AKCİĞER FONKSİYON TESTLERİ Nurhayat YILDIRIM SPİROMETRİK İNCELEME Solunum fonksiyonlarını değerlendirmede kullanılan en temel test yöntemidir. Obstrüktif ve restriktif hastalıkların tanısında, hastalığın şiddetini ve tedaviye yanıtını saptamada, meslek hastalıklarının tanı, tarama ve maluliyetin değerlendirilmesinde kullanılır. Spirometre ve ilişkili testler yardımıyla vital kapasite (VC), zorlu vital kapasite (FVC), yavaş vital kapasite (SVC), ekspirasyonun 1. saniyesindeki volüm (FEV 1 ), akım-volüm halkası, maksimal volonter ventilasyon (MVV) ölçülür. Reversibilite, bronş aşırı duyarlılığı, RV dışındaki akciğer volümleri ölçülür. Difüzyon testi, ağız içi basınçları ve egzersiz testleri sırasındada spirometrik ölçüm yapılabilir. Akciğerde ölçülen tek kompartmanlara volüm (V), birden fazla kompartmana kapasite (C) denir. Maksimum inhalasyon İstirahat ekspirasyon seviyesi Maksimum ekshalasyon Şekil 1. Spirometrik trase. Tidal volüm (VT): İstirahatte alınan hava hacmidir. İnspiratuar rezerv volüm (IRV): Normal bir inspirasyondan sonra zorlu bir inspirasyonla alınan hava hacmidir. Ekspiratuar rezerv volüm (ERV): Normal bir inspirasyondan sonra çıkartılan hava hacmidir. Fonksiyonel reziduel kapasite (FRC): Normal bir ekspiryumun sonunda akciğerler ve hava yollarında bulunan hava hacmidir. (FRC= ERV + RV). FRC, ekspiryum sonunda oksijenasyonun sürmesini sağlayan gaz volümüdür. Rezidüel volüm (RV): Zorlu ekspirasyonun bitiminde akciğerlerde kalan gaz volümüdür. Direkt ölçülemez. Total akciğer kapasitesi: Maksimal inspirasyonun sonunda akciğerlerdeki gaz volümüdür. İnspiratuar Kapasite (IC): Günümüzde önemi artmaktadır. İstirahatte ekspirasyonun sonunda yapılan derin bir inspirasyonla akciğerlere alınan gaz volümüdür. (IC= VT+ IRV). KOAH da bronkodilatör cevabın izlenmesinde FEV 1 den daha önemlidir. Vital Kapasite (VC, FVC): Maksimal inspirasyondan sonra yapılan maksimal ekspirasyonla çıkartılan gaz volümüdür. FVC= IC+ERV, FVC=VT+IRV+ERV, FVC= TLC-RV. FEV 1 : zorlu bir ekspirasyonun ilk 1. saniyesinde çıkarılan gaz volümüdür. Temelde hızı gösterir. Obstrüktif akciğer hastalıklarında azalır.
BRONŞ DUYARLILIK TESTLERİ Bronş duyarlılığı bronkodilatöre cevap (Reversibilite Testi) ve bronkokonstriktöre cevap (Bronş provokasyon testi) ile ölçülür. REVERSİBİLİTE Solunum yollarında obstrüksiyon olan olgularda bronkodilatör bir ajan yardımıyla (beta-2 mimetikler, antikolinerjikler) obstrüksiyondaki değişimin incelenmesidir. Kabaca obstrüksiyonun ne kadarının geri döndürülebilir olduğunun saptanmasıdır. Astım tanısını koymada, astım-koah ayrımında, hastanın o anki en iyi değerini saptamada, KOAH da prognozun takibinde ve klinik araştırmalarda kullanılır. Reversibilite ölçümünde FEV 1, FVC, PEF, FEF 25-75, SGaw, Raw kullanılır. 1. Mutlak Değişkenlik; Bronkodilatör sonrası ve ilk FEV 1 değerleri arasındaki ml cinsinden farkın hesabıdır. (postbronkodilatör FEV 1 - ilk FEV 1 ) 2. Başlangıç Değeri Üzerinden Değişkenlik Postbronkodilatör FEV 1 - İlk FEV 1 x 100 İlk FEV 1 3. Predikte Değer Üzerinden Değişkenlik Post bronkodilatör FEV 1 İlk FEV 1 x 100 GOLD 2001 2003 e göre; FEV 1 bazal değere göre %12 ve mutlak değer olarak 200 ml artış reversibl kabul için yeterlidir. GİNA 2002 ye göre FEV 1 de %12 lik artış, reversibl kabul edilmektedir. GİNA 2002 ye göre FEV 1 de kendiliğinden veya bronkodilatör, antiinflamatuar sonrası %12 lik artış gösteriyorsa, GOLD 2001 e göre bronkodilatör sonrası FEV 1 normal prediktif değere dönüyorsa bu olgu büyük olasılıkla astımdır. IX Şekil 2. Kısa etkili bronkodilatör sonrası FEV 1 300 ml (%12) artış bronkodilatörlere cevap veren solunum yolunu yansıtmaktadır.
Şekil 3. Aynı hastanın solunum yolu direnci bronkodilatör sonrası %41 oranında azalmıştır. X FEV1=120mL (%15) Şekil 4. FEV1 de kısa ve hızlı etkili bronkodilatör sonrası 120 ml ve %15 artış olmuştur.
FEV1=120mL (%15) IC =IRV+VT IC =220mL (%17) Şekil 5. Bronkodilatör tedaviye FEV1 de 200 ml nin altında cevap veren olgunun IC artışı 220 ml %17 dir. RV de %15 ve TLC de %7 lik azalma olmuştur. FEV1=120mL (%15) IC =IRV+VT IC =220mL (%17) Raw =31 kpa (-%36) Şekil 6. Havayolu direnci de %36 oranında azalmıştır. Reverzibilite testi güncel değişiklikler gösterdiğinden, yukardaki olguda olduğu gibi FEV 1 tek başına yeterli olmayabilir.
BRONŞ PROVOKASYON TESTLERİ Astımda kronik solunum yolu inflamasyonu vardır, bronşlar aşırı duyarlıdır. Uyarılan bronşlarda diffüz, reversibl obstrüksiyon oluşur. Soğuk hava, egzersiz, solunum sistemi enfeksiyonları sonrası, mesleki maruziyet, allerjenle uyarılma sonrasında wheezing, dispne, göğüste sıkışma hissi ve öksürük tarif eden SFT normal bulunan kişilere uygulanabilir. Bronkoprovokasyon testinde, 1) Spesifik olarak allerjenler, aspirin, gıda maddeleri gibi nonimmünolojik maddeler kullanılır. 2) Nonspesifik bronş provokasyon testlerinde ise direkt olarak; histamin ve metakolin, indirekt olarak; soğuk hava, nonizotonik solüsyonlar, lökotrienler, prostoglandinler kullanılır. Bronkoprovokasyon testlerinde çeşitli yöntemler kullanılır. İki dakika tidal soluk yöntemi ve beş soluk dozimetre yöntemi en sık kullanılandır. Testler hastada FEV 1 de %20 lik düşüş sağladığında yada en yüksek konsantrasyona ulaşıldığında sonlandırılır. FEV 1 de %20 lik düşüş olan olgularda test sonunda salbutamol inhalasyonu yapılır ve 10 dakika sonra FEV 1 tekrar ölçülür. Bronş provokasyon testlerinin yüksek duyarlılık ve yüksek negatif prediktif değerinin olması nedeniyle astımın dışlanmasında önemi vardır. Ancak astım tanısı koydurucu değeri düşüktür. Önemi bu nedenle azdır. MAKSİMAL VOLONTER VENTİLASYON Maksimal volonter ventilasyon (MVV) temelde 1 dakikada yapılan derin ve zorlu solunumu ölçmeyi amaçlamaktadır. Hiperventilasyonun 1 dakika sürdürülmesi zor ve çoğu olguda mümkün olmadığı için genelde ölçüm 12 saniye boyunca yapılır ve bir dakikaya hesaplanarak tamamlanır. Volüm (L) Volüm x hız 12 san alınançıkartılan gaz miktarı Zaman (san) Şekil 7. Kişi 12 saniye boyunca mümkün olduğunca derin ve hızlı soluk alıp verir. Ölçüm 12 en çok 15 saniye sürdürülür. VT den büyük, VC den küçük hemen hemen aynı derinlikte solunmalıdır. Solunumun daha uzun sürdürülmesi halinde senkop, baygınlık hali, baş ağrısı, öksürük gelişebilir. MVV manevrası en fazla iki kez tekrarlanabilir. On iki dakika boyunca ekshale edilen gaz (Vol 12 ) ölçülür. MVV= Vol 12 x 60/12 Hasta başında basit olarak hesaplamak istendiği, FEV1 x 35 yaklaşık olarak MVV değerini verir.
