SOLUNUM SİSTEMİNİN YAPISAL / FONKSİYONEL ÖZELLİKLERİ Dr. Levent TABAK 1) AKCİĞERLERİN YAPISAL ÖZELLİKLERİ A ) EMBRİYOLOJİ Intrauterin yaşamın dördüncü haftasında primitif tüpün ön duvarında cep tarzında bir tomurcuk belirir. Uzunlamasına büyüyen bu tomurcuk laringotrakeal oluk adını alır. Laringotrakeal oluk aşağı doğru gelişerek primitif tüpten ayrılır ve sadece üst ucunda farenkse bağlı kalır. Laringotrakeal borunun farenkse bağlı kalan bölümünden larenks, aşağı doğru gelişen bölümünden trakea meydana gelir. Bu şekilde ortaya çıkan solunum tübü dördüncü hafta sonunda sağ ve sol olmak üzere ikiye ayrılır. Bu iki dalın gelişmesi ile sağ ve sol akciğerler meydana gelir. Beşinci haftada primer bronş tomurcukları sekonder tomurcukları yaparlar. Sekonder tomurcukların dallanmasıyla yedinci haftada sağda 10, solda da 9 adet segment bronşlarını yapan tomurcuklar meydana gelir. Bütün solunum organlarının iç yüzünü döşeyen epitel tabakası endodermden meydana gelmiştir. Endoderm solunum sisteminin içini döşeyen epiteli ve mukoza bezlerini meydana getirir. Dallanan solunum tüpleri farklılaşmamış bir mezankim dokusuna gömülür. Bu dokudan değişik farklılaşmalar ile bağ dokusu, düz kaslar ve kıkırdak meydana gelir. Yanlara doğru gelişen solunum tüpleri, içerisine gömüldüğü mezankim dokusunun bir bölümünüde sürükleyerek çelomik boşluğa girer. Çelomik boşluk bu gelişim sırasında plevra, perikard ve periton boşluklarına bölünür ve sürüklerek gelen mezankimden plevra zarının mezankimal tabakalarını ortaya çıkarır. Akciğerlerin embriyolojik gelişimi glandüler, kanaliküler ve alveoler dönem olmak üzere üçe ayrılır. Glandüler dönemde beşinci aya kadar devam eder ve bu dönemde akciğerler salgı bezleri yapısındadır. Beşinci aydan itibaren ise kanaliküler döneme girerler ve bu dönemde mezankimal dokunun vaskülarizasyonu gerçekleşir. Hava tüplerinin çevresi elastik lifler ve kapillerler ile sarılır. Yedinci aydan doğuma kadar süren alveoler dönemde ise alveoler duktuslar meydana gelir. Bunların etrafı alveollerle kaplanır ve zengin bir kapiller ağ ile bu oluşumlar sarılır. Doğum yaklaştıkça alveoller derinleşir ve sayıları artarak doğumdan sonra yeterli olabilecek bir solunum yüzeyi hazırlanır. Doğumda total alveol sayısı 20 milyon kadardır. Alveoller 8-10 yaşına kadar artarak erişkindeki 600-700 milyon sayısına ulaşır. B ) ANATOMİ Göğüs boşluğu ve solunum kasları Göğüs boşluğu kolumna vertebralis, kostalar ve diyafragma ile sınırlanmış olup seröz membranlar ile üç boşluğa bölünmüştür.birbirleri ile ilişkisi olmayan bu boşluklarda kalb ve akciğerler yer alır. Göğüs boşluklarının solunum sırasında hacim değiştirmeleri başlıca diyafragma ve kostaların yaptığı hareketler ile olmaktadır. İnspirasyon sırasında diyafragma gerilerek ve inspirasyon kaslarıda kostaları kaldırarak göğüs boşluğunu sagital ve horizantal yönde genişletirler. Başlıva inspirasyon kasları; diyafragma, M.intercostales externi, M. Pectoralis major, M.pectoralis minor, M.sternocleidomastoideus, M.scalenius anterior, M.scalenius medius, M. scalenius posterior, M. serratus anterior, M. serratus posterior superior ve M. latissimus dorsi dir. Ancak bu kaslar 3
