Perioperatif Hipoksi Tanımı ve Fizyopatolojisi Doç. Dr. Necati GÖKMEN DEÜTF ANESTEZİYOLOJİ AD İZMİR
TANIM HİPOKSİ Vücut içinde veya dışında herhangi bir yerde oksijen basıncının azalmasıdır HİPOKSEMİ Kanda (azalmış PvO 2 veya PaO 2 ) oksijen seviyesinin azalmasıdır
TANIM
TARİHÇE Hipoksi sınıflaması Barcroft tarafından yapılmıştır Bu sınıflamanın orjinalinde anoksi; Anoksik Anemik Hipoperfüzyon hipoksisi olmak üzere 3 sınıfa ayrılmıştır Barcroft J: On anoxemia. Lancet 2:485, 1920
TARİHÇE Barcroft anoksi terimini, hipoksi terimi yerine kullanmıştır Peters ve Van Slyke son hipoksi kategorisi olan histotoksik hipoksiyi, hipoksi sınıflamasına ilave etmiştir Peters JP, Van Slyke DD: Quantitative clinical chemistry, 1932
Oksijenin dokulara taşınma basamakları Nunn JF: Nunn's Applied Respiratory Physiology, 1993
SINIFLAMA Hipoksi; 1. Hipoksemik Hipoksi (Çevresel veya pulmoner faktörlere bağlı hipoksi) 2. Anemik hipoksi 3. Hipoperfüzyon hipoksisi (Dolaşımsal-durağan hipoksi) 4. Histotoksik hipoksi
HİPOKSEMİK HİPOKSİ (Çevresel veya Pulmoner Faktörlere Bağlı Hipoksi) Hipoksemi, oksijen basıncının kanda (venöz veya arteriyel) azalmış olmasıdır
HİPOKSEMİK HİPOKSİ Çevresel faktörler Solunan havadaki oksijenin parsiyel basıncının düşük olması Oksijenin barometrik basıncının düşük olması (PIO 2 ) İnspire edilen oksijen fraksiyonun düşük olması (FIO 2 )
HİPOKSEMİK HİPOKSİ Pulmoner faktörler Hipoventilasyon (Alveolar hipoksi ve hiperkapni) Difüzyonun sınırlı olması (İntertisyel fibrosis ve intertisyel veya alveolar ödem) Ventilasyon-perfüzyon uyumsuzluğu Sağdan sola şant
HİPOKSEMİK HİPOKSİ NEDENLERİ Neden P(A a)o 2 O 2 cevabı PaCO 2 PIO 2 normal PaO 2 normal Hipoventilasyon normal PaO 2 V A /Q uyumsuzluğu PaO 2 normal Şant (Q s /Q t ) Düzelme normal Difüzyonun sınırlı olması PaO 2 normal
HİPOKSEMİK HİPOKSİ DÜŞÜK PIO 2 (HİPOKSİK HAVA KARIŞIMI, RAKIM) İnspire edilen oksijenin parsiyel basıncı (PIO 2 ); barometrik basınca (PB) ve inspire edilen oksijenin fraksiyonuna (FIO 2 ) bağlıdır PIO 2 operasyon odasında hipoksik hava karışımı verilirse veya hasta yüksek irtifaya taşınırsa azalır
PIO 2 = FIO 2 (PB PH 2 O) İrtifanın inspire edilen oksijen veya parsiyel oksijen basıncına etkisi Luce JM, Intensive Respiratory Care, 1993,
HİPOKSEMİK HİPOKSİ DÜŞÜK PIO 2 (HİPOKSİK HAVA KARIŞIMI, RAKIM)
HİPOKSEMİK HİPOKSİ HİPOVENTİLASYON Yetersiz dakika ventilasyonu (DV) sonucunda üretilen karbondioksidin (VCO₂) atılamamasıdır DV= Solunum sayısı x Tidal volüm PaCO₂ = (VCO₂/VA) k VCO₂ 70 kg bir kişi için 200 ml/dk dır
HİPOKSEMİK HİPOKSİ HİPOVENTİLASYON Hipoventilasyona bağlı gelişen hipoksiyi önlemek için FIO₂'nin artırılması alveoler gaz eşitliğini; PAO₂ = PIO₂ [PaCO₂/RQ] (RQ=solunum katsayısı=co₂ / O₂ = 200/250=0.8) Bu formüle PIO₂eşitliğini yerleştirirsek; PAO₂ = FIO₂ (PB-PH₂O) [PaCO₂/0.8]
FIO₂ ve HİPERKAPNİ NİN PAO₂ ETKİSİ PAO 2 = 0.21 [760 47] PaCO 2 /0.8 100 = 0.21 [760 47] 40/0.8 50 = 0.21 [760 47] 80/0.8 Normal ventilasyon: PaCO 2 = 40 PAO 2 oda havasında yeterli Hipoventilasyon: PaCO 2 = 80 PAO 2 oda havasında yetersiz 114 = 0.30 [760 47] 80/0.8 Hipoventilasyon: PaCO 2 = 80 PAO 2 yeterli (FIO 2 = 0.3)
FIO 2 artırılması ve alveoler ventilasyon ile PAO 2 arasındaki ilişki Lumb AB; Nunn's Applied Respiratory Physiology, 2000, p 79