Sağlıklı erişkinde 150-200 ml/dak dır. Beklenen değerden %30 yada daha fazla düşük değerler anlamlıdır. Solunum yolu direncinin arttığı, solunum kaslarının etkilendiği, akciğer ve toraks kompliansının arttığı ve azaldığı, solunum kontrol mekanizmalarının bozulduğu kişilerde azalmıştır. KAYNAKLAR 1. Yıldırım N (ed). Akciğer Fonksiyon Testleri; Fizyolojiden Klinik Uygulamaya. Turgut Yayıncılık, İstanbul, 2004. 2. Hughes JMB, Pride NB (eds). Lung Function Tests. WB Saunders, London, 1999. 3. Ruppel GL. Pulmonary Function Testing. Mosby, St Louis. 2003. AKIM - VOLÜM HALKASI Akım volüm ( akım hacim) halkası spirometrik traseden elde edilmektedir. Klasik spirometrik ölçümde volüm ve zaman ölçülmekte, volümün zamana bölünmesi ise de hızı vermektedir. Akım volüm halkasında völüm ve akım ayrı ayrı ölçülür, eşzamanlı kaydedilir. Akım - volüm halkası ile eşzamanlı volüm - zaman eğrisinin çizdirilmesi akım volüm halkasının gücünü ve tekrar edilebilirliğini arttırır. Günümüzde bilgisayarlı sistemleri bu ölçümleri birlikte yapmaktadır. Akım - volüm halkasının analizi akciğerlerde oluşturulan akımı etkileyen faktörleri kolay anlamamıza ve yorumlamamıza da yardım eder. Akım - volüm halkasının volüm zaman eğrisine önemli bir üstünlüğü de görsel olarak bilgi aktarmasıdır. AKIM VOLÜM HALKASININ FİZYOLOJİK TEMELLERİ Akım - volüm halkasının iki temel bölümü söz konusudur; Total akciğer kapasitesi (TLC) seviyesinde maksimum derinlikte, hızlı bir ekspiryumla residüel volüm (RV) seviyesine kadar süren maksimum ekspirasyon eğrisi ve RV seviyesinden başlayan maksimum derinlikte, hızlı bir inspiryumla TLC seviyesine kadar süren maksimum inspirasyon eğrisi. MAKSİMUM EKSPİRASYON EĞRİSİ Derin bir inspirasyonun sonunda, ekspiryum başlamadan hemen önce solunum yollarında basınç 0 cmh 2 0 dur. Bu esnada soluk tutulmuştur. Glottis açıktır. Plevra basıncı negatifir. Transmembranöz basınç (Ptm) pozitiftir. Akciğerlerin elastik geri çekim basıncı (elastik recoil, PL = Palv-Ppl) pozitifir. İnspirasyon boyunca çekilerek uzatılmış ve en uzun boyuna TLC seviyesinde erişmiş olan elastik liflerde tekrar en kısa boyuna inme yönünde pozitif basınç birikmiştir. Zorlu, maksimum güç gerektiren ekspiryum esnasında parietal plevra solunum kasları tarafından itilir. Elastik liflerde birikmiş olan pozitif nitelikteği elastik geri çekim gücüde viseral plevrayı hilus istikametinde küçültmeye sevk eder. Plevra basıncı ekspiryum boyunca pozitiftir. PL ve Ptm pozitiftir. Alveol duvarında oluşan bu itici basınç alveolü küçülmeye sevk eder ve alveol içindeki gazı respiratuar bronşioller yönünde iter. Geniş bir yerden dar bir alana geçen gaz, solunum yollarında sürtünerek özellikle türbülan akımın söz konusu olduğu büyük hava yollarında hızını kaybeder. Sağlıklı erişkinde kıkırdaklı büyük hava yollarında intraplevral alandan ekstraplevral alana çıkışa yakın trakeada intrabronşial basınç ekstrabronşial basınca (Ppl) eşit hale gelir. Bu noktaya eşit basınç noktası (EPP) denir. Bu noktadan sonra intrabronşial basınç ekstrabronşial basınçtan düşük olacağından havayolu çapı daralmalı ve akım durmalıdır. Ancak ekstraplevral trakea alanında ekstrabronşial basınç (atmosferik basınca eşittir) intratorasik basınçtan düşük olduğu için hava yolu açıklığı tüm ekspiryum boyunca korunur. Ayrıca alveol volümü küçüldükçe plevra itici basıcın etkisi artar.
. Şekil 1. Sağlıklı erişkinde eşit basınç noktasının yeri Akım - volüm halkasında, maksimum ekspirasyon eğrisinde ekspirasyon akımlarının pik yaptığı noktaya (PEF) kadar akımı etkileyen faktörler; zorlu ekspirasyonda kasılan ekspirasyon kaslarının gücü, intratorasik büyük hava yollarının çapı ve elastik liflerin geri çekim gücüdür. Eğrinin bu bölümü efora bağımlı segment olarak tanımlanır. Maksimum ekspiryum eğrisinin ekspiratuar akımların pik yaptığı noktadan (PEF) itibaren akımı belirleyen güçler ise hava yolu çapı (hava yolu direnci, Raw) ve elastik geri çekim basıncı (elastic recoil)dır. Bu segment efordan bağımsızdır. Şekil 2. Akım volüm halkasında ölçülen parametreler.
AKIM BASINÇ İLİŞKİSİ Vital kapasitenin farklı seviyelerinde plevra basıncı ve hava yollarındaki akım hızları eş zamanlı olarak çizdirilebilir. Ekspirasyon esnasında plevra basıncı arttırıldığında farklı vital kapasite (VC) seviyelerinde akım hızlarının önce yükseldiği yaklaşık plevra basıncının 9-10 cm H 2 0 olduğu seviyede pik yaptığı ve sonra VC seviyesine uygun olarak platolar çizdiği gözlenir. Bu plato noktaları akım volüm halkasının efordan bağımsız bölümünde üst üste gelirler. Şekil 3. İsovolüm basınç akım eğrisi; Bu eğri vital kapasitenin farklı seviyelerinde farklı inspirasyon ve ekspirasyon eforlarında çizdirilebilir. (Bu eğri orta vital kapasitede çizdirilmiştir.) Eksipirasyonda plevra basıncının (Ppl) 8 cm H 2 0 olduğu sırada ekspirasyon akımı maksimum seviyeye erişir. Bu noktaya kadar ekspirasyon kaslarının gücü, elastik liflerin boyu, esnekliği ve toraks içi büyük hava yollarının çapı akım hızını belir. Bu noktadan itibaren plevra basıncının artmasında etkili olan kas gücü akımı etkilemez. Hatta bazı kişilerde plevra basıncının arttırılması akım hızlarının efordan bağımsız bu segmentte düşmesine de sebep olabilir. Bu hem akciğerlerde solunum azalmasına hem de alveol gazının pozitif intratorasik basınç nedeniyle kompresyona uğramasına bağlıdır. İnspirasyonda plevra basıncının negatifliğinin arttırılması inspirasyon akımlarının artmasına sebep olur (7). MAKSİMUM EKSPİRASYON AKIMLARINA AKCİĞERİN ELASTİK GERİ ÇEKİM GÜCÜNÜN ETKİSİ Akım - volüm halkasında ekspiratuar akımların en önemli belirleyicilerinden birisi elastik liflerdir. Elastik lifler zorlu inspirasyon süresince solunum pompası tarafından genişletilerek en uzun boyuna ulaştırılır. TLC seviyesinde elastik liflerde pozitif güç birikmiş olur. Bu pozitif güce elastik geri çekim basıncı (elastik recoil) adını veriyoruz. Ekspirasyonun başlaması ile birlikte plevra basıncına ilaveten elastik geri çekim basıncı alveolleri küçülmeye yönlendirir. KOAH da alveollerin duvarında destrüksiyon söz konusudur. Bu nedenle alveol tutamaklarının gücü azalmıştır. İnspirasyonda alveollerin ve duvarlarına yapışık bulundukları bronş-bronşiollerin açılmasını sağlayamazlar.