arasında en önemlisi diyafragma olup solunum işinin % 60-70 inden sorumludur. Maksimal bir inspirasyonda diyafragma 11 inci kostanın interkostal aralığına kadar iner veya maksimal bir ekspirasyonda 6 ıncı kosta hizasına kadar yükselebilir. Diyafragmanın motor ve duyu lifleri frenik sinir ile gelir. Bazı duyu lifleri de 5 ila 6 ıncı interkostal sinirden gelir. Diyafragma kubbesindeki iritasyonlar klavikula üstü çukurda, periferik kısımlardaki iritasyonlar ise göğsün alt kısmında, hatta bazen karın yüzeyinde ağrı meydana getirir. İnspiryumun tersine, istirahatte ki ekspirasyon, kaslar ve akciğerin elastik geri dönüşleri ile ortaya çıkan pasif bir harekettir. Ancak M intercostales interni ekspirasyona yardım edebilir fakat diğer ekspirasyon kaslarından M.rectus abdominis internus, M.quadratus lumbarum, M.transversus abdominis, M. obliquus abdominis internus, ve M.serratus posterior inferior sadece zorlu solunuma katılarak yardıncı solunum kasları adını alırlar. İNSPİRASYON KASLARI Diyafragma m.intercostalis externi m.pectoralis major m.pectoralis minör m.sternocleidomastoidus m.scalanius anterior m.serratus anterior m.latissumus dorsi EKSPİRASYON KASLARI m.intercostalis interni m.rectus abdominis internus m.quadratus lumbarum m.transversus abdominis m.obliquus abdominus m.serratus posterior inferior Plevra Plevra, tek katlı yassı hücrelerden oluşmuş mezotel ve altında bazal membran ve onunda altında elastik liflerden zengin bağ dokusundan oluşmuş seröz bir zardır. Birbirleri üzerinde solunum hareketleri ile kayan iki tabaka halindedir. Plevra yaprakları arasında bulunan yaklaşık 50 ml sıvı ile solunum hareketleri sırasında kayganlık sağlanarak akciğerlerin daha iyi ekspansiyonu temin edilir. Parietal plevra kostaların ve interkostal kasların iç, diyafragmanın üst ve mediastenin yan yüzlerini örter. Viseral plevra ise interlober fissürleride kaplamak üzere akciğerlerin dış yüzünü sarar. Parietal plevra damarlarını interkostal mamarian arterlerden almaktadır, lenf drenajı ise mediastinal lenf ganglionlarına olmaktadır. Parietal plevra ağrıya duyarlı olup sinirlerini N.frenikus, N.intercostales, N.vagus ve sempatik zincirden alır. Viseral plevra esas olarak bronşiyal arterler ile beslenir ve pulmoner artrelerin birkaç dalındanda kan alır. Viseral plevranın lenf drenajı hiler lenf bezlerine olmaktadır. Viseral plevra ağrıya duyarlı olmayıp sinirlerini N.vagus ve sempatik zincirden alır. Parietal ile viseral plevra yaprakları hiluslarda birbirleri ile birleşir ancak göğüs boşluğunun ön, arka ve alt kısımlarında oluk tarzında keskin büklümler meydana getirirler. Bunlara plevra sinüsleri adı verilir ve arkada kostovertebral, önde dışta kostofrenik ve önde içte kardiyofrenik sinüs ismi verilir. Normalde akciğer grafilerinde plevra görülmez. Plevranın fibrozis sonucu kalınlaştığı, kalsifiye olduğu veya pnömotoraks gibi durumlar dışında sağda horizantal fissürün filme dik geldiği durumlarda viseral plevranın görülmesi normaldir. Akciğerler Akciğerler plevra boşluğu içinde serbest olarak bulunurlar ve diğer organlara ancak hiluslar yolu ile bağlıdırlar. İki akciğer mediasten ile birbirlerinden ayrılmışlardır. İç yüzde bulunan bronş, damar ve sinirlerin girip çıktığı hiluslar dışımda akciğerlerin bütün yüzleri viseral plevra ile 4
