SOLUNUM FONKSİYON TESTİ PARAMETRELERİNİN TANIMLANMASI Dr. Candan Öğüş Akdeniz Üniversitesi Tıp Fakültesi Göğüs Hastalıkları Anabilim Dalı
Sunu planı Solunum fonksiyon testleri endikasyonları, kontrendikasyonları Solunum fonksiyon testleri Akciğerlerin volüm ve kapasiteleri Akım volüm halkası Reversibilite Bronş provakasyon testleri Maksimum istemli ventilasyon Difüzyon kapasitesi Maksimum inspiratuvar/ maksimum ekspiratuvar basınçlar (MIP/ MEP) Kompliyans Kapanma volümü ve kapanma kapasitesi Hava yolu rezistansı Hava yolu iletkenliği Ventilasyon parametreleri, anatomik ve fizyolojik ölü başluk
Solunum fonksiyon testleri endikasyonları A. Akciğer hastalığının varlığını ya da yokluğunu doğrulamak (anormal semptom /fizik muayene / laboratuvar bulgularının varlığı) B. Bilinen bir hastalığın akciğer fonksiyonlarına sayısal yansımasını belirlemek (solunumsal / kardiyak / nöromusküler hastalıklar)
C. Çevresel ve mesleksel maruziyetin etkinliğini ölçmek (sigara, tozlu ve toksik materyal) D. Tedaviye yanıtın değerlendirilmesi (bronkodilatör, steroid, kardiyak ilaçlar, akciğer rezeksiyonu, transplantasyon, akciğer rehabilitasyonu) E. Cerrahi prosedürün riskini tahmin etmek (Akciğer rezeksiyonu, sternotomi, üst batın girişimleri,..) F. Yetersizlik durumunu saptamak (Sosyal/ hukuki nedenler)
Spirometri kontrendikasyonları Test performansını etkileyen akut durumlar Nedeni bilinmeyen hemoptizi Pnömotoraks Yakın tarihte göz cerrahisi, torasik /abdominal cerrahi geçirme Yakın tarihte MI veya unstable angina öyküsü Torasik anevrizmalar (rüptür riski)
Solunum Fonksiyon Testleri A. Hava yolu fonksiyonu 1. Basit spirometre 2. Zorlu vital kapasite manevrası a. FVC,FEV 1, PEF b. Akım-volüm halkası 3. Maksimum volanter ventilasyon (MVV) 4. Maksimum inspiratuar/ekspiratuar basınçlar (MIP/ MEP) 5. Hava yolu rezistansı (Raw) ve kompliyansı (C)
B. Akciğer volümleri ve ventilasyon Fonksiyonel rezidüel kapasite (FRC) Total akciğer kapasitesi (TLC), rezidüel volüm (RV), FRC/TLC oranı Dakika ventilasyonu, alveolar ventilasyon ve ölü boşluk Ventilasyonun dağılımı C. Diffüzyon kapasitesi D. Kan gazları ve gaz değişim testleri (kan gazı, pulse oksimetre, kapnografi) E. Kardiyopulmoner egzersiz testleri F. Metabolik testler
Akciğerlerin volüm ve kapasiteleri akciğer volümleri akciğer kapasiteleri Tidal volüm İnspiratuvar yedek volüm Ekspiratuvar yedek volüm Rezidüel volüm İnspiratuvar kapasite Vital kapasite Fonksiyonel rezidüel kapasite Total akciğer kapasitesi Akciğer volümü: Hava boşluklarında bulunan gaz miktarı Kapasite: en az iki volüm değeri toplamı
İnspirasyon aktif, ekspirasyon pasif bir harekettir.
