SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİ Dr. Öznur AKKOCA Solunum fonksiyon testleri (SFT) solunum hastalıklarının klinik değerlendirmelerinde yaygın olarak kullanılan bir laboratuvar yöntemidir. Solunum sisteminin ventilasyon, diffüzyon ve mekanik özelliklerinin incelenmesinde kullanılan objektif bir yöntemdir. İlk kez 17. yy.da SFT değerlendirilmelerinin yapıldığı bilinmektedir. 1846'da Hutchinson sulu spirometre benzeri bir cihazla vital kapasite ölçümünü gerçekleştirmiştir. Spirometrik testler solunum fonksiyonlarının değerlendirilmesinde en yaygın kullanılan testlerdir. SFT ENDİKASYONLARI Semptomların, fizik muayene bulguları ve laboratuvar sonuçlarının değerlendirilmesi Hastalıkların solunum fonksiyonlarına etkisinin saptanması Obstrüktif ve restriktif tipte solunum fonksiyon bozukluğunun ayrımı Pre-operatuvar değerlendirme Hastalığın seyrinin ve prognozunun değerlendirilmesi Tedavi yaklaşımlarının belirlenmesi Tedaviye yanıtın değerlendirilmesi Mesleki ekspozisyonun monitorizasyonu Epidemiyolojik araştırmalar İş görememezlik derecesinin değerlendirilmesi SPİROMETRELER Halen kullanımda, volüme duyarlı ve akıma duyarlı olmak üzere 2 tip spirometre bulunmaktadır. Volüme duyarlı; İlk geliştirilen spirometrelerdir. Sulu, kuru, körüklü, diyaframlı tipleri vardır. Bunlar içinde sulu spirometreler altın standart olarak kabul edilmektedir. Avantajlar:Direkt olarak volümü ölçerler, ucuzdur, kolay uygulanırlar.dezavantajlar: Büyüktürler, taşınamazlar, hava kaçakları önemlidir, elle hesaplama gerektirirler, sulu tipinin suyunu sık değiştirmek gerekir Akıma duyarlı; Bu cihazlar direkt olarak akımı ölçerler. Volüm, akımın zaman ile çarpımından hesaplanır. Pnömotakograf, termistor veya sıcak tel anemometresi, türbin cihazı ve vorteks cihazı gibi tipleri vardır. Avantajlar:Küçük ve taşınabilir, bilgisayarlı sistemlerdir, referans değerleri hızlı hesaplanır, akım volüm eğrisi çizdirilebilir. Dezavantajlar:Daha fazla deneyim gerektirir, sık ve dikkatli kalibrasyon gerektirir, nem birikmesi problemlere yol açar, gaz içeriği sonuçları etkileyebilir, çok düşük akımları gösteremeyebilir 17
HASTANIN TESTLERE HAZIRLANMASI Yaş, boy ve kilo ölçümü Hastanın kullandığı ilaçların tipi, dozu ve son kullanma saati a) Testten önce 24 saat süreyle sigara içmemesi b) Testten önce 4 saat süreyle alkol almaması c) Testten 30 dak önce ağır egzersiz yapmaması d) Göğüs ve karın hareketlerini kısıtlayıcı giysiler giymemesi e) Testten 2 saat önce ağır yemek yememesi f) Testten önce 6 saat süreyle kısa etkili bronkodilatör almaması Testten önce (5-10 dak) ve test sırasında (özellikle zorlu manevralarda) oturtulmalıdır Oda ısısı ve barometrik basınç kaydedilerek BTPS düzeltmesi yapılmalıdır Yapılacak test manevraları hastaya anlatılmalıdır SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİ Havayolu fonksiyonlarını gösteren testler Akciğer