kaplanmıştır. Sağ akciğer sola göre daha büyüktür. Akciğerlerin apeksi yuvarlak olup önde 1 inci kostayı 4-5 cm kadar aşar, arkada ise 1 inci kosta ile aynı hizadadır. Akciğerlerin tabanı diyafragma üzerinde sağda karaciğer sağ lobu, solda önde karaciğer sol lobu ve mide fundusu ile komşuluk yapar. Solda arada kalan diyafragma parçası incedir ve patolojik durumlarda mide buradan göğüs boşluğu içerisine girebilir. Ayrıca akciğerler paravertebral alanda sürrenal glandlar ve böbrekler ile yakın komşuluktadır ve bu organların patolojilerinde diyafragma yükselmesi ve kostafrenik sinüslerde küntleşme görülebilir. Sağ akciğer iki fissür ile üç loba, sol akciğer ise bir fissür ile iki loba ayrılmıştır.sağda ve solda oblik (major) fissür arkada 2 inci torakal vertebra seviyesinde başlar ve önde 6 ıncı kostokondral eklem seviyesinde diyafragmaya ulaşır. Sağda alt ve orta lobları ayıran horizantal fissür ise arkada orta koltuk altı çizgisinden başlayıp önde 4 üncü interkostal hatta göğüs duvarı ile birleşir. Akciğerleri anatomik bakımdan segmentlerine göre ayırmak daha yararlıdır. Segment özel bronş, arter ve venleri olan bir akciğer ünitesidir Normal segment anatomisi şu şekildedir( Tablo 1). Tablo 1: Sağ ve sol akciğerlerin segmentleri SAĞ AKCİĞER Üst lob apikal segment posterior segment anterior segment Orta lob lateral segment medial segment Alt lob superior segment anterior segment lateral segment posterior segment medial segment SOL AKCİĞER Üst lob apiko-posterior segment anterior segment Lingula superior segment inferior segment Alt lob superior segment anterior segment lateral segment posterior segment Trakea ve bronşlar Trakea erişkinde 10-14 cm boyunda ve 15-23 mm eninde, 16-20 kadar açıklığı arkaya bakan U şeklinde kartilaja sahip fibromuskuler bir tüptür. Trakeanın içi tek katlı silendirik silyalı epitel hücreleri ile kaplanmıştır. Bütün hücrelerdeki silyalar birbirleriyle koordine hareket ederek üstlerindeki müküs tabakasını dakikada 10-15 mm ileriye vokal kordlara doğru hareket ettirirler. Trakeanın alt ucuna bifurkasyon veya karina denir ve buradan sağ ve sol ana bonşlar ayrılır. Sağ ana bronş 12-16 mm, sol ana bronş 10-14 mm genişliğindedir. Sağ ana bronş karina ile daha geniş bir açı yapar. Bu nedenle trakeaya kaçan yabancı cisimlerin % 75 i sağ ana bronşa gitmektedir. Sağ ana bronş karinadan 20-25 mm sonra üst lob bronşunu daha sonrada alt lob superior, orta lob ve alt lob bronşunu verir. Sol ana bronş daha yatay seyreder ve karinadan 40-50 mm sonra üst lob bronşunu daha sonrada alt lob superior ve alt lob bronşunu verir. 5