Akciğer volümleri STATİK Zamanla ilişkilendirilmeden manevraların tamamlanır DİNAMİK Zorlu solunum (inspirasyon/ekspirasyon) manevraları sırasında ölçümler alınır
VOLÜM (%) 150 100 50 0 Statik akciğer volümleri Akciğerler ve intratorasik havayollarında bulunan hava volümü; Akciğer parankimi ve çevreleyen organ ve TLC FRC RV Normal (genç) Normal (yaşlı) Amfizem Erken İleri Fibrozis Sol.kas güçs. Obez. dokular, Yüzey gerilimi, Solunum kaslarının oluşturduğu güç, Akciğer refleksleri, Havayollarına ait özellikler tarafından belirlenmektedir.
statik volümler Tidal volüm ( V T ): Sakin solunum sırasında akciğerlere giren veya çıkan hava hacmidir. Ortalama 500 ml.dir. TİDAL VOLÜM
İnspiratuvar yedek volüm (IRV): Sakin solunum sırasında inspirasyon tamamlandıktan sonra derin inspirasyonla alınan hava volümüdür. İNSPİRASYON YEDEK VOLÜM TİDAL VOLÜM
Ekspiratuvar yedek volüm (ERV) Sakin solunum sırasında ekspiryum tamamlandıktan sonra tam bir ekspirasyonla atılan maksimum hava volümüdür. İNSPİRASYON YEDEK VOLÜM TİDAL VOLÜM EKSPİRASYON YEDEK VOLÜM
Rezidüel volüm (RV) Maksimum bir ekspirasyondan sonra akciğerlerde kalan hava volümüdür. İNSPİRASYON YEDEK VOLÜM TİDAL VOLÜM EKSPİRASYON YEDEK VOLÜM REZİDÜEL VOLÜM
Total akciğer kapasitesi Maksimal inspirasyondan sonra akciğerlerde bulunan hava miktarıdır. Tüm volümlerin toplamından oluşur (RV+ERV+V T +IRV) İNSPİRASYON YEDEK VOLÜM TİDAL VOLÜM EKSPİRASYON YEDEK VOLÜM TOTAL AKCİĞER KAPASİTESİ REZİDÜEL VOLÜM
İnspiratuvar kapasite Sakin solunum sırasında ekspiryum tamamlandıktan sonra maksimum inspirasyonla alınan hava hacmidir. VT ile IRV ün toplamından oluşur. İNSPİRASYON YEDEK VOLÜM İNSPİRASYON KAPASİTESİ TOTAL AKCİĞER KAPASİTESİ TİDAL VOLÜM EKSPİRASYON YEDEK VOLÜM REZİDÜEL VOLÜM
Vital kapasite (VC) Maksimum bir inspirasyondan sonra tam bir ekspirasyonla çıkartılan (ekspiratuvar VC), maksimal ekspirasyondan sonra tam bir inspirasyon ile akciğerlere alınan (inspiratuvar VC) hava volümüdür. (VT+ IRV + ERV) İNSPİRASYON KAPASİTESİ İNSPİRASYON YEDEK VOLÜM TİDAL VOLÜM EKSPİRASYON YEDEK VOLÜM VİTAL KAPASİTE TOTAL AKCİĞER KAPASİTESİ REZİDÜEL VOLÜM
Maksimum ekspirasyon ; yavaş ve zorlanmadan yapılırsa statik volüm olarak yavaş vital kapasite (SVC), zorlu yapılırsa dinamik volüm olarak zorlu vital kapasite (FVC) adını alır. Sağlıklı kişilerde; SVC = FVC SVC - FVC = hava hapsi
Fonksiyonel rezidüel kapasite (FRC) Normal bir ekspirasyonun sonunda akciğerlerde bulunan hava volümüdür (RV + ERV) FRC= ekspiryum sonu akciğer volümüne (EELV) İNSPİRASYON KAPASİTESİ İNSPİRASYON YEDEK VOLÜM VİTAL KAPASİTE TİDAL VOLÜM TOTAL AKCİĞER KAPASİTESİ EKSPİRASYON YEDEK VOLÜM REZİDÜEL VOLÜM FONKSİYONEL REZİDÜEL KAPASİTE
Relaksasyon volümü (Vr) Respiratuvar sistemin gevşeme durumunda iken içinde bulunduğu statik dengeyi yansıtır. Akciğer ve göğüs duvarı basınçlarının eşit düzeyde ve ters yönde hareket ettiği, solunum sistemi total elastik recoil basıncının sıfır olduğu durumdur. Sağlıklı bireylerde istirahatte FRC ile benzer düzeydedir. B 0 FRC
Dinamik akciğer volümleri ve akımlar Havayolları obstrüksiyonunun belirlenmesinde kullanılırlar, zorlu ekspirasyon ve inspirasyon sırasında değerlendirilirler. Dinamik spirometrinin sonuçları volüm-zaman eğrisi ya da akım-volüm halkasıyla ifade edilir.
