5 - Fizyoloji Pulmoner Pefüzyon Ventilasyon - Perfüzyon İlişkisi PULMONER PERF Ü ZYON VENT İ LASYON-PERF Ü ZYON İ L İ Ş K İ S İ Prof. Dr. Nazan Dolu Erciyes Ü niversitesi T p Fak ü ltesi Fizyoloji AD dolu@erciyes.edu.trSa ğ l kl ki şilerde, istirahatte, akci ğ erde ? ventilasyon 4- 5 L/dakika, perf ü zyon 5 L/dakika V/Q oran 0.8-1.0’d r. Ventilasyonla kan ak m n n uyumsuz ? kar ş la şmas oksijen ve karbondioksit transferinin bozulmas na yol a ç ar.Ventilasyondaki topo ğ rafik e şitsizli ğ in ? saptanmas nda hastaya radyoaktif bir maddenin (Xenon 133) inhale ettirilerek b ö lgesel ventilasyon tesbit edilir. Bunun i ç in hasta bir defada gaz inhale eder ? ve g ö ğ ü s duvar na yak n konumland r lm ş bir radyasyon kameras yla ö l çü m yap l r.Ventilasyondaki bölgesel farklar ı n radyoaktif xenon ile ölçümüBir ba şka ö l çü m de hastan n b ü t ü n ? akci ğ er alanlar nda radyoaktif gaz e şitleninceye kadar solunum yapmas ndan sonra tekrar ö l çü l ü r. İ lk ve ikinci ö l çü mlerin kar ş la şt r lmas yla ? birim alveol vol ü me kar ş l k gelen ventilasyon tesbit edilirVENT İ LASYON Ayakta dik duran normal bir insanda ? birim vol ü me kar ş l k gelen ventilasyon akci ğ er taban nda fazlad r. Apekse do ğ ru gidildik ç e azal r. Akci ğ erin ? a şa ğ b ö lgeleri yukar b ö lgelerinden daha iyi ventile olur (FRC konumunda inspire etmeye ba şlad ğ anda elde edilir). Birey s ı rtüstü yatar pozisyonda ise; E ğ er normal birey RV seviyesinde k üçü k ? bir inspirasyon yaparsa ventilasyonun da ğ l m nda ilgin ç de ğ i şmeler olur. Apeks ç ok daha iyi ventile edilir. Taban akci ğ er alanlar nda ventilasyon daha azd r. Ventilasyondaki b ö lgesel fark, FRC’nin ? birimi ba ş na d üş en vol ü mdeki de ğ i şmedir. Akci ğ er taban ı nda apekse göre ventilasyonun daha fazla olmas ı n ı n nedenleri 1. Plevral bas n ç gradyant 1a. B ö lgesel AC hacmi 1b. Solunum hacmi 2. AC’in zaman sabiti 3. Havayolu kapanmas1. Plevral bas ı nç gradyant ı ACler yer ç ekimi ile kar ş la şt klar nda, ? i ç erdikleri hava nedeni ile d üşü k yo ğ unlukta s v gibi davran rlar. Normal AC yo ğ unlu ğ u 0.25-0.3 g/cm3. ? Vertikal AC’in apeksi ile taban aras nda ? 7.5-10 cmH2O bas n ç fark vard r. Ayakta duran ki şide intraplevral bas n ç ? apeksde -10, tabanda -2 cmH2O’dur.Intraplöral bas ı nc ı n ventilasyondaki bölgesel farklara etkisi1a. Plevral bas ı nç gradyant ı na ba ğ l ı bölgesel AC hacmi Alveolleri geren transpulmoner bas n ç , ? apeksde y ü ksek, tabana gidildik ç e d üş er. B ö ylece apeksdeki alveoller tabana g ö re daha ? fazla hacim bulundurur. Y ü ksek hacimlerde AC kompliyans d üşü k, ? d üşü k hacimlerde ise y ü ksek kompliyans oldu ğ undan; İ nspirasyonla al nan havan n ç o ğ u tabana ? gider ve ekspirasyon sonunda tabandaki alveoller ilk bo şalma e ğ ilimi g ö sterir.1b. Plevral bas ı nç gradyant ı na ba ğ l ı solunum hacmi (tidal volüm) İ nspirasyon FRC seviyesinden ba şlad ğ ? taktirde AC hacminin ç o ğ u AC taban na gider. B ö lgesel solunum hacmi tabandan ? apekse do ğ ru lineer bi ç imde azal r. Yatar durumda intraplevral bas n ç ? gradyant azald ğ ndan bu fark d ü zelir.2. AC ’ in zaman sabiti Bir alveol ü n kararl hacime (maksimum ? hacmin %63’ ü ) ula şma s ü resi zaman sabiti olarak bilinir ve 0.56 sn’dir. Terminal solunum birimlerinde ventilasyon ? da ğ l m e şit olmad ğ ndan nicel olarak zaman sabiti ( ? ) ile de ğ erlendirilir. ? = Hava yolu direnci x Kompliyans ? Uzun zaman sabitine sahip alveoler birimler ? yava ş dolar ve bo şal r.3. Hava yolu kapanmas ı B ö lgesel transmural bas n ç kritik bir de ğ ere ? d üşü nce olu şur. Kapanma hacmi, havayolunun kapanmaya ? ba şlad ğ vital kapasite hacmidir. Kapanma kapasitesi= Kapanma hacmi+RV ? Bu gen ç ve normal bireylerde FRC alt ndaki ? vol ü mlerde olur. Havayolu kapanmas , transpulmoner bas nc n ve ? havayolu ç ap n n en d üşü k oldu ğ u AC taban ndan ba şlar. Ya ş ilerledik ç e de ğ i şkenlik g ö sterir. ?PERFÜZYONPERFÜZYON Kan ak m akci ğ erlerde gaz al ş veri şinde ventilasyonun ? e şit partneridir. Pulmoner kan ak m n n topografik da ğ l m radyoaktif ? maddeler kullan larak kolayca ö l çü lebilir. Bir y ö ntem Xe 133 ’ ü n serum fizyolojikteki çö zeltisinin ? periferik bir venden verilmesidir. Xenon pulmoner kapillere ula şt ğ nda alveol gaz na ? kar şmakta ve 15s soluk tutma s ras nda burada kalmaktad r. Bu s ü rede bir gamma kamera arac l ğ yla akci ğ erdeki ? radyoaktivite ö l çü lmektedir. Pulmoner damarlar Pulmoner damarlar d üşü k diren ç lidir. ? İ strahat kalp debisinin % 25’i AC’i ? perf ü ze eder. Pulmoner arter ? Sistolik bas nc 25-30 mmHg Diyastolik bas nc 8 mmHg Ortalama 15 mmHgPulmoner damarlar Alveoler damarlar ? Alveollerle ç evrili kapillerler ve baz arteriol, ven ü llerdir. Alveol bas nc ve AC vol ü m ü art nca s k ş rlar. Ekstra-alveoler damarlar ? Parankimde b ü y ü k arter ve venler AC vol ü m ü art nca geni şlerler. Mikrodola ş m ? S v -sol ü t de ğ i şiminde rol al rlarKan ak ı ş ı n ı etkileyen faktörler Pulmoner vask ü ler diren ç (PVR) ? Yer ç ekimi ? Alveolar bas n ç ? Arterioven ö z bas n ç fark d r ?Pulmoner vasküler direnç PVR= (Pulmoner arter P- Sol atrium P) ? Kalp dakika hacmi = (14 mmHg- 8 mmHg) / 6 l/dak = 1 mmHg /L /dak (Sistemik dola ş mdan 10 kat az)İ nspirasyon sonunda alveoller şi şince, alveolar ? kapiller s k ş r, PVR artar. Sistemik dola ş mdaki kapiller yata ğ n tersine, ? AC lerdeki kapiller yatak direncin % 40’ ndan sorumludur. Ekspirasyonda s ö nm üş alveol en d üşü k ? diren ç tedir, PVR azal r. Sonu ç : Y ü ksek AC hacimlerinde PVR b ü y ü k, ? d üşü k AC hacimlerinde en azd r.Lokal alveolar kan ak ı mı üzerine alveoler O2 ’ nin etkisi Alveollerdeki O2 konsantrasyonu normal ? de ğ erinin alt na d üş erse, kom şu kan damarlar nda daralma (VC) olur. Sistemik damarlarda ise d üşü k O2 ? konsantrasyonuna cevap geni