Lob ve segment bronşlarının yapısı trakeaya benzer. Karinadan sonra kıkırdak halkalar ana bronşlar ve alt lob bronşlarını tamamen sarar. Üst loblar ile orta lob bronşları ise düzensiz kıkırdak plakaları ile sarılmıştır. Segment bronşları dallanarak gitgide incelirler ve çapları 1 mm den küçük terminal bronşiyolleri meydana getirirler. Dört veya beş terminal bronşiyolün havalandırdığı akciğer sahasına sekonder lobül, bir terminal bronşiyolün havalandırdığı sahaya asinus adı verilir. Terminal bronşiyoller kıkırdaksız, düz kaslardan zengin, duvarlarında alveol bulunmayan en distal havayollarıdır. Bir terminal bronşiyol iki, üç respiratuvar bronşiyole ayrılır. Respiratuvar bronşiyollerden duktus alveolarisler ayrılır. Duktus alveolarisler duvarlarında düz kas bulunan en distal havayollarıdır. Duktus alveolarisler 2-5 atriaya, onlarda 2-4 sakkulus alveolarise ayrılırlar. Bir duktus alveolaris in havalandırdığı sahaya primer lobül adı verilir. Alveollerin duvarında iç yüzü Tip I, köşeleri ve septumu ise Tip II alveol hücreleri döşer. Tip I hücreler yassı epitel hücreleri olup gaz difüzyonuna olanak sağlar. Tip II hücreler ise daha büyük epitelyal hücreler olup surfaktan sentezlerler. Alveollerde ayrıca protein sentezleyen ve lizozimden zengin fagositoz hücreleri olan alveoler makrofajlar ile heparin, histamin, serotonin gibi biyokimyasal mediatörler içeren mast hücreleri de bulunur. Alveoller birbirleriyle Kohn delikleri aracılığı ile ilişki halindedir. Erişkinde toplam 600-700 milyon kadar alveol, 55-100 metrekarelik bir solunum yüzeyi oluşturur. Akciğer damarları Pulmoner arter sağ ventrikülden çıkarak ikiye ayrılır ve akciğerlere vena kanı getirir. Pulmoner arter akciğer içerisinde bronşları dış ve arka yüzlerinde gitderek izler ve respiratuvar bronşiyoller hizasında kapiller haline gelir. Pulmoner venler, alveoler kapiller ağdan başlar. Segment anatomisine uymazlar ve bir ven değişik segmentlerden kan alabildiği gibi segmentlerde değişik venlere kan boşaltabilir. Hilusa yaklaştukça pulmoner venler bronşları takibe başlarlar ve bunların daha çok ön ve iç kısımlarında yer alırlar. Her akciğerden iki pulmoner ven çıkar ve bunlar 4 kök halinde sol atriuma açılırlar. Bronşiyal arterler akciğerleri besleyen ana damarlardır ve üst interkostal arterler ve inen aortadan ayrılıp akciğer içerisinde bronşları izlerler. Bronşiyal arterler sistemik dolaşımın bir parçası oldukları için basınçları yüksektir ve bronş cidarında anevrizmalar meydana getirerek akciğer kanamalarında önemli rol oynarlar. Bronşiyal venlerin derin olanları pulmoner venler. Yüzeyel olanları ise interkostal veya hemiazigos venleri ile sol atriuma dökülür. Akciğer sinirleri Akciğerler sinirlerini anterior ve posterior pulmoner pleksuslardan alırlar ve sinir lifleri bronş ve arterleri izleyerek viseral plevraya kadar ulaşırlar. Bu sinirlerde ağrı uçları bulunmadığından viseral plevra parietal plevranın aksine olarak ağrıya hassas değildir. Vagus tan gelen efferent lifler bronşları daraltır, müköz bezlerden sekresyon salgılatır ve vazodilatasyona sebep olur. Afferent vagus lifleri ise öksürük refleksi ve inspirasyonda alveollerin gerilmesi ile ortaya çıkan Hering-Breuer refleksi ile ilgilidir. Bronşların daralmasına ve vazokonstrüksiyona sebep olurlar. Akciğer lenfatikleri Toraks lenfatikleri birbirleriyle geniş çapta anostomozları olan iki sistem halindedir. Viseral lenfatikler toraks organlarının, parietal lenfatiklerde göğüs duvarının lenf drenajını sağlarlar. Akciğer lenfatikleri bronşları takip eder ve bronşlar etrafındaki lenf düğümlerine dökülürler. Plevradaki lenf damarları interlobüler lenf damarları ile birleşirler. Hiluslarda ve trakea boyunca uzanan lenf nodları solda duktus torasikus a, sağda ise trunkus lenfatikus dexter e dökülürler. 6
