VÜCUT PLETİSMOGRAFI VE HAVAYOLU DİRENCİ Doç. Dr. Gaye Ulubay Başkent Üniversitesi Göğüs Hastalıkları AD 1
Tanım Plethysm (yunanca)= basınç Pletismograf= bir vücut kısmının basıncını ölçen, kaydeden alet 2
Torasik Gaz Hacmi (TGV/V TG ) Alveoler basıncın herhangi bir seviyesinde toraks kafesinde bulunan mutlak gaz hacmidir Nonspesifik bir terimdir FRC seviyesinde ölçülürse TGV=FRC Akciğer volümlerinin ölçümünde FRC anahtar rol oynar (FRC= ERV+RV) (TLC= VC+RV) 3
FRC ölçümü için kullanılan yöntemler Helyum dilüsyon (FRC He ) Nitrojen arındırma (FRC N2 ) Pletismograf (FRC pleth ) Görüntüleme yöntemleri 4
Vücut Pletismografisi ile FRC Ölçülmesi Sağlıklı bir bireyin FRC değerlerinde, bu üç yöntem arasında çok az fark vardır Hava hapsinin olduğu hastalıklarda ise FRC Pleth, FRC He ve FRC N2 ile ölçülene göre daha yüksektir 5
6
Pletismografın Avantajları Havayolu obstrüksiyonu olan hastalarda sonuçları daha doğru Ventilasyonun dağılımından etkilenmez Uygulaması kolay ve çabuk Aynı seansta Raw ve Gaw ölçülebilir 7
Pletismografın Dezavantajları Pahalı Daha geniş alan gerekli Klostrofobik hastalarda kullanımı zor 8
Pletismografın Endikasyonları Hasta diğer yöntemlere uyum sağlayamıyorsa Hava hapsinin değerlendirilmesi Diğer SFT endikasyonları 9
Boyle Yasası Sabit ısı altında, sabit bir gaz kütlesi komprese veya dekomprese olduğunda, bu gazın basıncı, HACİM x BASINÇ sonucu sabit tutulacak şekilde artar veya azalır P 1 x V 1 = P 2 x V 2 Bu yasaya dayanarak, hızlı yüzeyel solunum manevraları (panting) sırasında toraks içi hacimde yani kabin içinde oluşan değişiklikler, vücut pletismografisi ile ölçülür 10
Neden Panting? Epiglotun sürekli açık kalmasını sağlar, alveoler basıncın daha doğru ölçülmesine imkan verir Küçük hızlı solunum az iş gücü gerektirir, termal kayma etkisini önler FRC ye yakın noktada ölçüme kolaylık sağlar Trasedeki artefaktları azaltır 11
12
Mekanizma Toraks içi gaz hacmi bilinmeyen bir kişide izotermal koşulda FRC seviyesinde havayolu bir kapatıcı (shutter) ile kısa süre kapatılır Shutter kapatıldığı sırada kabin içinde akım değişikliği sıfırdır Ağız içi basınç = Alveol basıncı Kişiye panting manevrası yaptırılarak toraks içi gaz hacmi sıkıştırılır ve gevşetilir Bu sırada ağız içi ve kabin basınçlarında değişiklikler olur (P kabin ve P ağıziçi ) VTG (FRC seviyesinde) 13
P 1 x V 1 = P 2 x V 2 P alv 1 x V TG 1 = P alv 2 x V TG 2 (P alv 1- P H2 O)x V TG 1 = (P alv 2- P H2 O)x V TG TG 2 V TG 1 = - (ΔV / ΔP) x P B P alv 1 ve V TG 1: Kompresyon öncesi mutlak akciğer volüm ve basıncı P alv 2 ve V TG 2: Gevşetme öncesi mutlak akciğer volüm ve basıncı 14
FRC elde edildikten sonra, spirometrik ölçümden elde edilen IC ve ERV manevraları yardımıyla (FRC= ERV+RV) (TLC= VC+RV) 15
Uygulama Pletismograf çalıştırılır Kalibrasyon Cihaz, hastanın uygun oturabileceği şekilde (boyun defleksiyonu/ ekstansiyonu olmadan ağızlığa erişebilecek şekilde) ayarlanır İşlem anlatılır, burun mandalı kullanılır ve hasta, yanaklarını elleri ile destekler 16
17
18
19
Genellikle 3-10 stabil tidal solunum sonrası shutter kapatılır ve panting manevrası (2 soluk/sn, 0.5-1.0 Hz lik frekansda ve ±10 cmh 2 O) başlatılır, bu sırada ağız içi basınç ve kabinde oluşan basınç değişiklikleri ölçülür 3-5 uygun panting manevrası (%5 den fazla değişim göstermeyen) kaydedilir ve ortalaması VTG= FRC olarak alınır 20