Ekspiryumda alveol duvarında etkin itici basınç oluşması sağlanamaz ve solunum yolu itici basıncı düşerse, akım hızları kısıtlanır. Maksimum ekspirasyon eğrisinin efora bağımlı bölümünde akım hızları azalır, eğrinin efordan bağımsız bölümünde de akım hızları azalır ve konveks bir görünüm alır. Elastik geri çekim basıncının, akım hızı üzerine meydana getirdiği etkiye, bir birim akım hızı değişikliğine sebep olan elastik geri çekim basıncına ( MEF/ PL) kondüktans denir. Eşit basınç noktasının periferinde, upstream segmentlerindeki KOAH a ait değişiklikler erken başlamaktadır. Bu dönemde meydana gelen değişiklikleri sakin solunumda ölçtüğümüz statik kondüktans için de gösteremeyiz. Upstream segmenti hakkında bilgi dinamik kondüktans ölçümü ile elde edilir. İnterstisyel akciğer hastalıklarında elastik lifler esneyebilme (tekrar eski haline dönebilme) yeteneğini kaybetmişlerdir. İnspirasyonda alveollerin genişlemesine sınırlı izin verirler (VT küçülmüş, TI ve TE kısalmıştır). Ekspiryumda ise çok hızlı küçülürler (volüm / zaman= hız artmıştır). MAKSİMUM İNSPİRASYON EĞRİSİ Maksimum inspirasyon eğrisi simetrik bir eğridir. Eğrinin pik yaptığı nokta genelde ortadadır. Rezidüel volüm noktasından itibaren inspirasyon akımlarını etkileyen güçler; inspirasyon kaslarının gücü ve elastik liflerin esnekliğidir. İnspirasyon esnasında inspiratuar kaslar toraks kafesini genişletirken parietal plevrayı da beraber sürükler. Viseral plevra ise alveol duvarı elastik lifleri tarafından aksi yönde çekilir. Plevra basıncı bu iki gücün etkisi ile inspirasyonda negatiftir. Akciğer elastik basıncı (PL) pozitiftir. Plevra içinde oluşan negatif basınç, alveol ve bronş-bronşiol duvarındaki elastik liflerin boyunun uzamasına, alveol volümünün genişlemesine, havayolu çapının genişlemesine, alveol ve bronş-bronşiol içindeki basıncın negatif olmasına yol açar. Toraks dışı solunum yollarında da iç basınç negatiftir. Dış basınç atmosferiktir. İnspirasyon esnasında toraks dışı büyük hava yollarının açıklığını koruyan güçler; geniohyoid, geniotiroid, tensor palatini, alae nasi gibi inspirasyonun ilk milisaniyeleri içinde kasılan kaslardır. Akım - volüm halkasında maksimum ekspirasyon eğrisi intratorasik, intraplevral solunum yolları hakkında bilgi verirken, inspirasyon eğrisi ekstratorasik solunum yolları hakkında bilgi verir. Residüel volüm seviyesinden itibaren artması beklenen akımlar bazı hastalarda artmaz. Bu patolojik olabilecegi gibi (büyük dil, farenkis bölgesinde kitle) bazen de hastanın yeterince inspiratuar efor yapmamasından kaynaklanabilir. Hasta iyi izlenmelidir, ağızlık kontrol edilmeli, dilini öne yöneltmesi önerilmelidir. AKIM-VOLÜM HALKASININ TEKNİK ÖZELLİKLERİ Bilgisayar ortamında akım-volüm halkasının şeklini gözleyerek yapılacak çizimlerde daha iyi sonuç elde edilir. Teknisyen, sakin solunumla başlanan manevrayı takiben zorlu ve hızlı inspirasyon manevrası ile TLC seviyesine erişen kişinin hızlı ve maksimum güç sarfederek RV seviyesine kadar ekspiryum yapmasını sağlamalıdır. Bu manevrada iyi ve hızlı yapılmış inspirasyon manevrasının önemi büyüktür. Elastik lifler en uzun boya erişmiştir. Ekspiryum hızlı ve zorlu yapılmalı ve maksimum ekspiratuar pik (PEF) noktasına eriştirilmelidir. TLC ile PEF arasındaki segment mümkün olduğunca dik olmalıdır. İnspirasyon sonunda TLC seviyesine erişen hastanın bu noktada duraklamasına izin verilmemelidir. Bu, ekspirasyon hızlarının düşmesine sebep olur. İnspirasyonu hızlı ve zorlu ekspirasyon izlemelidir. Ekspiryum RV seviyesine kadar maksimum efor ve hızla sürdürülmelidir. Öksürük artefaktlarına ve RV seviyesinden önce ani düşüşlere izin verilmemelidir. Sağlıklı genç erişkinler maksimum ekspiryum manevrasını 3-4 saniyede tamamlarlar. Ancak bilgisayar ortamında ölçüm yapılırken maksimum ekspiryum manevrasının 6 saniyeden kısa, 12 saniyeden uzun olmamasına dikkat edilmelidir. KOAH olguları ekspiryumu 20 saniyeye kadar uzatabilir. Zorlu ekspiryumun astım ve KOAH olgularında 6 saniyede kesilmesi ( FEV 6 ) FVC nin düşük çıkmasına sebep olur. Akım volüm halkası ile eşzamanlı çizdirilen volüm-zaman eğrisi, akım - volüm halkası üzerinde 1. saniyedeki zorlu ekspirasyon volümünü (FEV 1 ) gösterme sanşını da verir. Sağlıklı erişkinde FEV 1 zorlu vital kapasitenin son %25 i içindedir. FEV 1 değerinin FVC nin % 70 inde yada önce oluşması toraks kafesi içi hava yollarında obstrüktif tipte ventilasyon kusurunun varlığını ğösterir.. Akım - volüm halkasının ekspirasyon ve inspirasyon bölümlerinde eğriler konkav olmalıdır. KABUL EDİLEBİLİR AKIM - VOLÜM HALKASININ ÖZELLİKLERİ Ölçümler 12 L / sn ve üstündeki akımları ölçen alette yapılmalıdır. Ölçümlerin yapıldığı alet oda havasında, farklı konsantrasyonlarda O 2, CO 2, helyum bulunan ortamlarda ölçüm yapabilmelidir. Aletin direnci düşük olmalıdır. Aletin bulunduğu laboratuvarda düzenli kalibrasyon yapılmalı ve kaydı tutulmalıdır. Isı ve nem kontrolü özenli olmalıdır.
