilusyonlarını ölçmek en kolay uygulanır yaklaşımdır. Ayrıca, zamanlayıcının doğruluğuda her 3 ayda bir kontrol edilmelidir (8). Helyum analizörü kalite kontrolü: Helyum ölçerin stabilitesi, 10 dk ölçüm boyunca ölçümde sapmaların % 0.02 den az olduğu haftalık olarak, doğrusallığı ise dönem dönem veya ne zaman gerek görülürse denetlenmelidir. Bu bilinen bir helyum düzeyinin belli hava hacimleri ile karıştırılması ile yapılabilir. Ancak modern helyummetrede birkaç ay içinde yapılan haftalık doğrusallık testleri hata vermediyse, sonrasında 3 veya 6 ayda bir yapılan kontrol yeterlidir. Aylık standart denekle test hem cihazın hem de işlem dizisinin kontrol edilmesi için tavsiye edilmektedir (9). N 2 analizör kalite kontrolü: Hastayı teste almadan önce N 2 analizörü %100 O 2 kullanarak sıfıra ayarlanmalı, takiben oda havasını kullanarak ölçüm onaylanma- Tablo 1. Solunum fonksiyon testlerini yapmada tavsiye edilen sıralama Dinamik performans: spirometre, akım-hacim halkası, PEF Statik akciğer hacimleri ölçümü Bronkodilator ajan inhalasyonu (gerekiyorsa) Difüzyon kapasitesi (DLCO) Dinamik performansın tekrarlanması (bronkodilator verildiyse)

TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR 23 lıdır. Oda havasındaki N 2 yüzdesi beklenen (%78.08) değerin %0.5 sınırları içinde olmalıdır. İlk kullanım önce ve sonra her altı ayda cihazın doğrusallığı, onaylı sanayi tipi bir kalibrasyon tüpündeki veya özel dilusyon teknikleri ile hazırlanmış karışımlardaki N 2 konsantrasyonlarını ölçerek teyit edilmelidir. Saptanan değerler beklenenin ± % 0.5 sınırları içinde olmalı, farklı değerler çıkarsa doğrusallık yeniden sağlanmalıdır (9). Akım ve hacim çıktılarının doğruluğu günlük olarak şırınga ile kalibrasyon denetimine tabi tutulmalıdır. Aylık olarak ekspirasyon hacimleri oda havası ile dolu şırınga, inspirasyon hacimleri ise %100 O 2 dolu şırınga ile denetlenmelidir. Isının doğru ölçüldüğünden emin olunmalı, biolojik kontrollerle de ayda bir kez kontrol yapılmalıdır (6). Pletismografın kalite kontrolü: Spirometre ve/veya pnömotakografın kontrolu yukarda anlatıldığı gibidir. Ağız basıncını ölçen dönüştürücü ( transduser ) günlük kalibrasyon denetiminden geçirilmelidir. Ayrıca pletismograf sinyali de her gün, ölçüm manevraları sırasında oluşanlara benzer frekans ve büyüklükteki hava hacimleri kullanılarak denetlenmelidir (9). Cihazın doğruluk değerinin onaylanması bilinen bir hacim (model akciğer veya bir kutu) kullanılarak düzenli olarak yapılmalıdır (9,11). Ortama uygun bir kap içinde termal kütle (bakır yün gibi) koymak akciğer içindeki izotermal koşulları taklit etmek için gereklidir. Hesaplamalar için çevre ısısı ve basıncının (vücut ısı ve basıncı yerine) cihaza girilmiş olmasına dikkat edilmelidir -ATPS olmalı. Model akciğerdeki gaz hacmini ölçen erişkin tip pletismografın doğruluğu (en az 5 ölçümün ortalama değeri) ± 50 ml veya %3 sınırları içinde olmalıdır (11). En azından aylık (gerekirse daha önce) en az 2 biolojik deneğin fonksiyonel rezidüel kapasitesi (FRC), rezidüel hacmi ve total akciğer kapasitesi (TLC) ölçülmelidir. Aynı kişilerde önceki değerlerden önemli bir sapma bulunması (± >%10 FRC ve TLC, veya ± >%20 RV) hata uyarısı olarak kabul edilmelidir. Cihazın yanlış alarm frekansını azaltmak amacıyla, bu kıstaslar bu değerler için bildirilen varyasyon katsayılarının 2 katı olarak bildirilmiştir (9). Hijyen/İnfeksiyon Kontrolu ve Güvenlik Solunum fonksiyon testleri hasta veya teknisyen için özel bir infeksiyon riski taşmaz (2,3). Doğrudan temas, kirli aletler veya damlacık geçişi yolu ile bulaşma olur. Temel önlemleri almak infeksiyon riskini en aza indirmek için yeterli olur. Bu önlemleri şu şekilde sıralayabiliriz. Hekim veya teknisyen tercihen her zaman eldiven takmalıdır. İnfeksiyon bulaştırma ihtimali yüksek olan hastalarla çalışılıyorsa mutlaka eldiven kullanılmalıdır. Eldiven giyilmediğinde en düşük bulaşı ihtimalinde bile ağızlık, tüp veya kapaklara dokunulduğunda hemen eller uygun yöntemle yıkanmalıdır.