Hiler ve ekstrahiler bezler boyun ve koltuk altı lenfatikleri ile de anastomaz yaparlar. Sağ skalen ganglion, sağ akciğer ve sol alt lob bazal segmentlerinden, sol skalen ganglion ise solt üst lob segmentlerinden lenf akımı alır. Bu sebeple skalen ganglion biyopsisi akciğer hastalıklarının tanısında yararlı olabilir. Mediasten Sağ ve sol plevra boşlukları arasında kalan yumuşak dokular mediasteni meydana getirir. Pratik kolaylık sağladığından şu şekilde bölünmektedir. 1) Üst mediasten: Manubrium sterni ile ilk dört torasik vertebra arasındadır. Arkus aorta, baş ve üst ekstremite damar ve sinirleri, trakea, özofagus, duktus torasikus, timus kalıntısı ve lenf gangliyonlarını içerir 2) Ön mediasten: Perikard ile sternum arasındadır.önemli bir yapı içermez.zayıf yapısı nedeni ile akciğerlerin karşı tarafa geçmesine olanak sağlıyabilir 3) Orta mediasten: Ön mediasten ile perikardın arka yüzü ve trakea bifurkasyonu hizasından geçen yüzey arasında kalır. Kalp, perikard, çıkan aorta, kalbe giren damarlar, trakea bifurkasyonu, sağ ve sol ana bronşlar, pulmoner arter ve kolları, frenik sinirler ve lenf bezlerini içerir. 4) Arka mediasten: Dördüncü torakal vertebradan daha aşağıdaki torakal vertebralar ile orta mediasten arasında kalan bölümdür.inen aorta, V.azigos, V.hemiazigos, N.vagus, N splenikus, özofagus, duktus torasikus ve lenf bezlerini içerir. Mediastenin bu şekilde topoğrafik bölünmesi değişik cinste tümör ve hastalıkların değişik bölgelerde yer alması nedeni ile hastalıkların ayırıcı tanısında kolaylık sağlar;tiroid,timoma ve teratomlar üst-ön mediastende, bronş tümörleri, lenfoma, sarkoidoz, pulmoner arte anevrizmaları orta mediastende, nörinom arka mediastende olduğu gibi. 2) AKCİĞERLERİN FONKSİYONEL ÖZELLİKLERİ A) GAZ ALIŞ VERİŞİ Akciğerlerin başlıca fonksiyonu arter kanının O2 sini artırmak ve arter kanından CO2 yi uzaklaştırmaktır. Akciğerler bu fonksiyonu 3 ana olay aracılığı ile yaparlar. 1) Ventilasyon:havanın akciğerlere girip çıkması 2) Perfüzyon:kanın akciğer kapiller yatağından akması 3) Diffüzyon: Kapiller kanı ile alveoller arasında gaz alış-verişi. Normal bir akciğerde ventilasyon ile alveollere yeterli volümde hava sağlanır ve bu hava yeterli perfüzyonu bulunan alveollere eşit olarak dağılır. Ventilasyon/perfüzyon dengesinin korunduğu durumlarda yeterli gaz alış-verişi olur ve arter kanında O2 ve CO2 parsiyel basınçları normal sınırlarda tutulur. Sağlıklı genç kimselerde arter kanında O2 parsiyel basıncı 85-100 mmhg, CO2 parsiyel basıncı ise 35-45 mmhg dır. 1) VENTİLASYON İnspirasyon Ventilasyon iki evrede olur,1)inspirasyon 2) Ekspirasyon. İnspirasyonda, diyafragmanın aşağıya doğru hareketi toraksın vertikal çapını, eksternal interkostal kasların kasılması ise kaburgaları dışa ve yukarıya doğru hareket ettirerek antero- 7