Bilgisayarlı ortamlarda alet yapılan en iyi 3 testi seçer. Bu testlerde volüm olarak iki test arasında 100 ml den ya da %5 en fazla fark olmamalıdır. Akım açısından iki test arasında 30 L/dakikadan fazla fark olmamalıdır. FEV 1 ve FVC en iyi farklı iki test seçilebilir. AKIM VOLÜM HALKASINDA ÖLÇÜLEN PARAMETRELER Akım - volüm halkası yardımıyla VT, FVC, PEF, MEF, FEF 25, FEF 50, FEF 75, PIF, MIF, FIF 25, FIF 50, FIF 75, FEF 50 / FIF 50, ölçülebilir. PIF, MIF, FIF 25, FIF 50, ve FIF 75 için prediksiyon (beklenen) cetvelleri yoktur. AKIM-VOLÜM HALKASININ TANIDAKİ YERİ Tanı koydurucu paternler. İntratorasik solunum yolu darlıkları. Ekstratorasik solunum yolu darlıkları. fiks. değişken-dinamik. Restriktif-kısıtlayıcı göğüs hastalıkları. restriktif akciğer parankim hastalıklar. solunum kas hastalıkları. toraks duvarı hastalıkları. kemik. plevra İntratorasik obstrüksiyonun lokalizasyonunun saptanması. Helyum oksijen solutularak elde edilen halkalar. Maksimum ve parsiyel ekspiryum eğrilerinde isoflow-volüm karşılaştırmaları Akım - volüm halkası ayrıca bronkodilatör ve bronkokonstriktör cevapları değerlendirmede, egzersizin yarattığı akım kısıtlanmasını göstermede de kullanılır. İNTRATORASİK SOLUNUM YOLU OBSTRÜKSİYONLARININ TANISINDA AKIM-VOLÜM HALKASININ YERİ I. YAYGIN SOLUNUM YOLU OBSTRÜKSİYONLARI Gerek astım gerek de KOAH da periferik - küçük ve distalö ve daha büyük -proksimal solunum yolları hastalığa iştirak etmektedir. Tutulum yaygındır. Hastalıklarda gözlenen ilk değişiklikler maksimum ekspirasyon eğrisinde vital kapasitenin son %25 inde izlenmekte, hastalık ilerledikçe ve özellikle ataklarda daha büyük solunum yolları da olaya katılmakta ve vital kapasitenin ilk %25 inde de değişiklikler gözlenmektedir.
. Şekil 4. Yaygın obstrüktif akciğer hastalıklarında akım volüm halkası. SOLUNUM YOLU OBSTRÜKSİYONUNUN YERİ Yaygın solunum yolu obstrüksiyonlarında obstrüksiyonun yerinin saptanması önemlidir. KOAH da periferik solunum yolu tutulumu hakim iken, astımlılarda tüm solunum yolları hastalığa katılır. İnhalasyon yolu ile verilen ilaçların bazıları büyük, bazıları periferik hava yollarında etkilidir. HELYUM OKSİJEN KARIŞIMI İLE ELDE EDİLEN MAKSİMUM EKSPİRASYON EĞRİSİ Bilindiği gibi büyük hava yollarında akımlar türbülan niteliktedir. Türbülen akım, akım hızını düşürür. Büyük hava yollarında obstrüksiyonunun varlığı türbülansı arttırır ve akım hızları düşer. Düşük dansiteli, %80 helyum ve %20 oksijen içeren gaz solutulduğunda türbülan akım laminer akım niteliği kazanır, akım hızları artar. Önce oda havasında ve sonra He-0 2 karışımı solutulduktan sonra çizdirilen akım volüm halkasında, maksimum ekspirasyon eğrisinin FEF 50 sinde akım hızları sağlıklı erişkinlerde de artar, artış [FEF 50 He-O 2 FEF 50 oda / FEF 50 oda X 100 ] > %20 ise akım kısıtlanması iç çapı 3 mm den büyük hava yollarındadır. Helyum oksijen karışımı içeren düşük dansiteli gaz karışımı periferik solunum yollarındaki laminer akımı etkilemez. Akımlar artmaz.
Sağlıklı erişkinlerde oda havası ve He-0 2 karışımı ile çizdirilen maksimum ekspirasyon eğrileri FVC nin son %10 üst üste gelir (Grippi MA). Viskoziteye bağımlı laminer akımlar dansite değiştirilerek arttırılamaz. Bu üst üste gelme olayına volume iso flow denir. Periferik solunum yollarında yaygın obstrüksiyon söz konusu ise akımlar laminer nitelik kazandığından, bu solunum yollarında akımlar He-0 2 karışımı ile arttırılamaz. Volüme iso flow segmentinin boyu uzar, zorlu vital kapasitenin son %35 inden daha uzun bir segmenti işgal edebilir. ASTIMIN TANI VE İZLEMİNDE AKIM-VOLÜM HALKASI Astımın temel tanı kriter iyi bir anemnez ise de astımda akciğer fonksiyon testleri tanıda, hastalığın şiddetinin belirlenmesinde ve tedavinin hastalığın şiddetine göre ayarlanmasında kullanılmaktadır. Astımda akım-volüm halkasında ilk bulgular periferik solunum yollarına ait değişiklikleri yansıtan FEF 25 te akım kısıtlanması ve kurvolineer çökmedir. Bronkodilaör sonrası normale döner. Genelde bu dönemde FVC korunmuştur. Ataklar sırasında FVC azalır. RV artışı ile birlikte eğri sola doğru yer değiştirir. Genel olarak akımlar kısıtlanır. KOAH DA AKIM-VOLÜM HALKASININ ÖNEMİ KOAH periferik hava yollarından başlayan ancak genelde tanı konduğunda büyük hava yollarının da hastalığa katıldığı inflamatuar bir hastalıktır. Hastalığın erken döneminde (hafif KOAH-I) FVC korunmuş olmakla birlikte maksimum ekspirasyon eğrisinin efordan bağımsız bölümü konveks hale dönmektedir. Bu değişiklik, periferik solunum yollarında direnç artışı ve elastik liflerin solunum yolu açıklığını korumada yetersiz kalışının sonucudur. KOAH ilerledikçe parankimde ve solunum yollarında inflamasyon, destrüksiyon ve fibroz artar, solunum yolu lümeni daralır, duvar kalınlaşır, adventisyadaki fibrozdan dolayı solunum yolu boyu kısalır ve bronkodilatörlere cevap azalır. Kronik obstrüktif akciğer hastalığı ilerledikçe solunum yollarının etrafında var olan ve solunum yolu açıklığını koruyan elastik lifler destrüksiyona uğrar. Solunum yolları kolay kollabe olur. Zorlu ekspiryum esnasında toraks gaz volümü artar. Hava yollarında sakin solunum esnasında oluşan ekspiryum hızından daha düşük akım hızına zorlu ekspiryumda erişir. Zorlu maksimum ekspiryumda akım hızlarının düştüğü bu segmente ( flow limited kısıtlanmış akım) segmenti adı verilir. Bu tip akım volüm halkasının gözlendiği KOAH da dispne küçük eforlarda hatta istirahatte de belirgindir. FEV 1 in nisbeten iyi olduğu ancak dispne yakınmasının fazla olduğu olgularda FEV 1 ile dispne arasında güçlü korelasyon kurulamamıştır. Ancak kısıtlanmış akım segmenti ile dispne arasında daha güçlü ilişki bulunmuştur (11). KOAH da periferik küçük çaplı solunum yollarında başlayan hastalık zamanla büyük hava yollarını da etkiler. Parankimde destrüksiyon artar. KOAH sistemik bir hastalıktır. Çizgili kaslarda inflamasyon vardır. Çizgili kaslarda proteazlar ve oksidanlar artmış, proteaz inhibitörleri ve antioksidanlar azalmıştır. Toraks kafesinin çizgili kaslarında Tip I lif yoğunluğu artmıştır. Diyafram kasının anatomisi bozulmuştur. Kaudal istikamette yer değiştirmiştir. Sağ-sol yanı ile ön arka diametri birbirine eşit hale gelmiştir. Diyaframın yapıştığı kotların pozisyonu değişmiştir. Tüm bu değişikliklerin sonucunda ileri evre KOAH olgularında maksimum ekspirasyon eğrisinin efora bağlı bölümünde, FVC ilk %25 in deki akım hızlarında da düşme izlenir. Çizgili kasların ekspiryumdaki gücü azaldığı gibi yüksek FRC seviyesinde artmış intrinsic pozitive end expiratory pressure, ipeep, PEEP oto e karşı solunum yapan inspiratuar kaslarında etkin inspiratuar güç oluşturulamayacağı doğrudur. Şiddetli ileri evre KOAH (IV) olgularında maksimum inspiratuar akım hızları da düşmüştür. Yaygın hava yolu hastalıklarının tetkikinde gözlenen tanı koydurucu bir akım volüm eğrisi de şekilde gözlenmektedir. Yaygın amfizem komponentinin hakim olduğu KOAH olgularında tek akciğer transplantasyonu yapıldığında ve ana bronşlardan birinde tıkayıcı nitelikte tümör olduğunda izlenir. Farklı nitelikte dolan ve boşalan akciğerlere karşılık gelmektedir. II. LOKAL SOLUNUM YOLU DARLIĞI İntratorasik solunum yolu darlığında akım kısıtlanması ekspiryumdadır. Toraks kafesi içinde yer alan trakea ve bifurkasyon hizasındaki değişken, dinamik tıkayıcı lezyonlarda maksimum ekspirasyon eğrisinde akım