volümleri ve ventilasyon Diffüzyon testi Kan gazları Kardiyopulmoner egzersiz testleri Metabolik ölçümler Burada daha çok ilk 2 maddede yer alan solunum fonksiyon testlerinden bahsedilecektir. Havayolu fonksiyonlarını gösteren testler Basit spirometri VC, ERV,IC Zorlu vital kapasite manevrası FVC, FEV1, FEV1/FVC, PEF, MEFV eğrisi Maksimal solunum kapasitesi (MVV) Maksiaml inspiratuvar/ekspiratuvar basınçlar (MİP, MEP) Havayolu rezistansı ve kompliansı (Raw, C) Akciğer volümleri ve ventilasyon Fonksiyonel rezidüel kapasite (FRC) Total akciğer kapasitesi (TLC) Rezidüel volüm (RV), RV/TLC Dakika ventilasyonu, Alveolar ventilasyon, Ölü boşluk Ventilasyonun dağılımı BASİT SPİROMETRİ Vital kapasite: Derin bir inspirasyondan sonra derin ekspirasyonla atılan hava volümü olarak tanımlanır, ml veya lt cinsinden ifade edilir. Yavaş vital kapasite veya manevra yukarıda tanımlanan şekilde yapıldığında ekspiratuar vital kapasite (EVC) de denir. Derin ekspirasyondan sonra derin inspirasyonla alınan havanın ölçümüne ise inspiratuar vital kapasite (IVC) denir. 18
nspiratuar Kapasite (IC): Normal ekspirasyondan TLC FRC TV RV İnspiratuar vital kapasite Ekspiratuar vital kapasite İki zamanlı vital kapasite alınan maksimum volümdür.(%75 VC) İnspiratuar Rezerv Volüm (IRV): Normal inspirasyondan sonra derin inspirasyonla alınan hava volümüdür. Ekspiratuar Rezerv Volüm (ERV): Normal ekspirasyondan sonra derin ekspirasyonla atılan hava volümüdür.(%25 VC) 8 6 TLC IRV IC VC 4 TV 2 FRC ERV RV 0 VC nin azaldığı durumlar Havayollarında obstrüksiyon varlığında (hava hapsi arttığında) Akciğerin elastik özelliklerinin değiştiği, genişleyebilme özelliğinin kaybı, doku kaybı, yer kaplayan lezyonları olduğunda ; Yaygın infiltrasyonlarda, atelektazilerde, tümörlerde, fibrotik hastalıklarda, cerrahi girişim sonrası volüm kaybı olduğunda Akciğer ekspansiyonunu engelleyen plevral patolojilerde, göğüs kafesi genişlemesini sınırlayan patolojilerde, toraks boşluğunun azalması, diyafragma hareketlerinin sınırlanması durumunda Solunum merkezinin deprese olduğu durumlarda, nöromüsküler hastalıklarda VC azalır. 19
ZORLU VİTAL KAPASİTE MANEVRASI Zorlu Vital Kapasite (FVC) Birinci saniye zorlu ekspirasyon volümü (FEV1) FEV1/FVC Tepe akım hızı (PEF) Akım-volüm eğrisi Maksimal ekspiratuvar akım-volüm eğrisi (MEFV eğrisi) Maksimal inspiratuvar akım-volüm eğrisi (MIFV eğrisi) Zorlu vital kapasite manevrası; Ventilatuar kapasitenin değerlendirilmesinde önemli bir testtir. Ventilatuar kapasitede bozulma santral sinir sistemi, iskelet-kas sistemi, akciğere ilişkin patolojiler bağlı olabilir.ancak en önemli nedeni havayolları obstrüksiyonudur. Büyük akciğer volümleri düzeyindeki maksimal akımlar büyük oranda trakea ve ana bronşların akım özelliklerini yansıtırken, düşük volümlerdeki akımlar periferik intratorasik havayollarını yansıtır. Büyük havayollarında akım kısmen de olsa türbülan