posterior ve tarnsvers çapları artırır. Bu volüm artışı sebebi ile alveoller içerisindeki gaz basıncı atmosfer basıncının altına düşer ve böylece hava akciğerlere girer. Ekspirasyon İstirahat durumunda normal ekspirasyon, göğüs duvarı ve akciğerlerin elastik geri dönüşüne bağlı pasif bir harekettir. Bu hareket havanın akciğerlerden dışarı çıkartılmasını sağlar ve alveol içerisindeki basınç atmosfer basıncına eriştiğinde ekspirasyon sonlanır. Karın duvar kaslarının kasılması ile zorlu ekspirasyon sağlanır. Ventilasyonun kontrolü Solunumun ritmi, sıklığı ve derinliği medullada bulunan solunum merkezi tarafından kontrol edilir. İnspirasyon ve ekspirasyon solunum merkezinin farklı bölgelerinden kontrol edilir. Ventilasyonun kontrolü ve düzenlenmesi başlıca PCO2 aracılığı ile olur. Arter kanı CO2 parsiyel basıncındaki bir yükselme arter kanı ve serebrospinal sıvı ph sında düşmeye yol açar. PH düşüşü medulladaki kemoreseptörler tarafından algılandıktan sonra solunum merkezi solunum için dürtü göndermeye başlar. Yeteli ventilasyon ile CO2 kandan uzaklaştırılıp arter kanının ph sı yükselince bu yine kemoreseptörler tarafından algılanıp solunum dürtüsü gönderilmesi durur ve kişi ekspirasyon yapar. Arter kanındaki O2 parsiyel basıncındaki değişmeler, solunum merkezini doğrudan stimule etmez. Aort ve karotis cisimciklerindeki kemoreseptörler PaO2 değişikliklerine hassastırlar ve bu nedenle periferik solunum merkezi adı da verilir. Çok ağır kronik obstruktif akciğer hastalığı( KOAH ) olan olgularda medullada bulunan kemoreseptörler yüksek PaCO2 seviyelerine karşın bir süre sonra yeterli solunum dürtüsü göndermemeye başlarlar ve bu hastalarda ventilasyonun asıl stimulusunu hipoksemi nedeni ile periferik kemoreseptörler sağlar. Böyle hastalarda yüksek konsantrasyonlarda O2 verilecek olursa hipoksemiye bağlı solunum dürtüsü ortadan kalkacağından ventilasyon yavaşlar ve CO2 düzeyi daha fazla artar. Hipoventilasyon, ventilasyonun metabolik gereksinimi karşılamada yetersiz olduğu duruma verilen addır. Hipoventilasyon arter PCO2 sinde yükselmeye (hiperkapni ) ve arter PO2 sinde düşmeye ( hipoksemi ) sebep olur. Hipoventilasyon sonucu PCO2 deki yükselme kan ph sında düşmeye sebep olur;buna respiratuvar asidoz adı verilir. Hipoventilasyona yol açan başlıca sebepler: 1)Merkezi sinir sistemine bağlı nedenler; aşırı dozda uyuşturucu alınması, kafa travması, boyun vertebra kırıkları, solunum mrekezini tutan patolojiler 2)Solunum dürtüsünü ileten sinirlere bağlı nedenler; poliyomiyelit, polinöritis,miyasteni 3)Göğüs duvarına bağlı nedenler; kas hastalıkları, kosta kırıkları, göğüs deformiteleri, plevra hastalıkları, obezite 4)Akciğere bağlı nedenler; astım krizi, KOAH Hiperventilasyon arter PO2 si ve PCO2 sini normal sınırlarda tutmak için gerektiğinden daha fazla bir ventilasyonun bulunduğu durumdur. Hiperventilasyon arter PCO2 sinde düşme ve arter ph sında yükselmeye sebep olur. Bu duruma respiratuvar alkoloz adı verilir. Hiperventilasyon solunum merkezinin, periferik kemoreseptörlerin, akciğerdeki gerilim reseptörlerinin ve damarlardaki baroreseptörlerin stimulasyonu sonucu meydana gelir. Hiperventilasyona astım krizlerinde, pnömonide, interstisyel akciğer fibrozisinde, akciğer embolisinde ve metabolik asidozda rastlanılır. 8