kısıtlanması efora bağımlı segmentte başlar. FEF 25, MEF, PEF hızla azalır. Orta akımlarda plato gözlenir. FEF 50 / FIF 50 < 1 dir. Oda havasında çizdirilen akım volüm halkasından sonra %80 helyum %20 oksijen gazı içeren karışımdan sonra FEF 50 de artış meydana geliyorsa, akımın kısıtlandığı segment büyük hava yollarındadır. İntratorasik segmentteki lezyon çevre dokularda infiltrasyon ile birlikte ise solunum yolunun açıklığı inspirasyon esnasında da artmayacaktır. Böyle fiks lezyonlarda akım volüm halkasının hem ekspiryum hemde inspiryum kısmında akım kısıtlıdır. Şekil 5. Ekstratorasik ve intratorasik solunum yolu darlıklarında akım volüm halkası
Şekil 6. Intratorasik sabit büyük hava yolu darlığı EKSTRATORASİK SOLUNUM YOLU DARLIKLARINDA AKIM - VOLÜM HALKASI Ekspiryum süresinde ekstratorasik solunum yollarında iç basınç pozitiftir. İnspirasyonda ise solunum yolu iç basıncı negatiftir. Kollabe olma meylindedir. Lümende daraltıcı lezyonlar, duvar lezyonları solunum yolu çapını etkiler, solunum yolu direnç yükselir, inspirasyon akımları azalır. Ekstratorasik solunum yolu dışındaki patolojilerde solunum yolu açıklığını etkiliyebilir. Troid kitlesinde artış (yaygın hipertrofi, hiperplazi ve nodüller) solunum yolu açıklığını sağlayan kaslara artan bir yük getirir. Bunun yeterince karşılanamaması inspirasyon akımlarını kısıtlar. Solunum yolu açıklığını sağlayan kasları etkileyen nöromüsküler hastalıklarda inspirasyon akımları kısıtlanır. Ekstratorasik solunum yollarındaki patolojilere tanı koymada akım volüm halkasının inspirasyon bölümü yardımcı olur. İnspirasyon akımları 2L/dak civarına kadar azalır, düz bir plato çizerler. FEF 50 / FIF 50 > 1 dir. Ekstratorasik kısıtlayıcı olay fiks nitelik kazanmış ise intratorasik lezyonlarda olduğu gibi halkanın hem inspirasyon hem ekspirasyon akımları kısıtlar. Lokal intratorasik ve ekstratorasik akım kısıtlamalarında akım-volüm halkasında bazen volümü 300 ml yi aşmayan titreşimler gözlenir. Bunlara saw-tooth, testere dişi paterni adı verilir. Nedeni kesin bilinmemekte birlikte solunum yolu arka duvarının stabil olmamasına bağlanmaktadır. SOLUNUM KAS TUTULUMUNDA AKIM -VOLÜM HALKASI Solunum kas yorgunluğu ve nöromüsküler problemlerde akım-volüm halkasında öncelikle efora bağımlı bölümlerde akımın kısıtlandığı gözlenir. Maksimum ekspiryum eğrisinde FEF 25 ve MEF akımların azalır ve maksimum inspirasyon eğrisinde MIF akımlar kısıtlanır. Düşük akımlı böyle bir akım volüm halkasının çizdirildiği kişi öksürtülürse, öksürükle ilgili olarak ekspirasyonda oluşması beklenen pikler çok zayıf olur ve çoğu kez de olmaz.
Akım-volüm halkasında akım kısıtlanmasının izlendiği kas hastalarında, maksimum inspiratuar ve ekspiratuar basınçların ölçülmesi non-invazif takip yöntemidir. Şekil 7. Intratorasik büyük hava yolu darlığına benzeyen kas hastalığında akım-volüm halkası. RESTRİKTİF AKCİĞER HASTALIKLARINDA AKIM - VOLÜM HALKASI Restriktif akciğer hastalıklarında vital kapasite ve TLC azalmıştır. Solunum yolları açıktır. Bu nedenle akımları kısıtlanmamıştır. Vital kapasitenin ve TLC nin azalmasının nedeni geri çekim elastik basıncının artması, akciğerlerin esnekliğinin azalmasıdır.akım-volüm halkası sağlıklı erişkinden elde edilen akım-volüm halkasın küçük bir modelidir.
Şekil 8. Restriktif akciğer hastalıklarında akım volüm halkası (1). Histiositoz X, lenfanjiomyomatoz ve bazı sarkoidoz olgularında solunum yolu hastalığı da temel hastalığa eşlik eder. Bu durumda FVC küçük olmasına rağmen TLC artmış, akımlar ise kısıtlanmıştır. Kombine tipte ventilasyon kusuru söz konusudur. Şekil 9. Intertisyel akciğer hastalığında akım- volüm halkası. DİNAMİK AŞIRI HAVALANMANIN İZLENMESİ Yaygın intratorasik solunum yolu hastalıklarında hastaların temel yakınması nefes darlığıdır. Yakınmalar eforla artmaktadır. Egzersiz testleri ile bunun seviyesini saptamak, değerlendirmek mümkündür. İstirahatte ve egzersizde çizdirilen akım volüm halkaları da akımın kısıtlanma seviyesini ğösterir. Sağlıklı erişkinde sakin solunumdaki akım volüm halkası ile maksimum egzersiz esnasında ki, solunum dinamiği hakkında oldukça fazla bilgi verir. Sağlıklı erişkin maksimum egzersiz yaparken soluk volümünü (VT) arttırır. Egzersiz esnasındaki soluk volümü; istirahat soluk volümü, ekspiratuar rezerv volüm ve inspiratuar rezerv volümün bir bölümünden oluşur. İleri evre (IIB-III) KOAH olgularında ve özellikle elastik lif destrüksiyonunun fazla olduğu olgularda istirahat esnasındaki akım volüm halkasındaki ekspiratuar akımlar, maksimum ekspirasyon esnasındaki akımlardan büyüktür. Bu hastaların maksimum egzersizdeki akım volüm halkaları, istirahatteki halka üstüne çizdirildiğinde maksimum egzersizdeki soluk volüm halkasının sakin solunumdakine göre sola kaydığı görülür. Maksimum egzersiz esnasındaki soluk volümü, sakin soluk volümüne, inspiratuvar rezerv volümden bir miktar eklenerek oluşmuşur. Sağlıklı erişkinde maksimum egzersiz esnasında inspirasyon kapasitesi (IC) artar ve kişi daha küçük volümlerde daha düşük FRC seviyesinde solur. Egzersiz esnasında ekspiratuar rezerv volüm azaltılarak, ekspirasyon sonundaki akciğerlerdeki gaz volümünün artması engellenir. KOAH olgularında maksimum egzersiz esnasında IC azalır. Ekspiratuar volüm artar. Ekspiryum sonunda akciğerlerdeki gaz volümü (end expiratory lung volüm-eelv) artar. Bu diyaframların hareketini daha güçleştirir. KOAH da maksimum egzersiz esnasında ekspiratuar akımlar artmamaktadır. KOAH da sakin solunumda çizdirilen akım volüm halkasındaki akımlar maksimum ekspirasyonda çizdirilen akımlardan daha fazla ise bu olgularda dinamik akım kısıtlanması vardır. Bu tip KOAH olgularında FVC korunmuş dahi olsa eforda dispne yaşam kalitesini etkiliyecektir.