Alveolar ventilasyon ile PaO 2 ve O 2 tüketimi ve CO 2 üretimi değerleri Alveolar ventilatilasyon 4/L/dk nın altına indiğinde PaO2 ve PaCO2 artar
HİPOVENTİLASYON KLİNİK NEDENLERİ Hipoventilasyon Nedenleri Havayolu tıkanması Öneriler Entübasyon ve ventilasyon yapılamaması: anatomik problemler (mediastinal kitle, aort anevrizması, yabancı cisim aspirasyonu) Saptanamayan ekstübasyon veya diskonneksiyon Normalde anestezi makinası ve ventilatörün veya end-tidal CO 2 monitörünün uyarı alarmları bu komplikasyonu önlemek için yeterlidir. Ancak alarmlar çalışmayabilir veya bozuk olabilir. Özefagiyal entübasyonun tanınmaması Solunum merkezini deprese eden ilaçlar Hipoksiden kaçınılmalı Anestezik ilaçlardan (opiyatlar, barbiturat, inhalasyon ajanları gibi.) Solunum merkezininin kronik depresyonu Ağrı Toraks anormallikleri Kas gevşeticiler Spinal iletim yolu hasarı (C 3,4,5 ) Frenik sinir yaralanması Solunum kaslarının zayıflığı Ön boynuz hastalıkları Periferik solunum merkezinin baskılanması Solunum merkezi hasarı Amfizem veya uyku apne sendromu Torakotomi, göğüs travması, yüksek r abdominal insizyon Yelken göğüs, pnömotoraks Miyastenia gravis veya antikolinesteraz zehirlenmesi Servikal fraktür Ablasyon, soğuk hasarı (CPB sırasında), (Guillain-Barré sendromu, difteri) Kas distrofisi vaya malnutirisyon, uzamış kas gevşetici kullanımı, uzamışmekanik ventilasyon Polio Amfizem Travma, kanser,kanama,ansefalit
HİPOKSEMİK HİPOKSİ VENTİLASYON PERFÜZYON UYUMSUZLUĞU V/Q Ventilasyon volümü Yerçekimi Alveoler basınç Göğüs duvarı ve akciğer kompliyansları Havayolu rezistansı Hastanın pozisyonu Pulmoner kan akımı Ventilasyon modu etkilidir
HİPOKSEMİK HİPOKSİ VENTİLASYON PERFÜZYON UYUMSUZLUĞU V/Q Ventilasyon perfüzyon eşleşmesi VA/Q oranı = 1.0 dir
HİPOKSEMİK HİPOKSİ VENTİLASYON PERFÜZYON UYUMSUZLUĞU V/Q Akciğerlerin uniform bir yapıya sahip olmaması Akciğerlerin üst kısmında VA/Q, akciğerlerin alt kısmında ise VA/Q
Alveoler Ölü Boşluk Nedenleri Pulmoner emboli Venöz tromboz Amniyotik sıvı Karbondioksit (Laparoskopik cerrahi sonrası) Yağ (Ortopedik cerrahi sonrası) Azalmış pulmoner arter basıncı Azalmış Kardiyak Output (Hipovolemi, KY) Bağımlı akciğer alanı (oturur pozisyon) Artmış alveoler gaz basıncı Alveolde aşırı gerilme PEEP Yüksek tidal volüm KOAH
HİPOKSEMİK HİPOKSİ ŞANT Sağdan-sola pulmoner şant; ventilasyon olmadan perfüzyon olmasıdır Hipoksinin en sık nedeni sağdan-sola pulmoner şant oluşturan pnömoni, pulmoner ödem ve atelektazidir
HİPOKSEMİK HİPOKSİ ŞANT Kardiyak output (Q) akciğerlere pulmoner arter yoluyla ulaştığında, normal pulmoner kapillere (VA/Q oranı normal) veya şantlı (VA/Q oranı düşük ) damarlara dağılır Klinisyenler şant ile miks venöz kan içeriğinin benzer olduğunu ifade ederler. Bu nedenle; Qtotal = Qt = [Q c + Qs ]
Oksijen içeriği (CO₂), kapiller (Cc O₂) ve miks venöz kan (CvO₂) toplamı arteriyel kan oksijen (CaO₂) içeriğini verir HİPOKSEMİK HİPOKSİ ŞANT Nunn JF: Applied Respiratory Physiology, 1993
Şantta oksijen tedavisinin arteriyel PO 2 ye etkisi
HİPOKSEMİK HİPOKSİ DİFÜZYONUN SINIRLI OLMASI Difüzyon kapasitesi alveolokapiller membrandan gazın alveol ile pulmoner damarlar arasındaki gaz değişimi yeteneğidir Normal dinlenme sırasında diffüzyon kapasitesi; DO₂ =21 ml O₂/dk/mmHg
HİPOKSEMİK HİPOKSİ DİFÜZYONUN SINIRLI OLMASI Solunum sırasında alveolokapiller membrandan oksijen basıncı farkı yaklaşık 11 mmhg dır Formülde yerine koyacak olursak; DO₂ = 21 ml O₂ x 11 mmhg = 231 ml O₂/dk olur