2) PERFÜZYON Kanın akciğer kapillerlerinden geçme olayına perfüzyon adı verilir. İstirahatte kalp dakika hacmi 5 lt/dak ve alveol ventilasyonu 4.5 lt/dak olduğuna göre normal kimselerde bütün akciğerin ortalama ventilasyon/perfüzyon oranı 0.9 dur. Ayakta duran bir insanda perfüzyon yer çekimi sebebi ile apekslerden aşağıya doğru daha fazladır. Bu sebeple apikal bölgelerde ventilasyon/perfüzyon oranı yüksek, diyafragmaya yakın bölgelerde ise daha düşüktür. Benzer şekilde akciğer içerisinde fizyolojik yada patolojik olarak ventilasyonu iyi ama perfüzyonu kötü ( ölü boşluk ), veya ventilasyonu kötü ama perfüzyonu iyi ( şant ) alveoller vardır. Ventilasyonu yetersiz alveollerden çıkan kanın arter PO2 si düşük, arter PCO2 si yüksektir. Karma arter kanının PCO2 sinde yükselme akciğerin diğer bölgelerinde kompansatuvar hiperventilasyona yol açar ve böylece PCO2 normal sınırlarda tutulur. Buna karşın hiperventilasyon hipoksemiyi kompanse edemez. Çünkü ventilasyonu normal olan alveollerden çıkan kan oksijen ile tam olarak satüre olduğundan hiperventilasyon ile daha fazla O2 kana eklenemez. Perfüzyonu yetersiz alveollerden çıkan kan PO2 si normalin üzerindedir ve arter PCO2 si düşüktür ancak kanın perfüzyonu bozuk olan bölgelerden normal olan bölgelere hipoksik vazokonstruksiyon nedeni ile yönelmesi sonucu karma arter kanının PO2 si düşer. Perfüzyon akciğer embolisi, kronik bronşit, interstisyel akciğer fibrozisi gibi kapiller yatağın daralmasına yol açan akciğer hastalıklarıda azalır. Sonuç olarak arter kan gazlarının parsiyel basınçlarını belirleyen ventilasyon/perfüzyon dengesidir. Ventilasyon/perfüzyon dengesindeki azalma hipokseminin en sık karşılaşılan sebebidir. Ventilasyon/perfüzyon dengesinin bozulmasına pnömoni, atelektazi, akciğer ödemi, interstisyel fibrozis, astım bronşiyale ve KOAH da rastlanır. 3)DİFFÜZYON Oksijen ve karbondioksit in alveolokapiller membrandan transferine diffüzyon adı verilir. Diffüzyon alveolokapiller membranın her iki tarafındaki gazların parsiyel basınçları arasındaki farka bağımlıdır. 1 mmhg lık basınç farkı için gazların transfer hızına diffüzyon kapasitesi adı verilir. Amfizemde gaz alış-verişine yarayan alveol yüzey alanının azalması sebebi ile diffüzyon kapasitesi düşüktür. Benzer şekilde sarkoidozis, interstisyel akciğer fibrozisi,ekstrensek allerzik alveolit gibi hastalıklarda da ventilasyon/perfüzyon oranı dengesizliği ve vital kapasitede azalma meydana geldiği için diffüzyon kapasitesi azalır. B) OKSİJENİN TAŞINMASI SATO2 99 90 70 50 60 100 PaO2mmHg Oksijen, akciğerlerden dokulara kimyasal olarak hemoglobin ile birleşmiş şekilde taşınır ve plazmada çok az miktarda çözünmüş olarak bulunur. Oksihemoglobin disosiyasyon ( ayrışma ) eğrisi sigmoid tarzındadır (Şekil). Oksijenin parsiyel basıncında belirli bir seviyeye kadar düşme, arter oksijen satürasyonunda önemli bir değişiklik yapmaz. Buna göre oksijen 100 mmhg lık bir parsiyel basınçtan 60 mmhg lık bir parsiyel basınca düştüğünde, oksijen satürasyonu % 96-98 den % 90 civarına iner. Böylece düşük oksijen basınçlarının bulunduğu dokularda bile arter kanı oksijenini verdiği halde, hemoglobin oksijenle hala önemli derecede satüredir. Ancak oksijenin parsiyel basıncı 60 mmhg nın altına düştüğünde, parsiyel basınçtaki küçük azalmalar, satürasyonda büyük değişiklikler meydana getirir. Asidoz, CO2 retansiyonu ve ateş hemoglobin disosiyasyon eğrini sağa kaydırır. 9