şlemedir. AC’lerdeki bu yan t sayesinde kan ak m iyi ? ventile olan alveollere y ö nlendirilir.Vertikal akci ğ erde kan ak ı mı n ı n da ğ ı l ı mı Ayakta dik duran ? normal bireyde kan ak m akci ğ erin yukar k s mlar na do ğ ru lineer azal r. Apeksde ç ok d üşü k ? de ğ erdedir. Kan ak m tabanda ? tepeye g ö re 5 kat fazlad r.S rt ü st ü yatan ki şilerde kan ak ş taban ? ve tepede ayn d r. Egzersizde dik durumda tepe ve taban ? aras ndaki kan ak ş farkl l ğ azal r.AC bölgelerinde ventilasyon- perfüzyon de ğ i ş imleriBölgesel pulmoner kan ak ı mı de ğ i ş iklikleri Hidrostatik bas n ç fark n n rol oynad ğ ? normal vask ü ler bas n ç ta sa ğ l kl bireylerde ü st b ö lgelerde pulmoner kan ak m n n do ğ rusal azald ğ g ö sterilmi ştir. Akci ğ erler boyunca V/Q de ğ i şiminin ? nedeni hidrostatik bas nc n yer ç ekimine ba ğ l de ğ i şimidir.Aorta i ç in 80/120 mmHg’l k kan bas nc de ğ eri kalp ? referans kabul edilerek ö l çü len bir de ğ erdir. Ayakta duran ki şide, referans d ü zeyinin alt nda her ? cm ba ş na 1 cmH 2 O (0.74 mmHg) artarken, ü zerinde 1 cmH 2 O (0.74 mmHg) azal r. Arter ve venler ayn anda etkilendi ğ inden ? arteriyoven ö z bas n ç fark de ğ i şmez. Yer ç ekiminin alveoler bas n ç ü zerine ö nemli etkisinin ? olmamas perf ü zyonun dengeli da ğ l m n bozar.Bu farklar ı n bölgesel kan ak ı mı na etkileri 3 bölgede gösterilmi ş tir.FRC’de AC y ü ksekli ğ i ? 30 cm Sistolik bas nc 25-30 ? mmHg Diyastolik bas nc 8 ? mmHg Ortalama 15 mmHg ? Tepe ve taban aras nda ? 23 mmHgl k fark var Kalp d ü zeyinden 15 mmHg daha d üşü k Kalp d ü zeyinden 8 mmHg daha y ü ksek1. Bölge Bu b ö lgede alveol ? bas nc pulmoner arter bas nc ndan fazlad r. Ç evresindeki bas nc n ? fazlal ğ ndan dolay kapiller kollabedir (PA>Pa>Pv). Ak m yoktur ? Yaln z anormal ? şartlarda olu şur. Pa>PA>PV Ort. pulmoner arter bas nc (PAB)=15 cmH2O FRC’de AC y ü ksekli ğ i=30 cm2. Bölge Aral kl ak m ? Sistolik arteryel bas n ç ? alveoler bas n ç tan fazla Diyastolik bas n ç alveoler ? bas nc n alt nda Sistolde ak m olur, diyastolde ? kesilir Dolay s yla kan ak m n ? belirleyen bas n ç fark perf ü zyon bas nc d r (Pa>PA>Pv). Kalp d ü zeyinin 10 cm ? ü zerinden tepeye kadar olan b ö lgedir. Sistol: 25-15 mmHg= 10 mmHg Diyastol: 8-15 mmHg= -7 mmHg 2. b ö lge3. Bölge Devaml kan ak m ? Ven ö z bas nc n alveol ? bas nc n ge ç ti ğ i akci ğ er b ö lgesidir. S ü r ü c ü bas n ç , arteryel ve ? ven ö z bas n ç aras ndaki farka ba ğ l d r. B ö lge boyunca perf ü zyon ? giderek artar (Pa>Pv>PA ). Kalp d ü zeyinin 10 cm ? ü zerinden tabana kadar olan b ö lgedir. Pa>PA>PVNormal şartlarda dik duran ki şide AC ? fonksiyonlar n n ç o ğ u 2. ve 3. b ö lgede bulunur. 