volüm-zaman eğrisi 5 FVC Volüm, Litre 4 3 2 FEV 1 1 1 2 3 4 5 6 Zaman, saniye
Akım Volüm Halkası Maksimal ekspiratuar akım (PEF) Ekspiratuar akım hızı, L/sn TAK FVC RV İnspiratuar akım hızı, L/sn Volüm (L)
Zorlu vital kapasite (FVC) Tam bir inspirasyondan sonra zorlu ve hızlı ekspirasyonla atılan hava volümüdür. TAK VC den farkı manevranın çok hızlı yapılmasıdır FVC RV Volüm (L)
Birinci saniyedeki zorlu ekspiratuvar volüm (FEV 1 ) 5 FVC Volüm, Litre 4 3 2 1 FEV 1 FVC manevrasının başlangıcından itibaren zorlu ekspirasyonun 1. saniyesinde atılan hava volümüdür. Bu değer volüm olarak ifade ediliyorsa da aslında bir saniyedeki akım hızını (volüm/zaman) ifade eder yani hızı gösterir. 1 2 3 4 5 6 Zaman, saniye
Altıncı saniyedeki zorlu ekspiratuvar volüm (FEV 6 ) Zorlu ekspiryum manevrası hava yolu obstrüksiyonu olan olgularda 20 saniyeye kadar uzayabilmektedir. Bu manevranın 6 saniye ile sınırlandırılması önerilmektedir. Bu olguların ekspiryum süresi 6 saniyeyi aşabileceğinden, zorlu ekspiryum manevrasının sonunda plato çizilmesine çalışılmalıdır
Tiffeneau oranı: FEV 1 / FVC oranı: FEV 1 % Solunumsal bozukluğun tipini (obstrüktif veya restriktif) belirlemede önemlidir. Genç, sağlıklı kişilerde bu oran % 75 in üzerindedir. Akciğerin elastik yapısındaki değişikliklere bağlı olarak yaşlılarda bu oran % 65-70 e kadar düşebilir. Obstrüksiyon Restriksiyon FVC azalır azalır FEV1 azalır azalır FEV1/FVC (%) azalır normal veya artar
Maksimum ekspirasyon ortası akım hızı (MMEFR, FEF 25-75%) Zorlu ekspirasyon manevrasının ortasındaki, FVC nin % 25 ile %75 i arasındaki akım hızıdır. Orta ve küçük havayollarından gelen akımı yansıtır. Uyumlu klinik durumda; % FEF25-75; beklenen değerin % 60 ından azsa ve FEV 1 /FVC oranı düşükse, hava yolu obstrüksiyonu düşünülebilir.