özellik taşırken periferik havayollarında laminer akım vardır. Volüm-zaman, akım-volüm eğrileri ile değerlendirilir. Zorlu vital kapasite manevrası sırasında dikkat edilmesi gereken konular şunlardır; Maksimal eforun gösterilmesi gerekir Test sırasında öksürük, glottik kapanmanın olmaması, kaçağın olmaması gerekir En az 6 sn veya plato oluşana kadar ekspirasyon yapılmalıdır ( bu sırada 30 ml den az değişimin olması) Test ani olarak birden başlatılmalıdır (back-extrapolation volüm %5 FVC veya 150 ml nin altında olmalı) En az 3 adet kabul edilebilir özelliklerde manevranın yapılması ve FVC ve FEV1 değerlerinin %5 lik veya 200 ml lik değişim sınırları içinde olması gerekir. Zorlu vital kapasite (FVC): Havayollarında daralma veya tıkanma olduğunda azalır. Ekspirasyon zamanı uzar genellikle 20 sn nin üstüne çıkar. Restriktif hastalıklarda azalır. Hem VC hemde FVC azalması nonspesifik bulgulardır. Her ikisi arasında fark oluşması havayolu kollapsını gösterir. 20
Birinci saniye zorlu ekspirasyon volümü (FEV1): Sağlıklı bireylerde değişkenliği 60-270 ml (183ml) dir. Genellikle büyük havayollarını yansıtır. Havayolu obstrüksiyonunda (mukus sekresyonu, bronkospasm, inflamasyon veya elastik doku kaybı) FEV1 azalır (FEV1 ve FEV1/FVC, bu değerlendirme için standart parametrelerdir) FEV1 obstrüktif akc. hast. hem siddeti ile korele hem de prognozu gösteren iyi bir parametredir. Restriktif patolojilerde ise FVC deki azalmaya bağlı olarak azalır. FEV1/FVC (Tiffeneau oranı):havayolu obsrüksiyonu ve restriktif hastalıkları ayırdetmede oldukça kullanışlıdır. Obstrüksiyonlarda FEV1, FVC den daha fazla azalma gösterdiğinden dolayı oran genellikle < %70 iken, restriksiyonlarda heriki parametrede aynı oranlarda azaldığından oan normal kalır. Obstrüksiyonun derecelendirilmesinde kullanılmaktadır; Obstrüksiyon FEV1/FVC (%) Normal > 70 Hafif 61-69 Orta 45-60 İleri < 45 NORMAL OBSTRÜKSİYON RESTRİKSİYON VOLÜM (lt) FEV1 FEV1 FVC FEV1 FVC FVC 0 1 2 0 1 2 3 4 ZAM AN (sn) 0 1 2 Maksimal Ekspirasyon Ortası Akım Hızı (MMFR, FEF25-75%): Zorlu ekspirasyon ile volümlerin % 25 ila %75 inin atıldığı perioddaki akım hızıdır. Orta ve küçük havayollarından gelen akımı yansıtır. FVC ye dolayısıyla hasta eforuna bağımlı bir parametredir.obstrüktif hastalıkların erken dönemlerinde bu parametre azalır. Bazen restriktif hastalıklarda da azalma gösterebilir. FEV1/FVC eğer sınırda ise, havayolu hakkında bilgi verir. FEF200-1200: Zorlu ekspirasyonla ilk 200-1200 ml nin atıldığı perioddaki akım hızıdır. Zorlu ekspirasyonunu erken bölümünü yansıtır, dolayısıyla büyük havayolları hakkında bilgi veren iyi bir indekstir. Tepe akım hızı (PEF): Maksimal inspirasyon sonrası hızlı yapılan ekspirasyonda (güç uygulanmaksızın) değerlendirilir. 1-2 sn lik bir efor yeterlidir. Maksimal inspirasyonda iken uzun süreli bekleme PEF değerini azaltır. Büyük havayolları fonksiyonunu gösterir. Havayolları hastalıklarında zirve akım hızının periodik takibinde kullanılır Özellikle astmalı olguların evde takibinde önemlidir; 21