. Şekil 10. KOAH olgularında dinamik aşırı havalanma bulguları (1). KOAH olgularında hastalığın şiddeti arttıkça dinamik hiperinflasyon gerçekleşir. Ekspirasyon sonunda akciğerde artan gaz volümü inspirasyon kas aktivitesinin etkinliğini azaltır. Şiddetli KOAH da hipoksi ve hiperkarbi çizgili solunum kaslarının etkin kasılabilirliğini azaltır. Bu olgularda kas liflerinin yapısı da değişmiştir. Aşırı havalanma toraks kafesinin anatomik yapısını değiştirmiştir. İleri evre KOAH olgularında inspiratuar akımlar kısıtlanır. İnspiratuar çizgili kasların etkin kasılmaması inspirasyonda hava yollarının etkin açılmamasına, inspiratuar akımların düşmesine sebep olur. İnspirasyonda hava yolları yeterince açılmaması solunum yolu direncinin ekspiryumun başından itibaren yüksek olmasına, ekspiryum sonu pozitif basıncın (ipeep, PEEP oto) yükselmesine, FRC nin artıp IC düşmesine yol açar.. EKSPİRASYON AKIMLARINDAKİ KISITLANMANIN SAPTANMASI Sağlıklı erişkinde ekspiryum esnasında alveol içi basınç pozitif iken ağız içi basıncı atmosfer seviyesindedir. Yaygın obstrüktif tipte ventilasyon kusurlarında, özellikle KOAH da alveol duvarındaki itici basınç azalmıştır. Alveollerin tutamaklarını oluşturan elastik lifler destrüksiyona uğramıştır. Çizgili kasların kasılma gücü azalmıştır. Solunum yollarında darlık direnci ve sürtünmeyi arttırır. Solunum yolunda akım kısıtlanır. Sağlıklı erişkinde ağız içi basıncı -5 cm H 2 0 na düşürüldüğünde ekspiratuar akımlar artar. KOAH olgularında akım kısıtlanmış ve bu kısıtlanma özellikle elastik liflerin destrüksiyonuna ait ise, - elastik lifler yıkılmış ise solunum yolu açıklığı korunamaz, solunum yolu kollabe olur-, ağız içine negatif basınç (NEP) uygulandığında ekspiratuar basınçlar artmaz. Ağız içine negatif basınç uygulanması ekstratorasik solunum yolları çevresindeki kasların kasılabilirliğini arttırır ve kollapsı önler, itici basıncın artışında bunun da rolü olabilir (1). Bu tetkik (NEP) basit, tekrarlanabilir, sakin solunumda uygulandığı için de adaptasyon problemi yaratmaz. Nefes darlığı ile FEV 1 arasındaki zayıf korelasyona karşılık nefes darlığı ile NEP arasında güçlü korelasyon vardır (11). AKCİĞER VOLÜMLERİ Akciğer volümleri düzenli ölçülmesi gereken ancak rutinde kullanmadığımız parametrelerdir. Komplians gibi ölçümü güç olan parametrelere ait bilgileri yansıtmaları nedeniyle önemlidirler. Akciğerlerin
esnekliği azalmış katılaşmış ise diffüz akciğer fibrozunda olduğu gibi, TLC azalmıştır. Yaygın elastik lif yıkımının olduğu amfizem, KOAH olgularında ise TLC artmıştır. Tüm bu bilğilere erişmenin yolu volümlerin ölçülmesinden geçer. Fonksiyonel rezidüel kapasite (FRC); Sakin solunum esnasında ekspirasyonun sonunda akciğerlerdeki gaz volümüdür. FRC, ekspiryum sonu akciğer volümüne (EELV) denktir. Kapasite teriminden de anlaşılacağı gibi iki volümden oluşmaktadır; Ekspiratuar rezerv volüm (ERV) ve rezidüel volüm (RV). FRC seviyesinde akciğerlerin elastik geri çekim basıncı (elastik recoil, toraks duvarı elastik basıncı) negatiftir. Dengeledikleri nokta FRC seviyesidir. Sağlıklı erişkinde FRC, TLC nin yaklaşık %50 sidir. Yaygın obstrüktif akciğer hastalarında astım, KOAH da FRC artmıştır. Bu hastalar yüksek volümlerde solunum yaparlar. Birim basınç ( P) artışına karşılık sağlıklı erişkine göre daha düşük volüm artışı ( V) oluştururlar. Sakin solunumda düşük soluk volümü (VT) ile dakika ventilasyonunun karşılanması için daha sık nefes alıp verirler. VE = VT x f VT VE = VT x f ( ) Solunum frekansının arttırılabilmesi için de solunum kasları daha sık kasılırlar, daha fazla oksijen tüketir ve daha fazla karbondioksit üretirler. Yaygın solunum yolu darlıklarında f artışı, inspirasyon ve ekspirasyon süresinin sağlıklı erişkine göre kısalmasına ve inspirasyon süresinin de ekspirasyona göre daha da kısa olmasına sebep olur. Ekspiryum süresinin kısalığı alveollerdeki gazın iyi boşalamamasına sebep olur. Bir sonraki inspirasyonda alveolde artmış rezidüel gazdan dolayı yeterince gaz alveole dolamaz. Alveoller hızla gergin hale gelir. İnspirasyon kısa sürer. Ekspirasyon esnasında alveol gazının boşaltılamaması alveol içindeki PA CO 2 yi yükseltir. Alveol içindeki CO 2 yüksek olması PA O 2 düşürür. PA O 2 = (760-47) 0.21 PA CO 2 R = 713. 0.21 80 0.8 = 150 100 = 50 mm Hg FRC saf diffüz interisyel akciğer hastalarında azalmıştır. Sarkoidoz, lenfanjioleomyomatoz, Histiositoz X hastalıklarda solunum yolu darlıkları ile birlikte olduğunda FRC artar. Akciğer ödeminde, yaygın pnömonilerde de FRC, RV ve TLC azalır. Total akciğer kapasitesi (TLC); Derin, zorlu bir inspirasyonun sonunda akciğerlerde otal akciğer kapasitesi seviyesinde akciğerlerin elastik lifleri en uzun boyuna erişmiştir. Sistemi hilusa doğru küçültme potansiyeline sahiptir. Solunum inspiratuar kasları ise toraks duvarını ve akciğerleri en geniş boyutuna eriştirmiştir ve dış dünyaya doğru çekmektedir. Bu seviyede diyafram ve yardımcı solunum kas liflerinin boyu en kısa boyuna erişmiştir. Yaygın hava yolu hastalıklarında, astım krizinde KOAH da, amfizemde TLC artmıştır. Lokal hava hapsinin air trapping olduğu olgularda FVC azalmıştır, FRC ve RV artmıştır. Ancak TLC normale yakın olabilir. Aşırı havalanmanın olduğu amfizem ve KOAH olgularında FRC ve RV artışı ile birlikte başlangıçta FVC korunmuş olabilir, bu olgularda TLC artmıştır. Hava hapsinin olduğu olgularda RV/TLC oranı çok artmış iken, aşırı havalanmanın olduğu olgularda RV/TLC oranı daha az artmıştır. Akciğer fibrozunda akciğerlerin esnekliği azalmıştır. Elastik geri çekim basıncı artmıştır: Alveoller kısa sürede hızla boşalırlar. Total akciğer kapasitesi azalmıştır. TLC ödem, atelektazi, yer kaplayan tümöral oluşumlarda da azalır. Plevra sıvıları, pnömotoraks, toraks deformiteleri TLC yi azaltır. Rezidüel volüm (RV): Zorlu ve derin bir ekspiryumdan sonra akciğerlerde kalan ve normal koşullarda akciğerlerden çıkartılamayan gaz volümüdür. Sağlıklı erişkinde TLC nin %25 - %30 unu oluşturur. Yaşlılıkla birlikte hafifçe artar. KOAH olgularında, obezitede, akciğer fibrozunda ve solunum kas güçsüzlüğünde artar. Sağlıklı bir erişkinde RV/TLC oranı %35-40 ın altında, %20 ile %35 arasındadır. KOAH olgularında RV/TLC oranı artar. FVC azaldığı hastalıklarda azalır. Tüm akciğer volümleri TLC, RV ve FRC yatar pozisyonda azalır. En fazla azalan FRC dir. Yatar pozisyonda olma VC de 200 ml civarında azalmaya sebep olur. Diyafram paralizisi, kas hastalıkları, KOAH daki solunum kas güçsüzlügünde de VC azalır. FVC ve VC de yatar pozisyonda %25 ve üstünde azalmanın olması yukardaki patolojileri akla getirmelidir.