Maksimal akım- volüm halkası Maksimal ekspiratuar akım (PEF) Ekspiratuar akım hızı, L/sn Maximum ekspirasyon eğrisi TAK FVC RV İnspiratuar akım hızı, L/sn Maximum inspirasyon eğrisi Spirometrik traseden elde edilir Volüm (L)
Maksimum ekspirasyon eğrisinden elde edilen başlıca ölçümler PEFR, FEF %25, FEF %50, FEF %75 dir. PEFR eğrinin efora bağımlı bölümü, FEF %75 ve FEF %50 ise efora bağımsız bölümleridir. FEF %50 ve FEF %75 periferik hava yolları hakkında bilgi verir. FEF200-1200: Zorlu ekspirasyonla ilk 200-1200 ml nin atıldığı perioddaki akım hızıdır. Zorlu ekspirasyonun erken bölümünü yansıtır, büyük havayolları hakkında bilgi verir
Maksimum inspirasyon eğrisinden elde edilen ölçümler; PIFR, FIVC, zorlu inspirasyonun %25 indeki, %50 sindeki ve %75 indeki akım hızlarıdır (FIF %25, FIF %50 ve FIF %75) Ancak bu ölçümler için beklenen değer cetvelleri yoktur
Akım volüm eğrisinden ayrıca FVC, V T, ERV ve IRV değerleri de saptanabilir. Akımı etkileyen faktörlerin yorumlanmasına yardım eder, görsel bilgi aktarır
Akım-volüm halkasının şekli intratorasik/ekstratorasik solunum yolu darlıklarında, obstrüktif / restriktif hastalıklarda tipik görünümü nedeniyle tanı koydurucudur normal ağır obs değişken extrator. büyük h.yolu obs hafif obs Fix büyük h.yolu obs Restriktif patern
volüm-zaman eğrisi Obstrüktif Restriktif Mikst Volüm Volüm Volüm Zaman Zaman Zaman Yavaş yükseliş, atılan hava volümünde azalış, tam expirasyon süresinin uzaması Azalmış maksimum volümle birlikte platoya erken ulaşma Azalmış maksimum volüme yavaş yükselme
PEF : Tepe ekspiratuar akımı PEF, hem peakflowmetre hem de akım-volüm eğrisinden hesaplanabilir. Büyük hava yollarındaki obstrüksiyonu yansıtır ve eforla büyük değişkenlik gösterir. Sıklıkla astım alevlenmelerinde hava yolu obstrüksiyonunun derecesinin bir indeksi olarak kullanılır.
Helyum-oksijen ( %80 He+%20 O 2 ) karışımında maksimum ekspirasyon akım-volüm halkası Geçiş akımı Düşük dansiteli, He- O 2 içeren gaz solutulduğunda büyük hava yollarındaki türbülan akım laminer akım niteliğini kazanır, akım hızları artar. Oda havasında akım-volüm halkası çizdirilir İşlem He-O 2 karışımı solutularak tekrarlanır Üst üste konulan iki eğrinin ekspiryum sonuna doğru düşük akciğer volümlerinde birleşme noktasından akım hızının eşitlendiği volüm: VOLÜM İSO FLOW
He-O 2 karışımı solutulunca; Maksimum ekspirasyon eğrisinin FEF 50 sinde akım hızları sağlıklı erişkinlerde de artar, akım hızı artışı > %20 ise, akım kısıtlanması iç çapı 3 mm den büyük hava yollarındadır. Klinik pratik uygulamada küçük hava yolu hastalıklarını saptamada volüm iso flow, FEF 50 den daha duyarlı olmakla birlikte kullanımı sınırlıdır.
Reversibilite Erken reversibilite:postbronkodilatör FEV 1 de bazal değere göre %12 ve mutlak değer olarak 200 ml artış. Geç reversibilite: 6hafta-3ay yüksek doz inhaler steroid veya 2 hafta oral steriod sonrası FEV 1 de %15 ve mutlak değer olarak 200ml artış, PEF de 20 artış
Erken reversibilite Volüm (lt) FEV 1 Normal kişi Astma matik (bronkodilatör sonrası) Astma matik (bronkodilatör öncesi) 1 2 3 4 5 Zaman (sn)
Reversibilite değerlendirmesi Mutlak değişkenlik= Bronkodilatör sonrası FEV 1 -bazal FEV 1 Bd sonrası FEV1 bazal FEV1 Başlangıç değeri = X 100 üzerinden % değişim bazal FEV1 Predikte değer üzerinden reversibilite = Bronkodilatör sonrası FEV 1 -bazal FEV 1 / beklenen FEV 1 X 100 200µg salbutamol 15-20dk sonra FEV1 ölçümü 500 µg terbutalin 40-80 µg IB 30-45dk sonra FEV1 ölçümü Tets öncesi kesilmesi gereken ilaçlar: kısa etkili bd (8 saat), uzun etkili B2agonist (12), uzun etkili antikolinerjik ve yavaş salınımlı teofilin (24), inh steroid (devam edilir)
PEF değişkenliği ölçümü PEF Değişkenliği = Maksimum PEF - Minimum PEF X100 1/2 x (Maksimum PEF + Minimum PEF) Sabah /akşam PEF değişkenliği %20 üzerindeyse astım lehine kabul edilir. 1haftalık izlemde; en düşük sabah prebronkodilatör PEF ---------------------------X 100 yakın dönemdeki en yüksek PEF PEF değişkenliği en az 4 gün %15, en az 3 gün % 20, tüm günlerin ortalaması olarak % 10 un üzerinde ise astım lehinde kabul edilir GINA 2006
Bronş provakasyon testleri Bronş aşırı duyarlılığı: Değişik uyaranlara karşı hava yollarının verdiği abartılı bronkokonstrüktör yanıt Astım, allerjik rinit, kistik fibrozis, KOAH, bronşektazi, ASYE (+) Sıklıkla metakolin, histamin ve egzersiz kullanılır PD 20 : FEV1 de % 20 lik düşüş yapan metakolin dozu normalde PD 20 > 16mg/ml Astımlılarda < 8mg/ml
Maksimum istemli ventilasyon (MVV) Hızlı ve mümkün olduğu kadar derin solunumlarla bir dakikada solunabilen hava miktarıdır. Volüm (L) Zaman (sn) Olgu, 12 sn. güçlü ve derin nefes alır, volüm 1 dk. ya tamamlanır.