21
Ciddi dispnesi olan hastalar hemen ERV manevrasını yapmakta zorlanabilir İkinci öncelikli olarak önce IC, sonra ERV manevraları yaptırılabilir Panting sonrası 2-3 kez tidal solunum, ardından ERV ve IVC manevraları yaptırılabilir 22
Panting yapamayan hastalar? Kapalı shuttera karşı hızlı ve derin inspiryum yaptırılır panting TGV ölçümü 23
24
Pletismograf Çeşitleri BASINÇ PLETİSMOGRAFI VOLÜM PLETİSMOGRAFI AKIM PLETİSMOGRAFI 25
1. Basınç Pletismografı Kabin içi volüm sabit, basınç değişkendir Shutter kapalı iken, P mouth = P alv ölçülür (1) Hava akımı (2) Pletismograf basıncı (3) 26
2. Volüm Pletismografı Kabin içi basınç sabit, volüm değişkendir Shutter ve pnömotograf kabin dışındadır Shutter kapalı iken, P mouth = P alv (1) hava akımı (2) ölçer 27
3. Akım Pletismografı P ve V pletismograflarının özelliklerini birleştirir Shutter kapalı iken, P mouth = P alv (3) Hava akımı (1) Kabin volümü (2) ölçülür 3 28
Donanım Ağız transduseri, ±5 kpa ( ±50 cm H 2 O) ağız basınçlarına ve 8 Hz lik frekanslara duyarlı olmalı Kabin basınç transduseri, ±0.02 kpa (±0.2 cm H 2 O) büyüklüğündeki değişiklikleri ayırt edebilmeli 29
Kalite-kontrol Ağız basınç transduser kalibrasyonu günlük yapılmalı Pletismograf sinyalleri her gün kontrol edilmeli Periyodik olarak bilinen bir hacimle ölçüm denenerek, ölçümler kontrol edilmeli (bir akciğer modeli veya hacmi bilinen bir kutu vb) Biyolojik kontrol olgularla (2 kişi), en az ayda bir ölçüm yapılmalı (FRC ve TLC > %10 ; RV > %20 değişmiş ise Cihaz Kontrolü!!) 30
Havayolu direnci ve ölçülmesi 31
Solunum Sistemi Direnci Gaz moleküllerinin birbiri ile sürtünmesi Gaz moleküllerinin hava yolu duvarı sürtünmesi (Raw) Dokuların genişler yada daralırken sürtünmesi sonucu meydana gelir ile 32
Havayolu Direnci (Raw) Akciğerlerden dışarı/ içeri doğru akan gaz akım hızının her bir ünitesine karşılık uygulanan basınçtır gaz akım hızı = atmosferik basınç ve alveol basıncı arasındaki farktır Sürücü basınç ( P=Patm- Palv) Raw, ventilasyonu etkileyen önemli bir unsurdur 33
Hava Yolu Direncini Etkileyen Faktörler Solunan gazın fiziksel özellikleri Hava akımının şekli, hızı Hava yollarının total kesit alanı 34
Solunan Gazın Fiziksel Özellikleri Bir gazın viskositesi /dansitesi ne kadar fazla ise, hava yolu direncine katkısı o kadar fazladır 35
Hava Yolu Direncini Etkileyen Faktörler Solunan gazın fiziksel özellikleri Hava akımının şekli, hızı Hava yollarının total kesit alanı 36
Hava Akımının Şekli, Hızı Havayollarımızdaki akım şekli her yerde aynı mıdır? 37
Havayollarında Akım 3 Şekilde Olabilir Laminer akım Türbülan akım Bozulmuş laminer akım 38
Laminer Akım Özellikleri Sessiz, yavaş parabolik akım Akım merkeze doğru <2 mm havayollarında Laminer akımda direnç düşüktür 39
Türbülan Akım Yüksek akımda ortaya çıkar Moleküllerin zigzag çizerek çarpışması sonucunda olur Gürültülüdür Geniş havayollarında (trakea, ana bronşlar) Havayolu direnci yüksektir 40
Bozulmuş Laminer Akım Trakeabronşial ağacın çoğunda gözlenir Oluşumu için enerji gereklidir Egzersizde ve öksürük sırasında oluşur 41
Türbülan akım Laminar akım Trakeobronş sisteminde akım çeşitleri 42
Hava Akımının Şekli, Hızı Hava akım hızı Gaz moleküllerinin geçiş hızı ile belirlenir Akım hızı alveollere gelince yavaşlar En yüksek direnç daha yüksek hız nedeniyle orta boylu bronşlardadır 43