Obezlerde RV azaldığı gibi ekspiratuar rezerv volum (ERV) de azalmıştır. Yatar pozisyonda ERV ve VC daha da azalır. FRC, TLC, RV VE TOTAL TORAKS GAZ VOLÜMLERİNİN ÖLÇÜMÜ FRC ve TLC direkt olarak ölçülen volümlerdir. RV indirekt olarak ölçülür. FRC ölçümünde ERV çıkartıldığında RV elde edilir. 1. Kapalı-devirli (çok soluklu helyum dilüsyon) metodu; Bu metod basittir, nisbeten ucuzdur. Basit spirometrik testlerle IC, E RV ölçülmüş ise FRC ölçümünü takiben tüm volümler (RV, TLC) hesaplanabilir. 2. Açık- devirli (çok soluklu nitrogen arınma) metodu; Basittir, nisbeten ucuzdur. FRC ölçümünü takiben basit spirometrik ölçümle elde edilmiş olan IC ve ERV yardımıyla RV ve TLC hesaplanabilir. 3. Tek soluk nitrojen arındırma metodu TLC ölçümünde kullanılır. 4. Tek soluk helyum dilüsyon metodu; Difüzyon testinin bir bölümünde volümleri ölçmek için kullanılır. TLC ölçülür. 5. Pletismografik metot: Torakstaki tüm gaz volümünün (VTG) ölçülmesini sağlar. Solunum yollarındaki dağılımdan etkilenmez. Pletismografik ölçüm ile elde edilen VTG ile diğer metodlarla ölçülen TLC arasındaki fark bül, kist gibi hava hapsinin olduğu alanları verir. Bu metod pahalı ekipman gerektirir. 6. Radyolojik olarak akciğer volüm hesabı; PA ve lateral akciğer grafileri yardımı ile TLC ölçülebilir. Kompüterize tomografide aynı mantıkla sonuç verebilir. AÇIK DEVİRLİ VOLÜM ÖLÇÜMÜ (ÇOK SOLUK NİTROJEN ARINMA-MULTİPLE-BREATH NİTROJEN WASHOUT) Bu metodun ana felsefesi akciğer havasında %75-80 oranında bulunan N 2 nin akciğerlerden arınması ve arınan gaz volümünün ölçümüdür. Bu işlem esnasında %100 O 2 verebilecek oksijen kaynağına bir spirometreye (flow ve volüm kaydı yapabilmeli) nitrojen analizörüne ve akciğerlerden uzaklaşan nitrojen ve gaz volümünü kaydeden bir yazıcıya ihtiyaç vardır. Hasta oturur pozisyonda, burun mandalla kapatılmış şekilde sisteme bağlanır. Sistemde kacağın olmaması kadar sisteme oda havasının girmemesi de önemlidir. Hasta sakin soluk alıp verir, nitrojen analizöründe nitrojen % 1-1,5 seviyesine inene kadar hasta solumayı sürdürür. Bu süre ortalama 7-8 dakika kadardır. Nitrojen trasesinde düzenli bir iniş izlenmelidir. Ani nitrojen artışı sisteme dışarıdan oda havasının katıldığı anlamına gelir. Böyle bir test değerlendirilmemelidir. Testin sonunda elde edilen volüm FRC dir. Bunun hesabının yapılabilmesi için; FA N 2 alveol 1 = Alveol gazında ilk ölçülen N 2 fraksiyonu FA N 2 alveol 2 = Alveol gazında son ölçülen N 2 fraksiyonu Ekspire edilen gaz volümü ve FE N 2 final: Ekspire edilen gaz volümündeki N 2 fraksiyonu Doku ve kandan uzaklaştırılan N 2 volümü bilinmelidir. İlk dört değer sistem tarafından ölçülür. Doku / kan nitrojen volümü hesaplanır. Bir dakika oksijen alımı esnasında yaklaşık 30-40 ml N 2 doku / kandan uzaklaşır. N 2 doku / kan: 0,04 x T (testin süresi, dak) FRC= FE N 2 final x Ekspirasyon volümü N 2 doku / kan FA N 2 alveol 1 FA N 2 alveol 2 FRC elde edildikten sonra BTPS (nemle doymuş, basınç ve vücut ısısı ile düzeltilmiş, Body Temparature and Pressure Saturated with water vapor) değerlerine göre düzeltme yapılır. Sonra, RV = FRC ERV TLC = FRC +IC
TLC = FVC + RV hesaplamaları yapılır. Ancak günümüz laboratuvarlarında sık kullanılan test değildir. Difüzyon testi için helyumun laboratuvarlarda bulunuyor olması, helyumun kullanıldığı volüm ölçümlerine itibar edilmesine sebep olmuştur. KAPALI DEVİRLİ VOLÜM ÖLÇÜM METODU (ÇOK SOLUKLU HELYUM DİLÜSYON) Bu metodun temel felsefesi volümü ve dansitesi bilinen bir gazın dilüsyonu yardımıyla bilinmeyen bir volümün hesaplanabilmesidir. Volümü bilinen ve oda havası içeren bir spirometreye inert gaz olarak helyum (He) eklenir. Helyum konsantrasyonunun %10 civarında olması sağlanır. Helyum dilüsyon metodunun uygulandığı kapalı tekrar solumalı sistemde helyum ve O 2 kaynağı, CO 2 absorbe edici sistem, ölçümlerin yapıldığı spirometre, nemi absorbe eden sistem ve helyum konsantrasyonunu ölçen sistemler bulunmalıdır. Hasta burnu kapalı olarak sisteme oturur pozisyonda bağlanır (Şekil 11). Hasta O 2 ve He u kapalı sistemden solur. Helyum konsantrasyonunun ölçüldüğü cihazda helyum konsantrasyonunun sabit kaldığı noktada ölçüm sonlandırılır. Sonuçların değerlendirilebilmesi için; Spirometrede kaçak olmamalıdır. Ölçüm başlamadan önce helyum ölçerde helyum stabil olmalıdır. Düzenli soluk volümünde solunum yapılmalıdır Test, helyum konsantrasyonunda son 30 saniye içinde % 0,02 den fazla konsantrasyon oynaması olmayana kadar devam ettirilmelidir. Toplam test süresi 10 dakikayı geçmemelidir. Spirometredeki He karışımı Düzenli Soluma Dengeleme FRC= %He başlangıç - %He son x spirometre volümü %He son Şekil 11. Helyum dilüsyon metodu ile FRC ölçümü.
Helyum dilüsyon metodu tekrar edilecek ise iki test arasındaki süre 5 dakikadan az olmamalıdır. PLETİSMOGRAFİK TORAKS GAZ VOLÜMÜ ÖLÇÜMÜ Toraks kafesi içinde solunum yolları ile iştirakli olan ve olmayan tüm gaz volümlerini ölçer. Toraks gaz volümü ölçümü sakin solunum esnasında ekspirasyon sonunda yapılır. Böylece FRC ölçülmüş olur. şatter Akım ölçer Hava yolu basıncı Kabin basıncı Pletismograf Kabini V(FRC)=Patmosferik x V/ P Şekil 12. Pletismograf Bu ölçüm pletismografın olduğu ünitelerde yapılabir. Kabin kapısı kapandığında kapalı bir sistem haline gelen kabinde volüm, basınç ve akım değişiklikleri uygun ölçücülerle saptanır ve bilgisayar ortamında kaydedilir. Kapalı bir sistemde akım olmadığında (inspirasyon sonu ve ekspirasyon sonu) ağız içi basıncı alveol basıncına eşittir. Ağız içi basıncındaki değişiklikler ölçülür. Kabin basıncındaki değişiklikler kaydedilir. Ayrıca hava akımı değişiklikleri ve volümler de kaydedilir. Pletismograf kabinine yerleştirilen kişi sisteme, oturur pozisyonda burnu kapalı olarak bağlandıktan sonra yavaş ve yüzeyel olarak solurken (panting) elektrikli bir kapatıcı (shutter) yardımı ile akım kesilir. Ağız içinde ölçülen basınç teorik olarak alveol basıncını yansıtır. Ağız içi basıncı ile eş zamanlı olarak ölçülen akım ve kabin basıncı değişiklikleri sırası ile y ve x eksenine kaydedilir. Ağız içi basınç değişikliği ( P) alveol basıncını verirken, volüm değişikliği ( V) ise alveol volümünü verir. P/ V ise sisteminin VTG için eğimini (λv TG) yansıtır.