Solunum kasları, toraks-akciğer kompliyansı, hava yolu direncini yansıtabilir Özellikle solunum kas gücünü değerlendirmede kullanılır MVV<%50 ise toraks ve üst batın operasyonları için risk oluşturur
Difüzyon kapasitesi Bir dk da 1mmHg basınç farkıyla alveolokapiller membrandan geçen gaz miktarıdır (25mL/dk/mmHg) Test için CO kullanılır (çözünürlüğü ve Hb afinitesi O 2 den fazla olduğu için difüzyonu hızlı ve transferi sadece diffüzyonla sınırlı) DLCO= Alveolden kana transfer olan CO Alveole-kapiller CO basınç gradienti Transfer coefficient (KCO) : DLCO/VA: Her bir litre akciğer volümüne düşen difüzyon kapasitesini gösterir. Test gazı: %0.3CO, %10 He, %21 O2 ve gerisi N2
Solunum kas gücü ölçümleri: Maksimum inspiratuvar ve maksimum ekspiratuvar basınçlar (MIP ve MEP) Solunum yolunu kapatan bir valve (shutter) karşı yapılan max insp ve eksp sırasında ölçülen ağız içi basınçlarıdır Solunum kas gücünü indirekt olarak gösteren noninvaziv testlerdir
Dispne ve VC de, MVV de açıklanamayan azalma varlığında bu testler önemli MIP inspiratuvar kas gücünü yansıtır ve normalde -60cmH2O dan yüksektir. MEP ekspiratuvar kas gücünü yansıtır, normalde 80-100 cmh2o dan fazladır MEP <40cmH2O ise hasta etkin öksüremez
genişleyebilme yeteneği genişleyebilirlik ölçüsü dışarıdan uygulanan güce karşı deforme olmamak için gösterilen direnç KOMPLİYANS ELASTANS C = 1/E
Kompliyans Akciğer ve göğüs duvarının elastik özelliklerini değerlendirir Alveolerin iç yüzeyi ve plevra yüzeyi arasındaki basınç farkına transpulmoner basınç denir. Kompliyans, her bir ünite transpulmoner basınç değişikliğine karşılık gelen volüm değişikliğidir (V / P) Elastik recoil basıncı (Pel), belirli bir akciğer volümünde akciğer veya toraks tarafından oluşturulan güç
Basınç-Volüm Eğrisi Volüm (L) 1.0 ΔV C = ΔV / ΔP 0.5 Δ P 0-10 -20-30 akciğer etrafındaki basınç
Total respiratuvar sistem kompliyansı (Crs), akciğer ( CL) ve göğüs duvarı ( Ccw) kompiyanslarından oluşur. CL, akciğer dokusunun elastik özellikleri ve sürfaktan ile ilişkilidir. Ccw, göğüs duvarı elastik özellikleriyle ilişkilidir. Ortalama kompliyans: C = ΔV / ΔP C = 500 ml / 2.5 cmh 2 O C = 200 ml / cmh 2 O Transpulmoner basınç 1 cmh 2 O arttığında, akciğerler 200 ml. genişler
Statik kompliyans: İnspirasyon ve ekspirasyon sırasında belirli noktalarda statik koşullar altında ölçülür Yaşla birlikte ve obstrüktif hastalıklarda artar, restriktif hastalıklarda azalır Dinamik kompliyans: Hızlı solunum sırasında ölçülür ve solunum sırasındaki gerçek elastik direnci gösterir Hava yolu direnç artışını göstermede hassas bir testtir