Havayollarının dallanması Çap 1/2 azalırsa direnç 16 kat artar 44
Havayollarının Dirence Katkısı Burun, ağız, yukarı hava yolları %50 Trakea, bronşlar %30 Periferik hava yolları %20 45
Hava Yolu Direncini Etkileyen Faktörler Solunan gazın fiziksel özellikleri Hava akımının şekli, hızı Hava yollarının total kesit alanı 46
Raw ın Etkilendiği Durumlar KOAH, akut astım atağı Amfizem Havayolunda tümör, mukus tıkaçlar, yabancı cisim aspirasyonu Erken ya da hafif KOAH da Raw genellikle normaldir 47
Amfizem, KOAH, Astım
Havayolu Direnci Ölçüm Yöntemleri Özefagus balon kateter metodu Zorlu osilasyon tekniği Hava akımı kesilme (interrupter) tekniği (R int ) Vücut pletismografisi 49
Vücut Pletismografı Direk olarak havayolu direncini ölçen tek yöntem Aynı manevrada AC volümleri ve iletkenlik de ölçülür 50
Poiseuille Kanunu Direnç = Basınç / Akım (cm/h 2 O/sn). V = ΔP = ΔPπr4 8ηl. V8ηl π r4 ΔP : İlerletici basınç η : Viskozite katsayısı l : Tüpün uzunluğu : Gaz akım hızı V. Akım = Basınç Direnç Direnç = ΔP V. Patm- Palv = Ağız içi akım Ağızlık ve pnömotakografın direnci hastanın total 51 direncinden çıkarılır
Yöntem Cihaz hastanın uygun oturabileceği şekilde ayarlanır Ölçüm sırasında burun mandalı kullanılır ve hasta yanaklarını elleri ile destekler Kapı kapanır, shutter açıkken panting yaptırılırak ağız içi akım hızı pnömotakograf ile ölçülür TV sonunda shutter kapatılır Ağız içi basınç ölçülür Akım ile basınç arasında S biçiminde eğri elde edilir Ağız basıncı/ pletizmograf basıncı oranı elde edilir 52
53
54
Raw Kabul Edilebilirlik Kriterleri Basınç-akım/ volüm-akım eğrisi kapalı olmalı Termal kayma olmamalı Panting 1-1.5 Hz lik frekansda ve ±1 kpa (±10 cmh 2 O) yapılmalı Her manevra için Raw ve Gaw hesaplanmalı Kabul edilebilir 3 ya da daha fazla manevranın ortalaması rapor edilmeli Ortalamadan %10 dan fazla değişim göstermemeli 55
Raw İçin Normal Değer 0.6-2.4cmH 2 O/L/sn Tüm laboratuarların kullanımı için uygun bir aralık mı? 56
sraw (spesifik havayolu direnci) Raw ın 1 litrelik akciğer volümü edilmesidir sraw = Raw / akciğer volümü (L) için ifade Farklı akciğer volümleri olan bireylerin karşılaştırılabilmesine olanak verir Aynı bireyin yıllar içinde akciğer volümleri değiştiğinde kendi içinde karşılaştırılabilmesine olanak verir 57
Değerlendirme Algoritması Manevralar kabul edilebilir mi? Basınç volüm eğrisi kapalı mı? Termal kayma var mı? Raw manevraları %10 un içinde mi? Raw 2.4cmH 2 O/L/sn nin üzerinde mi? FEV 1, FVC ile korele et İntratorasik/ekstratorasik mi? Obstrüksiyon? 58
Önerilen Kaynaklar 1 ATS/ERS Task FORCE: Standardisation of the measurement of lung volumes. Eur Respir J 2005; 26: 511-522. 2 Coates A.L, Peslin R., Measurement of lung volumes by plethysmography. Eur Respir J 1997; 10, 1415-27. 3 Rupple GL. Spirometry and Related Test. In:Manuel of Pulmonary Function Testing.Mosby Elsevier 9th ed. China, 2009:36-89. 2 Cotes JE, Chinn DJ, Miller R. Theory and Measurement of Respiratory Resistance. In: Lung Fonction Physiology, Measurement and Application in Medicine. 6th edition. UK, Blackwell Publishing Ltd 2006:150-163. 4 Pride NB. Airflow resistance. In: Hughes JMB, Pride NB. Lung Function Tests. Physiological Principles and Clinical Applications. London WB Saunders, 1999: 27-43. 59