HİPOKSEMİK HİPOKSİ DİFÜZYONUN SINIRLI OLMASI Eksersiz sırasında bu değer 65 ml O₂/dk/ mmhg Bunun iki ana nedeni vardır Kullanılamayan kapillerin açılması (gaz değişimi için yüzey alanının genişletilmesi) VA/Q oranının düzeltilmesidir
HİPOKSEMİK HİPOKSİ DİFÜZYONUN SINIRLI OLMASI Hipoksinin nedenleri arasında diffüzyonun sınırlı olması çok nadir görülür. Bunun nedeni, alveolden pulmoner damara gazın geçişi ile Hb doygunluğa ulaşma zamanı yaklaşık 0.25 sn olması veya bu süre normal kapillerden kanının geçiş zamanı olan 0.75 sn nin ¼ ü kadardır Nunn JF: Applied Respiratory Physiology,, 1993
Kapillerden kanın geçiş zamanı ve PO₂ ilişkisi
ANEMİK HİPOKSİ Kanın taşıdığı O₂ miktarının normal PO₂ ye rağmen az oluşudur Hb değeri yarıya indiğinde dokulara taşınan O₂ miktarı da yarıya inmektedir
ANEMİK HİPOKSİ Oksijen İçeriği: 100 ml kanın içerdiği ml cinsinden oksijen miktarıdır Normal şartlarda bir Hb molekülü 1,39 ml oksijen taşımaktadır. Klinikte normal şartlar altında methemoglobin ve karboksi hemoglobinde kanda bulunduğu için bir Hb molekülü 1,31-1,34 ml arasında oksijen taşımaktadır Nunn JF: Applied Respiratory Physiology, 1993
ANEMİK HİPOKSİ O₂ içeriği = ([Hb] 1.34 ml O₂/g Hb % sat) + (0.003 PO₂ ) Arteriyel kanda oksijen içeriği (CaO₂) yaklaşık olarak 20,4 ml dir (Hb=15 g; Sat: % 100; PO₂=100 mmhg kabul edilirse)
Oksijen saturasyonu ile arteriyel oksijen basıncı arasındaki ilişki
OKSİHEMOGLOBİN AYRIŞIM EĞRİSİ
HİPOPERFÜZYON HİPOKSİSİ Dokuların metabolik ihtiyaçlarının karşılanması için oksijen taşınmasının yetersiz olduğu durumda gelişmektedir DO₂ = Q CaO₂ DO₂ = 5 L/dk 200 ml/l= 1000 ml oksijen/dk
HİPOPERFÜZYON HİPOKSİSİ Vücudun bazal oksijen ihtiyacı yaklaşık 250 ml dir (Taşınan O₂ nin ¼ ü kadardır) Oksijen taşınmasında eşik değer (doku hipoksisi oluşmadan en az gerekli oksijen miktarı) belirlemek çok zordur
HİPOPERFÜZYON HİPOKSİSİ Kelly ve ark. gönüllülerde yaptıkları çalışmalarında DO₂ eşik değerini 7,5 ml/kg olarak yani 70 kg bir kişi için <525 ml/dk dan daha az bulmuşlardır Diğer bir soru yaşamak için gerekli olan en düşük DO₂ değeri nedir? Van Woerkens ve ark. 184 ml/m² olarak bulmuşlardır Kelly SD, Anesthesiology 87:58, 1997 Van Woerkens ECSM, Anesth Analg 75:818 821, 1992
HİSTOTOKSİK HİPOKSİ Hücrelerin oksijenden enerji üretmesini engelleyen zehirlenmelerde (siyanid zehirlenmesi) nedeniyle ortaya çıkan hipoksidir Williams IM, Eur J Vasc Endovasc Surg,1996
HİPOKSİYE FİZYOLOJİK YANITLAR NÖROJENİK YANIT
HİPOKSİYE FİZYOLOJİK YANITLAR KARDİYOVASKÜLER YANITLAR Kalb atım hızı Bradikardi Taşikardi Ritim bozuklukları Arteriyel kan basıncı Hipertansiyon Hipotansiyon
HİPOKSİYE FİZYOLOJİK YANITLAR PULMONER YANITLAR
HİPOKSİYE FİZYOLOJİK YANITLAR PULMONER YANITLAR Hipoksiye bağlı ventilasyon artışını anestezikler inhibe eder Yenidoğanın paradoksik hipoksik ventilasyon Hipoksik pulmoner vazokonstriksiyon
ABSORSİYON ATELEKTAZİSİ
POSTOPERATİF HİPOKSİ NEDENLERİ PABÜ gelişen komplikasyon oranı % 24 olarak bulunmuştur Anesth Analg 1992; 74:503--9. 1. %10 ile bulantı kusma 2. %7 ile üst havayolu destek ihtiyacı 3. % 3 ile hipoksemi (SpO₂ <%90) Solunumsal Nedenler Apne Hipoksemi Hiperkarbi Havayolu tıkanması Faringeyal tıkanma Stridor Laringospazm Havayolu ödemi Boyunda hematom