Kapanma volümü (CV) Akciğer volümü azaldıkça küçük hava yollarının çapları da azalır ve RV düzeyinde kapanırlar. Kapanma volümü, ekspirasyonda hava yolları kapanmaya başladığı zaman akciğer içerisinde kalan hava volümüdür ve genellikle VC nin bir yüzdesi olarak ifade edilir: CV/ VC X 100
Kapanma kapasitesi (CC): Kapanma volümü noktasında akciğerlerdeki total gaz volümü CC:CV+RV CC, TLC nin bir yüzdesi olarak ifade edilir: CC/ TLC X 100. Yüksek bir kapanma volümü, küçük havayolu hastalığının erken bir belirtisidir. Genç erişkinlerde: CV/ VC % : %10-20, CC/ TLC % ise %30 dur.
Hava yolu rezistansı (Raw) Akımın her bir ünitesine karşı ağız (atmosferik basınç) ve alveol basıncı arasındaki farktır (cmh 2 O/L/sn) Bu basınç farkı iletici havayollarında bulunan gaz moleküllerinin sürtünme etkisi sonucu ortaya çıkar Birim akımla oluşan basınç değişikliği hava yolu çapını yansıtır (obstrüktif ve restriktif hastalıkların ayrımında önemlidir)
Türbülan akım Yüksek akım hızında oluşur Akım aksiyel ve radiyal yöndedir Trakea ve ana bronşlarda gözlenir Daha fazla hava yolu direnci oluşturur Bozulmuş laminer akım Trakeabronşial ağaçta gözlenir Oluşumu için enerji gereklidir. Laminer akım Düşük akım hızında oluşur Akım aksiyel yöndedir Bronş merkezine doğru artar Küçük hava yolarında bulunur
Total hava yolu rezistansının Nazal solunumda % 50 sini burun, Ağızdan solunumda %30 unu ağız-farenks-larenks ve trakea oluşturur Periferik havayollarının katkısı ise azdır (%20)
Vücut pletismografisi hava yolu rezistansını direkt olarak ölçen tek yöntemdir. Rutin incelemelerde Raw kullanılmaz (pahalı ve zor Total pulmoner rezistans: Hava yolu rezistansı (%90) + Doku rezistansı (%10) Raw santral (burun 6. jenerasyon): yüksek direnç (türbülan akım) Raw perifer (7. jenerasyon 23. jenerasyon): düşük direnç (laminer ve diffüz bölgeler) Vücut pletismografisi hava yolu rezistansını direkt olarak ölçen tek yöntemdir. Rutin incelemelerde Raw kullanılmaz (pahalı ve zor)
Hava yolu iletkenliği (Kondüktans) Hava yollarındaki her bir ünite basınç düşmesine karşılık oluşan akımdır (Gaw=1/Raw) (L/sn/cmH 2 O) Her litre akciğer volümü için oluşan iletkenlik ise spesifik iletkenliktir (SGaw) Hiperreaktiviteyi saptamada ve bronkodilatör yanıtı değerlendirmede önemli.
Anatomik ölü boşluk (iletim bölgesinde gaz alışverişi yapılmayan bölüm) + Alveolar ölü boşluk (solunum bölgesinde gaz alışverişi yapılmayan bölüm) Fizyolojik ölü boşluk (akciğerlerde gaz alışverişi yapılmayan tüm alan)
Total pulmoner ventilasyon (TPV): Solunum sayısı X V T Alveolar ventilasyon (VA): Akciğerlerde gaz alışverişine katılan gaz volümüdür. Solunum sayısı X (V T -V D ) Ventilasyon katsayısı (VK):Taze gelen hava / önceden varolan hava : % 12