Gri zon (PEF:%80-100) tedaviye aynen devam önerilirken Sarı zon (PEF:%50-80) atak başlangıcı olabilir Kırmızı zon (PEF < %50) acil tedavi gerekebilir. KOAH lı hasta takibinde primer olarak önerilmemektedir. Çünkü, FEV1 ile PEF arasındaki korelasyon iyi değildir. Şayet spirometri yoksa, manevra sırasındaki ekspirasyon zamanının 6 sn den daha uzun olması daha değerlidir (FEV1/FVC < %50) Akım-volüm eğrisi Maksimal ekspiratuvar akım-volüm eğrisi (MEFV eğrisi) Maksimal inspiratuvar akım-volüm eğrisi (MIFV eğrisi) MEFV eğrisi Ekspire edilen FVC nin %25, %50, %75 indeki maksimal hızlar kaydedilir (FEF25, FEF50, FEF75) Akciğerlerde kalan hava volümüne göre de isimlendirilebilir (Vmax75, Vmax50, Vmax25) MEFV eğrisinin son bölümü efordan bağımsızdır Küçük havayolu obstrüksiyonu Özellikle küçük akciğer volümlerindeki akım hızı belirgin azalır (eğrinin son bölümü konkav hale gelir) (FEF50, FEF75) Küçük havayolu obstrüksiyonunda FEF50 ile FEF25-75 oldukça koreledir. Büyük havayolu obstrüksiyonu Fiks obstrüksiyonlarda hem ekspiratuvar hem de inspiratuvar eğri basıklaşır Değişken intratorasik obstr, PEF azalır, FEF50/FIF50 <1 Değişken ekstratorasik obstr, FEF50/FIF50 > 1 dir. 22
Maksimum solunum kapasitesi (MVV) :Amplitüdü ve frekansı yüksek solunumla bir dakikada atılan volümdür. Sürekli, düzenli ve ritmik efor ile, en az 12 sn kadar düzenli soluk alınır ve verilir. En az iki manevra, %10 luk değişim sınırları içinde kabul edilebilir. Kooperasyon ve efor bağımlı testtir. Havayolu rezistansı, solunum kasları, akciğer ve göğüs duvarı kompliansından etkilenir. %30 dan daha fazla olan azalmalar önemlidir Kadınla için: beklenen MVV= FEV1 x 40 Erkekler için: beklenen MVV= FEV1 x 34 23
AKCİĞER VOLÜMLERİ Fonksiyonel rezidüel kapasite (FRC): Normal ekspirasyon bitiminde akciğerlerde kalan hava volümüdür. Rezidüel volüm (RV): Derin eksipirasyondan sonra akciğerlerde kalan hava volümüdür. (RV=FRC-ERV) Total akciğer kapasitesi (TLC): Derin inspirasyonda akciğerlerde bulunan hava volümüdür. (TLC=FRC+IC) Akciğer volümleri şu yöntemlerle ölçülebilir; 1-Gazlı testler a)nitrojen washout Tek nefes, TLC Multilb nefes- açık devre, FRC b)he dilüsyon Tek nefes, TLC Multibl nefes- kapalı devre, FRC 2-Pletismografik olarak, Vtg, FRC 3- X-Ray, TLC Kapalı devre helyum dilüsyon yöntemi belirli konsantrasyon (%10) ve volümdeki helyumun belirli bir süre (7-10 dak) inhalasyonu ve her iki akciğere homojen olarak yayılması esasına dayanır. Testin sonunda helyum konsantrasyonu tekrar ölçülerek aradaki farktan volümler hesaplanır. Açık devre nitrojen washout yönteminde ise hastaya birkaç dakika %100 O2 solutularak atılan N2 bir analizör ile ölçülür (7 dk kadar) ve volümler hesaplanır. Pletismografta volüm ölçümü ise Boyle kanununa dayanır. Bu