1. B ö lge kan ak m ; ? Pulmoner arter sistolik bas nc ç ok d üşü k ise • Alveoler bas n ç ç ok y ü ksek ise • Pozitif bas n ç l hava soluma durumlar nda • olu şabilir. Yatarken b ü t ü n b ö lgeler 3. b ö lgedir.VENT İ LASYON - PERFÜZYON ORANI Alveoler PO2 ve PCO2’i 2 fakt ö r ? etkilemektedir. Alveoler ventilasyon h z • O2 ve CO2’nin solunum membran ndan ge ç i ş h z • Ancak AC’in t ü m b ö lgelerinde alveollerin ? ventilasyonu ve perf ü zyonu e şit de ğ ildir. Ventilasyon-perf ü zyon dengesizli ğ i ? durumlar nda solunum gaz de ğ i şimi Ventilasyon/perf ü zyon oran ile de ğ erlendirilir.VENT İ LASYON - PERFÜZYON ORANI Alveoler ventilasyon (V A ) / kan ak m (Q) ? olarak tan mlan r. V A / Q= 0.8-1.0VENT İ LASYON - PERFÜZYON ORANI Alveolde kan ak m art p, ventilasyon sabit ? ise (V A /Q d üş er), PAO2 azal r, PaCO2 artar. Perf ü zyon sabit, ventilasyon artarsa (V A /Q ? artar), PAO2 artar, PACO2 azal r. B ö ylece her alveolde V A /Q oran de ğ i şir. ?VENT İ LASYON - PERFÜZYON ORANI Ventilasyon ve perf ü zyon normalse o alveolde ? V A / Q normaldir. Ventilasyon s f r, perf ü zyon normalse ? V A / Q=0 olur. Ventilasyon normal, Perf ü zyon s f r ise ? V A / Q= sonsuz olur. Oran n s f r yada sonsuz olmas , ilgili ? alveollerin solunum membranlar ndan gaz de ğ i şiminin olmamas n g ö sterir.Bu ili şkide PO2 ? horizontal d ü zlemde, PCO2 vertikal d ü zlemde g ö sterilmi ştir. (PO2, PCO2) 40,45 104,40 149,0V/Q oran artt k ç a alveol ? PO 2 si artmaktad r. Bu kanda oksijen konsantrasyonunun artmas anlam na gelir. Dolay s yla parsiyel ? karbondioksit bas nc yla karbondioksit konsantrasyonu aras ndaki ili şki de ğ i şir.V/Q=Normal olmas t ü m AC b ö lgelerinde ? V ve Q’nun normal oldu ğ unu g ö stermez. Lober pn ö manide etkilenen lobda ? ventilasyon azal r, V/Q<1 olur. Ventilasyon azal nca hipoksik ? vazokonstriksiyon sonucu perf ü zyonda azal r. V/Q normal olur. Ancak hem V hem de Q azalm şt rVentilasyon - perfüzyon de ğ i ş ikli ğ i üç esas görünüm ş eklinde yans ı yabilir; İ deal V/Q oran ı Normal V/Q oran 0.8- ? 1.0 olup bir akci ğer ü nitesince inspire edilen havadaki PO2 149mmHg, PCO2 0 mmHg’dir. Ü niteye giren kar ş k ven ? kan nda ise; PO2 40 mmHg, PCO2 45 mmHg. Arteriel u ç PO2 102 ? mmHg, PCO2 40 mmHg olarak devam eder. 2 149 mmHg 102V/Q oran n n normalin ç ok ü st ü nde ve ? alt nda oldu ğ u durumlarda ise alveol ve arteriyel kanda oksijen ve karbondioksit parsiyel bas n ç lar ve oksijen konsantrasyonu de ğ i şir.V/Q oran ı n ı n sonsuz oldu ğ u durum Ventilasyon de ğ i şmeden kan ? ak m n n bozuldu ğ u durum (anatomik ö l ü bo şluk ve nonperf ü ze alveol, anatomik şant) Alveoldeki oksijen ve ? karbondioksit bas n ç lar inspire edilen havadakinin ayn s d r. Alveoler ö l ü bo şluk benzeri ? ventilasyon vard r. Sonu ç ta fizyolojik ö l ü bo şluk ? olu şmu ştur. Fizyolojik ö l ü bo şluk (anatomik ? şant) artm ş ise ventilasyon i şinin b ü y ü k k sm bo ş una t ü ketiliyor demektir. Daha ç ok AC tepesinde olu şur. ? 