Hipoksemi, arter kanında oksijen parsiyel basıncının normalin altında bulunduğu durumdur. Hipoksemiye aşağıdaki mekanizmalardan bir veya birkaçı sebep olabilir: 1)Ventilasyon/perfüzyon dengesizliği;hipokseminin en sık rastlanan sebebidir. Ventilasyon/perfüzyon dengesi bozulmasına pnömoni, atelektazi, astım, KOAH, pulmoner emboli sebep olur. 2)Alveoler hipoventilasyon; aşırı dozda uyuşturucu kullanımında, kronik bronşitte, sinir-kas hastalıklarında, göğüs deformitelerinde, diyafragma hastalıklarında, uyku apne sendromunda ve hipotiroidide rastlanır. 3)Diffüzyon bozukluğu; interstisyel akciğer fibrozisinde, ekstrensek allerjik alveolitte, lenfanjitis karsinamatoza gibi hastalıklarda hipoksemi gelişmesine katkıda bulunabilir. 4)Anatomik/fizyolojik şant; arterio-venöz fistül veya ağır ventilasyon/perfüzyon dengesizliğinde intrapulmoner şant oluşur. Masif pulmoner embolide şant etkisi yapar 5)Dolaşım bozukluğu; konjenital kalp hastalığına bağlı sağdan sola intrakardiyak şant olduğunda yada konjestif kalp yetersizliğinde olduğu gibi kalp debisinin azaldığı jallerde periferde hipoksemi meydana gelir. 6) Solunan havada oksijen eksikliği; yüksek irtifalarda yada yangın mahallinde oksijen parsiyel basıncı düşüktür. Bütün bu sebepler arasında hipoksemiye yol açan alveoler hipoventilasyonu diğer hipoksemi yapan sebeplerden ayıran fark hipoksemiye yol açan asıl sebebin kandan uzaklaştırılamayan CO2 nin artmış parsiyel basıncı olmasıdır ( hiperkapnik hipoksemi ). Hiperkapnik hipoksemik hastalarda sadece oksijen verilmesi hipoksemiyi düzeltmeye yetmeyebilir. Bu hastalarda hipoksemiyi düzeltmek için alveoler hipoventilasyonun düzeltilmesi gerekir ve bu amaçla asıl tedavi ventilasyonun sağlanabilmesi için non-invaziv yada invaziv mekanik ventilasyon yöntemlerinin kullanılmasıdır. C ) SOLUNUM MEKANİĞİ Solunum işi sırasında harcanan enerji, akciğer ve göğüs duvarının elastik direnci ile havayollarında hava akımının duvar sürtünme direncini yenmek üzere kullanılır. Akciğer ve göğüs duvarının elastik direnci kompliyans ile ölçülür. Aynı basınç altında şişirildiği takdirde düşük kompliyansa sahip akciğer, yüksek kompliyansa sahip akciğere göre daha az şişer. Akciğer kompliyansı akciğerin sertliğini artıran ve akciğerlerin genişlemesini kısıtlayan durumlarda azalır. Akciğer ödemi, atelektazi, pnömoni, interstisyel akciğer hastalıkları, lenfanjitis karsinamatoza, pnömokonyozlar, plevra hastalıkları, göğüs duvarı deformiteleri, ankilozan spondilit, aşırı şişmanlık başlıca kompliyansı azaltan sebeplerdir. Havayolu direnci, solunum yolları içerisindeki hava akımının solunum yolları duvarına sürtünmesi sırasında oluşan dirençten ibarettir. Havayolu direnci vücut pletismografı ile doğrudan ölçülebilirse de pratik hekimlikte zorlu vital kapasite 1. saniye( ZVK1) veya zirve akım hızı (peak flow) ölçülmesi direnç artışının gösterilmesi açısından yeterlidir. Havayolu direnci astım, kronik bronşit ve amfizemde artar. 10