kanuna göre sabit ısıda gaz volümü basınçla ters orantılı olarak değişir. (P1.V1 = P2.V2) Volüm ölçümlerinde pletismografın kapısı kapalı olmalıdır, böylece içerideki basınç ve volüm saptanır, ısı sabitlenir. Burun bir mandalla kapalı olarak önce normal solunum ve arkasından shutter kapatıldığı anda yanaklarını elleriyle sabitleştirerek kısa-kesik solumalar (panting ) yapar. Shutter adı verilen valv devreyi kapattığı anda içeride hava hapsolur, buna torasik gaz volümü denir. Panting hareketi ile bu hava komprese ve dekomprese olur. Hava akımı bulunmadığı için basınç ve volüm değişikliklerinden hapsedilen volüm hesaplanır. Burada alveol basıncındaki değişmeler ağız basıncı ölçülerek saptanır. Normal kişilerde üç metod da benzer sonuç verir. Ölçümler arasındaki varyasyon % 10 dan azdır. Gazlı testler havayolu obstrüksiyonuyla giden hastalıklarda kötü ventile olan bölgeler nedeniyle gerçek volümleri gösteremez. FRC, RV ve TLC olduğundan daha düşük volümlerde ölçülebilir, bu da genellikle obstrüksiyonun derecesi ile koreledir. Aynı zamanda be teknikte küçük kaçaklar bile sonucu etkiler ve volümlerin daha yüksek oranlarda değerlendirilmesine neden olur. Pletismografik yöntemler kompleks sistemler olması ve yetişmiş personele ihtiyacı olmasına rağmen havayolu obstrüksiyonundan etkilenmemesi bu yöntemin önemli bir avantajıdır. Havayolu obstrüksiyonunda genellikle RV ve FRC artar. VC kapasite azalıyor ve TLC korunuyorsa hava hapsinin varlığından söz edilir. RV ve FRC ile birlikte TLC ninde arttığı durum için hiperinflasyon tanımlaması yapılmaktadır. RV/TLC oranı heriki durum içinde farklı derecelerde olmakla beraber artar. Pletismografik ve gaz dilüsyon yöntemiyle elde edilen FRC değerleri arasındaki fark hava hapsini göstermektedir. 24
Hiperiflasyonun Derecelendirilmesi Hiperinflasyon: TLC veya RV(%) Normal 120 Hafif 121-134 Orta 135-149 İleri 150 Restriktif hastalıklarda ise RV, FRC ve TLC azalmaktadır, RV/TLC oranı ise genelikle normal kalır. Resriksiyonun Derecelendirilmesi Resriksiyonun VC(%) TLC(%) Normal 81 81 Hafif 66-80 66-80 Orta 51-65 51-65 İleri 50 50 Aşağıda obstrüktif ve farklı restriktif akciğer hastalıklarında akciğer volümlerindeki değişim görülmektedir. 150 VOLÜM (%) 100 50 TLC FRC RV 0 Normal (genç) Normal (yaşlı) Erken amfizem İleri amfizem Fibrozis Solunum kas güçsüzlüğü Obezite DAKİKA VENTİLASYONU, ALVEOLAR VENTİLASYON, ÖLÜ BOŞLUK Tidal Volüm (VT,TV): Her bir normal solukla alınan ya da verilen hava volümüdür. Normalde 400-700 ml'dir. Restriktif akciğer hastalıklarında ve nöromüsküler hastalıklarda azalır. Akciğerin ve göğüs duvarının mekanik değişikliklerinde soluk sayısındaki artışla beraber TV'de azalma gözlenir. Solunum merkezi depresyonlarında soluk sayısındaki azalma ile beraberdir (alveolar hipoventilasyon gelişir.) Solunum sayısı (SS):Belli bir zaman dilimindeki soluk sayısıdır. Normalde 10-20 /dk'dır. Ventilatuvar stimulusun iyi bir göstergesidir. SS'ın artması veya azalması ventilasyonun indeksi olabilir. Hipoksi, hiperkapni, metabolik asidoz kompliansın azaldığı durumlar ve egsersizde SS artar. SSS depresyonları ve CO2 narkozunda azalır. 25