24 TEKNİK EKİPMAN VE LABORATUVAR Tek kullanımlık ağızlık ve burun mandalı tercih edilmelidir. Mümkün değilse, tekrar solumalı sistemler kullanılmak zorunda ise hastanın soluduğu ağızlık, tüp ve kapaklar her testten sonra değiştirilmeli ve arındırılmalıdır ( sterilizasyon ) (2-6). Hacim spirometrelerinde her yeni hasta performansından önce cihaz damlacık infeksiyonu riskini azaltmak için oda havası ile en az 5 kez en düşük ve en yüksek hava hacimleri kullanılarak işlemden geçirilmelidir (3,5). Bazı akım spirometrelerinde tek kullanımlık pnömotakometreler vardır. Bunlar uygun kullanıldığında her testten sonra tüp ve kapakları değiştirme ihtiyacını ortadan kaldırır. Ancak ticari olarak bulunabilen bu tek kullanımlık ölçerlerin FVC, FEV 1 gibi zorlu ölçümlerde ki hata payı üzerinde tartışma vardır. Düşük impedanslı engel FVC ve FEV 1 üzerine önemli bir etki yapmazken (15), filtre tipindeki engel FEV 1 (-44 ml) ve pik ekspiratuvar akım (PEF; -0.47 lt.s -1 ) da küçük ama önemli azalmalara yol açmış, fakat DLCO, alveolar hacim veya total akciğer kapasitesini etkilememiştir (16). İnfekte olduğu bilinen hastalarda aletin materyelle bulaşmasını engellemek için bakteri filtreleri tercih edilmeli ve kalibrasyon filtre takılı iken yapılmalıdır. İnfeksiyon kaynağı olarak reversibilite veya provakasyon için kullanılan nebulizatörler en önde gelir. Bu gereçler mutlaka kullanım sonrası sterilize edilmeli ve reversibilite için ölçülü doz inhalatörler, bir kullanımlık ağızlık veya hazneler tercih edilmelidir (2-5). Her türlü vücut sıvısı ve kan infekte kabul edilerek önlem alınmalıdır. Genel olarak spirometrik ölçümler esnasında HIV ve hepatit B bulaşı tehlikesi azdır. Tüberküloz ve benzer yüksek risk grubu hastalarda testler günün sonunda yapılmalı, kullanılan malzemelerin ayırılmasına ve özenle sterilizasyona dikkat edilmelidir. Mümkünse ayrı ortamlarda bu kişilere test uygulanması tercih edilmelidir (2-5). Spirometreler ve diğer cihazlar üreticilerin tavsiyesine göre temizlenmeli, bu işlem sırasında parçalarına ayrılması gerekiyorsa temizlenme ve birleştirmeyi takiben kalibrasyon ihmal edilmemelidir (3). Üretici firmaların temizleme ve sterilizasyonda kullanılabilecek olası kimyasal maddeler ve araç-gereçler hakkında açık ve ayrıntılı yönlendirme kılavuzları olmalıdır. Acil durumlar için bir hareket planı yapılmalı ve laboratuvarda kolayca görünür şekilde asılı olmalıdır. Testler sırasında tercihen her zaman hekim bulunmalı, mümkün değilse gerektiğinde en kısa şekilde hekime ulaşım yöntemi önceden belirlenmiş olmalıdır. Acil müdahale ilaçları, oksijen, ilgili eriyikler, defibrilatör, solunum yolu müdahale aparatları gibi malzemeler kolayca ulaşılabilecek şekilde hazır bulundurulmalıdır. KAYNAKLAR 1. West JB. Respiratory Physiology -the Essentials. 8th ed. Baltimore, Philadelphia: Lippincott, Williams and Wilkins, 2008: 158.