PB P kabin kalibrasyon VTG = X X K λvtg P ağız kalibrasyon PB ; neme doymuş ortamdaki barometrik basınç λvtg; P / V eğimi P kabin kalibrasyonu; kabindeki basıncı ölçen transducer ın kalibrasyon faktörü P ağız kalibrasyonu; ağız basıncını ölçen transducer ın kalibrasyon faktörü K: düzeltme kat sayısı VTG ölçümü ekspirasyonun sonunda ölçülmüş ise FRC ye denktir. Şekil 13. Pletismografik olarak FRC ölçümü. FRC x alveol basıncı (atmosferik basınç) = (alveol basıncı - P) (FRC + V) V 1 P 1 = (P 1 - P) ( V 1 + V) P 1 V 1 = P 1 V 1 V 1 P + P 1 V- P V P V çok küçüktür ihmal edilebilinir. V 1 P 1= P I V I - P I V+V I P V I P= P I V VI(FRC)= PI V P FRC= VTG (Ekspirasyon sonu) = (Alveol basıncı) x λ P/ V (1) FRC elde edildikten sonra (Şekil 12) spirometrik ölçümden elde edilen IC ve ERV yardımıyla, RV= FRC ERV TLC= FRC + IC elde edilir.
İnert gaz olan helyumla yapılan ölçümlerde sorun solunum yollarının obstrüksiyonu ile seyreden hastalıklarda helyumun iyi ventile etmeyen akciğer alanlarına yeterince dağılmamasıdır. Amfizem alanları, büller ve kistler, ölçüm dışı kalabilirler. Difüzyon ölçümü esnasında tek soluk helyum dilusyon metoduyla alveoler volüm (VA) ölçümünde de benzer sorun söz konusudur. Metodun eksikliklerine rağmen pletismografin olmadığı laboratuvarlarda kullanılır. Ayrıca kapalı yer korkusu olan hastalar için de uygun bir metodtur. Sık spirometri yapılan hastalarda uyum problemi yaşanmaz. Pletismograf her laboratuvarda yoktur. Ayrıca bu metoda; yüzeyel ve yavaş solunum (panting) yaparken solunum yollarındaki direnç yükselebilir. Özellikle şiddetli KOAH da bu mümkündür. Bu durumda volüm, basınç ve özellikle akım hızlarındaki değişiklikler etkilenecektir. Pletismografik metodla ölçülen VTG (FRC) her zaman helyum dilüsyon ve N 2 arınma metodundan büyüktür. Çünkü atmosferle bağlantılı ve bağlantısız gaz volümü ölçülmüştür. FRC pletismograf FRC (He veya N 2 ) farkı akciğerlerdeki kist, bül gibi oluşumlardaki gaz hacmini verir. FRC pletismograf / FRC (He-N 2 ) sağlıklı erişkinde 1 e yakındır. Bu değer 1 den büyükse ve fark 1L ve üstünde ise bu hava hapsi alanı cerrahi olarak çıkartılabilir. Lokal bül yada üst akciğer alanında ve efor kısıtlamasına sebep olan amfizemli lezyonlarda volüm azaltıcı cerrahi (AVAC) yapılabilir. Pletismografik ölçümde FRC beklenenden fazla çıktığında hızlı ve yüzeyel solunum yapılmış olabilir. SOLUNUM YOLU DİRENCİ VE KOMPLİANS DİRENÇ (Raw) Solunum yolu direnci alveol basıncı ile atmosferik basınç arasındaki farkın akıma bölünmesi ile elde edilir. Pletismograf yardımıyla akım ve basınçlar ölçülür. Raw = Atmosferik basınç- Alveol basıncı / Akım Sağlıklı erişkinde ortalama Raw 0.6-2.4 cm H 2 O / L /saniyedir. Burun, ağız ve üst solunum yolları bu direncin %50 sini, trakea ve bronşlar %30 nu ve küçük hava yolları %20 ni oluşturur. Ağır astım krizlerinde, KOAH da ve amfizemde Raw artar. Büyük hava yolu darlıklarında Raw artar. Büyük hava yollarında akım türbülandır, He+O 2 karışımı gaz ile türbülan akım laminer akıma çevrildiğinde Raw düşer ve akımlar artar. Şekil 14. Pletismografik olarak direnç ölçümü. Kırmızı halka obstrüktif hastalığı olan bir olguda oda havasında çizdirilmiştir. Mavi halka bronkodilatör uygulaması sonrasında çizdirilmiştir.
COMPLİANS (C) Akciğerlerde birim basınç değişikliğinin sebep olduğu volüm değişikliğine komplians denir. Ölçümü, hasta uyumu ve tekrar edilebilirliği az bir testtir. Özafagusa kateter yerleştirilir ve solunum hareketleri esnasındaki basınçlar ölçülür. Spirometri yardımıyla volüm değişiklikleri saptanır. Komplians ölçümü statik (statik komplians) ve dinamik (dinamik komplians) koşullarda ölçülebilir. Komplians ölçümü hasta koperasyonunu gerektirir. C = V / P Amfizemde ve KOAH da komplians artmıştır. Küçük hava yolu hastalığında statik komplians normal iken dinamik komplians azalmıştır. Akciğer ödemi, intertisyel akciğer hastalığı, atelektazi, pnömoni ve surfaktan eksikliğinde komplians azalır. KAYNAKLAR 1. Pride NB. Tests of forced expiration and inspiration. Chupp G L (ed). Clinicis in Chest Medicine: Pulmonary Function Testing. Philadelphia, WB Saunders Company 2001; 599-622.Ruppel GL. Manual of Pulmonary Function Testing. St Louis, Mosby 1998; 40-68. 2. American Thoracic Society. Standandization of spirometry. 1994 update. Am J Respir Crit Care Med 1955; 152: 1107-1136. 3. European Respiratory Society. Standardized lung function testing. Lung volumes and forced ventilatory flows. 1993 update. Eur Respir J 1993; 6: 5-40. 4. Lebowitz MD, Quanjer Ph H. Peak expiratory flow. Eur Respir J 1997; 10: 7-74s. 5. Leff AR, Schumacker PT. Respiratory Physiology; Basics and Applications, Philadelphia WB Saunders Compary 1993. 6. Hughes JMB, Pride NB. Lung Function Test: Physiological Principles and Clinical Applications. Philadelphia, WB Saunders, 1999. 7. Gold WM. Pulmonary Function Tests. Murray JF, Nadel JA (eds), Textbook of Respiratory Medicine, Philadelphia, WB Saunders Compary 2000; 781-882. 8. Gibson GJ. Respiratory Function Tests. Gibson GJ, Geddes DM, S terk PJ, Costabel U, Corrin B (eds). Respiratory Medicine, London, WB Saunders Compary 2003; 299-314. 9. Corne s, Anthonisen NR. Lung Function Testing in Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Voelkel NF, MacNee W (eds) Chronic Obstructive Lung Disease, London, BC Decker 2002; 257-269. 10. Eltayara L, Becklake MR, Volta CA, etal. Relationship between chronic dyspnea and expiratory flow limitation in patients with COPD. Am J Respir Crit Care Med 1995; 154: 1726-1734. 11. Konietzko N. Clinical Features of Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Gibson GJ, Geddes DM, Sterk PJ, Costebel U, Corrin B (eds). Respiratory Medicine, London, WB Saunders Company 2003; 299-314. 12. Gascoigne AD, Corris PA, Dark JH, et al. The biphasic spirogram; a clue to unilateral narrowing of a mainstem bronchus. Thorax 1990; 45: 637-638. 13. Koulouris NG, Dimopoulou I, Vatla P, et al. Detecion of expiratory flow limitation during excersice in COPD patients. J Appl Physiol 1997; 82: 723-731.