Dakika volümü (VE) :Bir dakika içinde ekspire edilen toplam hava miktarıdır, ölü boşluk ve alveolar ventilasyonu içerir. VE=SS X TV. Sağlıklı bireyler için 5-10 L/dk kadardır. Hipoksi, hiperkapni, metabolik asidozis, anksiyete, egsersizde artar. İstirahatte VE'nin artması ölü boşluk alanının artmasından kaynaklanır. Hipokapni, metabolik alkaloz, SSS depresyonu, nöromüsküler hastalıklarda azalır. VE, kan gazları ile birlikte yorumlandığında ventilasyonu gösteren iyi bir parametredir. Alveolar Ventilasyon (VA):Bir dakika içinde, akciğerin gaz değişim alanı olan alveollerdeki değişen hava miktarıdır. VA= SS X (TV-VD). Tek nefesdeki alveolar ventilasyon TV- VD'dir. VA istirahatte 4-5 L/dk dır. VA azalması akut respiratuvar asidosize neden olur, hipoventilasyon olarak tanımlanır. VA azalması, VE'nin azalması kadar ölü boşluğunda artması ile birliktedir. VA artması hiperventilasyon olarak tanımlanır. Ölü boşluk (VD):Perfüze olmayan ventilasyon alanını gösterir. Anatomik ölü boşluk alanı, havayollarını kapsarken, alveolar ölü boşluk ise perfüze olmayan alveolar alanı içerir. Anatomik ve alveolar ölü boşluk alanlarının toplamı ise fizyolojik ölü boşluk olarak bilinir. Genellikle VD/TV oranı kullanılmaktadır. (0.2-0.4). Fizyolojik ölü boşluk ölçümleri ventilasyon/ perfüzyon oranı için iyi bir indikatördür, çünkü ekspire edilen havadaki tüm CO2 perfüze alveolerden gelmektedir. Egsersizde VD/TV oranı alveolar perfüzyonun artması nedeniyle azalır. Pulmoner embolide ve pulmoner hipertansiyonda ölü boşluk alanı ve VD/VT oranı artar. VD/VT= ( PaCO2 PECO2 ) / PaCO2 dan hesaplanabilir. PaCO2: arteriyel CO2 basıncı PECO2: Miks ekspire edilen gaz karışımındaki PCO2 VA= (VCO2 / PaCO2 ) X 0.863 dan hesaplanabilir. VCO2: CO2 üretimi (ml/dk) SOLUNUM FONSİYON TESTLERİNİN KABUL EDİLEBİLİRLİK KRİTERLERİ Spirogramda artefakt bulunmamalıdır: öksürmemeli, erken bitirilmemeli, efor değişkenliği olmamalı, ağızlıktan kaçak olmamalı veya kapatılmamalı Test başlangıcı iyi olmalı: ekstrapolasyon volümü FVC nin % 5 i veya 0.15 lt den az, tepe akıma ulaşma süresi 120 msn den kısa olmalı Yeterli ekshalasyon yapılmalı: ekshalasyon süresi 6 sn olmalı, V-T eğrisinde plato çizilmeli, ekshalasyon sonunda 1 sn V değişikliği olmamalı (yaşlı veya obstrüksiyonu olanlarda 15 sn ye uzatılabilir) TEKRARLANABİLİRLİK KRİTERLERİ 3 kabul edilebilir spirogramda: En yüksek iki FVC arasındaki fark < 0.2 lt En yüksek iki FEV 1 arasındaki fark <0.2 lt ise TEST SONLANDIRILIR. Bu kriterler yoksa: Yeni testlerde uygunluk saptanana VEYA; Toplam 8 test yapılana VEYA; Testleri sürdüremeyene kadar TEKRARLANIR. En iyi üç test kayda alınır. 26
27
28
29
30
31