149Egzersizde AC ü st k sm na giden kan ? ak m artar. Fizyolojik ö l ü bo şluk k üçü l ü r. ?V/Q oran ı n ı n s ı f ı r oldu ğ u durum V/Q=0 ise nonventile ? alveol durumudur. PO 2 d üş er, Alveol havas yla kapiller ? sonu kan n oksijeni, karbondioksiti kar ş k ven ö z kan n oksijen ve karbondioksiti ile ayn olur ki buna ven ö z kan benzeri perf ü zyon denir.Alveoler veya Fizyolojik ş ant D üşü k V/Q b ö lgelerinden ? gelen kan fizyolojik ş ant olarak tan mlan r. Fizyolojik ş ant artt k ç a ? AC’lerden O2’lenmeden ge ç en kan miktar da artar. Ö rnek: Atalektazi, mukus ? t kac , havayolunda ö dem, yabanc cisim, havayolunda tm. Daha ç ok tabanda olu ş ur. ? Fizyolojik ş ant Anatomik ş ant (Fizyolojik ö l ü bo ş luk)V/Q e şitsizliginde ayakta ? duran sa ğ l kl insanda gaz de ğ i şimindeki topografik e şitsizlik nedeniyle; Akci ğ erin apikal b ö lgelerinde ? taban b ö lgelerine oranla birim vol ü me d üş en ventilasyon ve kan ak m azalmaktad r. Apeks:VA/Q ideal oran n 2.5 kat na ç kar. VA/Q:3,3 Taban:VA/Q ideal oran n 0.6 kat olur VA/Q=0,63 B ö lgesel Farkl l klarSonuçta, ayakta duran normal insanda; Akci ğ er apeksinde tabana ? oranla PO2 artmakta PCO2 d üş mekte ve bu nedenle pH artmaktad r. Tabanda ise; PO2 ? azalm şt r, karbondioksit konsantrasyonu ve PCO2 artm şt r Tepeden tabana do ğ ru V, Q’dan ç ok daha yava ş olarak artar.Normal ? bireyde akci ğ erde apeksten tabana do ğ ru gaz de ğ i şiminde b ö lgesel farkl l klar olu şmaktad r. Bu total gaz al şveri şini etkilemektedirVA/Q e ş itsizli ğ inin gaz de ğ i ş imine etkileri Ö nemli etki sistemik arteriyel kan ? PO2’sinin d üş mesidir. PCO2 ü zerine etkileri daha azd r. Ancak ? hastal kta arteryel PCO2 anlaml artar. Klinik olarak gaz de ğ i şiminin etkinli ğ i ? arteryel PO2 ve PCO2’ ö l çü lerek yap l rAlveolar:Arteryel O2 farkl ı l ı ğ ı (A a D O2 ) İ deal durumda PA ve Pa O2 e şittir. ? P AO2 - P aO2 =A a D O2 ( Alveolar arteryel farkl l k) ? A a D O2 farkl l ğ nda artma anormal O2 de ğ i şiminin i şaretidir. Bu farkl l k eksik gaz de ğ i şiminden de ğ il, AC’leri atlayarak ge ç en ve direk olarak arteryel dola ş ma bo şalan az say daki ven nedeni iledir (anatomik şant). A a D O2 d ü zeyi 15 mmHg’dan daha azd r. 25 mmHg normalin ü st d ü zeyidir. P AO2 nin artt ğ durumlarda veya P aO2 nin azald ğ durumlarda bu de ğ er y ü kselecektir.Ventilasyon-perfüzyon uyumsuzlu ğ u Ventilasyon-perf ü zyon uyumsuzlu ğ una ? en iyi ö rnek amfizemdir. Amfizemde hava yolu obstr ü ksiyonu ve ? AC dokusunun par ç alanmas ile AC’in e şit bir şekilde havalanmas bozulur ( şant) Alveol duvar par ç alan r, perf ü zyon ? bozulur ( ö l ü bo şluk)V/Q uyumsuzlu ğ u sistemik arteryel ? hipokseminin en s k nedenidir.Bozulmu ş V/Q oran ı sonucu olu ş an hipoksiye ba ğ l ı Pulmoner Hipertansiyon Pulmoner HT= ort.PAB 22 mmHg’dan b ü y ü k ise olu şur. Restriktif ve Obstriktif AC hast. ? Pulmoner kan damar kayb veya asidoz ? Sol kalp hast. sonucu artm ş pulmoner kapiller ? hidrostatik bas n ç Pulmoner tromboemboli ? Pulmoner arterit sonucu arter daralmas ? Hipoventilasyon ? G ö ğ ü s duvar deformabilitesi ?